【开篇悬念】

当你在深夜按下电灯开关时，电流正穿越一张由算法编织的隐形大网——它能瞬间判断这度电来自隔壁的风机还是千里外的光伏板，还能像“免疫系统”一样自动抵御网络攻击。这张网的“总架构师”，就是中科院院士管晓宏。这位信息物理融合系统（CPS）的奠基人，用三十年时间，将冰冷的电力系统变成了会思考、能抗压的“智能生命体”。更让人意外的是，这位工科院士还是位交响乐作曲人！今天，带你认识这位 “跨界破壁”的战略科学家，看他如何奏响信息与能源的“命运交响曲”。

⚡ 一、电网“最强大脑”的诞生：他让电力系统从“机械执行”到“智能进化”

“管老师，电网调度靠经验手册不行吗？为什么要搞得像下围棋一样复杂？”

1990年代末，面对电力行业专家的疑问，刚从哈佛回国的管晓宏在黑板上画了两个交叠的环：“因为未来的电网，信息流和能量流必须像双螺旋一样协同——我们要做的，是给它装上会学习的‘大脑’。”

一场重塑电力系统运行范式的“认知革命”：

彼时中国电网正经历规模化扩张，但调度依赖人工经验，面对复杂故障反应迟缓。管晓宏在国内率先开创 “信息物理融合能源系统” 研究：

创立“优化调度”新理论：将数学优化与电力系统深度结合，实现发电、输电、用电的全局最优，提升效率超5%，相当于节省数个大型火电厂；

发明“安全预警”自愈机制：基于信息感知，让电网在故障发生前数秒内自动调整、隔离风险，将大停电概率降低一个数量级；

构建“需求侧智能响应”：通过电价信号与智能算法，引导亿万用户在用电高峰主动调节，将负荷曲线“削峰填谷”。

当这套系统应用于多个区域电网后，美国工程院院士在访华报告中写道：“管的工作，标志着中国在智能电网核心领域从追随进入引领阶段。”

🔍 二、实验室里的“电力捕手”：他如何从海量数据中，“揪”出潜伏的网络攻击？

2015年，乌克兰电网遭黑客攻击导致大规模停电，全球震惊。管晓宏团队早已布局 “能源系统信息安全” 这一新战场。

“攻击者像病毒，我们的系统要像免疫系统——不仅能识别已知病毒，还要能发现未知变种。”他这样定位团队的任务。

一场没有硝烟的“网络国土防御”：

团队创新性地将人工智能与物理定律结合：

“物理指纹”识别：任何网络攻击要生效，最终必须改变物理系统的运行状态（如电压、频率）。团队通过实时比对信息空间指令与物理空间状态，能发现微秒级的异常“指纹”；

“跨域溯源”追踪：一旦发现攻击，可快速定位是来自控制网、传感网还是外部互联网，并自动启动隔离与恢复程序；

“主动防御”演练：在国内首次构建了能源信息物理系统攻防演练平台，为国家关键基础设施培养“白帽军团”。

相关成果已成为国家电网、南方电网的安全屏障。国际权威期刊主编评价：“管团队将CPS安全从概念推向了可工程实现的里程碑。”

🎻 三、工科实验室里的“交响乐”：他用数学公式，验证了巴赫音乐的“数学之美”

令人惊叹的是，这位深耕电力与信息的科学家，还是位专业的音乐学者。他在清华大学开设的 “艺术与科学” 课程，场场爆满。

“音乐是时间的数学，电网是空间的交响。”管晓宏常这样类比。他的一项跨界研究轰动了艺术与科学两界：

用信息论分析巴赫：发现巴赫《赋格的艺术》中隐藏的精密逻辑结构，与最优编码理论惊人契合；

举办个人作品音乐会：他创作的交响乐《生命之歌》《智慧之源》在西安音乐厅公演，用音符诠释对生命与宇宙的思考；

提出“艺术启发创新”论：坚信艺术培养的想象力、整体思维与科学家所需的创造力同源。

“科学家追求真，艺术家追求美，而真与美在最高处是相通的。”他的跨界实践，激励了无数理工科学生重拾人文艺术素养。

🌿 四、从“智能电网”到“零碳园区”：他的系统思维，正在重塑中国的能源未来

“双碳”目标下，管晓宏的研究展现出更广阔的应用前景：

打造“零碳园区”样板：在陕西某工业园，他团队设计的CPS系统将风电、光伏、储能、柔性负荷无缝协同，实现园区年度净零碳排放，成为国家标杆；

推广“农村能源互联网”：为偏远村落设计“微网+储能+智慧用能”一体化方案，让清洁能源用得上、用得好，助力乡村振兴；

布局“氢能供应链优化”：利用大规模优化算法，为“制-储-运-用”全链条氢能网络寻找最低成本路径，抢占新能源战略高地。

“能源转型不仅是换能源，更是换‘系统’。”他在央视《中国经济大讲堂》上说，“我们的使命，就是设计出支撑中国式现代化的下一代能源‘操作系统’。”

🧑🏫 五、院士的“破界”课堂：把复杂系统讲成“生态系统”，让文科生听懂CPS

为了让前沿科技“无缝跨界”，管晓宏成了最受欢迎的“科学讲述者”：

讲信息物理融合，他比喻：“就像人的神经（信息）系统与骨骼肌肉（物理）系统——神经感知并指挥，肌肉执行并反馈，两者融合才是一个活生生的人。”

解释电网优化，他说：“好比给一个巨型的、时刻变化的拼图找最优拼法，每一块拼图（发电厂、用户）还在自己动。”

金句频出：“科学是发现已有的规律，工程是创造未有的事物，而艺术是表达永恒的追求——我毕生都在这三者间寻找交点。”

他的公开课视频被网友称为“理工科的诗与远方”，弹幕常刷：“原来科学与艺术可以如此同频共振！”

💡 【管晓宏的“系统思维”心法】：应对复杂世界的5把钥匙

✅ “融合观”而非“叠加观”：真正的智能系统，不是简单拼凑，而是信息与物理深度耦合、产生“1+1>2”的涌现效应

✅ “弹性设计”优于“绝对坚固”：承认系统总会受攻击、出故障，关键是要能快速感知、隔离、自愈，像生命体一样

✅ “跨界启发”是创新源泉：主动从音乐、生物、社会等完全不同的领域汲取灵感，往往能打破本专业思维定式

✅ “全局优化”代替“局部最优”：在复杂系统中，每个局部都追求最优可能导致整体低效甚至崩溃，必须站在系统顶层设计

✅ “人文关怀”是技术归宿：任何技术，最终是为了人的福祉、社会的可持续——这是所有工程科技的初心与灯塔

🌏 结语：一位系统科学家的宏大叙事

“常被问：您的研究横跨电力、信息、艺术，内核到底是什么？”管晓宏的办公室，一侧挂着电网拓扑图，一侧挂着交响乐总谱。

“内核是 ‘系统’与‘和谐’ 。电网是系统，音乐也是系统；让能源流动更高效、更安全是和谐，让音符组合更美妙、更动人也是和谐。我的所有工作，都是在探索不同复杂系统中共通的‘和谐之道’。”

如今，他正牵头国家 “能源信息物理系统”基础科学中心，致力于攻克异构能源系统深度协同的底层难题。最新成果显示，其团队研发的 “分布自治-集中协调”新范式，可支撑亿级终端接入的未来能源互联网。

“未来已来，唯变不变。”他说，“我们能做的，是以系统思维驾驭变革，以人文情怀照亮前路，为中国乃至世界绘制一幅安全、高效、清洁、智慧的能源新图景——这是一场正在进行中的伟大交响。”

#系统交响者互动#

你经历过停电或关注过家庭用电智能管理吗？或者你是否也曾感受到科学与艺术之间的奇妙联系？

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