- 注册
- 2010/12/28
- 帖子
- 2022
- 获得点赞
- 3
- 声望
- 36
1948年，罗素的学生维纳发表了《控制论》一书，以此为标志控制论这门边缘学科诞生了。
早在第二次世界大战期间，在与纳粹德国的交战中，处于空中劣势的英国不得不将科技力量集中在防空技术方面。西方盟国的众多科学家、技术专家，都参与了完善 高炮火力网防空自卫系统的研究和雷达技术的研究，这些研究使自动化技术和通讯技术得到了迅猛发展。维纳根据自己参与研究高炮火力网系统的实际经验，准确地 抓住了自动化系统与通讯系统中相关领域的共同特征，通过将这些系统的控制机制和现代生物学所发现的生物机体中某些控制机制加以类比后，创立了控制论。
做为罗素的学生，维纳并没有从老师那里承袭多少学术思想，而是从实际操作的技术领域开始了自己的学术活动。在参与研究防空火力系统的过程中，维纳敏锐地注 意到：通讯和控制系统的共同特点在于都包含一个信息变换的过程，也就是包含着一个信息的接收、存取和加工的过程。但是，一个通讯系统一般不会总是重复地传 送某种信息，它们总是适应人的通讯需要传送各种不同的信息内容。一个自动控制系统，也不会象一部只是不断重复某种单调的动作的普通机器，而是需要根据周围 环境的变化自动调整自己的运动；也就是说，自动控制系统必须具有一定的灵活性和适应性。由此可见，通讯和控制系统所接收的信息带有随机的性质，遵循某种统 计分布规律。因此，通讯和控制系统本身的结构也就必须适应它所接收和加工的这种统计性质。维纳正是从这里着手，抓住了一切通讯和控制系统所具有的本质的特 征：自动控制系统中通讯所遵循的统计规律。
在《控制论》中，维纳在建立控制论的统计理论时，回顾和总结了自牛顿以来科学方法论的发展趋势。维纳通过对牛顿力学的相对性、局限性的分析，指出：即便在 引力天文学中也有逐渐衰减的摩擦过程，没有一门科学完全符合于严格的牛顿式样。与当时反达尔文进化论的思潮截然相反，维纳十分推崇进化论，他通过列举达尔 文三代的学术生涯表明了自己的态度，老达尔文研究生物进化论，他的儿子研究潮汐进化论，他的孙子研究量子力学；在维纳看来，达尔文三代的学术生涯虽然属于 偶然的事实，却也说明统计的、进化的观点正在渗透到科学的各个部门。
从方法论上看，牛顿力学所遵循的是拉普拉斯决定论，用必然性来解释一切自然现象。而偶然性仅仅是必然性过程中所发生的事件，本身没有独立性。这种科学方法 论，构成了近代唯物主义哲学的方法论：由必然性走向绝对真理论，通过辨证的思辩来取代符号化的逻辑形式，把科学虚拟为没有形式的“规律”，从而使近代唯物 主义哲学在发展的过程中失去了对科学发展的前瞻作用，成了信仰主义的工具和宗教化的理念。正是在这样的背景下，捍卫决定论的爱因斯坦与坚持统计规律的波尔 进行了长期的论战，面对深入到微观世界的量子力学，爱因斯坦依然坚持用精确的微分方程来描述“测不准”的电子运动是可能的，而波尔则坚持认为微观世界的电 子所遵循的就是“统计规律”。虽然爱因斯坦与波尔的论战没有最终结果，但20世纪的物理学却在方法论上分道扬镳：量子力学建立在统计的方法上，相对论(广 义的)建立在引力场方程的基础上。
正象牛顿力学不能解释黑体辐射现象一样，控制论所面对的问题也无法用牛顿力学的方法来解决。自动控制系统的特点在于，它能根据周围的环境的某些变化来决定 和调整自己的运动；显然，要建立自动控制的理论，不突破传统的力学方法，不摆脱拉普拉斯决定论，不摆脱近代唯物主义哲学的僵化的方法论，不破除对爱因斯坦 的权威迷信，是绝对不可能的。维纳正是突破了陈旧的科学方法论，把控制论建立在了统计的基础上，从而为现代机器理论奠定了基础。
那么，控制论作为一般机器的理论，主要的特点是什么呢？
一个广泛流行的观念是：控制论是关于机器、机器人的理论。这是对控制论的表面理解。控制论所研究的不是蒸汽机、电动机、火箭或者导弹，控制论所针对的不是 复杂的数控车床也不是电子计算机。控制论作为现代机器理论，所研究的是机器可能行为方式。对于控制论来说，实质性的问题不是具体的机器是由什么材料构成 的，内部结构是齿轮、传送带还是集成电路块，而是这种机器能做什么，或者说：机器的功能需要由什么样的结构来实现。控制论不仅是要面对可能的机器的行为方 式，还是要面对不可能的机器行为方式。因此，虽然控制论起源于自动控制理论，但本身却不是一门技术科学。
控制论是按照行为方式的类型来给机器分类的。例如，在工程技术领域中，工程师会把电容与电感组成的系统看成电气系统(S1)，而把螺旋弹簧上吊着砝码的系统看成是机械系统(S2)；但对于控制论来说，这两个系统的行为方式却是一致的。
假定S1在特定的条件下没有热量的损耗，系统只有电感(I )和电容(C)起作用；系统S2在特定的条件下也没有任何热量损耗，重力对系统没有影响；那么，S1和S2两个系统就会表现出同样的行为方式，这种相同的 行为方式就在于两个系统都是简谐振动的系统，是由同一个微分方程来描述的：
y” + k(平方)y = 0
通过对这个微分方程求解，就得到了两个系统相同的行为方式就是正弦函数所描述的振动。
当然，这并不等于说控制论就是数学的一个分支。虽然控制论与数学有着无法分割的联系，甚至可以说离开了数学也就没有控制论存在的基础了，但控制论的抽象与数学的抽象还是有本质区别的。数学的分类原则与控制论的分类原则的不同，可以从下面的例子中看出来——
考察下面的四个系统：
S1(微分方程系统)：dx/dt = kx；dy/dt = y+x；dz/dt = x+y
S2(坐标变换系统)：x’= 3x+1；y’= 2y+3x；z’= z+y
S3(微分方程系统)：dx/dt = x+z(平方)；dy/dt = 6y+x；dz/dt = siny
S4(坐标变换系统)：x’= x(平方)+ z(立方)；y’= 2x；z’= 3y
在这四个系统里，其中每一个都用三个变量x，y，z来表示。假定x’，y’，z’表示与x，y，z直接关联的三个间断状态(坐标状态)。那么数学对上述系 统的分类就是将四个系统分为两类，S1和S3属于微分方程系统，S2和S4则属于坐标变换的代数系统；前一类可以再分为一阶线性微分方程系统和一阶非线性 微分方程系统，后一类可再次分为线性代数变换系统和非线性代数变换系统。
控制论对这四个系统的分类则完全不同。控制论是把S1和S2看成一类，把S3和S4看成另一类。因为在前两个系统里x作用于y，y作用于z，而z并不作用 于x；在后两个系统中，x作用于y，y作用于z，z作用于x，也就是说：S3和S4的因果链是闭合的，不是直线式的因果链，而是一种相互作用的系统。所 以，这两类系统的本质差别就是：前一类是非反馈系统，后一类是反馈系统。控制论作为机器与通讯的理论，主要是研究具有反馈机制的自动控制系统。
有关控制论的定义很多。维纳最早的定义是：控制论是关于在动物和机器中控制和通讯的科学。
维纳的这个定义引起了许多争议。曾有人质问维纳：难道动物与机器有这么广泛的共同点吗？维纳回答说：人就是一部自动的、能思维的机器，人的内部结构就是一 个巨大的化学工厂，对所吃的东西进行化学处理后输送到肌体的各个部位。所以，在维纳看来，如果从控制论的观点看：人、动物和具有反馈机制的机器没有本质区 别，仅仅是构造的材料有差别而已。
维纳的这个观点，在1956年似乎得到了进一步的证实：那年的国际象棋冠军在和电脑进行的比赛中，输给了电脑。在美国因此引发了“机器与人谁更聪明”的大 争论，进而引发了部分美国人的“机器恐惧症”。有人质问：难道人类的未来掌握在维纳、冯.若伊曼这些玩弄“0”和“1”的天才手里吗？有人抗议：机器最终 会将人类带入奥维尔的小说《1984年》中去！有人则很乐观：机器没有创造功能，只能做人类的奴隶。
虽然已经半个多世纪过去了，控制论已经渗透到了哲学、社会学、经济学等非自然科学的广泛领域中，电脑已经进入了社会生活的各个角落。但是，人类的精神生活 并没有因此更加丰富，只是增添了许多虚拟的乐趣：在电子游戏中充当无所不能的角色，在网络上漫游世界，在聊天室里寻找早已经失去了的古典爱情，等等。
虽然科学不是救世主，但科学毕竟极大地丰富了人类的物质生活，提高了人类精神生活的质量。人类的难题似乎在于：怎样使科学与人的合理愿望更好地结合起来，消除数字化的非人性因素，以及永远保持对美的虽然朦胧的却是执着的追求。
. 2008-10-05 15:16:53 超不洛伊 (異化蟲)
早在第二次世界大战期间，在与纳粹德国的交战中，处于空中劣势的英国不得不将科技力量集中在防空技术方面。西方盟国的众多科学家、技术专家，都参与了完善 高炮火力网防空自卫系统的研究和雷达技术的研究，这些研究使自动化技术和通讯技术得到了迅猛发展。维纳根据自己参与研究高炮火力网系统的实际经验，准确地 抓住了自动化系统与通讯系统中相关领域的共同特征，通过将这些系统的控制机制和现代生物学所发现的生物机体中某些控制机制加以类比后，创立了控制论。
做为罗素的学生，维纳并没有从老师那里承袭多少学术思想，而是从实际操作的技术领域开始了自己的学术活动。在参与研究防空火力系统的过程中，维纳敏锐地注 意到：通讯和控制系统的共同特点在于都包含一个信息变换的过程，也就是包含着一个信息的接收、存取和加工的过程。但是，一个通讯系统一般不会总是重复地传 送某种信息，它们总是适应人的通讯需要传送各种不同的信息内容。一个自动控制系统，也不会象一部只是不断重复某种单调的动作的普通机器，而是需要根据周围 环境的变化自动调整自己的运动；也就是说，自动控制系统必须具有一定的灵活性和适应性。由此可见，通讯和控制系统所接收的信息带有随机的性质，遵循某种统 计分布规律。因此，通讯和控制系统本身的结构也就必须适应它所接收和加工的这种统计性质。维纳正是从这里着手，抓住了一切通讯和控制系统所具有的本质的特 征：自动控制系统中通讯所遵循的统计规律。
在《控制论》中，维纳在建立控制论的统计理论时，回顾和总结了自牛顿以来科学方法论的发展趋势。维纳通过对牛顿力学的相对性、局限性的分析，指出：即便在 引力天文学中也有逐渐衰减的摩擦过程，没有一门科学完全符合于严格的牛顿式样。与当时反达尔文进化论的思潮截然相反，维纳十分推崇进化论，他通过列举达尔 文三代的学术生涯表明了自己的态度，老达尔文研究生物进化论，他的儿子研究潮汐进化论，他的孙子研究量子力学；在维纳看来，达尔文三代的学术生涯虽然属于 偶然的事实，却也说明统计的、进化的观点正在渗透到科学的各个部门。
从方法论上看，牛顿力学所遵循的是拉普拉斯决定论，用必然性来解释一切自然现象。而偶然性仅仅是必然性过程中所发生的事件，本身没有独立性。这种科学方法 论，构成了近代唯物主义哲学的方法论：由必然性走向绝对真理论，通过辨证的思辩来取代符号化的逻辑形式，把科学虚拟为没有形式的“规律”，从而使近代唯物 主义哲学在发展的过程中失去了对科学发展的前瞻作用，成了信仰主义的工具和宗教化的理念。正是在这样的背景下，捍卫决定论的爱因斯坦与坚持统计规律的波尔 进行了长期的论战，面对深入到微观世界的量子力学，爱因斯坦依然坚持用精确的微分方程来描述“测不准”的电子运动是可能的，而波尔则坚持认为微观世界的电 子所遵循的就是“统计规律”。虽然爱因斯坦与波尔的论战没有最终结果，但20世纪的物理学却在方法论上分道扬镳：量子力学建立在统计的方法上，相对论(广 义的)建立在引力场方程的基础上。
正象牛顿力学不能解释黑体辐射现象一样，控制论所面对的问题也无法用牛顿力学的方法来解决。自动控制系统的特点在于，它能根据周围的环境的某些变化来决定 和调整自己的运动；显然，要建立自动控制的理论，不突破传统的力学方法，不摆脱拉普拉斯决定论，不摆脱近代唯物主义哲学的僵化的方法论，不破除对爱因斯坦 的权威迷信，是绝对不可能的。维纳正是突破了陈旧的科学方法论，把控制论建立在了统计的基础上，从而为现代机器理论奠定了基础。
那么，控制论作为一般机器的理论，主要的特点是什么呢？
一个广泛流行的观念是：控制论是关于机器、机器人的理论。这是对控制论的表面理解。控制论所研究的不是蒸汽机、电动机、火箭或者导弹，控制论所针对的不是 复杂的数控车床也不是电子计算机。控制论作为现代机器理论，所研究的是机器可能行为方式。对于控制论来说，实质性的问题不是具体的机器是由什么材料构成 的，内部结构是齿轮、传送带还是集成电路块，而是这种机器能做什么，或者说：机器的功能需要由什么样的结构来实现。控制论不仅是要面对可能的机器的行为方 式，还是要面对不可能的机器行为方式。因此，虽然控制论起源于自动控制理论，但本身却不是一门技术科学。
控制论是按照行为方式的类型来给机器分类的。例如，在工程技术领域中，工程师会把电容与电感组成的系统看成电气系统(S1)，而把螺旋弹簧上吊着砝码的系统看成是机械系统(S2)；但对于控制论来说，这两个系统的行为方式却是一致的。
假定S1在特定的条件下没有热量的损耗，系统只有电感(I )和电容(C)起作用；系统S2在特定的条件下也没有任何热量损耗，重力对系统没有影响；那么，S1和S2两个系统就会表现出同样的行为方式，这种相同的 行为方式就在于两个系统都是简谐振动的系统，是由同一个微分方程来描述的：
y” + k(平方)y = 0
通过对这个微分方程求解，就得到了两个系统相同的行为方式就是正弦函数所描述的振动。
当然，这并不等于说控制论就是数学的一个分支。虽然控制论与数学有着无法分割的联系，甚至可以说离开了数学也就没有控制论存在的基础了，但控制论的抽象与数学的抽象还是有本质区别的。数学的分类原则与控制论的分类原则的不同，可以从下面的例子中看出来——
考察下面的四个系统：
S1(微分方程系统)：dx/dt = kx；dy/dt = y+x；dz/dt = x+y
S2(坐标变换系统)：x’= 3x+1；y’= 2y+3x；z’= z+y
S3(微分方程系统)：dx/dt = x+z(平方)；dy/dt = 6y+x；dz/dt = siny
S4(坐标变换系统)：x’= x(平方)+ z(立方)；y’= 2x；z’= 3y
在这四个系统里，其中每一个都用三个变量x，y，z来表示。假定x’，y’，z’表示与x，y，z直接关联的三个间断状态(坐标状态)。那么数学对上述系 统的分类就是将四个系统分为两类，S1和S3属于微分方程系统，S2和S4则属于坐标变换的代数系统；前一类可以再分为一阶线性微分方程系统和一阶非线性 微分方程系统，后一类可再次分为线性代数变换系统和非线性代数变换系统。
控制论对这四个系统的分类则完全不同。控制论是把S1和S2看成一类，把S3和S4看成另一类。因为在前两个系统里x作用于y，y作用于z，而z并不作用 于x；在后两个系统中，x作用于y，y作用于z，z作用于x，也就是说：S3和S4的因果链是闭合的，不是直线式的因果链，而是一种相互作用的系统。所 以，这两类系统的本质差别就是：前一类是非反馈系统，后一类是反馈系统。控制论作为机器与通讯的理论，主要是研究具有反馈机制的自动控制系统。
有关控制论的定义很多。维纳最早的定义是：控制论是关于在动物和机器中控制和通讯的科学。
维纳的这个定义引起了许多争议。曾有人质问维纳：难道动物与机器有这么广泛的共同点吗？维纳回答说：人就是一部自动的、能思维的机器，人的内部结构就是一 个巨大的化学工厂，对所吃的东西进行化学处理后输送到肌体的各个部位。所以，在维纳看来，如果从控制论的观点看：人、动物和具有反馈机制的机器没有本质区 别，仅仅是构造的材料有差别而已。
维纳的这个观点，在1956年似乎得到了进一步的证实：那年的国际象棋冠军在和电脑进行的比赛中，输给了电脑。在美国因此引发了“机器与人谁更聪明”的大 争论，进而引发了部分美国人的“机器恐惧症”。有人质问：难道人类的未来掌握在维纳、冯.若伊曼这些玩弄“0”和“1”的天才手里吗？有人抗议：机器最终 会将人类带入奥维尔的小说《1984年》中去！有人则很乐观：机器没有创造功能，只能做人类的奴隶。
虽然已经半个多世纪过去了，控制论已经渗透到了哲学、社会学、经济学等非自然科学的广泛领域中，电脑已经进入了社会生活的各个角落。但是，人类的精神生活 并没有因此更加丰富，只是增添了许多虚拟的乐趣：在电子游戏中充当无所不能的角色，在网络上漫游世界，在聊天室里寻找早已经失去了的古典爱情，等等。
虽然科学不是救世主，但科学毕竟极大地丰富了人类的物质生活，提高了人类精神生活的质量。人类的难题似乎在于：怎样使科学与人的合理愿望更好地结合起来，消除数字化的非人性因素，以及永远保持对美的虽然朦胧的却是执着的追求。
. 2008-10-05 15:16:53 超不洛伊 (異化蟲)
