自动控制的发展历史
自动控制系统的发展历史
自动控制系统的发展历史
自动控制系统由古代蒸汽机发展而来，一直至今一直在持续发展。
古代，机械式自动控制系统主要是通过机械开关、压力罐和油封等实现自动控制的，但由于技术限制，其发展受到限制。
20世纪30年代，受到信息技术的发展，有机械、电气、液压和电动四大系统合力推动自动控制系统的发展，构成了现代自动控制系统的基础。
20世纪40年代，研究者开始将电子技术引入自动控制领域，以解决传统机械技术所无法解决的问题。
他们利用电子技术发展出数字自动控制系统，把电子元件、逻辑控制器和计算机连接起来，使计算机系统更加智能化。
为自动控制系统的发展奠定了坚实的基础。
20世纪50年代，研究者将微处理器、微计算机、大规模集成电路和空间结构等精密电子元件引入自动控制系统，构成了更加完善的数字自动控制系统，并实现了计算机网络系统的发展。
这使自动控制系统拥有了更好的可靠性、可准确控制比较大的运行系统。
大量的自动控制设备研制成功，自动控制技术应用于工业生产，大大提高了工业生产的效率。
20世纪60年代，随着计算机和电子技术的高速发展，自动控制系统的性能也在不断改善。
自动控制原理的发展历史
自动控制原理的发展历史示例文章篇一：哎呀，你知道吗？自动控制原理这东西，那可是有着超级有趣的发展历史呢！想当初，人们还在为怎么能让各种东西自动工作而绞尽脑汁。
就好像我们在玩拼图，一块一块地尝试，想要拼出一幅完美的画面。
一开始的时候，那可简单得很。
比如说，水车的转动，利用水流的力量让它自己不停地转啊转，这是不是也算一种自动控制呀？哈哈，这就像是一只小蜗牛，虽然走得慢，但一直朝着目标前进。
后来呢，工业革命来了！机器变得越来越多，越来越复杂。
人们就想着，能不能让这些机器自己聪明地干活，不用人一直盯着。
这时候，自动控制原理就开始慢慢长大啦。
有个叫瓦特的人，发明了蒸汽机调速器。
这玩意儿可厉害啦，就像给蒸汽机这个大力士戴上了一个聪明的帽子，能让它稳定地工作，不会一会儿快一会儿慢。
你说神奇不神奇？再后来，世界大战的时候，那些武器也需要更精准的控制。
这时候，自动控制原理就像一个小战士，不断成长，变得越来越强大。
到了现在，自动控制原理简直无处不在！家里的空调，能自己调节温度，难道不是很舒服吗？马路上的红绿灯，能根据车流量自己变换，这难道不是很聪明吗？自动控制原理的发展，就像我们从幼儿园慢慢长大，上小学、中学、大学，不断学习新的知识，变得越来越厉害！你想想，如果没有自动控制原理，我们的生活得变得多麻烦呀？飞机不能自动导航，汽车不能自动驾驶，那得多可怕呀！所以说，自动控制原理的发展可真是太重要啦，它让我们的生活变得越来越方便，越来越美好！示例文章篇二：《自动控制原理的发展历史》嘿，同学们！你们知道吗？自动控制原理这东西可太神奇啦！它的发展就像是一场超级精彩的冒险！想想看，很久以前，人们可没有什么自动控制的概念。
那时候，做什么事情都得靠手工，又慢又累。
比如说，要灌溉农田，就得有人一直守着水渠开关，多麻烦呀！这就好像是在黑暗中摸索，没有方向。
后来呢，慢慢地，一些聪明的脑袋开始琢磨啦。
这不就跟我们做数学题一样，遇到难题就想办法解决嘛！于是，出现了一些简单的自动控制装置。
自动控制理论的发展
自动控制理论的发展自动控制理论是一门研究如何设计和实现系统自动运行的学科。
它涉及到数学、工程和计算机科学等多个领域。
自动控制理论的发展是由人们对系统的自动化处理的需求和对控制系统的分析和优化的追求所推动的。
这篇文章将通过对自动控制理论的历史发展进行梳理，来了解自动控制理论的演进过程。
自动控制理论的起源可以追溯到古代的水门和钟摆控制。
当时的人们通过调节水的流量或小球的重量来实现门的自动开合，或者通过改变钟摆的长度或质量分布来维持钟摆的稳定。
这些简单但实用的控制方法显示了自动控制的价值和潜力。
然而，自动控制理论真正的发展要推迟到18世纪的工业革命时期。
随着机械工业的兴起，人们开始需要控制工业过程中的各种机械装置。
这时，法国数学家拉普拉斯和英国工程师巴贝奇等人开始研究和应用微积分和差分方程等数学工具来分析和改善自动控制系统。
在20世纪初，控制论的形成为自动控制理论的发展奠定了基础。
控制论是一种在一定规律下将输入转换为所需输出的通用方法。
美国工程师诺里伊特（H.W. Norrhte）、俄罗斯数学家卢埃特中心之莫齐托夫、德国工程师亨维茨（A.V. HellwicZ）等人率先提出和发展了控制论的基本概念和数学模型。
他们通过齐次线性微分方程、反馈控制和矩阵论等工具，提出了理论化的控制系统设计方法，并首次将控制论应用于工程实践中。
第二次世界大战期间，控制论得到更加广泛的应用和发展。
在军事和航空工业中，控制论的理论和方法被用于导弹制导、自动驾驶和火箭发动机控制等方面。
这一时期，美国工程师维纳（N. Wiener）提出了现代控制论的概念，并将统计学方法引入到控制论中，开创了系统论的研究领域。
20世纪50年代至70年代，自动控制理论得到了快速发展，并在工程实践中得到广泛应用。
与此同时，数字计算机的发展推动了控制系统的数字化和自动化。
随着计算机技术的提高，对控制系统的分析和优化方法得到了进一步的发展，如最优控制、自适应控制和模糊控制等。
自动控制的发展历程
自动控制的发展历程自动控制是指利用现代技术手段，通过设计和运用各种控制系统，自动实现对特定系统或过程的控制和调节。
自动控制的发展历程可以追溯到古代的机械机械、管道控制和天文瞄准等领域，但是其真正的起源可以追溯到18世纪末的工业革命时期。
当时，工业技术、经济和人口的快速增长，使机械和工业设备的复杂性越来越高。
人们急需一种能够自动调节、控制并优化工业设备和过程的技术，以提高生产效率和产品质量。
于是，在19世纪末和20世纪初，自动控制领域开始崭露头角。
最早的自动控制系统是基于机械原理的。
例如，伽利略的钟摆振荡器和风车，以及提出的“水罐”等系统，都被认为是最基本的自动控制系统范例。
这些系统利用了机械原理和重力等自然力进行控制，能够稳定地维持和调节特定的运动和状态。
然而，最重要的里程碑出现在20世纪30年代和40年代，当时电子技术的快速发展使得自动控制系统的设计和实现变得更加可行。
模拟计算机、电子管和运算放大器的发明，为自动控制理论和方法的研究提供了坚实的基础。
20世纪60年代，数字计算机的问世进一步推动了自动控制的发展。
数字计算机的优越性能和灵活性，使得设计和实现复杂的控制系统变得容易。
此时，自动控制理论和方法已经成为一个独立的学科，广泛应用于工业、能源、交通等领域。
到了21世纪，随着信息技术的高速发展，自动控制进入了一个新的阶段。
各种先进的传感器和执行器的出现，在控制系统的实时监测和反馈方面起到了重要作用。
此外，人工智能、机器学习和优化算法等技术的应用，使得自动控制系统具备了更高的智能化和自适应能力。
当前，自动控制技术已经广泛应用于各个领域。
在工业生产中，自动控制系统大大提高了生产效率和产品质量，减少了人力成本和资源浪费。
在能源领域，自动控制系统能够实现能源的智能分配和调节，提高能源利用效率。
在交通领域，自动驾驶技术的发展使得车辆行驶更加安全和高效。
总之，自动控制技术的发展经历了从机械原理到电子技术，再到信息技术的演进过程。
自动控制理论的早期发展历史
自动控制理论的早期发展历史自动控制理论的早期发展历史可以追溯到古代。
在古希腊时期，有一位名叫克提斯波斯的埃及工程师和发明家，他以自动水钟闻名。
这个自动水钟利用了一个水箱和一个漏斗系统来控制水的流量，从而保持水位稳定。
这可以被视为自动控制的初步形式。
在17世纪，欧洲工程师和科学家开始对机械自动控制系统进行研究。
其中一位重要的人物是维尔祖伊厄斯，他发明了一种水力机械自动控制装置，该装置可以保持风帆船的直线航行。
这个装置成为后来航海自动驾驶仪的基础。
到了18世纪，以导弹系统为代表的武器技术的发展推动了自动控制理论的进一步发展。
导弹系统需要能够控制导弹的轨迹和飞行速度，以使其能够准确打击目标。
这促使科学家和工程师研究如何利用机械装置来自动控制导弹的飞行。
19世纪建立了控制工程学作为一门学科。
詹姆斯·沃特（James Watt）开发的蒸汽机以及他的调速器被视为开启了现代自动控制理论的里程碑。
调速器可以自动调整蒸汽机的工作速度，以保持稳定的转速。
这个发明对工业革命的驱动力起到了重要作用。
20世纪初，电力和电子技术的发展促进了自动控制理论的进一步发展。
从20世纪20年代开始，自动控制系统被应用在许多工业和军事领域。
在这一时期，自动控制理论的基本概念和原理如反馈、稳定性和系统控制等被建立起来。
控制工程学成为了一个独立的学科。
在20世纪50年代，数字计算机的出现对自动控制理论的发展产生了深远影响。
数字计算机可以实时获取和处理大量数据，并根据预设的算法进行自动控制。
这使得控制系统设计更加灵活和精确。
在20世纪60年代和70年代，控制理论的研究越来越侧重于非线性系统的分析和控制。
非线性系统是现实世界中大部分系统的基本特征，如化学反应、生物系统和航空航天系统等。
研究人员发展了一系列非线性控制理论和方法，为非线性系统的控制提供了有效的解决方案。
随着现代计算机技术的快速发展，自动控制系统的设计和实现变得更加高效和精确。
我国自动化控制的发展之路
我国自动化控制的发展之路自动化控制是现代工业、农业、服务业等领域不可或缺的一部分，它对于提高生产效率、降低成本、提高产品质量等方面具有重要意义。
随着我国经济的快速发展，自动化控制也得到了越来越多的关注和应用。
本文将对我国自动化控制的发展之路进行探讨。
一、自动化控制的发展历程我国自动化控制的发展历程可以追溯到上世纪50年代，当时主要是引进和消化国外先进技术，开展自动化控制系统工程。
随着改革开放的深入推进，我国自动化控制领域取得了长足的进步，从工业生产自动化到农业自动化、交通运输自动化等领域都得到了广泛应用。
特别是近年来，随着信息技术、人工智能等领域的快速发展，自动化控制也得到了更加广泛的应用。
二、自动化控制的应用领域1.工业生产自动化工业生产自动化是自动化控制最为广泛的应用领域之一。
通过自动化控制系统，可以实现生产线的自动化控制，提高生产效率和质量。
同时，还可以实现生产过程的智能化管理，降低生产成本，提高企业的竞争力。
2.农业自动化农业自动化也是自动化控制的重要应用领域之一。
通过应用自动化控制系统，可以实现农业机械的智能化控制，提高农业生产效率和质量。
同时，还可以实现农业环境的监测和管理，提高农业生产的可持续性和安全性。
3.交通运输自动化交通运输自动化也是自动化控制的重要应用领域之一。
通过应用自动化控制系统，可以实现交通信号灯的智能化控制，提高交通流量和道路利用率。
同时，还可以实现交通安全的监测和管理，降低交通事故的发生率。
三、自动化控制的发展趋势1.智能化随着人工智能等领域的快速发展，自动化控制也将会越来越智能化。
通过引入人工智能技术，可以实现自动化控制系统的自主决策和优化，提高系统的智能性和适应性。
2.绿色化随着环保意识的不断提高，自动化控制也将会越来越注重绿色化。
通过采用节能环保的技术和设备，可以实现自动化控制系统的低能耗、低排放，为可持续发展做出贡献。
3.集成化随着物联网、云计算等领域的快速发展，自动化控制也将会越来越集成化。
自动控制系统的发展历史
自动控制系统的发展历史1.自动控制技术的早期发展以反馈控制为其主要研究内容的自动控制理论的历史，若从目前公认的第一篇理论论文, J.C.Maxwell 在1868年发表的“论调节器”算起，至今不过一百多年。
然而控制思想与技术的存在至少已有数千年的历史了。
“控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，控制理论与技术也自然而然地在人们认识自然与改造自然的历史中发展起来。
具有反馈控制原理的控制装置在古代就有了。
这方面最有代表性的例子当属古代的计时器“水钟”( 在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶”)。
据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。
约在公元前三世纪中叶，亚历山大里亚城的斯提西比乌斯(Ctesibius)首先在受水壶中使用了浮子(phellossive tympanum)。
按迪尔斯(Diels)本世纪初复原的样品，注入的水是由圆锥形的浮子节制的。
而这种节制方式即已含有负反馈的思想 (尽管当时并不明确)。
[1]中国有着灿烂的古代文明。
中国古代的科学家们对水钟十分得重视，并进行了长期的研究。
据<<周礼>>记载，约在公元前 500年，中国的军队中即已用漏壶作为计时的装置。
约在公元120年，著名的科学家张衡 (78-139,东汉)又提出了用补偿壶解决随水头降低计时不准确问题的巧妙方法。
在他的“漏水转浑天仪”中，不仅有浮子，漏箭，还有虹吸管和至少一个补偿壶。
最有名的中国水钟“铜壶滴漏”由铜匠杜子盛和洗运行建造于公元1316年(元代延祐三年)，并一直连续使用到1900年。
现保存在广州市博物馆中，但仍能使用。
[2][3] 北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象台”。
仪象台上的浑仪附有窥管，能够相当准确地跟踪天体的运行，“使它自动地保持在窥管的视场中”。
这种仪象台的动力装置中就利用了“从定水位漏壶中流出的水，并由擒纵器(天关、天锁)加以控制”。
自动控制原理自动控制理论发展历史
第一阶段: 经典(自动)控制理论
经典控制理论即古典控制理论,也称为自动控制理论。主要 研究对象:对单输入单输出线性定常系统的分析和设计问题。它 的发展大致经历了以下几个过程：
一 萌芽阶段
如果要追朔自动控制技术的发展历史,早在两千年前中国就 有了自动控制技术的萌芽。
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1. 两千年前我国发明的 指南车，就是一种开 环自动调节系 统。
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第二阶段 现代控制理论
科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论，而且也 给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件—现代数学和 数字计算机。
现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现代控制理 论提供了多种多样的分析工具；而数字计算机为现代控制理 论发展提供了应用的平台。
在二十世纪五十年代末开始，随着计算机的飞速发展， 推动了核能技术、空间技术的发展，从而对出现的多输入多 输出系统、非线性系统和时变系统。
主要研究对象:多输入、多输出、时变参数、高精度 复杂系统的分析和设计问题。
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1.五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析 法；在1957年提出了动态规划。
1.1959年卡尔曼（Kalman）和布西创 建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制 系统的研究中成功地应用了状态空间 法，并提出了可控性和可观测性的新 概念。
瓦特
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1788年英国Watt发明的控制蒸汽机速度的离心式调速器
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三 发展阶段
1. 1868年马克斯韦尔 （J.C.Maxwell）解决了蒸汽 机调速系统中出现的剧烈振 荡的不稳定问题，提出了简 单的稳定性代数判据。
马克斯韦尔（J.C.Maxwell）
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2. 1895年劳斯（Routh）与赫 尔维茨（Hurwitz）把马克
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I.前期控制(Early Control)(1400B.C. - 1900)
(0) 中国，埃及和巴比伦出现自动计时漏壶 (1400B.C. ~1100B.C.)。孙武著《孙子兵法》
(600B.统观念和实践(300B.C.)
(7) 美籍匈牙利人R. E. Kalman发表“On the General Theory of Control Systems”等论文，引 入状态空间法分析系统，提出能控性，能观测 性，最佳调节器和kalman 滤波等概念，奠定了 现代控制理论的基础(1960)
东华大学信息科学与技术学院 R.E. Kalman
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II.经典控制前期(The Pre-classical Period)(1900-1935)
(1) 美国福特(Ford Motor)汽车公司建 成最早的汽车装配流水线(1913) (2) 美国N. Minorsky研制出用于船 舶驾驶的伺服结构，提出PID控制 方法(1922) (3) 美国MIT的Vannevar Bush研制成第一台大型模拟计算机 (Differential Analyzer)(1928)
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(8) 苏联东方-１号飞船载着加加林进入人造地球卫星轨道，人类宇航 时代开始了(1961)
宇宙哥伦布-加加林
Capsule used in first manned orbit of earth
In 1961, the first human to pilot a spacecraft, Yuri Gagarin, was launched by the Soviet Union aboard Vostok I.
Lan J. Chu
(8) 美国W. Evans提出根轨迹法(Root Locus Method) (1948)，以单 输入线性系统为对象的经典控制研究工作完成。 (9) 多本有关经典控制的经典名著相继出版，包括Ed. S. Smith的 Automatic Control Engineering (1942)，H. Bode的Network Analysis and Feedback Amplifier(1945)，L.A. MacColl的Fundamental Theory of Servomechanisms (1945)，以及钱学森的《工程控制论》 (Engineering Cybernetics) (1954)
“Feedback is a method of controlling a system by inserting into it the result of its past performance”
闭环控制系统的结构框图：
东华大学信息科学与技术学院
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(6) 美国E. Sperry以及C. Mason研制出火炮控制器(1925)，气压反 馈控制器(1929)
东华大学信息科学与技术学院
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(1) 苏联L.S. Pontryagin发 表“最优过程数学理论”， 提出极大值原理
(Maximum Principle)(1956)
(2) 美国R. Bellman在 RAND Coporation数 学部的支持下，发表 著名的Dynamic Programming，建立 最优控制的基础(1957)
东华大学信息科学与技术学院
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(11)由徐寿设计的中国第一艘蒸 汽轮船“黄鹄”号(L20m, 25T, 10km/hr)在安庆内军械所下水 (1866)。次年，中国第一艘木质 明轮蒸汽舰船“恬古”号在江南 造船厂下水。
操江号(62mx10m), 392匹马力， 600T排水，备炮9门
东华大学信息科学与技术学院
东华大学信息科学与技术学院
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III. 经典控制(Classical Control)(1935-1950)
(1) 美国贝尔实验室的H. Bode(1938)，以及 Nyquist(1940)提出频率响应法
(2) 美国Taylor仪器公司的J. G. Ziegler和N. B. Nichols提出PID参数的最佳调整法(1942)
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(5) 世界第一颗人造地球卫星(Sputnik)由苏联发射成功(1957)
1957. Laika. Sputnik 2
东华大学信息科学与技术学院 Sputnik 1 was the first artificial satellite launched into space
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Oct. 4, 1957: Launch of the rocket carrying Sputnik, the first manmade satellite. Photos of the launch were not initially released. This photo is a still from a 1967 Soviet documentary film.
L.S. Pontryagin
(3) 国际自动控制联合会(IFAC)成立(1957)，中国为发起国之一，第一 届学术会议于莫斯科召开(1960)
东华大学信息科学与技术学院
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(4) 美国MIT的Servomechanism Laboratory研制出第一台数控机床(1952)
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K.S. Pavlovitch(1906-1966), Russian spacecraft designer and header of the Vostok and Voskhod projects.
东华大学信息科学与技术学院
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(6) 美国George Devol研制出第一台工业机器人样机(1954)，两 年后，被称为机器人之父的Joseph Engelberger创立了第一家机 器人公司，Unimation
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现代控制(Modern Control) (1950- )
二次世界大战中火炮，雷达，飞机以及通讯系统的控制研究直接推动了 经典控制的发展。五十年代后兴起的现代控制起源于冷战时期的军备竞 赛，如导弹(发射，操纵，指导及跟踪)，卫星，航天器和星球大战，以 及计算机技术的出现(英国科学家A.J.G. MacFarlane)。
自动控制技术与人类进步
Automatic Control & Human Civilization
前言
自动控制是人类在认识世界和发明创新的过程中发展起来的一门 重要的科学技术。依靠它，人类可以从笨重，重复性的劳动中解 放出来，从事更富创造性的工作。自动化技术是当代发展迅速， 应用广泛，最引人瞩目的高技术之一，是推动新的技术革命和新 的产业革命的关键技术。自动化也即现代化。
西汉漏壶
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(2) 亚历山大的希罗发明开闭庙门和分发圣水等自动装置(100年)
(3) 中国张衡发明水运浑象，研制出自动测量地震的候风地动仪(132年)
东华大学信息科学与技术学院
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(4) 中国马钧研制出用齿轮传动的自动指示方向的指南车(235年)
(5) 中国明代宋应星所著《天工开物》 记载有程序控制思想(CNC)的提花织 机结构图(1637年)
东华大学信息科学与技术学院
1961, at the age of 27, Gagarin left the earth. It was April the 12th, 9.07 Moscow time (launch-site, Baikonur). 108 minutes later, he was back . The period of orbital revolution was 89:34 minutes (this figure was "calculated by electronic computers"). The missions maximum flight altitude was 327 000 meters. The maximum speed reached was 28 260 kilometers per hour.
C. E. Shannon
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(7) MIT Radiation Laboratory在研究SCR-584雷达控制系统的过程 中，创立了Nichols Chart Design Method，R. S. Philips的工作On Noise in Servomechanisms，以及Hurwicz (1947)的数字控制系统 (Sampled Data System)
东华大学信息科学与技术学院
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(6) 英国J. Watt用离心式调速器控制蒸汽机的速度(1788年) (7) 英国J. C. Maxwell发表“论调速器”(On Governors)论文(1868年)
东华大学信息科学与技术学院
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(8) 英国E.J. Routh建立Routh判据(Routh-Hurwitz Stability Criteria)(1875年) (9) 俄国A.M. Lyapunov博士论文“论运动稳定性的一般问题” (1892年) (10) 英国J. M. Gray设计出第一艘全自动蒸汽轮船“东方”号(Great Eastern)(1866年)
N.B. Nichols
(3) 美国MIT的N. Wiener研究随机过程的预测(1942)，提出Wiener滤 波理论(1942)，发表《控制论》(Cybernetics)一书(1948)，标志着控制 论学科的诞生。
N. Wiener 东华大学信息科学与技术学院
N. Wiener, shown here in 1954 with Yuk Wing Lee (left) and Amar G. Bose, discussing an aspect of statistical communication theory