现代机器人技术--万能机器的制造/发现与发明的里程碑/科学图书馆

作者简介

哈里·亨德森是一位撰写科技、计算机技术、数学、传记和历史图书的作家、编辑。他曾在Facts On File出版公司出版过《在计算机与电子太空中的就业机会》、《信息时代的私密空间》、《现代数学》（被纽约公共图书馆评为最佳“青少年图书”）。《计算机科学技术百科全书》被《选择》杂志重点推荐。

内容简介

一门新的科学 到20世纪为止，人们已经发明出许多结构复杂的装置，范围从蒸汽机 与结构繁复的手工制品，到复杂的电报与电话网络等等，应有尽有。而一 个机器越是复杂，也就越难为人们所驾驭。结果是人们越来越热衷于制 造自动控制转换的系统，这样便能使货船避免触礁自沉，也避免电话信号 的传输动辄跨越数千英里。更重要的是，20世纪的战争带给人们的阴影 也使人们渴望一种新的技术的出现，例如设计出一种防空装置，能够监测 并预报酝酿爆炸者的行动路线。 只有行动与光速相差无几的电子电路才能够迅速地应对人类所面临 的挑战。但在技术专家们设计出新的电路装置的时候，科学家们发现他 们还亟须一种理论，否则他们无法解释信号与信息是如何在机器与其周 围的环境问行动、游走的。正是缺少这样一套理论，技术人员发现所谓的 控制力并不像他们想象的那样。举个例子，一把自动高射枪常常来回伸 缩转动，而不是将目标锁定于某个具体的物件。 要想对交流与控制系统有更深刻、更准确的认识，就必须借助于生物 学（特别是神经生理学）、新的数学以及电子领域的新拓展。作为一名数 学家，诺伯特·维纳有着深远的眼光，能够将各学科、各领域都结合起来， 并建立起一门新的学科——控制论。紧接着，控制论便为现代机器人与 自动控制科学打造下坚实的理论基础。 儿时惊人的天赋 诺伯特·维纳（：NoI-bert wiener。）出生于1894年11月26日。他的 父 亲是密苏里大学现代语言学系的一名老师，母亲也是一名文化教育工作 者。维纳的父母很早就意识到维纳较一般孩童而言，智力超群。在他只 有18个月大的时候，就已会背字母表。学会走路之后，就喜欢坐在父亲 的工作桌前读书，他还从书里找出一些有趣的插图与单词，并苦苦思索其 含义。晦涩难懂的科学书籍与杂志同样是他的最爱——特别是一些自然 科学类的书籍。 令人惊奇的是，小维纳的数学却比语文要差一些。维纳的父亲决定 亲自进行对小维纳的教育。在父亲的悉心教导下，小维纳在数学与其他 学科上都进步惊人，不过这也是有代价的。在1953年出版的自传《天才 少年》中，诺伯特·维纳回忆了这门由父子共同完成的特殊的代数课的 情况： “一经发现错误，就立即要改正。在讨论的时候，父亲会先 以一种随和的、健谈的口吻开场。如果我不犯错的话，这种口吻 会一直持续下去，但只要犯了第一个错，我的友善的、有礼的、慈 爱的父亲会完全变了一个人，他会血脉贲张、大声咆哮。他最初 给于我的是一种对还未犯的错误的宽容，而突然之间一切都变 了，代替它的是一声尖厉的、仿佛大吸一口凉气的‘什么！’在这 种恃况下，如果我还傻傻地不能马上跟上他所说的，他就会严厉 地警告我：‘再把这含重做一遍！’一直到现在，只要一想起这含 场景，玻还会汗流浃背，四肢冰凉。” 在这些课程中，赞扬与鼓励的话很少很少，而羞愧与耻辱的感觉却铭 记于心，久久不能四散。在自传中，维纳对他的父亲表示了由衷的尊敬， 但同时他也指出了父亲带给他的心理上的创痛，这种创痛一直萦绕在他 们之间的关系中。终其一生，维纳都饱尝着一种如同今天所说的“两极混 乱”的痛苦，其情绪也很容易处于两极状态，海水与火焰并存。 与其他的天才少年不同，小维纳的身上表现出充沛的精力，他非常喜 欢体育运动，例如远足、郊外野游，或是在农场打杂。不幸的是，小男孩的 身体却很笨拙，部分原因是因为他的视力太差，看不清东西。如同他日后 在自传中所说的： “身体的灵敏度……取决于人体机能的一整套链环。而这 套链环就是从眼睛开始的，眼睛将部分功能传达给肌肉运动，接 着眼睛还要监督这些功能的完成恃况。要锻造健美协调的身 体，需要肌肉孤与视觉孤都分别达到同样完美的程度，而这种弧 之间的交流、联系也必须是准确的、不间断的。” 在维纳于1956年出版的自传的第二册《我是一名数学家》中，他以走 路为隐喻，论述了生活中的不可测的一面： “人体的平衡与我们在生活中发现的其他的平衡一样，并不 是静止的，而是来自一个不间断的有着内在相互影响的过程。 这个过程即是与导致人不所衰亡不断消歇的力量与趋势的_抗 争。无论是站是走，都属于与地球重力抗衡的‘柔术’；而所谓生 活，也是与死亡抗争的永恒较量。” 也许正是因为维纳天生地不能掌握自然协调性，所以他才下决心研 究其中蕴藏的玄机，为了解释它，他最终开创了一门新的学科。 后来维纳还是回到学校接受教育，年仅11岁，就已高中毕业。一年 以后，维纳进入到马萨诸塞州麦德福的塔夫兹学院（后来的塔夫兹大学） 学习，在那儿，他被《纽约世界》列为美国历史上最年轻的大学生之一。这 时维纳想学习动物学，但正如他后来在自传中所说的，他在化学课中所做 的实验“其对器材的耗费程度，在塔夫兹学院的学生中可能是首屈一指 的”。——相比而言，在生物实验室所做的解剖实验则好一些。渐渐地， 身体上的遗憾使他在数学方面用功日深。对此他俏皮地说：“犯了错不要 紧，只要能立即改正，用铅笔轻轻一划就可以了。”3年以后，年仅15岁的 维纳获得了数学学士学位，数学系的教授甚至让他代替他本人给学生们 上课。 天才数学家 进入哈佛学习之后，维纳开始集中精力学习动物学，但他发现自己在 从事实验室的研究的时候，不像以前那样自如。在父亲的敦促之下，他接 受了科内尔大学的毕业奖学金，在那里学习哲学与数学。但时间长了，他 仍然觉得不满意。1911年，维纳返回哈佛大学，在那里，他仍然能够学习 哲学与数学。1912年，他获得了硕士学位，一年之后又以数学逻辑（有关 问题论证的原则）为选题，拿到了博士学位。在当时，对数学范围的界定 占据着学科主流的地位。P1-4