控制论之父维纳

控制论之父

控制论之父维纳

制论之父维纳1940年主张计算机5原则。维纳在1940年写给朋友的一封信中，对现在计算机的设计曾提出了几项原则．．．．

：不是模拟式，而是数字式；由电子元件构成，尽量减少机械部件；采用二进制，而不是十进制；

内部存放计算表；在计算机内部存储数据。这些原则是十分正确的。

1940年，维纳开始考虑计算机如何能像大脑一样工作。他发现了二者的相似性。维纳认为计算机是一个进行信息处理和信息

转换的系统，只要这个系统能得到数据，机器本身就应该能做几乎任何事情。而且计算机本身并不一定要用齿轮，导线，轴，电机等部件构成。麻省理工学院的一位教授为了证实维纳的这个观点，甚至用石块和卫生纸卷制造过一台简单的能运行的电脑

。

控

成绩表

贝塔朗菲的一般系统论

贝塔朗菲的一般系统论 相关搜索: 心理学, 奥地利, system, 系统论, 格式塔 一般系统论的历史背景系统的存在是客观事实，但人类对系统的认识却经历了漫长的岁月,对简单系统研究得较多,而对复杂系统则研究得较少。 直到20世纪30年代前后才逐渐形成一般系统论。一般系统论来源于生物学中的机体论，是在研究复杂的生命系统中诞生的。 1925年英国数理逻辑学家和哲学家阿弗烈·诺夫·怀海德在《科学与近代世界》一文中提出用机体论代替机械决定论，认为只有把生命体看成是一个有机整体,才能解释复杂的生命现象。系统思维最早出现在1921年建立的格式塔心理学，还在工业心理学研究中1958年Parry J.B.提出了系统心理学(system psychology)的词汇与概念。 1925年美国学者A.J.洛特卡发表的《物理生物学原理》和1927年德国学者W.克勒发表的《论调节问题》中先后提出了一般系统论的思想。 1924～1928年奥地利理论生物学家L.von贝塔朗菲多次发表文章表达一般系统论的思想,提出生物学中有机体的概念，强调必须把有机体当作一个整体或系统来研究，才能发现不同层次上的组织原理。他在1932年发表的《理论生物学》和1934年发表的《现代发展理论》中提出用数学模型来研究生物学的方法和机体系统论的概念，把协调、有序、目的性等概念用于研究有机体，形成研究生命体的三个基本观点，即系统观点、动态观点和层次观点。 1937年贝塔朗菲在芝加哥大学的一次哲学讨论会上第一次提出一般系统论的概念。但由于当时生物学界的压力，没有正式发表。1945年他发表《关于一般系统论》的文章,但不久毁于战火,没有引起人们的注意。1947～1948年贝塔朗菲在美国讲学和参加专题讨论会时进一步阐明了一般系统论的思想，指出不论系统的具体种类、组成部分的性质和它们之间的关系如何，存在着适用于综合系统或子系统的一般模式、原则和规律，并于1954年发起成立一般系统论学会(后改名为一般系统论研究会),促进一般系统论的发展,出版《行为科学》杂志和《一般系统年鉴》。虽然一般系统论几乎是与控制论、信息论同时出现的，但直到60～70年代才受到人们的重视。 1968年贝塔朗菲的专著《一般系统论──基础、发展和应用》，总结了一般系统论的概念、方法和应用。1972年他发表《一般系统论的历史和现状》，试图重新定义一般系统论。贝塔朗菲认为，把一般系统论局限于技术方面当作一种数学理论来看是不适宜的，因为有许多系统问题不能用现代数学概念表达。 一般系统论这一术语有更广泛的内容，包括极广泛的研究领域，其中有三个主要的方面。 ①关于系统的科学：又称数学系统论。这是用精确的数学语言来描述系统，研究适用于一切系统的根本学说。②系统技术：又称系统工程。这是用系统思想和系统方法来研究工程系统、生命系统、经济系统和社会系统等复杂系统。③系统哲学:它研究一般系统论的科学方法论的性质,并把它上升到哲学方法论的地位。贝塔朗菲企图把一般系统论扩展到系统科学的范畴，几乎把系统科学的三个层次都包括进去了。但是现代一般系统论的主要研究内容尚局限于系统思想、系统同构、开放系统和系统哲学等方面。而系统工程专门研究复杂系统的组织管理的技术，成为一门独立的学科，并不包括在一般系统论的研究范围内。

《控制论和科学方法论》2018学习笔记

《控制论和科学方法论》 笔记 金观涛华国凡著 大龙在这里呢 2018-01-26

目录 序言 (4) 第一章控制和反馈 (4) 1.1.可能性空间 (4) 1.2.人通过选择改造世界 (5) 1.3.控制能力 (5) 1.4.随机控制 (5) 1.5.有记忆的控制 (6) 1.6.共轭控制 (6) 1.7.负反馈调节 (7) 1.8.负反馈如何扩大了控制能力 (7) 1.9.正反馈与恶性循环 (7) 第二章信息、思维和组织 (8) 2.1.什么是知道 (8) 2.2.信息的传递 (8) 2.3.信息是一种客体吗 (8) 2.4.通道容量 (9) 2.5.滤波：去伪存真的研究 (9)

2.6.信息的储存 (10) 2.7.信息加工和思维 (10) 2.8.信息和组织 (11)

序言 控制论思想的源流由三条支流汇成。 一条是数学和物理的发展。（吉布斯）统计力学，量子力学的建立。不少科学家认为：与其说我们这个世界是建立在必然性之上的，倒不如说是建立在偶然性之上的，许多物理定律仅仅是大量事件统计平均的结果。科学的发展迫使人们回答必然性和偶然性之间的关系。于是，确定性与非确定性以及它们之间关系的研究就成为科学界最热门的课题。概率论的成熟，热力学中的熵直至信息概念的提出，就是这一研究的逐步深入。 另一条支流是生物学和生命科学的进展。科学家早就发现，生物界不是一个充满必然性的机械世界，生物个体行为也不能用统计力学和量子力学所用的纯或然语言来刻画。生命的活动既有或然性，也有必然性。生命是怎样把必然与偶然统一起来的？科学家对生命的机制发生了浓厚兴趣。直到提出“内稳定”概念，才将认识推进到新的阶段，为控制论诞生奠定了基础。 第三条支流是人类对思维规律的探讨。它集中地反映在计算机制造和数理逻辑的进展。数学家特别是计算机的研制者们企图用数学语言来模拟人的思维过程。计算机的制造成为控制论成熟的前奏。 1947年，维纳发表《控制论》。 第一章控制和反馈 1.1. 可能性空间 共性：1.被控制的对象必须存在多种发展的可能性。 2.人可以在这些可能性中通过一定的手段进行选择，才谈得上控制。 我们将事物发展变化中面临的各种可能性集合称为这个事物的可能性空间。它是控制论中最基本的概念。

罗杰斯《传播学史——一种传记式的方法》章节题库(诺伯特·维纳和控制论)【圣才出品】

罗杰斯《传播学史——一种传记式的方法》章节题库 第十章诺伯特·维纳和控制论 一、名词解释 1．反馈 答：反馈是指在控制论中，通过有关一个系统过去行为的信息来控制这个系统的未来行为。因此，它是借助于重新插入一个系统的过去行为的结果来控制该系统的一个手段。在一个传播系统中，反馈是一个接受者对于信源从前信息的回应，表明它的效果。 2．诺伯特·维纳 答：诺伯特·维纳是美国最著名的数学家，控制论之父，和香农一起发明了有关信息的熵度量法的思想，在某种程度上参与了和香农一起开创信息论的工作。维纳的理论对于传播学具有重要的影响，特别是对于由互动论的传播学者所组成的帕洛阿尔托学派具有重要的影响。维纳的代表作有《数学原理》、《控制论》，还有控制论的通俗读本畅销书《人类对人的使用：控制论和社会》，维纳的理论在若干方面对传播学产生了重要影响。 3．控制论 答：控制论是20世纪初由诺伯特·维纳提出的重要理论，是关于自我控制系统的理论，它以“反馈”概念为依据，其定义是通过关于一个系统以往运行情况的信息，来控制这个系统的未来行为。诺伯特·维纳的控制论已被有效地应用于广泛的跨学科的适用领域：大脑功能和神经生理学、人工智能、工厂自动化、假肢和国际传播。

4．受众[复旦大学2012．2007～2008年研；华东师范大学2005年研；华中师大2005年研] 答：受众是指大众传媒的信息接受者或传播对象。受众是一个集合概念，最直观地体现为作为大众传媒信息接受者的社会人群，例如书籍或报刊的读者、广播的听众或电影、电视的观众等。传播学家克劳斯认为，受众按其规模可以分成三个不同的层次：①特定国家或地区内能够接触到传媒信息的总人口，这是最大规模的受众；②对特定传媒或特定信息内容保持着定期接触的人，如报纸的定期读者或电视节目的稳定观众；③不但接触了媒介内容而且也在态度或行动上实际接受了媒介影响的人，对传媒而言这部分人属于有效受众，在他们身上体现了实质性的传播效果。 5．受众“碎片化”[人大2013年研] 答：“碎片化”，是描述当前中国社会传播语境的一个形象性的说法。“碎片化”，是指完整的东西破成诸多零块。随着社会经济的发展，人们生活水平不断提高，消费选择不断扩大，生活方式及意识形态呈现多样化趋向。传统的社会关系、市场结构及社会观念的整一性瓦解了，代之以一个一个利益族群和“文化部落”的差异化诉求及社会成分的碎片化分割。 6．知情权/知晓权[北邮2008年研；北师2008年研；华中师大2008年研；中国传媒大学2006年研；南开大学2005年研；人大2005年研；上海大学2005年研]答：知情权是公民的一项基本政治权利，又称知晓权、了解权、获知权、知的权利等，从广义上讲，是指社会成员获得有关自身所处的环境和变化的信息、保障社会生活所需的各种有用信息的权利。在这个意义上，它也是人的生存权的基本内容之一。从狭义上说，是指公民对国家的立法、司法和行政等公共权力机构的活动所拥有的知情或知察的权利，这也意

控制论简介

作者：刘文江来源：中国大百科全书发表时间：2006-03-12 浏览次数：623 字号：大中小【汉语拼音】kongzhilun 【中文词条】控制论 【外文词条】cybernetics 【作者】刘文江 研究生命体﹑机器和组织的内部或彼此之间的控制和通信的科学。控制论的建立是20世纪最伟大的科学成就之一﹐现代社会的许多新概念和新技术往往与控制论有着密切的联系。控制论的奠基人美国数学家维纳﹐N.1948年为控制论所下定义是:“研究动物和机器中控制和通信的科学”。70年代以来﹐电子数字计算机得到广泛的应用﹐控制论的应用范围逐渐扩大到社会经济系统﹐控制论的定义也因之扩展。苏联和东欧各国学者认为控制论是研究系统中共同的控制规律的科学﹐把控制论的定义又作了进一步的扩展。英文cybernetics(控制论)一词来源于希腊文﹐原意为“掌舵人”﹐转意是“管理人的艺术”。1947年﹐维纳选用cybernetics这个词来命名这门新兴的边缘科学有两个用意﹕一方面想藉此纪念麦克斯韦1868年发表《论调速器》一文﹐因为governor(调速器)一词是从希腊文“掌舵人”一词讹传而来的﹔另一方面船舶上的操舵机的确是早期反馈机构的一种通用的形式。 控制论的诞生和发展20世纪30～40年代人们对信息和反馈有了比较深刻的认识﹐一些著名科学家环绕信息和反馈进行了大量的研究工作。英国统计学家R.A.费希尔从古典统计理论的角度研究信息理论﹐提出单位信息量的问题。美国电信工程师香农﹐C.E.从通信工程的角度研究信息量的问题﹐提出信息熵的公式。美国数学家维纳则从控制的观点研究有噪声的信号处理问题﹐建立了维纳滤波理论﹐并分析了信息的概念﹐提出测定信息量的公式和信息的实质问题。他们几乎在同一个时候解决了信息的度量问题。这一时期﹐人们逐渐深入了解反馈控制系统的工作原理。1932年美国通信工程师奈奎斯特﹐H.发现负反馈放大器的稳定性条件﹐即著名的奈奎斯特稳定判据。1945年维纳把反馈概念推广到一切控制系统﹐把反馈理解为从受控对象的输出中提取一部分信息作为下一步输入﹐从而对再输出发生影响的过程。巴甫洛夫条件反射学说证明了生命体中也存在着信息和反馈问题。 维纳在改进防空武器时发现﹐动物和机器中控制和通信的核心问题是信息﹑信息传输和信息处理。维纳与墨西哥神经生理学家A.罗森布卢埃特合作对这个课题进行了长达10多年(1934～1947)的研究。参加这一研究工作的还有数学家﹑逻辑学家﹑物理学家﹑电信工程师﹑控制工程师﹑计算机设计师﹑神经解剖学家﹑神经生理学家﹑心理学家﹑医学家﹑人类学家和社会学家。他们进行了生理学﹑病理学和心理学方面的许多实验﹐吸收来自火力控制系统﹑远程通信网络和电子数字计算机的设计经验﹐以及对预测和滤波理论等数学统计理论的研究﹐终于找到了控制论的核心问题。1942年5月梅西基金会举行的关于大脑抑制问题的科学讨论会提出﹐通信工程和控制工程领域内已经研究成熟的信息和反馈的概念和方法﹐可能有助于神经生理学的研究。这时控制论的思想已经形成﹐但还没有正式命名。1943年末到1944年初在普林斯顿召开了一次控制论思想的科学讨论会﹐进一步确认了控制论思想﹐认为在不同领域的工作者之间存在着共同的思想基础﹐一个科学领域可以运用另一个科学领域发展得比较成熟的概念和方法。1946～1953年间梅西基金会发起一系列关于反馈问题的科学讨论会﹐对于控制论的发展产生很大的推动作用。 1948年维纳发表奠基性著作《控制论》﹐这本书的副标题是“关于动物和机器中控制和通信的科学”﹐控制论的名称因此而定。维纳抓住了一切通信和控制系统的共同特点﹐即它们都包含着一个信息传输和信息处理的过程。维纳指出﹕一个通信系统总是根据人们的需要传输各种不同的思想内容的信息﹐一个自动控制系统必须根据周围环境的变化﹐自己调整自己的运动﹐具有一定的灵活性和适应性。通信和控制系统接收的信息带有某种随机性质﹐具有一定的统计分布﹐通信和控制系统本身的结构也必须适应这种统计性质﹐能对一类在统计上预期要收到的输入作出统计上令人满意的动作。

维纳与控制论

1948年，诺伯特维纳(Norbert Wiener)创立了《控制论》(Cybernetics)。 Cybernetics一词来自希腊语，愿意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义。控制论的思想渊源可以追述到古代和近代自动机器以及社会管理方面的影响。有人问维纳：“控制论创立时，是否出现过某些哲学思想的影响？”维纳回答说： “哲学家中有一个人，如果活到今天，毫无疑问，他将研究控制论，这个人就是莱布尼茨。” 控制论最直接的思想基础来自自动机器，特别是具有类似人脑逻辑推理功能的自动机器。要让机器思维，就需要研究思维的规律，并使之形式化。这就产生了形式逻辑。大约两千年前，古希腊学者亚里士多德就为形式逻辑打下了坚实的基础，其中，三段论就是形式逻辑的典型代表。三段论法是自然语言形式的逻辑形式。对自动机器而言，更好的逻辑形式应该是以数学语言表现的形式，这就是数理逻辑。数理逻辑是数学和哲学交叉的科学。 数理逻辑恰好是维纳博士学位论文的主题。 从某种意义上说，最早研究数理逻辑的就是德国著名数学家和哲学家莱布尼茨。早在17世纪，莱布尼茨就试图用数学形式建立逻辑推理体系，并于1673年发明了二元算术自动计算装置。1697年，莱布尼茨从耶酥会理士白晋那里得到了中国的《易经》。白晋曾为康熙年间中国宫内的法国传教士。白晋回欧洲后，系统地向莱布尼茨介绍了中国的古代哲学。莱布尼茨研究了《易经》中的“圆圆方位图和六十四卦次序图”，并写出了《论中国人的自然哲学》长篇论文。在《莱布尼茨全集》第四卷第一期上有莱布尼茨写给友人的长信，其中，就有对《易经》的论述。有人认为：“控制论的直系祖先是欧洲的莱布尼茨，其哲学基础，来自《易经》。” 然而，产生控制论的最直接原因是二十世纪二三十年代以来现代科学技术的发展和进步。其中，数学、生物学、神经生理学、心理学、语言学等学科的进步，为控制论的产生奠定了理论基础；而自动装置、无线电通讯，特别是雷达的发展为控制论的产生奠定了技术基础。 近代大工业更是控制论产生的原动力。 18 世纪末，19 世纪初，瓦特发明了蒸汽机。在蒸汽机的速度调节和控制问题中，负反馈扮演了重要角色，由此产生出了控制论的思想火花。瓦特把蒸汽机速度调节装置称为Governor，与维纳的Cybernetics 有相似的含义，负反馈是其基本特征。Governor是一个机械装置，但它同时又是一个自动检测装置和自动计算装置。 控制论的诞生有其深刻的历史背景和社会背景。然而，在学术界，人们始终把维纳视为控制论之父。是维纳的《控制论》一书才在真正意义上开辟了Cybernetics这一新的学科，就连学科名 Cybernetics也是创造性的。 要了解《控制论》的诞生过程，就必需了解维纳的科学工作经历。 维纳可以说是二十世纪少数几个探索型科学家之一，具有敏锐的哲学头脑，总是不满足于已有成就，不断把探索的目光投向新的领域。 维纳从二十年代开始自己的科学生涯起，就迈向“函数空间积分”的崭新领域。由于不满足于一般积分理论，维纳要寻求其物理验证，这就把他引导到布朗运动，并首先在这里运用了勒贝格积分。 布朗运动是分子的偶然的随机运动，维纳由此而开始了对随机过程的统计问题的研究。维纳对布朗运动和随机过程的研究，是他毕生事业中具有决定意义的环节。正如历史的发展所阐明的那样，二十世纪的物理革命并不只是相对论和量子力学，还有统计物理。统计物理所表现的偶然性世界取代了牛顿的机械必然性世界。维纳对于统计物理学的远见卓识，直到他去世后才由于科学技术革命的开展而为更多人所理解。相对于牛顿的机械论自然图景而言，维纳的科学思想带来了人们思考自然方式的深刻变革。牛顿力学的世界是符合严格决定论要求的，过去、现在和未来都可以由一组数学方程式所揭示的规律严格精确地加以规定和测算。这种思维方式对人们的影响如此之深，以至于大多数人，包括大物理学家爱因斯坦，都认为偶然性、概率、统计这些东西与规律性从根本上讲是不相容的。爱因斯坦1944年写信给玻思说：“你相信掷骰子的上帝，我却信仰完备的定律和秩序。”然而，如果世界从根本上讲是符合严格决定论要求的，那就意味着世界上所有的人的活动都必须符合严格决定论要求，这就走向了宿命论。宿命论意味着，没有随心所欲，没有主观能动性，没有选择和创造。这是不可想象的。只要有人的具有主观能动性的活动，就会有各种各样的偶然性，就会改变生活和社会发展的进程，就会使概率、统计、不可逆演化成为揭示事物发展规律的不可忽视的因素。这种随机演化的思想，从波尔兹曼、吉布斯那里就已经萌发，然而，经过维纳等

关于系统控制论的总结

最牛的系统论总结－－系统论的数学模型 系统论的数学模型 系统论（Systemism）包括基本要素和高级要素（每个要素是一个系统（systems））. 基本要素： 系统（System）、结构（Structure）、事件（Event）、资源（Resource）； 事件（Event）包括三个要素： 动作（Action）、过程（Procedure）、成本（Cost）。 系统论（Systemism）包括以下高级要素： 标准（Standard）、权力（Power）； 标准（Standard）包括三个要素： 值（Value）、关系（Relation）和功能（Function）。 所有的要素都是在系统论（Systemism）中，而不是直接存在于世界（the World）或者能量（the Energy）之中。当然系统论（Systemism）是世界（the World）的一部分。系统论（Systemism）会使用这些要素（子系统）为你解释世界（the World）和能量（the Energy）。 ?.系统（System）. 系统（System）是系统论（Systemism）中最基本的东西。。一个系统（System）指向世界(the World)中的一个对象（Object）。该对象（Object）可以被系统 论（Systemism）中的某些系统（System）利用某些标准（Standards）加以消 费（Consume ）。 ?.系统名称（Name of System）. 系统论（Systemism）使用一个名称（Name）标记一个系统（System）。这样当使用某个名称（Name）时我们指向某个系统（System），而该系统（System） 指向世界（the World）中的一个对象（Object）。名称（Name）将系统论（Systemism）中的系统（System）和世界（the World）的对象（Object）连接起来。[以下不再标出已出现名称的英文] 比如，世界当然是世界中最大的对象。一个系统论中的系统指向它并有一个保 留名称"系统论中的世界（the World in Systemism）" 以避免混淆；能量是世 界的基础，它的保留名称是"系统论中的能量（the Energy in Systemism）"； 系统论是世界的一部分，所以一个名称为"系统论中的系统论（Systemism in Systemism）"指向它。因为系统论已经存在与自身中，所以这个名称只是一个占位符，它直接指向系统论自身。 系统论使用系统将世界中的真实对象映射进来，同时使用一个名称来标记系统论中的系统。 我们看一个图来解释系统论的"对象-系统-名称映射"以及系统论的各种要素关 系：[Systemism graph]: ?.系统等式（System's equation）.

系统论,控制论,信息论

一般系统论 亚里斯多德早就说过“整体大于部分之和”。因此对系统的研究可以说从古代就已经开始了。作为现代系统论的基本思想最初产生于本世纪20年代初由奥地利生物学家贝朗塔菲提出的，只不过它一开始被作为"机体生物学"，这是生物学中的有机论概念，强调生命现象是不能用机械论观点来揭示其规律的，而只能把它看作一个整体或系统来加以考察。1968年，贝朗塔菲发表了一般系统论的代表著作《一般系统理论――基础发展与应用》。现在系统思想形成了一股重要的思潮，日益发挥重大而深远的影响。 一、系统 1、系统的含义及其分类 系统论的内涵和外延理论界现在说法不一。人们现在把系统论作为介于哲学和具体科学之间的横断科学来对待。它被用作比具体学科更一般化的科学理论加以研究，但又不同于哲学。现代系统论具有可否证性、抽象性、数理性特点。贝塔朗菲把一般系统概念定义为"系统是处于一定相互关系中的与环境发生关系的各组成成分的总体"。或： 系统——由两个或两个以上的要素组成的具有整体功能和综合行为的统一集合体 钱学森把极其复杂的研究对象称为系统。 系统的属性： ⑴系统的整体性：即非加和性。系统不是各部分的简单组合，而有统一性，各组成部分或各层次的充分协调和连接，提高系统的有序性和整体的运行效果。例如：①钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和。②拿破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克留木人，数量大时较少法国人可以战胜较多数马克留木人③没有凡高弟弟凡高就出不了成果；没有赫歇尔妹妹则赫歇尔不能成为伟大的天文学家；没有阿贝尔的老师就没有阿贝尔；没有孟母就没有孟子；没有伽罗华之母就没有伽罗华④人们常说"三个臭皮匠等于一个诸葛亮"⑤反面例子如上网、吸毒、赌博等。⑥"三个和尚没水吃"，其原因是他们的能量消耗在内耗上。 ⑵系统的相关性：系统中相互关联的部分或部件形成"部件集"，"集"中各部分的特性和行为相互制约和相互影响，这种相关性确定了系统的性质和形态。 ⑶系统的功能性和目标性：大多数系统的活动或行为可以完成一定的功能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳系或某些生物系统。人造系统或复合系统都是根据系统的目的来设定其功能的，这类系统也是系统工程研究的主要对象。例如，经营管理系统要按最佳经济效益来优化配置各种资源;军事系统为保全自己，消灭敌人，就要利用运筹学和现代科学技术组织作战，研制武器。 ⑷系统的层次性和相对性（有序性）：由于系统的结构、功能和层次的动态演变有某种方向性，因而使系统具有有序性的特点。一般系统论的一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性同系统的结构稳定性联系起来，也就是说，有序能使系统趋于稳定，有目的才能使系统走向期望的稳定系统结构。行政系统分为科、处、局、部、委…；军事系统分为排、连、营、团、师、军…运作，都是系统表现出的层次性。 ⑸系统的复杂性和随机性：物质和运动是密不可分的，各种物质的特性、形态、结构、功能及其规律性，都是通过运动表现出来的，要认识物质首先要研究物质的运动，系统的动态性使其具有生命周期。开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系统内部结构也可以随时间变化。一般来讲，系统的发展是一个有方向性的动态过程。 ⑹系统的适应性：一个系统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。为

控制论与信息论

信息论和控制论都是信息科学的重要组成部分。信息论是一门用数理统计方法来研究信息的度量、传递和变换规律的科学。它主要是研究通讯和控制系统中普遍存在着信息传递的共同规律以及研究最佳解决信息的获限、度量、变换、储存和传递等问题的基础理论。它是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科。 信息论是美贝尔电话研究所的数学家香农在前人研究的基础上完成的。他为解决通讯技术中的信息编码问题，把发射信息和接收信息作为一个整体的通讯过程来研究，提出通讯系统的一般模型；同时建立了信息量的统计公式，奠定了信息论的理论基础。1948年香农发表的《通讯的数学理论》一文，成为信息论诞生的标志。在信息论的发展中，还有许多科学家对它做出了卓越的贡献。像法国物理学家L.布里渊（L.Brillouin）1956年发表《科学与信息论》专著，从热力学和生命等许多方面探讨信息论，把热力学熵与信息熵直接联系起来，使热力学中争论了一个世纪之久的“麦克斯韦尔妖”的佯谬问题得到了满意的解释。英国神经生理学家（W.B.Ashby）1964年发表的《系统与信息》等文章，还把信息论推广应用芋生物学和神经生理学领域，也成为信息论的重要著作。这些科学家们的研究，以及后来从经济、管理和社会的各个部门对信息论的研究，使信息论远远地超越

了通讯的范围。 信息论有狭义和广义之分。狭义信息论即申农早期的研究成果，它以编码理论为中心，主要研究信息系统模型、信息的度量、信息容量、编码理论及噪声理论等。广义信息论又称信息科学，主要研究以计算机处理为中心的信息处理的基本理论，包括评议、文字的处理、图像识别、学习理论及其各种应用。广义信息论包括了狭义信息论的内容，但其研究范围却比通讯领域广泛得多，是狭义信息论在各个领域的应用和推广，因此，它的规律也更一般化，适用于各个领域，所以它是一门横断学科。信息论被广泛应用在编码学密码学与密码分析学数据传输数据压缩检测理论估计理论等领域. 控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。自从1948 年诺伯特?维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来，控制论的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。维纳把控控制论制论看作是一门研究机器、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。他特意创造“Cybernetics”这个英语新词来命名这门科学。“控制论”一同最初来源希腊文“mberuhhtz”，原意为“操舵术”，就是掌舵的方法和技术的思。在柏拉图（古希腊哲学家）的著作中，经常用它来

贝塔朗菲的一般系统论

贝塔朗菲的一般系统论 一般系统论的历史背景系统的存在是客观事实，但人类对系统的认识却经历了漫长的岁月,对简单系统研究得较多,而对复杂系统则研究得较少。 直到20世纪30年代前后才逐渐形成一般系统论。一般系统论来源于生物学中的机体论，是在研究复杂的生命系统中诞生的。 1925年英国数理逻辑学家和哲学家阿弗烈·诺夫·怀海德在《科学与近代世界》一文中提出用机体论代替机械决定论，认为只有把生命体看成是一个有机整体,才能解释复杂的生命现象。系统思维最早出现在1921年建立的格式塔心理学，还在工业心理学研究中1958年Parry J.B.提出了系统心理学(system psychology)的词汇与概念。 1925年美国学者A.J.洛特卡发表的《物理生物学原理》和1927年德国学者W.克勒发表的《论调节问题》中先后提出了一般系统论的思想。 1924～1928年奥地利理论生物学家L.von贝塔朗菲多次发表文章表达一般系统论的思想,提出生物学中有机体的概念，强调必须把有机体当作一个整体或系统来研究，才能发现不同层次上的组织原理。他在1932年发表的《理论生物学》和1934年发表的《现代发展理论》中提出用数学模型来研究生物学的方法和机体系统论的概念，把协调、有序、目的性等概念用于研究有机体，形成研究生命体的三个基本观点，即系统观点、动态观点和层次观点。 1937年贝塔朗菲在芝加哥大学的一次哲学讨论会上第一次提出一般系统论的概念。但由于当时生物学界的压力，没有正式发表。1945年他发表《关于一般系统论》的文章,但不久毁于战火,没有引起人们的注意。1947～1948年贝塔朗菲在美国讲学和参加专题讨论会时进一步阐明了一般系统论的思想，指出不论系统的具体种类、组成部分的性质和它们之间的关系如何，存在着适用于综合系统或子系统的一般模式、原则和规律，并于1954年发起成立一般系统论学会(后改名为一般系统论研究会),促进一般系统论的发展,出版《行为科学》杂志和《一般系统年鉴》。虽然一般系统论几乎是与控制论、信息论同时出现的，但直到60～70年代才受到人们的重视。 1968年贝塔朗菲的专著《一般系统论──基础、发展和应用》，总结了一般系统论的概念、方法和应用。1972年他发表《一般系统论的历史和现状》，试图重新定义一般系统论。贝塔朗菲认为，把一般系统论局限于技术方面当作一种数学理论来看是不适宜的，因为有许多系统问题不能用现代数学概念表达。 一般系统论这一术语有更广泛的内容，包括极广泛的研究领域，其中有三个主要的方面。 ①关于系统的科学：又称数学系统论。这是用精确的数学语言来描述系统，研究适用于一切系统的根本学说。②系统技术：又称系统工程。这是用系统思想和系统方法来研究工程系统、生命系统、经济系统和社会系统等复杂系统。③系统哲学:它研究一般系统论的科学方法论的性质,并把它上升到哲学方法论的地位。贝塔朗菲企图把一般系统论扩展到系统科学的范畴，几乎把系统科学的三个层次都包括进去了。但是现代一般系统论的主要研究内容尚局限于系统思想、系统同构、开放系统和系统哲学等方面。而系统工程专门研究复杂系统的组织管理的技术，成为一门独立的学科，并不包括在一般系统论的研究范围内。

信息论,系统论,控制论0001

信息论，系统论，控制论 系统论、信息论、控制论等横断科学介绍 1、系统分析系统分析是管理信息系统的一个主要和关键阶段，负责这个阶段的关键人物是系统分析员，完成这个阶段任务的关键问题是开发人员与用户之间的沟通。 系统分析从系统需求入手，从用户观点出发建立系统用户模型。用户模型从概念上全方位表达系统需求及系统与用户的相互关系。系统分析在用户模型的基础上，建立适应性强的独立于系统实现环境的逻辑结构。 分析阶段独立于系统实现环境，可以保证建立起来的系统结构具有相对的稳定性，便于系统维护、移植或扩充。 在系统分析阶段，系统的逻辑结构应从以下三方面全面反映系统的功能与性能： 完整描述系统中所处理的全部信息； 完全描述系统状态变化所需处理或功能； 3）表示。详细描述系统的对外接口与界面。 2.系统工程 用定量和定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题，无论是系统的设计或组织建立，还是系统的经营管理，都可以统一的看成是一类工程实践，统称为系统工程。 第二次世界大战以后。为适应社会化大生产和复杂的科学技术体系的需要．逐步把自然科学与社会科学中的某些理论和策略、方法联系起来．应用现代数学和电子计算机等工具．解决复杂系统的组织、管理相控制问题，以达到最优设计、最优控制和最优管理的目标。系统工程是一门高度综合性的管理工程技术，涉及自然科学棚社会科学的多门学科。构成系统工程的基本要素是：人、物、财、

目标、机器设备、信息等六大因素。各个因京之间是互相联系、互相制约的关系。 系统工程大体上可分为系统开发、系统制造和系统运用三个阶段，每个阶段又可划分为若干小阶段或步骤。系统工程的基本方法是：系统分析、系统设计相系统的综合评价。具体地说，就是用数学模型和逻辑模型来描述系统，通过模拟反映系统的运行、求得系统的最优组合方案和最优的运行方案。 70 年代以来，系统工程已广泛地应用于交通运输、通讯、企业生产经营等部门，在体育领域亦有应用价值和广阔的前景。 它的基本特点是：把研究对象作为整体看待，要求对任一对象的研究都必须从它的组成、结构、功能、相互联系方式、历史的发展和外部环境等方面进行综合的考察．做到分析与综合的统一。最常用的系统工程方法，是系统工程创始人之 霍尔创立的，称为三维结构图：①时间维。对一个具体工程，从规划起一直到更新为止．全部程序可分为规划、拟定 方案、研制、生产、安装、运转和更新七个阶段。②逻辑维。 对一个大型项目可分为明确目的、指标设计、系统方案组合、系统分析、最优化、作出决定和制定方案七个步骤。③知识维。系统工程需使用各种专业知识，霍尔把这些知识分成工程、医药、建筑、商业、法津、管理、社会科学和艺术等，把这些专业知识称为知识维。 3.系统科学 系统科学是以系统思想为中心的一类新型的科学群。它包括系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同论以及运筹学、系统工程、信息传播技术、控制管理技术等等许多学科在内，是20 世纪中叶以来发展最快的一大类综合性科学。 什么是“老三论”、“新三论” 系统论、控制论和信息论是本世纪四十年代先后创立并获得迅猛发展的三门系统理论的分支学科。虽然它们仅有半个世纪，但在系统科学领域中已是资深望重的元老，合称“老三论”。

控制论创始人-维纳简介

控制论创始人-维纳 神童维纳 维纳是一个名符其实的神童。维纳的父亲列奥很早就发现了儿子的天赋，并坚信借助于环境进行教育的重要性，他从一开始学习就实施的教育计划，用一种多少无情的方式驱使他不寻常的儿子。 维纳三岁半开始读书，生物学和天文学的初级科学读物就成了他在科学方面的启蒙书籍。从此，他兴致勃勃，爱不释卷的埋首于五花八门的科学读本。七岁时，开始深入物理学和生物学的领域，甚至超出了他父亲的知识范围。从达尔文的进化论、金斯利的《自然史》到夏尔科、雅内的精神病学著作，从儒勒·凡尔纳的科学幻想小说到18、19世纪的文学名著等等，几乎无所不读。 维纳怀有强烈的好奇心，而他父亲却以系统教育为座右铭，两者正好相得益彰。维纳自己学习科学，而他父亲则用严厉的态度坚持以数学和语言学为核心的教学计划。维纳极好地经受了这种严格的训练，他的数学长进显著。 六岁那年，维纳有一次被A乘B等于B乘A之类的运算法则迷住了。为了设法弄清楚，他画了一个矩形，然后移转90°，长变宽、宽变长，面积并没变。维纳的拉丁语、希腊语、德语和英语也变成一种印在记忆中的书库，不论何时何处，都可以拿出来就用。在其他小男孩想当警察和火车司机的时候，维纳就渴望当一名博物学家，立志献身于科学了。 父母几次设法送他到学校去受教育，但不寻常的智力和训练使维纳在学校里很难被安排。他的阅读远远地走在书写的前面，他刻苦地学习并掌握了初等数学，但仍需要扳着手指做算术。直到9岁时，才作为一名特殊的学生，进了艾尔中学，不满12岁就毕业了。 后来，维纳进塔夫茨学院数学系就读。 维纳兴趣广泛，大学第一年，物理和化学给他的印象远比数学深。他对实验尤其兴致勃勃，与邻友—道做过许多电机工程的实验。他曾试图动手证实两个物理学方面的想法。一是供无线电通讯用的电磁粉末检波器，另一个设想是试制一种静电变压器。维纳的这两个想法都很出色。 第二年，维纳又为哲学和心理学所吸引。他读过的哲学著作大大超出了该课程的要求。斯宾诺莎和莱布尼兹是对他影响最大的两位哲学家，前者崇高的伦理道德和后者的多才多艺，都使维纳倾倒。他还贪婪地阅读了詹姆士的哲学巨著，并通过父亲的关系，认识了这位实用主义大师。 在同一年，维纳又把兴趣集中到生物学方面。生物学博物馆和实验室成了最吸引他的地方，动物饲养室的管理员成了他特别亲密的朋友。维纳不仅乐于采集生物标本，而且经常把大部分时间用在实验室的图书馆，在那里阅读著名的生物学家贝特森等人的著作。 维纳用三年时间读完了大学课程，于1909年春毕业。之后便开始攻读哈佛大学研究院生物学博士学位。维纳改学生物，并不是因为他知道自己能够干这一行，而是因为他想干这一行。从童年开始，他就渴望成为一名生物学家。但是，维纳的实验工作不幸失败了。他动手能力差，缺乏从事细致工作所必需的技巧和耐心，深度近视更增添了麻烦。 在父亲的安排下，他转到康奈尔大学去学哲学，第二年又回到哈佛，研读数理逻辑，于18岁获哈佛大学哲学博士学位。 维纳在大学接受的跨学科教育，促使他的才能横向发展，为将来在众多领域之间，在各种交界面上进行大量的开发和移植，奠定了基础。从数学到生物学再到哲学，实际上就是维纳整个科学生涯所经历的道路。

系统论概论

系统论概论（System Theory） 系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。 系统思想源远流长，但作为一门科学的系统论，人们公认是美籍奥地利人、理论生物学家L.V.贝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）创立的。他在1952年发表“抗体系统论”，提出了系统论的思想。1973年提出了一般系统论原理，奠定了这门科学的理论基础。但是他的论文《关于一般系统论》，到1945年才分开发表，他的理论到1948年在美国再次讲授“一般系统论”时，才得到学术界的重视。确立这门科学学术地位的是1968年贝塔朗菲发表的专著：《一般系统理论——基础、发展和应用》（《General System Theory; Foundations, Development, Applications》）,该书被公认为是这门学科的代表作。 系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。今天人们从各种角度上研究系统，对系统下的定义不下几十种。如说“系统是诸元素及其顺常行为的给定集合”，“系统是有组织的和被组织化的全体”，“系统是有联系的物质和过程的集合”，“系统是许多要素保持有机的秩序，向同一目的行动的东西”，等等。一般系统论则试图给一个能描示各种系统共同特征的一般的系统定义，通常把系统定义为：由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体。在这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个概念，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。 系统论认为，整体性、联系性，层次结构性、动态平衡性、时序性等是所有系统的共同的基本特征。这些，既是系统所具有的基本思想观点，而且它也是系统方法的基本原则，表现了系统论不仅是反映客观规律的科学理论，具有科学方法论的含义，这正是系统论这门科学的特点。贝塔朗菲对此曾作过说明，英语System Approach直译为系统方法，也可译成系统论，因为它既可代表概念、观点、模型，又可表示数学方法。他说，我们故意用Approach 这样一个不太严格的词，正好表明这门学科的性质特点。 系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体工功能是各要素在孤立状态下所没有的新性质。他用亚里斯多德的“整体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性，反对那种认为要素性能好，整体性能一定好，以局部说明整体的机械论的观点。同时认为，系统中各要素不是孤立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位臵上，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素，如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要素的作用。正象人手在人体中它是劳动的器官，一旦将手从人体中砍下来，那时它将不再是劳动的器官了一样。 系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系统观点看问题，世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的。大至渺茫的宇宙，小至微观的原子，一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体、……都是系统，整个世界就是系统的集合。 系统是多种多样的，可以根据不同的原则和情况来划分系统的类型。按人类干预的情况可划分自然系统、人工系统；按学科领域就可分成自然系统、社会系统和思维系统；按范围划妥则有宏观系统、微观系统；按与环境的关系划分就有开放系统、封闭系统、孤立系统；按

维纳的生平

维纳的生平 一、生平 维纳是上世纪名符其实的多才多艺和学识渊博的科学巨人。他一生发表论文240多篇，著作14本。 在其50年的科学生涯中，维纳先后涉足哲学、数学、物理学和工程学，最后转向生物学，在各个领域中都取得了丰硕成果，他的主要成就有如下几个方面： 1.维纳是美国最伟大的数学家。维纳是第一个从数学上深刻地研究布朗运动的数学家。维纳从样本路程的观念出发，研究"路径"的集合，引进维纳测度，揭示了连续而不可微函数的物理特征。 2. 1920年，维纳将法国数学家弗雷歇关于极限和微分的广义理论推广到矢量空间，并给出了一个完整的公理集合。维纳的结果与几个星期以后发表在波兰数学期刊上的巴拿赫的论文不谋而合，广义的程度也分毫不差。故这两项工作一度被称为巴拿赫一维纳空间理论。 3.在第二次世界大战期间，为了解决防空火力控制和雷达噪声滤波问题，维纳综合运用了他以前几方面的工作，建立了在最少均方误差准则下将时间序列外推进预测的维纳滤波理论。 4. 维纳是信息论的创始人之一。 5. 维纳对科学发展所作出的最大贡献，是创立控制论。 二、人生历程 1.1894年11月26日维纳出生在美国密苏里州哥伦比亚市的一个犹太人家庭中。他的父亲列奥·维纳是哈佛大学的语言教授。老维纳是一位极其严厉的父亲，对自己的儿子充满期望 2.维纳的童年受到的是奇才式的教育。他3岁开始流利地阅读，不久开始读达尔文和其他伟大科学家的著作。 3.15岁时获得数学学士学位，18岁时同时获得哈佛大学数学和哲学两个博士学位。 4.维纳29岁开始在麻省理工任教，共任教45年。 5.二战期间，维纳以极大的热情从事了高射炮控制的数学研究，1942年他发表了被成为“黄色险境”的报告。在这一报告中他将控制论应用于高射炮炮火问题上。 6.1948年，他发表了轰动一时的著作《控制论》。 7.1964年，维纳由于心脏病发作，在瑞典去世。 三、《人有人的用处》 《人有人的用处》发表于1950年。其全称是《人有人的用处：控制论与社会》。维纳的《控制论》是一本技术性很强的书，不易读懂，为了使控制论的观点能为一般人所接受，维纳在1950年出版了《人有人的用处》这本书。 这本书从技术谈起，逐渐将视角扩大到文化、社会等各个领域：包括人类与动物不同的学习机制、语言的机制和历史、信息的组织方式、法律和传播过程的关系、传播和社会政治的关系、知识分子的角色问题、第一和第二次工业革命、语言中的曲解问题等话题。从传播学的角度来看，这是一本将熵和信息传递的概念贯穿始终的著作，并以此作为观察其他社会问题的线索。它有助于我们从更为深广的层面上理解传播过程的本质。 四、控制论提出的背景 在第二次世界大战初期，大部分高射炮的炮火都不是非常有效的。交战双方都在努力提高防空火炮打飞机的命中率，当时平均3000发炮弹才能击中一架敌机。1941年的英国之战中，需要发射成千上万枚炮弹才能机会一架德国飞机，对于同盟国军事力量来说，改进炮火的准确

控制论的基本概念、思想和方法

控制论的基本概念、思想和方法 一、控制论的基本概念和基本思想 控制论强调系统的行为能力和系统的目的性。维纳提出了负反馈概念和功能模拟法。 行为——系统在外界环境作用（输入）下所作的反应（输出）。人和生命有机体的行为是有目的、有意识的。生物系统的目的性行为又总是同外界环境发生联系，这种联系是通过信息的交换实现的。外界环境的改变对生物体的刺激对生物系统来说就是一种信息输入，生物体对这种刺激的反应对生物系统来说就是信息的输出。控制论认为任何系统要保持或达到一定目标，就必须采取一定的行为。输入和输出就是系统的行为。 反馈——系统输出信息返回输入端，经处理，再对系统输出施加影响的过程。 反馈分正反馈和负反馈。负反馈是控制论的核心问题。 正反馈——反馈信息与原信息起相同的作用，使总输入增大。系统目标偏离。加剧系统不稳定。 负反馈——反馈信息与原信息起相反的作用，使总输入减小。系统目标偏离减小。系统稳定。 控制论的研究表明，无论自动机器，还是神经系统、生命系统，以至经济系统、社会系统，撇开各自的质态特点，都可以看作是一个自动控制系统。在这类系统中有专门的调节装置来控制系统的运转，维持自身的稳定和系统的目的功能。控制机构发出指令，作为控制信息传递到系统的各个部分（即控制对象）中去，由它们按指令执行之后再把执行的情况作为反馈信息输送回来，并作为决定下一步调整控制的依据。这样我们就看到，整个控制过程就是一个信息流通的过程，控制就是通过信息的传输、变换、加工、处理来实现的。反馈对系统的控制和稳定起着决定性的作用，无论是生物体保持自身的动态平稳（如温度、血压的稳定），或是机器自动保持自身功能的稳定，都是通过反馈机制实现的。控制论就是研究如何利用控制器，通过信息的变换和反馈作用，使系统能自动按照人们预定的程序运行，最终达到最优目标的学问。它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门横断性学科。它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程，探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制，从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。 二、控制论的基本方法 控制论是具有方法论意义的科学理论。控制论的理论、观点，可以成为研究各门科学问题的科学方法，这就是撇开各门科学的质的物点，把它们看作是一个控制系统，分析它的信息流程、反机制和控制原理，往往能够寻找到使系统达到最佳状态的方法。这种方法称为控制方法。