控制论

作者简介

诺伯特·维纳(1894—1964年)，美国数家，控制论的创始人。在其毕生学术生涯中，维纳先后涉足数学、物理学、工程学、哲学、生物学，最后转向控制论研究，是二十世纪学识渊博的科学巨人。他建立了维纳测度，引进了巴拿赫-维纳空间，阐述了位势理论，发展了调和分析，发现了维纳-霍普夫方法，提出了维纳滤波理论，创建了控制论。其主要著作有《控制论》《维纳选集》《纳数学论文集》等。 作者简介： 刘佳，生于1985年，湖南娄底人，西南科技大学文学学士、江苏科技大学文学硕士，自由译者，现居苏州。

内容简介

这本书代表了我与阿图罗·罗森布鲁斯博士（当时他在哈佛医学院、现在在墨西哥国立心脏病研究所）历经十余年共同开展的一项工作计划的成果。在那些日子里，作为已故沃尔特·布拉德福·坎农博士的同事和合作者的罗森布鲁斯博士，每月都要举行一系列关于科学方法的研讨会，与会者大多是哈佛医学院的年轻科学家。我们通常聚集在范德比尔特大厅的圆桌旁共进晚餐，谈话气氛热烈而奔放。在这里，每个人不需鼓励就能畅所欲言，也不会有人摆架子。饭后，通常由我们的小组成员或者受邀嘉宾读一篇关于某个科学主题的文章，其中的方法论问题是首要考虑因素，或者至少是主要的考虑因素。演讲者不得不接受尖锐的抨击，出自善意但毫不留情。这样可以净化不成熟的想法、不充分的自我批评、过度的自信和浮夸。那些没有胆量的人退出了，但在昔日经常参加这些会议的人中间，多数人都认为这种磨炼对我们科学的发展做出了重要而持久的贡献。 并非所有与会者都是医师或医学家。曼努埃尔·桑多瓦尔·瓦拉尔塔〔1〕博士作为我们小组中非常稳定的一员，对讨论提供了很大的帮助。他和罗森布鲁斯博士一样是墨西哥人，同时也是麻省理工学院物理学教授，是我在第一次世界大战后来到麻省理工学院学院时的第一批学生之一。瓦拉尔塔博士过去常带领他在麻省理工学院的一些同事参与这些研讨会，在其中的一场会议上，我第一次见到了罗森布鲁斯博士。很长一段时间以来，我一直对科学方法感兴趣，事实上，我曾在1911—1913年间一直参与约西亚·罗伊斯就该主题在哈佛举办的研讨会。此外，我们认为必须有一个能够对数学问题进行批判性研究的人在场。因此，我成了这个小组的积极分子，直到1944年，罗森布鲁斯博士访问墨西哥，战争带来的普遍混乱导致这一系列会议未能继续。 多年来，罗森布鲁斯博士和我一直坚信，科学发展中最富有成果的领域，是在各个既定领域之间被忽视的无人区。自莱布尼茨以后，也许再没有人能够完全掌握他那个时代的所有知识活动了。从那时起，科学发展越来越成为专家的任务，在各个领域中都呈现出日渐狭隘的趋势。一个世纪以前，虽然没有莱布尼茨，但是出现了高斯、法拉第和达尔文。今天，很少有学者可以不受限制地称自己为数学家、物理学家或生物学家。一个人只可以是拓扑学家，或声学家或鞘翅目昆虫学家。他可能充分掌握所在领域的术语，并且了解所有相关文献和所有分支。但他经常会将紧密相关的学科视为走廊上隔着三扇门的房间里其他同事的工作范围，并且认为如果自己对该学科产生任何兴趣，都是无理侵犯他人地盘的行为。 这些专业领域不断发展，并不断侵入新的领域。结果就像美国拓荒者、英国人、墨西哥人和俄罗斯人同时入侵俄勒冈州时发生的情况一样——大家都来探索、命名和立法，纠缠不清。正如我们将在本书正文中讨论，对某些科学工作领域而言，我们从纯数学、统计学、电气工程和神经生理学等不同角度探索它；其中每个单独的概念都被不同方面分别给出不同名称，并且其中一些重要工作已被重复了三四次。与此同时，另有一些重要的工作则由于得不到结果而被推迟，而这些成果可能已经成为临近领域的经典。 正是学科的边缘地带，为有能力的研究人员提供了丰富的机会。同时，它们也是公认的最难用集体攻击和劳动分工对付的目标。如果某个生理问题的难点本质上是数学的，那么十个不懂数学的生理学家的成绩将和一个不懂数学的生理学家的一样，不会再多。如果一个不懂数学的生理学家和一个不懂生理学的数学家合作，那么其中一个人将无法用另一个人熟练使用的术语来陈述他的问题，而另一个人也无法以第一个人可以理解的任何形式给出答案。罗森布鲁斯博士一直坚持认为，要想对科学地图上的空白区域进行适当勘探，只有一个科学家团队才能做到。其中，每个科学家都是各自领域的专家，但同时每个人又对相邻领域有着完全可靠的、训练有素的了解；所有人都习惯于彼此合作，了解彼此的知识专长，并在同事正确表述新建议之前就能认识到它的重要性。数学家不必具备进行生理实验的技能，但他必须具备理解、批评、建议一项生理学实验的技能。生理学家也无须能够证明某个数学定理，但他必须能够掌握其生理学意义，并告知数学家他应该注意什么。多年来，我们一直梦想着成立一个由独立科学家（而不是作为某个伟大行政官员的下属）组成的团队，他们因共同的愿望（实际上是精神上的需要），即从整体上了解这个领域并相互借助这种理解的力量，从而共同研究该学科的边缘地带。 早在我们选定共同的研究领域和确定各自分工之前，我们就已经在这些问题上达成了一致。促成这一新举措的决定性因素是战争。很久之前我就认识到，如果出现全国性的紧急情况，我在其中的作用将主要取决于两件事：我与万尼瓦尔·布什博士开发的计算机程序的密切联系，以及我与李郁荣博士在电网设计方面的合作。事实证明，这两件事都很重要。1940年夏天，我将大部分精力放在了求解偏微分方程的计算机的发展上。我一直对这些感兴趣，并且我相信，与布什博士通过微分分析器完美处理的常微分方程相比，它们的主要问题在于多变量函数的表示。我还相信，如电视采用的过程那样，通过扫描即可回答这个问题。事实上，通过引入这些新技术，电视对于工程设计注定要比作为一个独立的行业更有用。 很明显，与常微分方程问题中的数据量相比，任何扫描过程都必须大大增加其所处理的数据量。为了在合理的时间内呈现合理的结果，有必要将基本过程的速度推向最大值，并避免较慢的步骤中断这些过程的连续性。同时还必须以如此高的准确度执行各个过程，确保基本过程的大量重复不会使累积误差大到超出所有准确度范围。因此，我提出了以下要求： 1. 计算机核心部分的加法和乘法装置应该是数字的，就像在普通加法机中一样，而不是像布什微分分析器那样以度量为基础。 2. 这些本质上是转换装置的机械装置，应该依靠电子管而不是齿轮或机械继电器来实现，以确保更快速的动作。 3. 根据贝尔电话实验室现有的一些仪器所采取的策略，在仪器上采用二进制而不是十进制进行加法和乘法可能更经济。 4. 整个操作顺序都由机器本身执行，如此一来，从输入数据到得出最终结果都不会受到人为干预，而且所有必要的逻辑决策都应内置于机器本身。 5. 机器应内置数据存储装置，确保快速记录、可靠保存数据直至擦除；它能快速读取、快速擦除数据，并立即用于新数据的存储。 《控制论》是对控制系统理论的精彩诠释，从牛顿时间到伯格森时间，从反馈和振荡的精妙设计，到神经系统和计算机在控制系统中的应用；从控制论在精神病理学中的实践，到信息、语言和社会中的交互影响。其中每一个主题都深度洞察，每一章节都精彩纷呈。无论你是科技领域的专业人士，寻求更深的理解和新的灵感，还是对科技饱含好奇心的学生，希望可以更好地理解这个世界，这本书都将带你走进科技的前沿，让重新定义你对世界的认知！ 此外，作为文化伟人图释书系之一，本书以插图和图说的形式插入了与内容相关的人物事迹、当时流行的一些学说及研究成果等资料，更适合读者阅读与理解