平行系統(tǒng)是由一個(gè)自然的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和與其相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)虛擬或理想的人工系統(tǒng)構(gòu)成的共同系統(tǒng)。通過構(gòu)建與實(shí)際系統(tǒng)相匹配的軟件定義模型——人工系統(tǒng)，利用在線學(xué)習(xí)、離線計(jì)算和虛實(shí)互動(dòng)，使人工系統(tǒng)成為可試驗(yàn)的“社會(huì)實(shí)驗(yàn)室”。通過這種方式，平行系統(tǒng)能夠?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行提供“借鑒”、“預(yù)估”和“引導(dǎo)”，為企業(yè)管理運(yùn)作提供高效的科學(xué)決策和指導(dǎo)。
原理與發(fā)展歷程
定義
平行系統(tǒng)由中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所王飛躍研究員在2004年提出的《平行系統(tǒng)方法與復(fù)雜系統(tǒng)的管理和控制》一文中首次提出。該系統(tǒng)采用了復(fù)雜系統(tǒng)研究的“多重世界”觀點(diǎn)，即將模型視為實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)的一種可能的替代形式和另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式。實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)只是可能出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)中的一種，其行為與模型的行為雖然“不同”但卻是“等價(jià)”的。
背景
隨著計(jì)算機(jī)和個(gè)人PC以及智能手機(jī)的普及，計(jì)算機(jī)內(nèi)部的空間以及計(jì)算機(jī)互聯(lián)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)空間逐漸成為一個(gè)與現(xiàn)實(shí)空間“平行共生”的“真實(shí)”虛擬空間。在這個(gè)虛擬空間中，傳統(tǒng)物理世界中的時(shí)間和空間被大大壓縮，信息以“光速”傳播，新的信息技術(shù)、計(jì)算手段的出現(xiàn)，使得大規(guī)模研究人類行為動(dòng)力學(xué)成為可能。然而，人類行為的不定性、多樣性、復(fù)雜性極大地增加了復(fù)雜系統(tǒng)研究的難度。
理論起源與發(fā)展
王飛躍教授在司馬賀對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，提出了“人工社會(huì)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)”為一體的方法體系。他認(rèn)為，為了有效解決現(xiàn)實(shí)實(shí)際系統(tǒng)的突現(xiàn)性、不穩(wěn)定性、非線性、不確定性的問題，需要引入一個(gè)與現(xiàn)實(shí)世界平行的人工世界來處理。這個(gè)人工世界就像是復(fù)雜系統(tǒng)的“虛數(shù)”空間，可以通過在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的虛擬空間中構(gòu)建人工系統(tǒng)，借助計(jì)算實(shí)驗(yàn)的手段，觀察并預(yù)測(cè)策略對(duì)系統(tǒng)行為的影響，評(píng)估策略效果，然后再將策略投入到實(shí)際系統(tǒng)中，引導(dǎo)實(shí)際系統(tǒng)行為靠近人工系統(tǒng)行為，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
應(yīng)用領(lǐng)域
平行系統(tǒng)自提出以來，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，包括但不限于交通與物流系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)制造系統(tǒng)、人口動(dòng)態(tài)管理和控制系統(tǒng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、模擬戰(zhàn)爭(zhēng)系統(tǒng)等。通過設(shè)計(jì)各種軟件定義的對(duì)象、過程及系統(tǒng)并構(gòu)造相應(yīng)的人工社會(huì)系統(tǒng)與實(shí)際社會(huì)系統(tǒng)組成平行系統(tǒng)，將其應(yīng)用于實(shí)際復(fù)雜社會(huì)系統(tǒng)的管理與控制，可為“全面、綜合、可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀”提供一種可行的分析和評(píng)估方法，為將來的數(shù)字化社會(huì)和數(shù)字化政府管理奠定基礎(chǔ)。
相關(guān)實(shí)例
西門子股份公司提出的“數(shù)字化雙胞胎”理念，以及通用電氣的數(shù)字雙胞胎技術(shù)，都是平行系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的具體實(shí)踐。這些技術(shù)通過創(chuàng)建虛擬的企業(yè)鏡像，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過程的虛擬化和數(shù)字化，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)潛在問題、激發(fā)創(chuàng)新思維、不斷追求優(yōu)化進(jìn)步。
展望
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，尤其是AlphaGo在圍棋比賽中的勝利，顯示了在虛擬網(wǎng)絡(luò)空間中，流動(dòng)的信息與思想瞬間可到達(dá)世界的任何一個(gè)角落，鏈接到任何一個(gè)可以聯(lián)網(wǎng)的個(gè)體。王飛躍教授對(duì)未來社會(huì)的構(gòu)想，即每個(gè)人都有一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)空間中的虛擬形象，這些虛擬的形象將成為人類自身的擴(kuò)展，形成虛實(shí)互動(dòng)、互生、互存的平行社會(huì)。
參考資料 >
平行控制與數(shù)字孿生:經(jīng)典控制理論的回顧與重鑄.智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào).2024-10-29
數(shù)字孿生VS平行系統(tǒng).博客園.2024-10-29
數(shù)字孿生與平行系統(tǒng): 發(fā)展現(xiàn)狀、對(duì)比及展望.科學(xué)網(wǎng).2024-10-29