探索调节系统的研究：动物与机器的控制与交流

“我们并非僵滞的死物，而是自我延续的模式。”

控制论创始人、美国应用数学家诺伯特•维纳（Norbert Wiener，1894—1964），于1947年10月通过本书奠定了“控制论”这门新兴学科的基础，他在本书里阐述了控制论的理论和它在各方面应用的综合性及概论性等，揭示了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律。控制论也由此衍生出多个变革性子领域，如人工智能、计算机视觉、机器人学、神经科学等。

维纳的父亲列奥•维纳是哈佛大学斯拉夫语教授，还是一名凭刻苦自学而掌握40多种语言的语言学家，拥有很高的数学天赋。维纳遗传了他的数学天赋，从小就是个智力超常、有健忘症的古怪神童，成年后有抑郁倾向。维纳三岁时就能读写，九岁时就读高中，十四岁时就从马萨诸塞州塔夫茨大学的数学系毕业了；18岁时就成为美国哈佛大学数理逻辑方向的科学博士，博士毕业后到英国剑桥大学跟随伯特兰·罗素从事关于哲学的博士后研究；后来成为信息论的前驱和控制论的奠基人。

九岁的维纳

博士毕业

“维纳对科学发展所作出的最大贡献，是创立控制论。这是一门以数学为纽带，把研究自动调节、通信工程、计算机和计算技术以及生物科学中的神经生理学和病理学等学科共同关心的共性问题联系起来而形成的边缘学科。”

维纳先后涉足哲学、数学、物理学、工程学、生物学等学科领域，微积分和微分方程之于他就如芝麻小菜一碟。说实话，这书里面大堆的线性代数与微分方程，对我来说还是有相当大的阅读难度的，“一般来说，非线性方程组很难求解。然而，有一种特别容易处理的情况，在这种情况下，系统只与线性系统稍有不同，而使它有区别的项变化非常缓慢，以至于它们可以被认为在一个振荡周期内基本不变。在这种情况下，我们可以把非线性系统当作一个参数缓慢变化的线性系统来研究。可以这样研究的系统被称为长期扰动系统，长期扰动系统理论在引力天文学中起着非常重要的作用。”

维纳将控制论定义为：“设有两个状态变量，其中一个是能由我们进行调节的，而另一个则不能控制。这时我们面临的问题是如何根据那个不可控制变量从过去到现在的信息来适当地确定可以调节的变量的最优值，以实现对于我们最为合适、最有利的状态。”

维纳在本书里提出了诸多具有前瞻性的观点：意识到大脑和计算机有许多共同点，这可能会为精神病理学甚至精神病学提供新的有效途径。

我们受时间的指引，我们与未来的关系不同于我们与过去的关系。我们所有的问题都受到这种不对称性的制约，我们对这些问题的所有回答都同样受到这种不对称性的制约。

熵是统计力学的基本概念之一，在经典热力学中也有应用。它主要是相空间中区域的一种性质，表示其概率测度的对数。在热机的一般热力学问题中，我们所处理的是在大区域中存在粗糙热平衡的条件。我们研究熵的状态是在给定的温度和体积下，对于给定体积的少数区域，在给定的温度下，包含最大熵的状态。熵增加定律适用于一个完全孤立的系统。

补偿系统和控制反馈系统都可以将一个执行机构复杂的输入输出关系转化为接近简单比例的形式。反馈系统的性能与所用执行机构的特性和特性变化相对独立。因此，这两种控制方法的相对有效性取决于执行机构特性的恒定性。