想让世界简单一点？来这里学怎么对付“复杂” | 走进实验室

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“外面的世界很精彩，外面的世界很无奈。”

每每听到这首歌，我都想跟这位老兄说，外面的世界太复杂，所以你感觉很无奈，如果你来到我们的实验室，保你学会独门秘籍，专门对付各种复杂，让你的世界简单阳光！

复杂系统管理与控制国家重点实验室的研究方向

啥叫复杂系统？

复杂系统管理与控制国家重点实验室（以下简称“复杂国重”）的使命就是专门治理各类纷繁芜杂的复杂乱象。复杂国重成立于1991年，到现在跟“复杂”这个老顽固打交道已28年了，提起来一把辛酸泪呀。

说到这儿，很多人估计还是一头雾水，啥叫复杂系统？

一台设备，一种现象，一件事儿，一个人儿，一个组织，请问你能保证这些东西乖乖的听你话、如你愿，被你驯服的服服帖帖，任何变化你都能提前预料，运筹帷幄吗？任何事情你都能做到板上钉钉，十拿九稳吗？你能象诸葛亮一样读懂天道从而借来东风吗？天气实在太复杂！你能象巴神一样透彻金钱的秘密从而走上康庄大道吗？金融那是更复杂。简单的一株植物，你能象神农氏一样对话植物从而与植物共舞吗？就算是无机生命也是复杂而有序的……如果不行，这就是复杂！不太了解，不能预知、不能完全掌握，不能完全控制。

不多说了，专门对付复杂的独门秘籍现在奉上。看看我们实验室的LOGO吧，从中就能看到端倪，找到答案。

复杂国重的logo

大家一下子就能看出上面有个矛、有个盾，矛盾！复杂就孕育在各种矛盾中，正如太极的两面，通过阴阳博弈就能衍生一个复杂的世界。再看logo上的两个英文单词吧，Complexity和Intelligence。Complexity就是“复杂性”，intelligence就是“智能化”。事情总在不断变化中，复杂性总是不期而来，那么我们心随你动，用智能化的手段来对付它。不管事情如何变化，智能化总有处理的手段。不管复杂性多么复杂，在智能化那里只能束手就擒。复杂性与智能化也正如矛和盾，它们是一对难兄难弟，一直在打架，也一直在相互学习，复杂中孕育着智能，智能反过来也促进事物的复杂。

接下来，带你走进“复杂国重”看一看。实验室财力物力人力有限，所以我们有生之年只能对付几种复杂性，比如：交通复杂性，人体复杂性，网络复杂性，植物复杂性…… 剩下的就靠你们了。

带你认识平行

“ 平行”，大家估计会说，在小学三年级就学过了，有些人甚至在幼儿园就知道平行线、射线了。可此平行非彼平行，你的平行能相交吗？恐怕不能吧。“复杂国重”里的平行是可以相交的，对，平行可交。

以交通系统为例吧。一个城市每天有那么多车在运行，有那么多信号灯在变换信号，如何合理调整各个红绿灯的时长，使车辆不在路口拥堵，从而实现一路绿灯呢？想用你的脑袋得出正确答案？除非你的脑袋是银河超级计算机。我们的交通小分队想出一个办法，人的脑袋想不出来，就让计算机的脑袋想嘛，计算机那么能算，这些事情就交给它们好了。

虚拟交通系统（左）和实际交通系统（右）

于是乎，我们就在计算机里构建了一个虚拟的交通系统，就像游戏“我的世界”一样。虚拟交通系统和实际交通系统几乎一模一样，而且这两个系统是同时运行的。这个虚拟交通系统需要不断从实际交通系统从获得实际的数据，比如车流、车速、车型、信号灯时长、天气等等，从而使虚拟交通系统 “长得”越来越像实际交通系统。在虚拟交通系统中我们可以任意开展各类实验，比如随机更改信号灯时长，随便让车辆相撞，随意让天下雨下雪……由此，虚拟交通系统就学会了在各种多变情况下的应对措施，这就是系统在复杂多变的情况中孕育出了智能。

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虚拟交通系统“琢磨”出来的智能控制方法是否正确？于是虚拟交通系统就把上述知识传授给实际交通系统，实际交通系统通过实践验证，把好的留下，坏的让虚拟交通系统重新返工。所以，实际交通系统和虚拟交通系统就像一对孪生兄弟一样，一直交换信息，相互学习，携手并进，这两个系统就叫平行，由于它们之间还拉着手呢，所以是平行可交！这个平行交通系统有点忙，已经服务了青岛市中心、广州亚运会、滨州和德州……

邂逅水中精灵

接下来，带你认识一个新物种，我们的水中精灵----仿生机器鱼！

受自然界鱼类的启发，我们仿照鱼类的结构、游水方法和外形用各类机械元件和电子元件构造了仿生机器鱼。先来一睹它的泳姿吧。在这一群真假鱼同游的鱼缸里，你找到机器鱼了吗？咋一看，好像长得一模一样呀？好吧，那个块头略大，能够听到电机似乎嗡嗡作响的就是仿生机器鱼。

目前这是最新一代的仿生机器鱼，我们还有第一代、第二代、第三代等等，每一代都在原来的基础上革新。最早的仿生机器鱼是大块头，粗嗓子，游起泳来，虽然有范儿，但是有些slow。

现在的仿生机器鱼，身形变得消瘦，声音渐渐消失，而且游泳转速那叫一个快！我们最新的高机动转向仿生机器鱼，现在每秒可转向460度呢，而国际标准据说才每秒150度呢。秒杀了！

 仿生机器鱼有什么用？它们用处可大呢。

· 工业：可以用来做水质监测，一些随身携带水质检测器的机器鱼，这会儿正在青海湖里游泳，然后把水质的情况告诉我们；据说机器鱼还可以携带干粮袋，代替我们去喂鱼！

· 教育：很多小朋友喜欢把机器鱼“连皮带肉”的剥开，看个究竟，所以我们专门研制了面向中小学生的小小机器鱼，让大家可以随意解剖，任意组装，还可以用手机来编程，让小机器鱼“遨游”在你家的“水盆”。

· 娱乐：很多小朋友在洗澡时哭哭啼啼，自从和机器鱼一起洗澡后，小朋友们爱上了洗澡，爱上了小动物，爱上了钻研各种鱼类，爸爸妈妈不再头疼。

让肿瘤无处遁形

一提起肿瘤，大家往往色变。其实，如果肿瘤可以在早期检测出来，或许情况就大不相同。所以，我们这里还有这么一群“医生”，只不过这里的“医生”是基于人工智能的软件助手，可以助力真正的医生诊断各类疾病，尤其是肿瘤。

肿瘤很狡猾，往往藏在不易发现的地方。因此，我们采用各类方法让它们显形。 我们提出一种新的方法来探测早期肿瘤，这种方法不再是目前单一的核素方法、光学方法或者结构分析方法，而是融合了这三类方法，发挥各自的特长，通过综合分析三类数据，让肿瘤的早期检测发生了质的飞跃，肿瘤的探测直径从5mm减小到2mm。

实验室自主研发的肿瘤探测设备

当然，我们还在继续向前推进，通过对人体复杂性的学习和分析，力争在肿瘤早期探测方面有更大的进展，期待让肿瘤早期检测成为一项百姓可以支付得起的常规检测，为人们的生命健康做出贡献。

结语

复杂国重实验室还有很多科研成果，比如平行农业、平行视觉、手术机器人、类脑机器人等等，等大家来亲自体验吧。

复杂性科学是21世纪的科学，随着我们进入智能时代，人、物、网紧密相连，构成了一个无比巨大的复杂巨系统，这给我们实验室带来了新的课题及挑战。实验室在新的五年征程中将以复杂性为研究特色，以智能化为研究手段，继续与矛盾相生，与复杂并存，与智能共舞，为新时代复杂系统的研究做出我们的贡献。

专栏介绍：

 

大院的“走进实验室”专栏，旨在生动有趣地为大家介绍各大研究所的特色实验室。通过本专栏，你将了解到：科研人员的实验室长什么样？他们每天都在做些什么研究？这些研究跟我们有什么关系……

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（文章由中国科学院自动化研究所供稿，首发于科学大院，转载请联系[e-mail]）

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