高金吉

人一旦生病，不仅可以靠吃药痊愈，还可借助身体的自愈功能调节；然而，机器出现故障，非但无药可吃，还不得不依靠人工修理。人们曾不止一次想过，机器能否和人一样实现自我康复？

近日，在中国工程院举办的“我国高端能源动力机械健康与能效监控智能化发展战略”学术论坛上，中国工程院院士、北京化工大学教授高金吉运用仿生学原理赋予机械内在的自愈机制，引来众人关注。

高金吉表示，自愈化是把动物的自愈机制概念赋予机器，其目的是维持机器的健康状态。好比人的免疫系统，它会主动分泌激素调节人体，不需要大脑刻意下指令。未来的机器也将模仿这一过程，在运行中出现故障将进行自我诊断、自我恢复，不需要人力干预。

这是一个听起来略显“魔幻”的想法。事实上，自愈化早在20世纪初就出现了雏形。自动平衡系统实现了机器的被动式自愈，当机器的转子由于不平衡发生振动时，平衡器会自动改变其中液体的分布抵消不平衡量，不用人的干预。

“仿生机械学研究的新领域是健康监控，与故障作斗争将是与疾病作斗争以另一种方式的延续。”高金吉说。

德国Darmstadt大学的RolfIsermann提出了著名的机器“五块论”——控制功能、动力功能、传感器功能、操作功能、结构功能，对应了人体的大脑、内脏、五官、四肢、躯体。高金吉则认为，RolfIsermann遗漏了机器的自愈系统，与之对应的是人体的自愈功能。

与理论上的意义相比，实现机器自愈化更是源自工程的重大需求。

世界石化装置正在朝大型化方向发展，但据监测统计，近年来相关企业炼油压缩机组故障频繁，故障报警率已近30%。一直以来，应对严重故障报警的最直接反应是“紧急停车”——机器停止运作。 

高金吉指出，停车固然保护了机器，但却打断了长周期运行，极大地影响了生产成本。无法根据故障类型、破坏形式，来对报警和停机值进行分类设置，难免会增加报警停机次数；同时，无法分辨虚假信号，误报警及联锁停车也是不可避免的。

“怎么智能联锁，减少停车；怎么实现自愈，不发生故障；怎么基于诊断，改进设计。这是未来需要着重思考的问题。”高金吉说。

在他看来，机器也有一个类似“物竞天择，适者生存”的过程，所不同的是，“机竞人择，适者发展”，机械向高端发展，更是一种人为的推进过程。

“‘机竞人择，适者生存’，‘竞’的是人的设计。”高金吉说，创造新机器，设计是灵魂。“我们开发高端机器要事先布置安排，不能事后诸葛。机器在设计制作时就要考虑‘优生’，在运行维护中就要考虑‘优育’。”

他解释，一方面，我们要借助医学科学、网络化通信技术，通过信号识别做实时监测和早期预警，在运行维护中预防、消除故障；另一方面，我们要研究仿生机械学、系统论、医学、风险、监控一体化，追本溯源地解决设计制造问题，在设计时就要考虑可监测诊断和自愈调控的可能性，研制具有康复功能的新一代机器。

如今，在自愈化理念的引导下，能修复汽车表面刮痕的油漆、轴承磨痕自修复技术已在工程上应用。高金吉相信，在不太遥远的未来，压缩机、发电机的自愈化研究也将走出实验室，走入工业市场。