控制论 或关于在动物和机器中控制和通信的科学

导　　读
胡作玄
(中国科学院数学与系统科学研究院教授)

人类社会已经进入信息时代,那么谁是信息时代之父呢? 2005 年出版的康威(Flo Conway)和西格尔曼(Jim Siegelman)合著的一本维纳的传记中,句话就是“他是信息时代之父”(He is the father of the information age)。这么一个短句用了两个定冠词,我无法把它们译成中文,只得把原文附上。当然我们不会对作者的意见有任何的误解,信息时代的开创者只有这么一位,尽管许多人并不认同,甚至那些享受信息时代美好生活的年轻人还根本不知道维纳是何许人也。你想知道吗? 看看这本书的书名和副书名: 书名是《信息时代的隐秘英雄》(Dark Hero of the Information Age),副书名是“寻找控制论之父———诺伯特·维纳”(In Search of Norbert Wiener, the Father of Cybernetics)。这本书的书名和副书名合在一起,就使维纳的身影凸现出来。在我们的心目中,的确有不少信息时代的英雄,从冯·诺伊曼(John von Neumann)、香农(Claude Elwood Shannon)到比尔·盖茨(Bill Gates),唯独漏掉了这位深藏不露的隐秘英雄。也许正因为如此,我们才要深入挖掘他的思想。他就是维纳———控制论之父。维纳之所以被认为开辟了信息时代之路,也正是由于他这部经典著作《控制论》。

究竟什么是控制论,也是一个众说纷纭、莫衷一是的问题。好在维纳在他的《控制论》中给出了一个副标题“或关于在动物和机器中控制和通信的科学”,表明了他的出发点。也就是从动物、人到机器这些如此不同的复杂对象中抽取共同的概念,并用一种全新的视角,通过全影的方法进行研究。这样一来,原来属于不同学科的问题,在一门新学科———控制论的名义下统一了起来。从这个观点出发,控制论的对象是从自然、社会、生物、人、工程、技术等对象中抽象出来的复杂系统。为了研究这些完全不同的系统的共同特色,控制论提供了一般的方法。这种方法接近数学方法,但比数学方法更为广泛,特别是用计算机进行模拟和仿真,这显然比传统的数学方法与实验方法对复杂系统有着更为有效的作用,而且适用范围也大得多。可以说,控制论是一个包罗万象的学科群。
1974 年,苏联出版的两大卷《控制论百科全书》显示出控制论所涉及的多种学科,由此也可以看出控制论与我们现在所处的信息时代以及信息时代出现的诸多新兴学科的亲缘关系。
□ 计算机科学
□ 信息科学
□ 通信理论
□ 控制理论
□ 人工智能理论
□ 一般系统论
□ 机器人学
□ 神经科学与脑科学
□ 认知科学
□ 行为科学
当然,这些还只是控制论的核心部分。它的应用范围几乎包括所有学科,其中与其他学科交叉形成的规范学科有生物控制论、工程控制论、经济控制论等。
在我们这个日益专门化、专业日趋狭窄的时代,能够建立这样庞大领域的人绝非一位普通的科学家,他必定是位百科全书式的人物。如果没有博大精深的学识、没有开拓创新的实力,就根本谈不上能整合出这样一个庞大的领域;只有像维纳这样的天才,才能融会贯通数学、哲学、科学和工程等这么多领域的知识。当然,这源于维纳的教育成长历程、他的无可遏制的好奇心与求知欲,以及他的理论思维能力,尤其是他的数学能力。维纳的第二本自传《我是一个数学家》显示出他以作为一位数学家为荣,这不仅仅在于他的数学研究水平很高,还在于他能通过数学理解世界,也能理解任何哪怕是极为困难的学科。所有开拓信息时代的先驱几乎都具有非凡的数学头脑,许多人本身就是流的大数学家,维纳和冯·诺伊曼就是典型,单是他们的数学业绩已足以使他们名垂千古。还得补充一句: 这些20 世纪的数学大师在数学领域之内横跨多个领域,在数学领域之外也是博学多识。冯·诺伊曼精通历史,而维纳则精通哲学。正是他们带领我们进入了信息时代。

《控制论》一书是美国应用数学家、控制论创始人维纳的经典著作，书中体现的深刻思想对传统的科学方法论是一个巨大的冲击，对现代科学与技术的进步产生了重大的影响。控制论的思想和方法几乎渗透到了所有的自然科学和社会科学领域，并预见和影响了计算机处理、机器人和自动化等新技术的到来，开启了信息时代的先声。
在《控制论》中，维纳把控制和通信统一起来处理，并在更广的意义上来理解信息，把信息作为研究控制和通信过程的关键因素。从方法论上来看，维纳把两类迥然不同的对象——机器与有机体——放在同一概念体系下来考虑，这是他在思想上的*重要的变革。
在《控制论》中，维纳用统一的数学观点讨论了通信、计算机和人类思维活动，用时间序列观点处理信息的转换、提取、加工和预测，用统计方法研究信息的传递和加工，特别是反馈和振荡，还提出了用控制论的方法研究人的大脑和神经系统的生理活动，提到了自动化工厂、机器人和由数字计算机控制的装配线等新概念。
维纳和他的《控制论》是后人取之不尽的思想源泉。

维纳（Norbert Wiener，1894—1964），美国应用数学家，控制论的创始人。他被誉为“信息时代的隐秘英雄”“信息时代之父”“20世纪伟大的头脑之一”。他的划时代著作《控制论》给他带来了世界声誉，也对现代科学与技术的进步产生了重大的影响。控制论的思想和方法几乎渗透到了所有的自然科学和社会科学领域，并预见和影响了计算机处理、机器人和自动化等新技术的到来。维纳早年曾运用函数空间上的测度理论来研究布朗运动，相关的测度被称为维纳测度，相应的随机过程被称为维纳过程。他在位势理论、调和分析、积分方程、复数域上的傅立叶变换等方面也都做出了重要贡献。

弁　言/ 1
导　读/ 1
第二版序言/ 1
部分　初版(1948)
导　言 / 3
章　牛顿时间与伯格森时间 / 29
第二章　群与统计力学 / 43
第三章　时间序列、信息与通信 / 57
第四章　反馈与振荡 / 89
第五章　计算机与神经系统 / 109
第六章　完形与全称命题 / 125
第七章　控制论与心理病理学 / 135
第八章　信息、语言与社会 / 147
第二部分　补遗(1961)
第九章　论学习与自复制机 / 159
第十章　脑电波与自组织系统 / 171
人名译名对照表 / 191

《控制论》一书是美国应用数学家、控制论创始人维纳的经典著作，书中体现的深刻思想对传统的科学方法论是一个巨大的冲击，对现代科学与技术的进步产生了重大的影响。控制论的思想和方法几乎渗透到了所有的自然科学和社会科学领域，并预见和影响了计算机处理、机器人和自动化等新技术的到来，开启了信息时代的先声。
在《控制论》中，维纳把控制和通信统一起来处理，并在更广的意义上来理解信息，把信息作为研究控制和通信过程的关键因素。从方法论上来看，维纳把两类迥然不同的对象——机器与有机体——放在同一概念体系下来考虑，这是他在思想上的*重要的变革。
在《控制论》中，维纳用统一的数学观点讨论了通信、计算机和人类思维活动，用时间序列观点处理信息的转换、提取、加工和预测，用统计方法研究信息的传递和加工，特别是反馈和振荡，还提出了用控制论的方法研究人的大脑和神经系统的生理活动，提到了自动化工厂、机器人和由数字计算机控制的装配线等新概念。
维纳和他的《控制论》是后人取之不尽的思想源泉。

维纳（Norbert Wiener，1894—1964），美国应用数学家，控制论的创始人。他被誉为“信息时代的隐秘英雄”“信息时代之父”“20世纪伟大的头脑之一”。他的划时代著作《控制论》给他带来了世界声誉，也对现代科学与技术的进步产生了重大的影响。控制论的思想和方法几乎渗透到了所有的自然科学和社会科学领域，并预见和影响了计算机处理、机器人和自动化等新技术的到来。维纳早年曾运用函数空间上的测度理论来研究布朗运动，相关的测度被称为维纳测度，相应的随机过程被称为维纳过程。他在位势理论、调和分析、积分方程、复数域上的傅立叶变换等方面也都做出了重要贡献。