“其二,系统复杂度与可靠性成反比。”他在黑板上写下了一个公式的雏形,“元器件数量与故障概率并非简单线性关系,而是随着系统复杂度的提升呈指数级增长!我们引以为傲的‘电子耳朵’系统,其需要处理的海量振动、温度、声音数据,已远远超出了离散继电器逻辑所能高效处理的极限。系统越复杂,潜在的故障点越多,维护成本越高,整体可靠性越难以保证。”
“其三,性能触及物理极限。”他以飞剪和热处理炉温控为例,“飞剪对定尺长度的毫秒级精度要求,热处理炉内±5°C的温场均匀性,其控制回路的响应速度,已接近当前基于分离元件和机械传动所能达到的物理极限。若要进一步提升,必须寻求全新的控制载体。”
“其四,体积与能耗的桎梏。”他用手比划了一个庞大的虚拟空间,“占据半个房间的控制柜,不仅是空间的浪费,更是巨大的能耗来源,以及信号传输延迟和衰减的根源。这将成为自动化系统未来普及、升级和微型化的巨大障碍。”
每一个瓶颈的提出,都伴随着在实践中真实而深刻的案例支撑,听得卢若坪工程师频频点头,这正是他亲身所感的切肤之痛。
而魏知远教授的眼神则越来越亮,吕辰的剖析,正好与他理论模型中关于系统复杂性与稳定性的推演相互印证。
“综上所述,”吕辰总结道,声音斩钉截铁,“我们亲手建造的自动化大厦,其地基已然出现了承载未来更高要求的裂痕。我们必须为它寻找新的、更强大的‘心脏’与‘大脑’!”
第三部分是核心创新点,集成电路如何赋能与革命。
这是全文的华彩乐章,吕辰的声音充满了不容置疑的信念感。
“赋能路径一,智能替代机械。”他在黑板上画了一个芯片的符号,旁边写上“可编程”三个字,“用可编程的集成电路芯片,替代固定的、僵化的继电器逻辑阵列!实现‘软件定义硬件’!届时,改变生产流程,将不再是工程师拿着螺丝刀和电工钳在控制柜前奋战数日,而可能只是在控制终端输入几行代码,或者更换一张预先编写好程序的存储卡片!生产线将因此获得前所未有的柔性!”
“赋能路径二,算力飞跃。”他接着写道,“我们可以将复杂的控制算法,例如魏教授团队优化的算法、自适应控制模型,直接集成到芯片内部。让控制决策在硅片上以纳秒级的速度完成,实现当前无法企及的控制精度和动态响应效率!这将彻底释放被硬件速度束缚的控制理论潜力!”
“赋能路径三,集成驱动。”他将脉冲电机的符号与芯片连接起来,“将脉冲电机的驱动电路、信号处理单元、甚至位置反馈接口,全部集成到一块小小的芯片上。实现真正的‘机电一体化’智能驱动单元,大幅简化系统结构,提升可靠性与响应速度。”
接着,他提出了更具革命性的展望,引出了已在“百工大会”上播下种子的“星河计划”。
他从“专用计算器”这一初级应用目标出发,论证了其向“可编程科学计算器”,再到“专用工业控制计算机”,最终迈向“大型科学计算机”乃至连接所有科研单位的协同网络的演进路径。
他描绘了一个由集成电路驱动的、具备自感知(通过集成的“电子耳朵”)、自决策(通过芯片内嵌的智能算法)、自优化(通过实时数据反馈与模型计算)的“智能工厂”雏形。
“这不仅仅是自动化,”吕辰的声音如同预言,“这是生产模式的根本性革命!是工业生产力的一次彻底解放!”
第四部分是可行性论证。
面对如此宏大的构想,吕辰展现了其务实的的一面。
他直接引用“百工大会”的备忘录,将光学微细图形曝光、高纯度单晶硅、真空薄膜化学气相沉积、超精密电子束扫描这四项已被识别出的关键技术,一一列于黑板,
他明确指出:“实现集成电路的基础工艺火种,已然存在于我们国家的科研体系之内,它们并非凭空幻想!”
随后,他提出了一个分阶段的、切实可行的“星河计划”技术路线图。
从设计规范制定、基本逻辑单元验证,到初级计算器芯片流片、系统集成测试,再到专用工业控制芯片研发……
他将宏伟的蓝图分解为一个个可执行、可考核的科研步骤。
“这条路注定充满艰难险阻,”吕辰坦然承认,“但方向已然明确,路径已然清晰。我们需要的是国家意志下的资源整合,是跨学科、跨单位的精诚协作,是如同攻克‘两弹一星’般的决心与毅力!”
他的陈述结束,会议室陷入了一片深沉的寂静。
阳光的斑点在地面上缓缓移动,唯有茶杯上方的热气仍在无声蜿蜒。
刘星海教授环视会场:“下面,请各位委员提问。”
魏知远教授率先提问:“吕辰同学,你的论述非常精彩,清晰地指出了集成电路在提升控制速度方面的巨大潜力。然而,你是否深入考虑过,当控制器的运算和响应速度真正达到你所说的纳秒、微秒级之后,整个控制回路中,机械系统的惯性、传动间隙、执行机构的迟滞,这些‘物理瓶颈’将成为新的、更主要的矛盾?你的‘系统’论,如何量化地定义、建模,并最终解决这种‘数字世界’与‘物理世界’之间的速度失配与动态响应失谐问题?这不仅仅是控制频率提升那么简单,它涉及到整个系统动力学特性的重构!”
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