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科研進(jìn)展

重慶研究院提出“水質(zhì)系統信息學(xué)”新興交叉學(xué)科

時(shí)間:2024-06-17編輯:水污染過(guò)程與防治研究中心

環(huán)境工程學(xué)科當前的研究范式,存在著(zhù)系統性思維不足的問(wèn)題,主要局限于系統中單一環(huán)節單一過(guò)程的精確描述和調控,忽略了它們之間相互依賴(lài)的動(dòng)態(tài)關(guān)系。這種研究范式,阻礙了環(huán)境工程系統的信息挖掘和利用,并導致學(xué)術(shù)成果與工程實(shí)踐彼此脫節。因此,有必要從系統性思維出發(fā),運用數據科學(xué)和人工智能的最新理論和技術(shù)方法,變革現有的研究范式,構建相應的基礎理論、技術(shù)方法和解決方案,從而開(kāi)啟環(huán)境工程學(xué)科創(chuàng )新發(fā)展新階段。

水污染控制科學(xué),作為環(huán)境工程學(xué)科的重要組成部分,其研究范式同樣面臨著(zhù)上述突出問(wèn)題。以水污染控制科學(xué)的研究范式變革為切入點(diǎn),探索環(huán)境工程學(xué)科的創(chuàng )新發(fā)展,不失為切實(shí)有效之舉。

近年來(lái),重慶研究院水污染過(guò)程與防治研究中心積極探索環(huán)境工程學(xué)科發(fā)展的學(xué)術(shù)前沿和未來(lái)制高點(diǎn),建立水質(zhì)系統新概念:將傳統的數據參數型水質(zhì)概念,發(fā)展為時(shí)間函數型水質(zhì)概念。這一新概念,反映了人們對水質(zhì)本質(zhì)屬性在認識上的飛躍,為推導出水質(zhì)系統微分方程和狀態(tài)空間表達式等數學(xué)操作、發(fā)展水質(zhì)系統控制新技術(shù)方法體系等奠定了理論基石。

最近,該中心聯(lián)合同濟大學(xué)、清華大學(xué)、復旦大學(xué)、南京大學(xué)相關(guān)團隊,提出“水質(zhì)系統信息學(xué)”(Water Quality System Informatics,WQSI)新興交叉學(xué)科,是環(huán)境工程學(xué)科在信息化時(shí)代的創(chuàng )新發(fā)展。該學(xué)科深度融合了水質(zhì)工程、信息工程和控制工程的理論與方法,革新了水質(zhì)系統的研究范式,描述了水質(zhì)系統信息學(xué)的基本架構,包括基本概念、研究?jì)热?、技術(shù)方法、學(xué)科特征、前景展望等,相關(guān)成果發(fā)表在國際期刊《Engineering》上,題為Water Quality System Informatics: An Emerging Inter-Discipline of Environmental Engineering”。該論文還指出,在我國率先建設和發(fā)展水質(zhì)系統信息學(xué),是國家產(chǎn)業(yè)形態(tài)數字化與智能化轉型賦能的內在要求,有助于搶占環(huán)境工程學(xué)科發(fā)展的國際制高點(diǎn),具有十分重要的戰略意義。

上述工作得到了國家自然科學(xué)基金、重慶英才·優(yōu)秀科學(xué)家等項目資助。

相關(guān)論文鏈接:

https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.03.018

1 WQSI研究?jì)热菁胺椒ǖ年P(guān)系


2 WQSI學(xué)科交叉特征