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| | 维纳
| | | | 控制论的创立者
[美国』维纳(1894—1964)
1913年春夏之交的一天上午，哈佛大学哲学系会议室里人头攒动．人们早早地就来到这里，等候旁听一年一度的博士论文答辩会。时针渐渐地指向9时，答辩就要开始了。可第一个出现在人们眼前的答辩人却是一个十七八岁模样的少年。不知情的人好心地提醒他，以为他误人了房间，而哲学系的师生们却都明白，这个人正是他们寄予了无限厚望的“娃娃博士”维纳。
昔日“神童”
诺伯特·维纳(NorbertWiener)是美国现代著名数学家，控制论科学的创立者。1894年11月26日，维纳出生在美国密苏里州密苏里大学的一所教职员的公寓里。他的父亲是位智力早熟的俄裔犹太人，在语言和数学方面颇有造诣，当时他正在密苏里大学任现代语言学教授，后来转任世界著名学府哈佛大学斯拉夫语言文学教授。他的母亲则是德国人的后裔，也有犹太人的血统。维纳的一生受他的父亲的影响最大。由于他从小就显露出不同于同龄人的天赋，博学的父亲很早就开始对他进行了天才式的教育，并且经常领着他参加成年人的沙龙讨论。维纳3岁时开始学习读写以及代数、几何学等基础知识，在8岁时就学完了正规学校里初级和中级的全部课程，懂得英、俄，德、西班牙等lo多种语言。在维纳还是个小孩子，在家里听父亲和朋友们讨论时局和历史典故的时候，他就懂得了许多学术圈内的事情。1906年，l2岁的维纳连跨几级完成中学的学业，考入波士顿的塔夫茨学院，接受哲学。心理学、语言学。数学、生物学等学科的通才教育，最后于1909年以优异的成绩在数学系毕业。同年，他进入哈佛大学，攻读医学硕士学位。1912年，即他l8岁的时候，他获得了哈佛大学哲学博士学位，并得到学校的资助，再往英国剑桥大学，德国哥廷根大学等著名学府深造，专攻他一直钟爱着的数学。
良苗施以善育，必将催生早熟的蕾实．还在维纳读中学的时候，他在公众中的“神童”形象就逐渐显露出来了。不仅身边比他年长的许多师友对他刮目相看，而且还有一大帮记者时常围绕在他的周围，一心想把他的生活情况写成文章。这使维纳的处境非常微妙。正如他在晚年回顾这番经历时所说：“一个处在周围都是成年人的世界中，茫然不知所措的儿童……远远不是一种令人愉快的经历。”在这种被排斥在正常生活之外的压抑心境中，虽然年轻的维纳很早就开始了工作，但在最初的七八年岁月中，他并没有取得人们期望中的辉煌成就。1913-1918年期间，他成绩平平，没有什么大作发表。当他从欧洲深造归来时，竟然找不到一所承认且录用他的大学(虽然这跟他所从事的数学研究有密切关系)。为此，他只得到教师职业介绍所去求职。他在通用电器公司做过临时工，在马里兰新建立的美国陆军阿伯丁试验场设计过武器射程表，甚至还干过书报的临时编辑工作。人们对他大感失望，遗憾他已经不是昔日的“神童”了!
我是一个数学家
“我很早就开始工作，但直到二十五六岁，才开始取得一些完整的成就。在生活的曲折道路上，我经历了许多考试，走了许多弯路。”晚年时的维纳曾这样深沉地回忆自己早年的困惑岁月。然而，无论是猛然回首，还是身临其境，他都不曾为此抱憾过。他始终相信，“从长远的观点看来，对于一个想以执教为生，宁可犯错误早些，以免引起严重后果的人来说，则是一些有益的惩戒和真正的锻炼”。而事实也正是如此。
在那段工作无定所的日子里，维纳深深地反省了自己失意的原因，开始改变以往那种兴趣分散、靠过人的聪明、对知识的零敲碎打博取灵感的做法，转而集中思想钻研自己的专长——数学，系统地研读了有关积分，函数等方面的书籍，开始对现代数学有了真正的理解，并最终侧重于由法国数学家勒贝格(1875-1941)开创的、度量高度不规则区域的“勒贝格积分”的概率论和统计学，并由此在数学和物理学交会的中间地带取得了一番令人满意的成就。经过长时间的理论探研和自然观察，维纳发现，由牛顿开创的，认为如果给运动的事物以一定位置和速度，就可以描绘出这一事物整个运动的确定态势和规律的经典物理学观点，在充斥着偶然性，复杂性和无序性的自然界中不能得到完全的证明。譬如河流，时而浪花翻腾，时而波澜平静，又怎么能对它做出必然的定量描述呢?因此，这类问题显然是也只能是个求平均值和统计的问题。维纳由此认为，数学家和物理学家所要研究的宇宙万物并不是单一的，固定的，而是复杂的、流变的，每一个事物都存在着预先指定的概率。研究者无法说出它们什么时候才能发生，而只能说在给定的条件下，在给定的时刻内，什么时刻它们才可能发生。就在这一认识的基础上，维纳开始愈来愈关注将数学理论应用于物理学中来，或者说应用于物理学、数学方面。而这种关注在他1919年成为马萨诸塞理工学院(即众所周知的麻省理工学院)的数学系讲师后就日益明确起来了。虽然当时他所任教的课程排得很紧，可他仍然挤出一切可能的时间来研究概率论和统计学。在冷清的办公室里度过节假日成为他的习惯和乐事。通过如饥似渴的探索，维纳发现了一个耐人寻味的现象，那就是物理学中一个最常见的运动形式：表明悬浮在液体或气体中的“微料”所作的永不停止的无规则即无序的扰动的布朗运动，恰好是事物运动复杂性的理想代表，然而，包括爱因斯坦在内的许多物理学家的研究，无一例外地只是探究了任意绐一定微粒在一特定时刻内的有序行为，或对许多微粒的长时间的确定统计，而均未涉及单个粒子所遵循的曲线概率的数学性质。维纳认为，如果以单个微粒子的无序性来表述布朗运动，则以往关于一切布朗运动都是连续的．不可微分的曲线的猜测，都是有根据和不证自明的了。经过一番的辛勤努力，到了1925年，维纳终于利用三角函数提出“维纳测度”，“维纳积分”等概念，在物理和数学史上第一次给布朗运动以严格的数学定义，证明了布朗运动的轨道的连续性，从而为这种典型的随机运动建立了科学的理论模型。
对布朗运动所做概率和统计的数学分析是维纳所从事的第一项重要而又成功的数学课题。他的研究成果不仅属于现代概率论研究中开创性的工作之一，而且为物理学界已有的统计理论奠定了坚实的数学基础，使这两门新兴的自然学科即现代概率和现代统计学在后来得到了长足的发展。而对于他本人来说，正如他自己所认为的，通过这次锻炼，他“开始使自己彻底掌握了那些业已证明具有重要物理意义的数学分支”，开始进行应用数学的研究，“从这个时候起，我的工作就不再是随意的、无条理的了，而是有一个确定的方向，我能够自然而然地沿着这个方向前进”。这一“前进”，最终揭开了人类思想史最为辉煌的篇章——“控制论”的神奇面纱。
在动物和机器中控制和通讯的科学
控制沦，用维纳的话来说，就是在两个不同状态中的变量，其中一个变量能由我们进行调节，而另一个变量则在我们不能控制的条件下，研究如何根据那个不可控制的变量，运用我们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、最有利的状态的理论。有关这一理论的基本思想，在17世纪荷兰物理学家惠更斯等人的著作中就曾不同程度地涉及。然而，它作为一门独立的专门学科出现，却首先是维纳的功绩。
如前所述，作为一个数学家，维纳最初也是最主要的贡献之一，是对自然界中无序现象的关注和探解。在他看来，数学应该同物理结合起来，“数学的最高使命就是去发现无序中的有序”。如果说维纳在布朗运动等前期研究中主要是在对既有现象做正本清源的解释性工作的话，那么，随着他在概率论和统计学方面研究的深入，维纳从20世纪30年代开始，就逐渐倾心于利用现有的认识基础对未来可能出现的现象做出正确的预测，这就是“预测理论”。而这时，由于即将来临的第二次世界大战，维纳首先在研制新型防空火炮系统这一最现实且最紧迫的领域中，开始了探索性的努力。在当时，由于军事装备的发展，飞机的高速度使得所有古老的手动瞄准方法都变得陈旧无用了。高射炮要击中目标，就必须要及时、准确地寻找到某种预测飞机未来位置的办法。然而，由于飞机．飞行员，火炮和火炮手各自存在复杂而随机的因素，使得这种预测远远难于一般的概率和统计计算，这令当时负责这一项目的维纳颇感棘手。一开始，维纳带领他的攻关小组设计了一个利用曲线测度原理进行工作的“预测”装置，这一装置在跟踪平滑曲线时表现得极其精确，然而在跟踪粗糙曲线时则发生了强烈的失真扰动，而且反复试验的结果都是如此。维
纳渐渐相信，在这一过程中，他们碰到了与海森堡测不准原理一样的问题，即不能准确而又同时说出一个事物的位置以及它正以多快的速度前进。由于意识到设计制造这样一种精确预测器的设想是不现实的，故只能选择使预测的各方误差达到最小的方案。这样，他便开始引入“负反馈”这种当某种行为模式出现误差时能自动来调节行动的机制，并综合了当时神经生理学、计算机学、语言学和逻辑学等学科方面的成果，将人的行为模式的各种可能性都纳入到预测的过程中去，形成一套复杂然而又是实用的“数理模型”，最终使对高射炮的控制和预测的完善设备制造成为可能，从而大大地提高了地面防空效率。这一“数理模型”，即机器的自动控制系统所执行的原理与人和动物的行为具有相似性，它需要从外界获得目标的差距信息，然后由系统发出缩短这一差距的指令，从而引发动作，在过程中不断消减误差，最后达到目标。这就是维纳后来加以总结概括的“控制论”的基本观点。然而由于这一控制过程与当时的通讯技术和发送一个报道事实的消息所用的技术并无多大区别，因而维纳在解释这一基本观点的时候，就把“通讯”与“控制”放在了一起。这也就是他为什么在1N7年撰写《控制论》一书时，采用“关于在动物和机器中控制和
通讯的科学”这一副标题的原因了。
维纳的控制论思想一经面世，立即受到许多专家学者，特别是电气通讯工程师。计算机科学家、生理学家的重视和广泛运用。它的产生，是20世纪继相对沦、量子力学之后的又一重大科学成就；它改变了过去以单因素来分析事物的传统方式，而代之以多因素的分析与综合相结合的系统思维，为各种不同学科的研究找到了一个共同的角度，从而在很大程度上促进并实现了不同学科之间的互相渗透与交流，促进了生物控制论、智能控制论等边缘学科的发展。而较它的具体应用更为重要的是，它还引发了人们对“机器能否思维”、“信息是物理还是精神，抑或‘第三种东西”’等有趣而深刻的哲学问题的论争和思考，极大地深化了人们对自身与外部世界的关系的认识，可谓意蕴深远!
人应当作人来使用
维纳的“控制论”思想为深入探讨和理解人、社会乃至自然的发生、发展过程提供了坚实的理论基础，在人类思想史上，从根本上突破了只有“理性的必然的才是正确的、真实的”这样一种传统思维模式，使得非理性因素加偶然性恢复了其在自然界中的合理性，使二者作为一种科学的分析工具被人们接受下来，并成为人们认识自然、社会历史的一个不可分割的组成部分。在维纳看来，这种对非理性、偶然性的承认，在一定程度上是与在人的行为与思维中存在着，但不过是与隐藏得很深的不合乎理性的成分相类似的。因此，不能把人仅仅看作是一种理性的人，仅仅在理性的范围内去衡量人、使用人，而要去认识人作为存在的全部意义和价值。维纳把这种理性与非理性的整合体比喻为宇宙中的“小岛”，认为“正是在这类小岛上，生命找到了安身之处。控制沦这门新科学，就是以这个观点为核心发展起来的”。
在这种认识的基础上，维纳对于当时现代化程序愈高，工业生产乃至日常生活的程式化、自动化、标准化也愈高这种“理性的扩张”所带来的社会现象感到忧心仲仲。他不无激愤地说：“常常使我愤怒，并使我失望和悲伤的是，规模宏大的学校情愿要模仿性的东西，而不是要独创性的东西；他们爱好的是能够大量复制的平淡无奇的东西，而不是崭新的有动人力量的东西；他们宁可要干巴巴的正确性和在范围、方法上的局限性，而不要那种从处处看来都是新颖和美好的东西，”由于人们太习惯于将事情的前因后果想得周到完备，把自己的利益设计得左右逢源，因此，在我们这个时代，功利的情绪大大地排除了追求真理的内容，更多地是从可以获得实际利益或社会名望的角度出发来思考问题，而不是从内心的创造性“冲动”去思考、处理问题。这样，就使得原本作为推进事物发展．完善的消息的质量和通讯的价值被大幅度地贬值。因此，敏感的人们必须正视这一自动化带来的消极祸害，要起来予以改变。这其中，知识分子和科学家们肩负着重要的责任。也就是说，艺术家、作家和科学家，应该被一种要求创造的．不可抗拒的冲动所驱使，即使工作中得不到报酬，也要心甘情愿，在所不惜，以使“美同秩序一样，出现在思想上的许多地方”。在此，我们不难看到，作为一个从小就被当作一个“超常人”看待，长大致力于发现宇宙本身规律的科学家——维纳，对人类自身命运的那种赤诚之心。
1964年3月18日，维纳因突发心脏病，在远离故土的瑞典斯德哥尔摩去世，终年70岁。他在回顾自己的一生时说：“在散漫的年代里，自己连一年也没有浪费。相反地，将这些个人所得汇集在一起，成为一种高度组织起来的原则，去建立后期的专业——‘控制论’。”
这就是维纳所走过的道路，虽然在这里所展现的只是其中的一部分，但他从小肩负了家族，世人的无限期望，中间虽然屡经波折，但终于不负重托，以自己卓越的数学思想和在控制沦方面的领先探索，为自己的人生和社会的发展做了最好的注释，并成为20世纪最伟大的科学家之一。
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