Kongres IFAC Praha 2005: ohlédnutí za odborným programem

Kongres IFAC Praha 2005: ohlédnutí za odborným programem

Článek navazuje na informace [1] a [3] o přípravě světového kongresu Mezinárodní federace automatického řízení 16^th IFAC World Congress Praha 2005, který se uskutečnil ve dnech 4. až 8. července 2005 v Kongresovém centru Praha.

Kongres IFAC, pořádaný pravidelně jednou za tři roky, je nejdůležitějším setkáním odborníků z oblasti automatického řízení. V roce konání kongresu nepořádá federace žádnou jinou konferenci a počet účastníků kongresu je pravidelně mimořádně velký, okolo 2 000. Účastníci pražského kongresu měli možnost se zúčastnit přednášek a diskusí různých kategorií. Na programu byly vyzvané plenární přednášky, panelové diskuse, přehledové referáty, standardní příspěvky prezentované ústní i vývěskovou formou, tutoriály a workshopy.

Základní statistické údaje

Podle statistiky byl pražský kongres IFAC mimořádně úspěšný. Základní údaje jsou uvedeny v tab. 1.

K zachycení trendů je třeba absolutní čísla z tab. 1 porovnat se statistikami minulých kongresů, zejména kongresu v Barceloně uspořádaného v roce 2002 a v Pekingu v roce 1999. Referátů bylo v Praze o 679 více než v Barceloně a dokonce o 900 více než v Pekingu. Přitom poměr přijatých a odmítnutých příspěvků byl na všech třech kongresech přibližně stejný (odmítnut byl každý čtvrtý příspěvek). Také počtem účastníků byl pražský kongres rekordní, a to v celé dosavadní historii federace. Do Prahy přijelo o 451 účastníků více než do Barcelony a o 996 více než do Pekingu.

O autorech

Počet autorů a spoluautorů přijatých příspěvků předčil všechna očekávání (tab. 2).

Zajímavý je pohled na počet autorů podle jednotlivých zemí. V této statistice suverénně vede Francie (521), následovaná USA (449), Itálií (414), Japonskem (378), Německem (310), Čínou (278), Velkou Británií (278), Španělskem (255) a Koreou (213), za kterou se umístila Česká republika se 140 autory.

Rozdělení autorů podle regionů uvádí tab. 3. Není divu, že Evropa vede. Federace má v evropských zemích hluboké kořeny a kongres se navíc v srdci Evropy konal. Naproti tomu lze nyní sledovat rychlý nástup asijských zemí, kde vedle tradičně silného Japonska se velmi rychle rozvíjí výzkum v Koreji a zejména v Číně.

Účast průmyslu

Jedním z hlavních cílů kongresu bylo zainteresovat odborníky z průmyslu, dostat do programu jejich kvalitní příspěvky a přivítat je jako posluchače či přednášející. Stálým zájmem federace je přibližovat akademický výzkum potřebám průmyslu a prezentovat na kongresu spolupráci akademických výzkumných pracovišť s průmyslem. Organizátoři pražského kongresu, členové technického komitétu IFAC, přistoupili k této úloze aktivně a oslovili výrobce automatizační techniky, firmy zaměřené na výzkum a vývoj v automatizaci i koncové uživatele. Osloveným byla nabídnuta možnost prezentace příspěvku v rámci průmyslových dnů, ke kterým byla vydána zvláštní programová brožura s úplným výčtem všech zúčastněných firem. V prestižních časopisech jako IEEE Control Systems Magazine, IFAC Automatica, Automa a Automatizace bylo otištěno mnoho článků o připravovaném programu. S úspěchem se setkala iniciativa kontaktovat především ty firmy a odborníky, kteří s akademickými pracovišti mají společné výzkumné projekty. Výsledky těchto projektů zpravidla mohou být v určitém rozsahu publikovány.

Pozvání k plenární přednášce přijali vedoucí pracovníci výzkumu z předních firem, jmenovitě prof. Bruns (Siemens), Dr. Chand (Rockwell Automation) a prof. Havlena (Honeywell). Mnoho firem také využilo možnost zorganizovat panelovou diskusi na aktuální téma podle své volby. Motivací pro tyto organizátory a panelisty z firem byla šance hovořit ke kolegům z jiných firem, popř. ke svým zákazníkům, ale především příležitost představit akademické obci témata, která si podle nich zaslouží intenzivní výzkum. Takové informace mohou pomoci v blízké budoucnosti orientovat výzkumnou činnost správným směrem a neplýtvat úsilím v oblastech, které jsou podle názoru pracovníků z průmyslu řešeny uspokojivě již nyní. O neřešených problémech nemluvili výrobci automatizační techniky a dodavatelé zákaznických řešení, ale právě koncoví uživatelé této techniky.

Příprava účasti průmyslu byla dlouhodobou záležitostí a první kroky byly učiněny již dva roky před konáním kongresu v Praze. Konečným výsledkem bylo 176 firem ze 30 zemí s autorským zastoupením v odborném programu. Česká republika se s devíti firmami umístila na šestém místě za Japonskem (22), USA (21), Německem (19), Itálií (19) a Francií (11).

Plenární a semiplenární přednášky

Plenární přednášky se staly, podle očekávání, hlavním magnetem programu. První vystoupil profesor Rudolf Kalman z ETH Zürich, živá legenda teorie systémů, s přehledovou přednáškou o sto letech vývoje teorie systémů. Profesor Kalman dokázal zaplnit velký kongresový sál do posledního místa. Mottem přednášky byla věta „Get the physics right, everything else is mathematics„, zdůrazňující základní význam matematiky pro obor.

Dr. Sujeet Chand, viceprezident a vedoucí výzkumu u firmy Rockwell Automation, přednesl přednášku na téma od elektromotorů k pružným výrobním systémům se zaměřením na řídicí techniku. Na historický přehled navázal popisem trendů zahrnujících průmyslový Ethernet, inteligentní snímače a akční členy, nové směry v polovodičové technice a metodách měření, což jsou všechno směry, které nutně vedou k distribuovaným systémům řízení. Rozmanitost budoucích potřeb byla podrobně demonstrována na úloze řízení elektrických motorů a na autonomním systému odolném proti poruchám využívajícím techniky agentů.

Profesor Rolf Isermann z TU Darmstadt, věhlasná kapacita v oboru automatického řízení a jeho použití, představil mechatronické systémy jako inovační produkty s vestavěným řízením. Přednáška vzbudila zasloužený zájem publika orientovaného na automobilový průmysl, protože byla naplněna množstvím velmi zajímavých aplikací mechatroniky v brzdových systémech, pérování, automatickém řazení atd. Nelze nezmínit závěrečnou větu prof. Isermanna, adresovanou prof. Kalmanovi: „Get the physics right, the rest is not only the mathematics„; tím jen demonstroval různé názory na vztah teorie a praxe, matematiky a fyziky v akademickém světě.

Profesor Michael Bruns, viceprezident a vedoucí výzkumu u firmy Siemens, seznámil posluchače s dalšími trendy v průmyslové automatizaci. Mezi hlavními byly zmíněny izochronní Ethernet s vlastnostmi reálného času a rozvoj součástkové základny pro tuto metodu komunikace, průmyslové WLAN a snaha o zvýšení spolehlivosti přenosu dat u RFID. Virtuální realita, inteligentně rozšiřující obzor lidského zrakového vnímaní, je další rychle se rozvíjející oblastí výzkumu, která najde uplatnění v průmyslu.

Vystoupení paní Nagin Cox z NASA Jet Propulsion Laboratory z kalifornské Pasadeny bylo experimentem. Přednáška sama pojednávala o programu výzkumu Marsu s použitím autonomních robotů a o úspěšné misi na Mars v lednu 2004. Tento příspěvek vzbudil neobvyklý zájem zejména u mladých výzkumných pracovníků, a to přesto, že nebyl výslovně orientován na problémy automatického řízení. Ukázalo se, že přednáška tohoto druhu vhodně představuje atraktivní oblast, kde automatické řízení hraje významnou roli, a ukazuje mnoho neřešených problémů, čímž silně motivuje začínající vědecké pracovníky.

Profesor Michael Athans z Massachusets Institute of Technology je v komunitě mnoho let znám jako odborník na optimální a adaptivní řízení. Účastníci pražského kongresu měli možnost vyslechnout přednášku na téma robustní adaptivní řízení. Robustností se zde rozumí schopnost řídicího systému uspokojivě pracovat v měnících se podmínkách s pevným nastavením parametrů regulátoru. Byl představen moderní způsob návrhu robustního řízení v podmínkách neurčitosti při využití většího počtu modelů řízeného procesu.

Semiplenární přednášky, tradiční forma dvou paralelně běžících plenárních jednání, byly organizovány čtyři. Profesor Manfred Morari z ETH Zürich nadchl prezentací hybridní systémy: teorie, výpočty a aplikace. Úvodem byly ukázány příklady hybridních systémů, jako např. dynamické systémy s přepínanými charakteristikami, systémy výkonové elektroniky, mechanismy s tuhými omezeními, třením, systémy aktivního tlumení vibrací a medicínské systémy. Přednáška se vedle teoretických výsledků zaměřila na představení programových sad, které jsou určeny k analýze a návrhu hybridních systémů.

Profesor Jószef Bokor z Maďarské akademie věd prezentoval geometrickou teorii lineárních systémů s proměnnými parametry a její použití v řídicích systémech letadel a vozidel.

Přednáška prof. Vladimíra Havleny z pražského výzkumného střediska firmy Honeywell byla zařazena na program druhého průmyslového dne. Téma přednášky, systém distribuované automatizace pro komplexní řízení, optimalizaci, rozvrhování a plánování výroby, přilákalo velký počet posluchačů. Cílem prezentace bylo identifikovat otevřené problémy řízení a ukázat jejich řešení prostřednictvím distribuované architektury založené na technice komponent a skládající se z úrovní tvořených zdola moderním spojitým řízením, optimalizací v reálném čase a plánováním a rozvrhováním činností.

Profesor Iven Mareels z University of Melbourne přednesl přednášku na téma systémové inženýrství pro zavlažovací systémy, které je životně důležité pro oblasti s nedostatkem vody obecně a pro Austrálii zvláště. Ve své přednášce se prof. Mareels zaměřil na zvýšení výkonu a účinnosti rozsáhlých zavlažovacích soustav s využitím moderního řízení tak, aby byla voda dodávána v dostatečné kvalitě a množství na místo určení v potřebnou dobu.

Panelové sekce

Kongres nabídl dva typy panelových sekcí (panelových diskusí, panelů), tzv. milníky a panelové sekce standardního typu.

Milníky byly diskuse, o jejichž organizaci a také dokumentaci v podobě přehledového článku, se staral příslušný výbor technického komitétu IFAC. Na pražském kongresu bylo zorganizováno devět panelových sekcí typu milníků (tj. všemi devíti komitéty). Byly na nich prezentovány a diskutovány zprávy jednotlivých výborů o tom, co se v dané oblasti od posledního kongresu událo a jaké nové směry se za tu dobu objevily. V následujícím výčtu jsou uskutečněné milníky uvedeny názvem (v překladu) a stručnou charakteristikou svého poselství:

• Trendy v systémech a signálech: panel se nesl ve znamení stochastického přístupu, jehož aparát umožní jednotně přistupovat k úlohám modelování, identifikace, zpracování signálu, adaptace a učení a zvládne jak systémy diskrétních událostí, tak systémy hybridní,

• Teorie, algoritmy a technika při navrhování řídicích systémů: panel ukázal nové směry vývoje rozsáhlých distribuovaných řídicích systémů a přinesl nové poznatky v řízení po komunikačních sítích,

• Informační a komunikační technika v řízení: panel zdůraznil stále se rozšiřující škálu úloh, které v řídicích systémech plní počítač; vývoj teorie i aplikací směřuje k vzájemné provázanosti metod, které pro řízení poskytují počítače, komunikace a systémy strojového vnímání a rozpoznávání,

• Mechatronika, robotika a komponenty pro automatizaci a řízení: jako dva obecné trendy panel identifikoval jednak vývoj vestavných (embedded) komponent složených z elektromechanických mikrosystémů a využívajících nanotechnologie a jednak pokračující decentralizaci senzorických a řídicích funkcí v řídicích systémech s větší mírou využití komunikačních sítí,

• Od řízení závodů a logistiky k současné spolupráci mnoha podniků: panel se soustředil na nové směry a způsoby řízení podniku souhrnně označované termíny e-work a e-logistics,

• Monitorování a řízení procesů a systémů výroby a přenosu elektřiny – k novým modelům: panel komentoval pokrok v numerických metodách dynamické optimalizace, které nacházejí stále širší uplatnění v algoritmech prediktivního řízení, a dále nové výsledky v oblasti nelineárních estimátorů a metod nastavování parametrů regulátorů od PID k prediktivním; zcela nové a neřešené úlohy řízení se objevily od okamžiku, kdy byl v Evropě spuštěn proces otevírání trhu s elektřinou, a to ve spojení s otázkami stability a spolehlivosti provozu elektrizačních soustav propojených v rámci evropského systému UCTE,

• Podíl automatického řízení na vývoji dopravních systémů a vozidel: panel přinesl účastníkům nové poznatky v oblasti bezpečnosti a konstrukce ko-pilotů a autopilotů; jako náhrada nelineárních map implementovaných v podobě tabulek, které jsou používány v řídicích jednotkách motorů, se začínají používat zdokonalené modely nelineárních dynamických systémů,

• Čelem k biologické a ekologické složitosti – výzvy a příležitosti: panel ocenil dosavadní přínosy dynamického modelování a řízení k pochopení složitosti biologických a ekologických systémů; meze použití těchto metod (např. při identifikaci systémů), souběžně přitom zjišťované, naopak zapůsobily jako katalyzátor dalšího rozvoje v metodické oblasti a vývoj v obou směrech dále pokračuje,

• Udržitelný rozvoj a zvládání nestabilit v éře globalizace z pohledu řízení systémů: panel nahlédl na sociální systémy v moderní civilizaci prizmatem systémových věd, když nedávný vývoj znovu zdůraznil sociální odpovědnost oboru automatického řízení při probíhajícím přechodu od bipolárního (za „studené války„), přes současný unipolární k multipolárnímu světu budoucnosti; k nápravě některých negativních aspektů globalizace je třeba rozvíjet nové systémové přístupy a modely a podporovat současné šíření techniky a znalostí.

Standardní panely byly uspořádány čtyři. Tři z nich tvořily základ programu průmyslových dnů. Byly to panely:

• Infotronické metody pro e-údržbu – ukázal zcela nové přístupy k organizaci údržby s využitím principů včasné identifikace poruch,

• Kolaborativní robotické systémy přinesl nové impulsy v oblasti automatizovaných systémů typu člověk-stroj, které umožní snížit cenu robotických systémů,

• Průmyslové perspektivy řízení procesů diskuse, která se stala vyvrcholením, jakýmsi zlatým hřebem, celého programu panelových sekcí, a to zejména tím, že jako panelisté vystoupili představitelé renomovaných firem ABB, Shell, Bayer a Air Products, kteří se pokusili identifikovat, co z akademického výzkumu rychle najde uplatnění v průmyslu.

Čtvrtý ze standardních panelů, s názvem Přehodnocování způsobu výuky automatického řízení v moderním světě, shrnul současný stav v dané oblasti a upozornil, že patrný neustálý růst důrazu na technická hlediska by mohl zapříčinit postupnou ztrátu nejcennější dovednosti, kterou je schopnost analyzovat problémy.

Přehledové přednášky

Z přehledových přednášek, dokumentovaných ve sborníku referátů na DVD [5] články většího rozsahu, stojí za připomenutí přednáška prof. A. Dolguiho na téma parametrizace systémů typu MRP v podmínkách neurčité poptávky. Zajímavý byl též přehled algoritmů řízení válcovacích stolic, přednesený korejským specialistou Il Seop Choim. D. Major seznámil posluchače s novými metodami řízení výroby celulózy. Velmi zajímavá byla přednáška M. L. Mathiesena, věnovaná problematice řízení po bezdrátových komunikačních sítích. Vybrané přehledové přednášky byly též vydány tiskem [4] a distribuovány účastníkům kongresu.

Tutoriály a workshopy

Tutoriály a workshopy tvořily předkongresový program. Největší zájem vzbudily tyto tři tutoriály a tři workshopy: Použití řízení ve fyzice: od řízení chaotických systémů po kvantové řízení, Metody řízení distribuovaných procesů, TrueTime: simulace řídicích systémů v reálném čase v prostředí Matlab/Simulink, Úvod do nelineárního prediktivního řízení, Řízení rozlehlých systémů odolné proti poruchám a Bezdrátové senzorické sítě pro řízení.

Standardní sekce

Do této kategorie sekcí nejsou zahrnuty plenární přednášky, panelové sekce, tutoriály a workshopy. Jako standardní sekce je označen blok typicky šesti ústních prezentací nebo tematicky zaměřené prezentace v podobě vývěsek.

Důležitou informací je také počet sekcí organizovaných pod hlavičkou 39 tematických oblastí IFAC. Tato statistika však již byla uveřejněna v [1] a [3], a proto zde nebude rozebírána. Snad jen připomeňme ty oblasti s největšími počty sekcí: modelování, identifikace a zpracování signálu (37), nelineární systémy řízení (30), metody a algoritmy návrhu řízení (26) a robotika (17).

Z celkového počtu 333 standardních sekcí bylo 54 vývěskových a 279 přednáškových. Standardních sekcí s vyžádanými příspěvky (tzv. vyzvaných) bylo zorganizováno 85. O formě prezentace rozhodoval programový výbor na základě doporučení recenzentů a předsedy technického komitétu IFAC, do jehož kompetence daný příspěvek tematicky spadá. Základním kritériem přitom nebyla kvalita příspěvku, ale jeho charakter. Vývěska, jako forma prezentace, byla v mnoha případech aplikačně orientovaných příspěvků uznána za vhodnější než přednáška. Zajímavé je, že některé univerzity odmítly finančně podpořit autora jen proto, že neměl na kongresu přednášku, ale pouze vývěsku. Mylně se domnívaly, že článek byl hodnocen jako dobrý jen tehdy, pokud byl do programu zařazen jako přednáška.

Neprezentované příspěvky

Jestliže se autor na konferenci nedostaví, přičemž je jeho příspěvek zařazen do přednáškového bloku, způsobí to organizátorům vždy velké nepříjemnosti. Pravidlem konferencí pořádaných federací IFAC je, že oznámený časový program se dodržuje. To znamená, že se na dvacet minut vyhlašuje neplánovaná přestávka. Praha měla v tomto směru štěstí. Z celkového počtu nebylo na místě prezentováno pouze 5 % příspěvků.

Recenzenti

Na tomto místě je opět třeba poděkovat recenzentům, kteří dobrovolně věnovali svůj čas a pečlivě zhodnotili jim svěřené příspěvky. Počet recenzentů, který byl nutný pro zdárné ukončení recenzního řízení, byl enormní a překonal všechny dosavadní rekordy. Příspěvky, kterých došlo 3 284, hodnotilo 2 872 recenzentů z celého světa.

A kam na kongres za tři roky? Do korejského Soulu

Přejme našim korejským kolegům, aby byl sedmnáctý kongres IFAC minimálně tak úspěšný jako ten pražský. Chcete-li být pravidelně informováni o pracovních setkáních, konferencích a sympoziích pořádaných pod hlavičkou IFAC, není nic jednoduššího než sledovat webovou stránku federace na http://www.ifac-control.org

Literatura:
[1] HORÁČEK, P.: Kongres IFAC Praha 2005: průřez odborným programem. Automa, 2005, roč. 11, č. 3, s. 82–84.
[2] VACULÍKOVÁ, E.: Jak vzniká program 16. světového kongresu IFAC v Praze. Automatizace, 2004, roč. 48, č. 3, s. 178–190.
[3] HORÁČEK, P.: Kongres IFAC Praha 2005: 2. informace a program průmyslových dnů. Automa, 2005, roč. 11, č. 4, s. 53–55.
[4] HORÁČEK, P. – ŠIMANDL, M. – ZÍTEK, P.: Selected Plenaries, Milestones and Surveys. In: Sborník vydaný pro účastníky kongresu IFAC, Praha, 2005.
[5] HORÁČEK, P. – ŠIMANDL, M. – ZÍTEK, P.: Preprints of the 16th IFAC World Congress. In: Sborník vydaný pro účastníky kongresu IFAC, Praha, 2005 (na DVD).

doc. Ing. Petr Horáček, CSc.,
Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze,
ProTyS, a. s.
(horacek@fel.cvut.cz)