2017走近他們 | 科研，因奮斗而快樂
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在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，幾乎所有系統(tǒng)都含有隨機(jī)和非線性因素，作為國家“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略重要組成部分的智能工業(yè)機(jī)器人就是這樣一類典型的隨機(jī)非線性系統(tǒng)。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，由于網(wǎng)絡(luò)通信能力的限制，出現(xiàn)了諸如數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，給隨機(jī)非線性系統(tǒng)的性能分析、故障檢測和容錯控制等方面的研究提出了新挑戰(zhàn)。東華大學(xué)就有這么一支科研團(tuán)隊(duì)，多年來他們面向國家重大需求，借助扎實(shí)的理論研究基礎(chǔ)，篤志前行，執(zhí)著探索，在針對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的時變非線性隨機(jī)系統(tǒng)的濾波、控制及故障檢測理論方面取得了一系列原創(chuàng)性成果。他們就是2016年度上海市自然科學(xué)獎二等獎得主——東華大學(xué)信息學(xué)院沈波教授科研團(tuán)隊(duì)。
用探索丈量路徑
科研有路探索為徑。沈波教授團(tuán)隊(duì)選擇以時變非線性隨機(jī)系統(tǒng)作為項(xiàng)目研究主線，在這一新穎領(lǐng)域中不斷砥礪前行。在這條探索的道路上，團(tuán)隊(duì)成員深刻體會了真正精彩難忘的科研旅途不僅在于目的地，而且還有沿途的風(fēng)景。為此，他們用執(zhí)著堅(jiān)守的腳步去丈量每一寸科研路徑，從心底深處領(lǐng)略到這場“旅行”的美好和意義。在項(xiàng)目研究早期，由于已有文獻(xiàn)尚無現(xiàn)成方法可供參照，對沈波團(tuán)隊(duì)來說，只有開創(chuàng)性地提出新方法，才能解決項(xiàng)目所聚焦的問題。在“摸著石頭過河”的過程中，團(tuán)隊(duì)成員們絲毫不畏艱難，沉下心來大量閱讀文獻(xiàn)，深入總結(jié)前人提出的各種方案，埋頭鉆研與該問題相關(guān)的數(shù)學(xué)理論與方法，決不放過任何一點(diǎn)啟發(fā)。
沈波和他的團(tuán)隊(duì)在經(jīng)歷了這場從無到有的摸爬滾打后，終于盼來了收獲的喜悅。該項(xiàng)目注重理論創(chuàng)新，所提出的方法都順利通過了數(shù)值仿真階段，部分算法已得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。如：項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已將提出的基于測量數(shù)據(jù)丟失的濾波方法，在先鋒移動機(jī)器人定位問題的實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行驗(yàn)證，很好地實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在參照點(diǎn)被遮擋情形下的定位問題。項(xiàng)目所提出的基于格林空間理論的有限時間域上的H∞故障估計方法，被應(yīng)用到德國巴斯夫公司關(guān)于復(fù)雜聚乙烯生產(chǎn)過程中的故障監(jiān)測問題，對實(shí)現(xiàn)最終的過程監(jiān)測起到了積極作用。
以執(zhí)著接力奮斗
該獲獎項(xiàng)目屬控制理論與控制工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，在項(xiàng)目研究過程中，沈波和他的團(tuán)隊(duì)不畏挑戰(zhàn)，不畏困難，勇于堅(jiān)守。人們常說，科研是件辛苦的事。沈波和他的團(tuán)隊(duì)卻耐得這份辛苦，也品得了那一縷回甘。據(jù)了解，該項(xiàng)目研究工作早在2008年就已啟動。沈波教授是項(xiàng)目第二完成人王子棟教授的博士生，這一研究團(tuán)隊(duì)正是在師生二人長期研習(xí)探討中慢慢形成，并不斷壯大。團(tuán)隊(duì)在當(dāng)時頗為前沿的隨機(jī)非線性網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等方向上均做了大量創(chuàng)新性研究，并以執(zhí)著的科研粘性，接力式地奮斗著。
當(dāng)研究“采樣周期受隨機(jī)噪聲干擾情況下的鎮(zhèn)定控制問題”時，為了能早日攻克隨機(jī)采樣區(qū)間給控制器設(shè)計帶來的困難，大家抱團(tuán)戰(zhàn)斗，用了整整三個月的時間，梳理查閱百余篇矩陣論和控制論的論文，在經(jīng)歷上百次“尋找-研讀-嘗試-失敗-尋找”的往復(fù)后，終于找到了指數(shù)矩陣的特征根表達(dá)形式，從而提出了全新有效的控制器設(shè)計方法。在問題得到解決的一瞬間，大家心里懸著的石頭終于放下了。這部分工作成果順利發(fā)表在控制學(xué)科著名刊物Automatica上，真可謂“功夫不負(fù)有心人”。
經(jīng)過近十年的協(xié)同攻關(guān)，項(xiàng)目在網(wǎng)絡(luò)化非線性隨機(jī)系統(tǒng)的濾波、控制與故障檢測等幾個瓶頸問題上取得關(guān)鍵性突破，并形成完整的理論體系。項(xiàng)目20篇核心論文被SCI他引共951次，其中11篇為ESI高被引論文，1篇為中國百篇最具影響國際學(xué)術(shù)論文。沈波教授入選湯森路透全球2015和2016高被引科學(xué)家、上海市東方學(xué)者特聘教授，曾獲全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎，現(xiàn)擔(dān)任8個國際期刊或會議的編輯、副編輯或編委。
懷感恩放眼未來
得知此次獲獎后，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人沈波教授說：“我們很幸運(yùn)!”他覺得，這么多年來團(tuán)隊(duì)的工作能夠得到肯定，除了高興，更多的是感恩。正是因?yàn)楸舜碎g的引領(lǐng)與指導(dǎo)，整個團(tuán)隊(duì)才能在最短時間內(nèi)扎進(jìn)隨機(jī)非線性控制領(lǐng)域中的前沿課題，持之以恒，集中發(fā)力，取得了一些創(chuàng)新性成果。沈波教授表示，下一步團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深化隨機(jī)非線性控制方面理論基礎(chǔ)研究，同時注重開展理論成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化方面的工作。
在長達(dá)數(shù)年的研究過程中，這個團(tuán)隊(duì)以專業(yè)的工作克服了一道道難關(guān)，他們的研究工作得到了國際同行的認(rèn)可，研究成果也在國際控制學(xué)界產(chǎn)生了很好的影響，受到了來自20多個國家著名學(xué)者的正面引用，比如美國國家科學(xué)院院士、工程院學(xué)士、世界科學(xué)院院士H. Vincent Poor教授以及其他10余位IEEE Fellow。沈波和他的團(tuán)隊(duì)從中得到了莫大的鼓舞，也享受著艱難過后酣暢淋漓的快樂。
在科學(xué)研究的殿堂，榮譽(yù)與快樂總是攜手而至。沈波團(tuán)隊(duì)帶著快樂研究的理念，充滿信心地在科學(xué)高峰前登攀不已。
(責(zé)任編輯：趙華)
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