基本信息
中科院国家数学与交叉科学中心主任
中国科学院院士
个人简介
郭雷，1961年生于山东省。1982年毕业于山东大学数学系。1982-1987年在中科院系统科学研究所获硕士、博士学位。1987-1989年在澳大利亚国立大学做博士后。1992年2月被中科院特批为研究员，1999-2002年任中科院系统科学所所长、中科院系统控制重点实验室主任，2003-2012年任中国科学院数学与系统科学研究院院长。2010年至今任中科院国家数学与交叉科学中心主任。长期从事系统与控制科学研究，特别是自适应与不确定性动态系统的学习、滤波、控制与博弈等。目前研究兴趣包括：机器学习与系统辨识，人工智能与智能控制，自适应系统理论，博弈控制系统，人机融合系统，复杂系统科学，以及在工程、社会与生命系统中相关问题交叉与应用研究。
代表成果：1）反馈机制最大能力。针对反馈这一控制系统核心概念与智能系统关键机制，开启了对其最大能力与根本局限的定量研究，发现并证明了关于反馈机制应对非线性不确定系统最大能力的几个基本定理、临界常数与不可能性定理，深化了对反馈原理的认识与利用。2）自适应控制理论。攻克自适应闭环非线性随机系统的研究难点，解决了自校正调节器收敛性、自适应二次型控制最优性、自适应跳变系统镇定性等理论难题，建立了这类“认知-决策-行动”一体化智能系统的数学基础，推动了相关学科发展。3）自适应滤波理论。提出适用于一般非独立非平稳随机信号的“条件激励”概念，突破传统平稳性与独立性假设，建立了LMS、RLS、KF等基本算法的数学理论基础，使其可应用于反馈随机系统；进而建立了在一般“合作条件激励”数据下，分布式（联邦）自适应学习与滤波的数学理论。4）自适应学习理论。发现随机梯度型算法收敛的充要数据条件，突破传统“持续激励”局限，奠定“衰减激励”设计方法基础，使自适应学习的收敛性与控制最优性同时实现；此外，针对饱和（或有限）观测值随机系统，建立拟牛顿型自适应算法的收敛性与预测理论，并开启自适应辨识在智慧司法领域的应用研究。5）PID控制理论基础。针对具有广泛应用的经典PID算法，首次建立其对非线性不确定性系统控制的全局稳定性与收敛性数学基础，给出定量参数设计公式，推动了先进控制算法在国家重大工程中的应用。6）博弈控制系统。针对经济社会与智能系统中具有博弈行为的被调控对象，将控制论与博弈论结合，提出博弈控制系统（GBCS）框架，建立相应的能控性与能镇定性基本定理，并开启自适应博弈理论研究。7）大群体涌现性。引入随机框架，克服“动态连通性”瓶颈，分别在基于几何距离与拓扑距离的两类局部相互作用下，建立了一类基本的非线性非平衡大群体系统的同步理论，分别给出保证同步性的最小邻居半径与最少连接数（数量级）。8）系统学与复杂性。提出系统学“五论”体系结构并阐述其内涵，同时提出体现系统论特色的系统复杂性概念，阐释数字化社会系统的多重复杂性并提出多层面调控原则。推动复杂系统科学、数学与交叉学科的发展应用。
相关成果的详细介绍及相应论文可见：http://lsc.amss.cas.cn/guolei/kyjy/kygzjj/
奖励荣誉：1998年当选美国电子与电气工程师协会会士（IEEE Fellow），2001年当选中国科学院院士，2002年当选发展中国家科学院（TWAS）院士，2007年当选瑞典皇家工程科学院外籍院士。2007年当选国际自动控制联合会会士（IFAC Fellow），当选理由是“因在随机系统的自适应控制与估计理论、以及反馈的最大能力研究方面所做出的根本性贡献”。2013年被香港中文大学授予荣誉教授，2014年被瑞典皇家理工学院授予荣誉博士。1993年获国际自动控制联合会世界大会青年作者奖，获奖理由是“因解决了最小二乘自校正调节器的收敛性及收敛速度这一控制理论中长期悬而未决的问题”。2014年他与合作者关于大群体系统同步性文章，获美国工业与应用数学会（SIAM）旗舰刊物SIAM Review的精选论文（SIGEST Paper）荣誉。曾获“中国十大杰出青年”（1993），首届国家杰出青年科学基金（1994），中国青年科学家奖（1994），中国科学院自然科学奖（1995），国家自然科学奖（1987，1997），中国青年五四奖章（1999），国际自动控制联合会杰出服务奖（2011），苏步青应用数学奖（2018），亚洲控制协会杰出贡献奖（2024）等奖励与荣誉称号。 特别地，2019年获得IEEE控制系统学会颁发的“波德奖”（Hendrik W.Bode Lecture Prize），获奖理由是“因对自适应控制、系统辨识、自适应信号处理、随机系统及应用数学领域的根本性和实际性贡献”。多次在控制与数学等领域的旗舰级国际学术会议上作特邀报告，包括先后两次在三年一度的国际自动控制联合会世界大会的大会报告（1999，2014），IEEE决策与控制会议（CDC）的大会报告（2019)，四年一度的国际数学家大会（ICM）的邀请报告（2002）以及国际工业与应用数学大会（ICIAM）的邀请报告(2023）等。此外，还先后被选为IEEE控制系统学会（2012-2014）与国际自动控制联合会（2023-2026）的Distinguished Lecturer。
学术兼职：现任中国科学院信息技术科学部主任，中国科学院学术委员会委员，中国科学院学部主席团成员，《中国大百科全书（第三版）·系统科学》主编，《国家科学评论》副主编，以及系统、控制与数学等领域国内外多份学术杂志编委、副主编或顾问等。曾任国际自动控制联合会理事会成员（Council Member），美国IEEE控制系统奖评委会委员，国际自动控制联合会奖励委员会委员，国际控制系统领域两份顶尖刊物“IEEE-TAC”与“Automatica”的最佳论文奖评委，国际自动控制联合会建模辨识与信号处理委员会主席，第48届IEEE控制与决策大会（CDC）共同主席，第8届国际工业与应用数学大会主席 ，国务院学位委员会委员、数学学科评议组召集人，国家重点基础研究发展计划（973）专家顾问组成员，国家重点研发计划专项总体组专家，中国科学院学术委员会副主任，国家科学技术奖励委员会委员，国家自然科学基金委员会委员，亚洲控制协会（ACA）主席，中国工业与应用数学会理事长，中国数学会副理事长，中国自动化学会副理事长，上海系统科学研究院院长等。