米兰官网-张焕水：控制科学"最优解"的破译者与攀登者—新闻—科学网

于山东科技年夜学智能无人体系立异研究院的测试园地，一场科技与速率的较劲正出色上演。一辆智能车以惊人的0.5毫秒相应速率，正于扑朔迷离的障碍物间精准闪避，每一一次动作都爽性爽利，引患上于场职员阵阵赞叹。

车内，车载屏幕上的蓝色轨迹线欢畅跳动，及时、清楚地展示着张焕水团队所研发算法的运行轨迹。与国际主流的 SQP 及 IPM 算法比拟，这一算法于计较效率上晋升了数十倍，揭示出强盛的实力。

“这是个小小的初步。”山东科技年夜学传授张焕水站于屏幕前，眼光自在坚定。他向《中国科学报》先容，优化是实际世界最基础且运用广泛的科学问题，团队提出的全新优化算法是一次庞大冲破。它经由过程优化路径实现“最快最稳”收敛，于智能车轨迹跟踪、航空策动机节制、计较机三维图象恢复、AI 深度进修等浩繁范畴试验验证中，都揭示出较着的上风，成为多范畴焦点技能更新替换的要害气力。

作为2020年度国度天然科学基金委代表性资助结果入选者，也是主动化范畴独一入选项目，张焕水领导团队创始性的提出新的优化要领，成为梯度降落及牛顿迭代这些百年算法以外彻底自力的基础优化算法——结果被国度天然科学基金委列为2024年“冲破性原创结果典型案例”。

张焕水于作陈诉

未知迷雾中探访真谛之光

1988年，怀揣着数学专业常识的张焕水，毅然投身最优节制范畴。彼时，他眼光坚定地暗示：“本科的数学积淀，加之硕士、博士时期对于最优节制的研讨，让我深知数学与节制之间千丝万缕的接洽，也让我对于摸索最优节制的素质布满了热情。”

最优节制，作为上个世纪伟年夜的科学发明之一，是现代节制理论降生的标记，半个多世纪以来，始终吸引着无数科研事情者的眼光。然而，于这片布满未知的范畴中，难题如影随形。

70年月，乘性噪声随机滋扰下的最优节制研究虽取患上冲破，但时滞景象下的随机线性二次节制，却因传统要领的局限及现有东西的缺掉，成为一座难以超过的险峰，持久困扰着科研界。

“就像开车时忽然碰到浓雾，既避开障碍，又要找到最优线路，但标的目的盘的相应还有存于延迟。”张焕水常如许向学生注释时滞随机节制的繁杂性。

2005年，张焕水将眼光聚焦在此，踏上了这场布满挑战的科研征程。这是一条从蒙昧到认知的漫漫长路，此间布满了掉败与乐成的重复交叉。于这跌荡升沉的历程中，他深刻领会到了从苍茫到拨云见日的喜悦。

于这场科研攻坚战中，张焕水并不是孤军奋战。王宏霞、徐娟娟等前后五届博士研究生，与他并肩作战。于最艰巨的日子里，为了验证一个方程的准确性，他们不分日夜、岂论场所，频仍地睁开会商。那一个个激烈的会商场景，恍如还有于面前：办公室里，灯光通宵未熄，他们围坐于一路，畅所欲言；试验室中，仪器装备嗡嗡作响，他们一边操作，一边交流；甚至于微信上，张焕水与徐娟娟的学术交流记载就多达数百页，每一一页都书写着他们的热爱与对峙。

“及张教员的学术会商具备透辟感及紧急感。”团队成员、山东科技年夜学传授王宏霞回忆。

功夫不负有心人，张焕水团队的努力终究迎来了丰硕的结果。他们创建的随机节制Riccati - ZXL 方程，犹如一把钥匙，为从底子上解决时滞景象随机节制问题奠基了理论基础，让闻名的 Smith 预估器初次可以或许运用在乘性噪声随机体系。

2020 年 10 月，国度天然科学基金委基金要闻以“我国粹者于最优节制问题的研究方面取患上新进展”为题，对于他们的结果举行了报导，对于他们的科研事情高度承认。

“前期的研究，就像是一场艰辛的修行，让咱们学会了怎样做真正有价值的研究，怎样捉住问题的素质去解决问题。更主要的是，它锤炼了咱们做不大白永不抛却的执着心。”张焕水感触道。带着这份执着与对峙，他领导团队乘胜追击，进一步霸占了始在 60 年月的非正则 LQ 节制以和一般景象下的分离式最优节制等系列基本问题，为传统最优节制理论的成长及完美做出了周全而深切的孝敬。

张焕水及团队成员于开组会会商

冷板凳坐热 以恒心筑牢基础研究之基

科研潮水如汹涌海潮般不停翻滚，当人工智能成为世人瞩目的科研热词时，张焕水的办公桌却宛如一座安谧的学术港湾，依旧堆满了优化与节制理论的经典著作。那些泛黄的册页，恍如于诉说着岁月里对于基础研究的执着苦守。

于引导研究生的组会上，张焕水老是苦口婆心地说：“万变不离其宗，不管科学技能怎样日月牙异、飞速成长，经典的基础理论始终是科研年夜厦的基石，不成或者缺。”这番话语，源在他的定力，这类定力源自他对于科研纪律的深刻认知。

于引导研究生的历程中，张焕水十分看重造就学生对于基础理论的深切理解与研究能力。他经常向学生教授“先非凡后一般”的研究要领，指导学生从基础问题这个“浅滩”入手，慢慢驶向繁杂理论系统的“深海”。他耐烦地注释道：“只有把基础打牢，才能于科研的门路上走患上更稳、更远。”

“做基础研究需要‘慢功夫’，要始终如一，要专注。”王宏霞回忆，“于张教员领导下，咱们原创性的提出了基在最优节制道理优化算法，但该算法的收敛性证实卡了三个多月，张教员建议咱们‘先从非凡环境入手，把简朴问题吃透，繁杂问题天然会露出马脚'。咱们从最先的思疑，到如法斗胆测验考试，终极霸占收敛性及收敛速度阐发的坚苦。”

张焕水常说，他独一的先天可能就是干事情当真及对峙。他坚信，“始终如一的做，必定能做到山顶”。

从1988年至今，三十多个年龄悄然流逝，张焕水的研究持之以恒地苦守于最优节制这个基础范畴。持久的深耕细作，让他犹如一名武艺精深的工匠，逐渐看清了节制范畴很多挑战性问题繁杂的素质。

于现实园地中举行轨迹跟踪节制算法调试 受访者供图

理论到运用 打开无穷可能

科学的立异如同一把神奇的钥匙，总能打开一扇扇通往未知范畴的年夜门，带来浩繁技能瓶颈的冲破。当团队乐成提出 OCP 优化要领后，怎样将其广泛地运用到现实中，进级现有的软件算法，便成了张焕水团队下一步研究的重点战略标的目的。

团队率先开启了智能车路径跟踪节制与避障的研究。

研究现场，氛围紧张而强烈热闹，各类仪器装备有序运转，显示屏上不停跳动着繁杂的数据。张焕水指着屏幕向各人先容道：“精准的跟踪节制算法计较历程极其繁杂，传统的优化算法收敛速率慢，底子没法满意于线计较的需求。而咱们的 OCP 优化要领却揭示出了巨年夜的上风，计较速率晋升了 10 - 20 倍。”

为进一步拓展 OCP 优化要领的运用规模，张焕水团队踊跃追求跨范畴的互助时机。他们别离与电气工程范畴、计较机范畴、岩土力学范畴的教员们互助，开展了一系列深切的研究。颠末团队成员们昼夜苦守、不懈的努力，无数次的试验成果都清楚地注解，OCP 优化要领显著优胜在其他各范畴的经典优化要领。

更让人欣喜的是，于深切研究的历程中，团队发明 OCP 优化要领具备年夜范围优化深度进修的巨年夜潜力。张焕水高兴地向记者展示着试验成果：“这是 OCP 优化算法于图象分类及视觉定位中的运用试验成果，从这些数据及图象中可以较着看出，其效果显著逾越了当前遍及利用的 ADAM 算法。”

于张焕水的影响下，他的学生们也深受鼓动。博士生吕传志回忆道：“教员常说‘科研是一场修行，透过征象看到素质，真实的欢愉就来自看透素质的那一刻’。于教员的传染下，我对于科研孕育发生了稠密的兴致，养成为了优良的科研习气，也逐渐领会到了科研带来的乐趣。”

三十年苦守，张焕水始终坚信：“只要当真始终如一地干事，就能于本身从事的研究范畴做到世界领先，为国度的科技前进做出真实的孝敬，不孤负国度的造就及撑持。”这份信念，犹如燃烧的火焰，激励着他不停前行。