控制论之父

- 日理万妓 2022-01-19 00:17 518阅读 0赞

## 控制论 ##

控制论是一门研究机器、生命社会中控制和通讯的一般规律的科学，是研究动态系统在变的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。

如今的控制论早已不局限于工程自动化控制理论，还包含了生态控制论、环境控制论、能源控制论、人口控制论、社会控制论和经济控制论等学科理论。对于自然灾难，人类通过控制论寻找抵御灾难的办法。

此外，这里再提一下钱学森的《工程控制论》，是钱老基于维纳的思想提出的关于工程问题的见解。钱老是我认为的拥有最天才大脑的两个华人之一，另一个是杨老。关于钱老的传奇，可以读读他的传记。

## 控制论之父 ##

诺伯特·维纳，美国著名的数学家、麻省理工的教授。他于1948年在法国巴黎出版了一本名为《cybernetics》的书，创立了一门新的学科理论——控制论，也因此被誉为“控制论之父”。

## 从小就是神童 ##

维纳在3岁半时已经可以独自阅读了，4岁开始读《博物史》还有关于行星系统光的性质等自然科学知识书籍。9岁的表姐跟维纳争吵张口闭口都提上帝，而维纳却直接否定了上帝，说是人们编出来的谎话。吓得表姐脸都白了，赶紧远离维纳，怕糟上帝的霹雳。

## 父亲的影响 ##

父亲是一名现代语言学教授，当时在学术界小有名气，出版了几本书。父亲发现维纳从小就智力超群，并且专注对其的培养。父亲有个书房，里面有各种各样的书籍。包括小说、诗歌、语言学著作、汉语词典、科普丛书、博物学史、精神病学等等。

纵使父亲书房有大量藏书，但仍然不能满足小维纳。于是他跑到邻居的另外一个数学教授家，维纳可以自由出入邻居家，阅读了大量领居家的藏书。父亲还经常会跟小维纳一起不用纸笔，只凭记忆来推导数学公式，使其受益终身。

父亲平时很忙，为了使家里过上富裕的生活，他除了在哈佛大学教书搞学术外，还跟出版社合作做了大量的文字工作。但不管怎么忙，父亲还是亲自承担对儿子的教育。一般人们对神童的成就总是持怀疑态度，总觉得神童终有一天会江郎才尽，变成普通人。但父亲不想浪费维纳的超常智力，试探性地教维纳德语和数学，没想到维纳都轻松学会。

## 小学和中学 ##

不到7岁已经上小学四年级，与其他神童一样，维纳各方面能力发展不平衡，而且因为年纪小而经常破坏课堂纪律。

9岁维纳作为特殊学生进入中学，原本打算让他在初中各年级开始学，没想到维纳连初中三年级的大部分课程都学过了，结果维纳直接转入了高中一年级。维纳能像比他大7岁的学生一样背诵课文，也学习代数和几何，这些对他都只是复习，轻松极了。唯一使他感到困难的是社交，很多大龄学生会嘲弄他。

## 大学 ##

11岁的维纳已经开始上大学了，入学面试中，四五位教授考官考了维纳代数、几何、德语、拉丁文、哲学等方面的知识。最终小维纳征服了考官，顺利进入大学。在大学中，维纳的求知欲极强，主攻数学。但也选学了哲学、心理学、工程学等等。

最终维纳用了三年的时间读完了大学课程，并且以优异的成绩毕业了。

## 成长的烦恼 ##

在顺利从大学毕业后，14岁的维纳心中围绕着两个大问题：我将来要做什么？我有成功的希望吗？对于14岁的年龄，出路看起来只有一个，那就是继续求学。

因为维纳兴趣在生物，所以他选择了到哈佛大学研究院学习动物学。但他因为手脚笨拙、视力不佳、性情急躁等原因，最后在生物学上失败了。失败感让维纳心情很沉重。父亲要求维纳无条件改学哲学，并帮他想康奈尔大学申请了奖学金。

此外，他还陷入另外一个烦恼中。他第一次知道自己是个犹太人，平日里他早已看惯了人们对犹太人的歧视和偏见，而且这种偏见也影响着他自己。但突然发现自己原来就是被人视为瘟疫的犹太人，这种痛苦可想而知。

## 哲学之门 ##

17岁的维纳以哲学博士候选人的身份回到哈佛大学，学习哲学并非维纳所愿，但它只需要阅读和思考，并不用做任何观察和实验，这恰恰是维纳擅长的。所以学习任务完成得相对轻松。

要想拿到博士学位，除了论文答辩，他还要通过专题考试和口试。专题考试是笔试，难不倒维纳。但口试就不同，它要求考生到各位主考教授家里，面对面地考试，这对不擅长交际的维纳来说十分恐惧。不过最终还是通过了口试。

最终，维纳在18岁时，拿到了哲学博士学位。

## 剑桥之行 ##

拿到博士学位后维纳恢复了自信，而且此时已经成年了，童年已逝，神童烦恼一去不复返。对于自己是犹太人也开始释怀，没必要因为是犹太人而自卑。

在哈佛的最后一年，维纳申请到了旅行奖学金，于是有机会向罗素求学。罗素是何等人，大家可以看看罗素的传记。他在哲学、数学、物理学、历史、政治、教育、宗教等多方面都有造诣。罗素曾用10年写了三大卷《数学原理》，为数理逻辑的发展做出了卓越贡献。特别死他提出的“罗素悖论”震撼了数学界。数学家们用了几个世纪的努力才建立起的数学理论大厦，被罗素抽掉了大厦的基石。罗素悖论指出集合论只能给的集合概念存在着矛盾。

在罗素的建议下，维纳对数学进行了深入研究，而且此后维纳还跟希尔伯特学习数学。希尔伯特是数学界的超级全才，他的研究领域几乎触及数学的各个分支，他也是个超级天才，大家可以读读他的传记。

维纳的数学功底突飞猛进，最终决定深耕数学领域。

## 年轻的数学家 ##

欧洲回到美国的维纳无论在学术上还是体魄上都已经成熟起来，但在事业上并不如意。维纳在哈佛大学哲学系做了一年助教后就被解聘了，当时数理逻辑还是一门新兴学科，所以无论是哲学界还是数学界都不注意这位新秀。

24岁的时候，经父亲的哈佛大学数学系朋友的介绍，维纳到马萨诸塞理工学院数学系执教。受理工学院工程师文化的影响，维纳对物理中的数学越来越感兴趣，他不再沉湎于纯粹数学领域而转向应用数学领域。

数学家的使命就是从无序中发现有序，维纳从办公室的窗往外看，变化无常的河水波光粼粼，时而温顺平滑时而浪花四溅。这些看上去杂乱无章，维纳却思考着如何用数学语言来描述大自然的这种复杂性。

## 关于学科看法 ##

维纳认为各学科之间的划分，只是便于资金和人力分配的行政策略，而一个从事实际工作的科学家，应该打破这种划分。

现代科学技术的发展，一方面使专家在越来越狭窄的领域内进行研究，一些科学家沦为狭隘分工的奴隶。另一方面，又出现了各学科互相交叉走向综合的趋势，很多问题需要多门学科共同研究。这两方面存在尖锐的矛盾。

## 关于种族看法 ##

用于自己是犹太人，从小就饱受歧视。所以他鄙视美国社会中认为犹太人贪婪、爱尔兰人顽固、黑人懒惰等世俗的看法。他不认为哪个民族生来就高人一等，每个民族都有自己的长处与弊端。一个人的成功与否与他的民族出身无关，关键在后天的努力。

## 《控制论》 ##

世界战争后，科学技术中心已经从欧洲转移到美国。战前的欧洲是世界科学技术中心，具有众多世界一流科学家。而战后老一辈科学家都去了美国，而新一代刚从战场上下来，还未成熟。

出版商费来曼找到维纳，对维纳战时所做的工作很感兴趣，希望维纳把有关通讯自动化工厂和神经系统思想写成一本小册子。维纳欣然接受了，并当场确认了合同。

维纳一开始就碰到难题，该取个什么书名才能确切表达自己的思想呢？刚开始想找一个表示“信使”的希腊语，但英语的意思又变为“天使”。找了好久，最后终于从控制领域找到一个表示“舵手”的希腊词，将其引入到英语，称为控制论(cybernetics)。

维纳总结了以前自己的研究成果，将工程技术领域的控制、反馈等概念引入生物学和社会学领域。将信息通信工程中的概念推广到整个社会科学和自然科学领域。为自然科学、工程技术社会科学即各学科之间提供了彼此交流的语言。

书中介绍了用电子元件组成的控制系统，使用统计方法研究信息的传递和加工，并指出如何用功能模拟法、黑箱方法等研究人的大脑和神经生理活动。还提出了许多诸如社会控制、机器能否思维等社会学及科学哲学问题。

维纳的控制论主要是用时间序列观点处理信息的转换、提取、加工和预测。它依赖于系统的传递函数和频率特性，主要使用的数学工具是数理统计和调和分析。这套方法被称为“经典控制理论”。

## 质疑 ##

《控制论》出版后，一些人对其大加赞扬，称誉他为继爱因斯坦后的天才科学家；另一些人对其横加指责，称其为招摇撞骗的位科学家。两个极端搞得维纳精神很紧张，好在他的妻子为其解惑。爱因斯坦刚发表狭义相对论时，全世界只有罗素、居里夫人在内的十几个人能理解他的理论。。。

维纳想通了，及时调整了自己的处事方针，不去在意别人的评说，将大部分时间精力归还自己，他决定利用余生全力发展控制论。

## 后来的发展 ##

20世纪80年代，控制论以全新的面貌出现在世人面前。人们通过研究如何从输入、输出数据，建立动态方程的学科从而发展处系统辨识理论。科学家们正在实现当年维纳的梦想——人工智能。

今天的生活或多或少都受控制论的影响。发展出了很多分支：工业自动化、人工智能、神经控制论、生物行为控制论、医学控制论、生态控制论、环境控制论、资源控制论、种群控制论、发展环境控制论、能源控制论、人口控制论、社会控制论等等。

国内的计划生育、植树造林、退耕还林、退田还湖等方针就是根据控制论得出的结论。

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