控制论(Cybernetics)

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目前在管理控制论的范畴内，就有财务、金融、会计、通货、成本、产
品质量等二十几种控制论的论著发表。国际上通行的做法是只有够得上 分支或亚分支的才冠以“某某控制论”。对较小问题的控制论成果的
表述方式为“基于（或应用）控制论对….的研究”（…Cybernetic
approach to…）。因此，国内“某某控制论”的‘提法’似乎太多， 已经成为国内有关学术界一种值得注意的倾向。学者们应用控制论的观 点、方法试图解决某一具体问题，有一定的新见解，不等于已创立一
析和研究信息的处理、加工内容及过程，确定输入、输出；对系统
进行闭环和反馈及其因果性质的分析；通过‘黑箱’和功能模拟方 法建立系统的模型，探讨系统的特性等；采用计算机进行仿真；采
用类比的方法引进其他部门系统中有用的思想，如进化、适应、自
繁殖、自组织、最优化、特别是智能等来控制该系统以制造、培育、 创建出能满足人们目的、更好的新机器（人造系统）。
于意识形态的偏见和自然科学和社
会科学‘水火不容’的这种教条在 上世纪50年代中期后通过学术讨论
逐步被克服。
后期前苏联则企图用控制论改进其中央计划经济体制。
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《人有人的用处，控制论与社会》（The Human
Use of Human Beings, Cybernetics and Society）
理论等同起来。发生这类情况较多。有的论著宣称控制论就
是‘控制的理论’；更有部队新战士入伍，按条例要将头发剃 短，这当然有一番道理，形成论文“头发控制论”发表。

对于控制论的理解上存在一些失误：
（1）控制论=控制理论=控制的理论
=需要进行控制的道理和议论； （2）控制论是…一种“方法论”…。

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。

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功能和目的性
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。一个水桶具有储水的功能， 但它没有思维，本身没有目的。动物的行为有 一定的目的性，但主要就是为了笕食存活。人 类具有思想，行为的目的性明显增强。可见较 为高级的系统才有目的性。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。
复合系统——既包含人造系统又包含自然系统。系 统工程所研究的对象大多复合系统。
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按系统与环境的关系分：
开放系统：物质、能量和信息都有交换。有活力有生 命的系统如：商业系统、生产系统或生态系统，都是 开放系统。只有开放系统才有可能在环境发生变化时， 开放系统通过系统中要素与环境的交互作用以及系统 本身的调节作用，使系统达到某一稳定状态。但并不 是说开放系统都是进化的。
封闭系统：没有物质的交换，但有能量和信息的交换。 如密闭罐中的物体。
孤立系统：则没有任何交换。理论和实践证明它是 退化系统。
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按系统的规模分：小型系统、中型系统、大型 系统和巨型系统。
按学科领域分：自然系统、社会系统和思维 系统。
按状态划分：有静态系统和动态系统。还有 平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平 衡系统等等。
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控 制 论 应 用 |
导 弹 技 术
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三、信息论
1948年申农发表的《通讯的 数学理论》一文，成为信息论 诞生的标志。申农为解决通讯 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，提出发 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。

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。

【维纳】控制论-关于在动物和机器中控制和通讯的科学引言维纳控制论（Cybernetics）是一门关于控制和通讯系统的科学，其研究的对象包括生物系统和机械系统。

本文将介绍控制论的基本概念、历史背景以及在动物和机器中的应用。

1. 控制论概述1.1 定义控制论是一门研究动态系统控制和信息传递的跨学科科学。

它涉及到数学、工程学和生物学等多个领域，旨在研究系统如何通过反馈机制来实现稳定性和自动调节。

1.2 发展历史控制论起源于20世纪40年代，由美国数学家诺伯特·维纳（Norbert Wiener）首次提出。

维纳在其著作《控制与通信的数学原理》中系统阐述了控制论的基本概念和原则。

1.3 基本原理控制论的基本原理包括反馈机制、信息传递和自动调节。

反馈机制指系统通过监测输出，将其与期望值进行比较，并对系统进行调整以实现预期效果。

信息传递是指系统内部或系统之间通过信号传递实现信息交流。

自动调节则是指系统自身通过学习和适应，不断改进其性能和效果。

2. 动物中的控制论应用2.1 生物反馈系统控制论在动物学中的应用主要体现在生物反馈系统中。

生物反馈是指通过监测生物体内部的生理信号，并将其反馈给个体，帮助其调节和改变生理状态。

例如，心率监测设备可以实时监测心跳频率，并通过反馈信号告知个体，从而帮助其自我调节心率。

2.2 动物行为研究控制论还在动物行为研究中得到了广泛应用。

研究者可以使用传感器和反馈系统来监测和分析动物的行为模式和习惯，并通过精确的控制实验条件来研究行为的规律和机制。

3. 机器中的控制论应用3.1 自动控制系统在机器中，控制论应用最为广泛的领域之一就是自动控制系统。

自动控制系统通过传感器收集环境信息，并通过控制器进行分析和调节，实现对机器的自动控制和运行。

3.2 人工智能人工智能是控制论在机器中的另一个重要应用领域。

通过模拟和实现人类的认知和决策过程，人工智能系统可以实现自主学习和自主决策，从而实现智能化的控制和交互。

赛博空间赛博空间（Cyberspace）是哲学和计算机领域中的一个抽象概念，指在计算机以及计算机网络里的虚拟现实。

赛博空间一词是控制论（cybernetics）和空间（space）两个词的组合，是由居住在加拿大的科幻小说作家威廉·吉布森在1982年发表于《omni》杂志的短篇小说《融化的铬合金（Burning Chrome）》中首次创造出来，并在后来的小说神经漫游者中被普及。

The cyber space ( Cyberspace ) is a philosophy and computer in the field of an abstract concept, refers to the computer and computer networks in virtual reality. Cyberspace is the term control theory( Cybernetics ) and space ( space ) two word combinations, is living in Canada science fiction writer William Gibson published in 1982 in the" Omni" magazine's short story" the melted alloy ( Burning Chrome )" was first created, and in the later novels Neuromancer was popular.“赛博空间”这个词，是科幻作家威廉·吉布森于上世纪80年代创造的。

它是指在计算机以及计算机网络里的虚拟现实。

如今赛博空间已经不再是计算机领域中的一个抽象概念，随着互联网的普及，生活中到处都可以看到它的影子。

赛博空间从哪儿来？20世纪以来的科学技术在人类的利用中产生了一种反自然的异化力量，使科学技术在创造了高度发达的物质文明的同时，也带来了全球性的生态危机，使人类的可持续发展受到严重威胁，人类迫切需要寻求一种新的生存空间。

管理（management）是管理者通过计划、组织、人事、领导、控制等各项职能工作，合理有效利用和协调组织管理所拥有的资源要素，与被管理者共同实现组织目标的过程。

管理学（management）是研究管理活动基本规律与方法的一门综合性应用科学。

“角色”（role）是描述一个人在某个位置或状况下被他人期望的行为总和。

循证医学实践（evidence based medical practice）是指卫生保健人员审慎地、准确地、明智地应用最佳科学证据，并使之与熟悉的临床知识和经验相结合，参照病人的愿望，在某一特定领域做出符合病人需求的临床变革的过程。

学习型组织（learning organization）就是指通过弥漫于整个组织的学习气氛而建立起来的符合人性的、邮寄的、扁平的组织。

管理原理（theory of management）是对管理工作的本质及其基本规律的科学分析和概括。

管理原则（principle of management）是根据管理原理的认识和理解而引申出的管理活动中必须遵循的行为规范。

系统（system）是指由若干相互联系、相互作用的要素组成的，在一定环境中具有特定功能的有机整体。

计划（plan）是为实现组织目标而对未来的行为进行设计设计的活动过程。

计划有狭义和广义之分。

长期计划（long-term plan）一般指5年以上的计划。

中期计划（medium-term plan）一般指2-4年的计划。

短期计划（short-term plan）一般指1年或1年以下饿计划。

目标是在宗旨和任务的指导下，组织要达到的可测量的、最终的具体成果。

目标管理（management by objectives，MBO）是由组织中的管理者和被管理者共同参与目标的制定，在工作中由员工实行自我控制并努力完成工作目标的管理方法。

时间管理（time management）是指同样的时间消耗情况下，为提高时间的利用效率而进行的一系列活动，它包括对时间进行的计划和分配，以保证重要工作的顺利完成，并留出足够的余地处理那些突发事件或紧急变化。

人工智能各学派简介目前人工智能的主要学派有下面三家：(1)符号主义(symbolicism)，又称为逻辑主义(logicism)、心理学派(psychologism)或计算机学派(computerism)，其原理主要为物理符号系统(即符号操作系统)假设和有限合理性原理。

(2)连接主义(connectionism)，又称为仿生学派(bionicsism)或生理学派(physiologism)，其主要原理为神经网络及神经网络间的连接机制与学习算法。

(3)行为主义(actionism)，又称为进化主义(evolutionism)或控制论学派(cyberneticsism)，其原理为控制论及感知-动作型控制系统。

他们对人工智能发展历史具有不同的看法。

1、符号主义认为人工智能源于数理逻辑。

数理逻辑从19世纪末起得以迅速发展，到20世纪30年代开始用于描述智能行为。

计算机出现后，又在计算机上实现了逻辑演绎系统。

其有代表性的成果为启发式程序LT逻辑理论家，证明了38条数学定理，表明了可以应用计算机研究人的思维，模拟人类智能活动。

正是这些符号主义者，早在1956年首先采用“人工智能”这个术语。

后来又发展了启发式算法->专家系统->知识工程理论与技术，并在20世纪80年代取得很大发展。

符号主义曾长期一枝独秀，为人工智能的发展做出重要贡献，尤其是专家系统的成功开发与应用，为人工智能走向工程应用和实现理论联系实际具有特别重要的意义。

在人工智能的其他学派出现之后，符号主义仍然是人工智能的主流派别。

这个学派的代表人物有纽厄尔(Newell)、西蒙(Simon)和尼尔逊(Nilsson)等。

2、连接主义认为人工智能源于仿生学，特别是对人脑模型的研究。

它的代表性成果是1943年由生理学家麦卡洛克(McCulloch)和数理逻辑学家皮茨(Pitts)创立的脑模型，即MP模型，开创了用电子装置模仿人脑结构和功能的新途径。

工程控制论控制论自从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，经常用它来表示管理人的艺术。

简介控制论Cybernetics[拼音]kòngzhìlùn是研究动物(包括人类)和机器内部的控制与通信的一般规律的学科,着重于研究过程中的数学关系控制论概述1834年，著名的法国物理学家安培写了一篇论述科学哲理的文章，他进行科学分类时，把管理国家的科学称为"控制论"，他把希腊文译成法"Cybernetigue"。

在这个意义下，"控制论"一词被编入19世纪许多著词典中。

维纳发明"控制论"这个词正是受了安培等人的启发。

在控制论中，"控制"的定义是：为了"改善"某个或某些受控对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用，就叫作控制。

由此可见，控制的基础是信息，一切信息传递都是为了控制，进而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。

信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。

通俗他说，信息反馈就是指由控制系统把信输送出去，又把其作用结果返送回来，并对信息的再输出发生影响，起到制的作用，以达到预定的目的。

控制论的三个基本部分1.信息论主要是关于各种通路(包括机器、生物机体)中信息的加工传递和贮存的统计理论。

控制论的核心问题涉及5个基本方面：①通信与控制之间的关系。一切系统为了达到预定的目的必须经过有效 的控制。有效的控制一定要有信息反馈，人控制机器或计算机控制机器都是一种双向信息流的过程，包括信息提 取、信息传输和信息处理。②适应性与信息和反馈的关系。适应性是系统得以在环境变化下能保持原有性能或功 能的一个特性，人的适应性就是通过获取信息和利用信息并对外界环境中的偶然性进行调节而有效地生活的过程。 ③学习与信息和反馈的关系。反馈具有用过去行为来调节未来行为的功能。反馈可以是简单反馈或复杂反馈。在 复杂反馈中，过去的经验不仅用来调节特定的动作，而且用来对系统行为进行全盘策略使之具有学习功能。④进 化与信息和反馈的关系。生命体在进化过程中一方面表现有多向发展的自发趋势，另一方面又有保持祖先模式的 趋势。这两种效应基于信息和反馈相结合，通过自然选择会淘汰掉那些不适应周围环境的有机体，留下能适应周 围环境的生命形式的剩余模式。⑤自组织与信息和反馈的关系。人根据神经细胞的新陈代谢现象和神经细胞之间 形成突触的随机性质来认识信息与系统结构的关系。
先驱人物
丹尼尔·丹尼尔波鲁（Daniel Danielopolu）和保罗·波斯特尔尼库（Paul Postelnicu）等都是控制论 思想的先驱人物，但斯特凡·奥多布莱扎无疑是更重要的一位先驱。
感谢观看
1934～1947年，维纳与墨西哥神经生理学家A.罗森布卢埃特进行了长达10多年的合作研究。研究团队包括数 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、社会学家等。他们通过生理学、病理学和心理学方面的多项实验，并吸纳来自火力控制 系统、远程通信网络和电子数字计算机的设计经验，以及在预测和滤波理论等方面的结果，开始触及控制论的核 心问题。1942年5月，梅西基金会召开的大脑抑制问题科学讨论会提出，通信工程和控制工程中已经研究成熟的 信息和反馈的概念与方法可能有助于神经生理学的研究。1943年末到1944年初，在普林斯顿召开的一次控制论思 想科学讨论会进一步认为，不同领域的研究工作者之间存在共同的思想基础，一个科学领域可以运用另一个科学 领域中已经发展成熟的概念和方法。1946年后梅西基金会又对反馈问题发起一系列科学讨论会。控制论的思想和 属性开始形成。

一方面是指检测装置 没有及时的检测出被控量值 的变化信息并及时传递造成 调节和控制过时；另一方面 是控制器没有及时地依据偏差信息来实施调节和控制，从而造成的系 统沿其偏差方向运行一段时间，增大偏差，降低系统稳定性。
反馈过时所造成的后果——积重难返。与其相对应的 是反馈及时，就是一旦被控量偏离目标被反馈装置及时检 测出来并及时传递给控制器，控制器则及时地处理此信息 并利用它及时地加以调节和控制。
促使恶性循环式正反馈向良性循环转化的方法：
割断反馈环 使用滤波器剔除不真实信息 直接削弱构成正反馈关系的系统间的作用
四、控制系统 1、控制系统
控制系统是由施控者和受控者两个基本要素以一定的相互作 用联系方式构成的系统。施控主体作用于受控客体就是控制作用或 直接作用；受控客体反作用于施控主体成为反馈作用或反作用。 控制系统的特性：
3、控制系统分类 根据控制系统有无反馈回路及其处理干扰方式的不 同可分为开环控制系统、闭环控制系统和组合控制 系统。
开环控制系统
在一个控制系统中不存在反馈回路，其输入不受输 出状况的影响，则称该系统为开环控制系统。 根据其处理干扰方式的不同又可分为“忽略型”和 “预处理型”两类。
开环控制

结构框图
三、控制论产生的技术基础 1、控制论与自动化技术 控制论直接产生于工程技术科学 自动化技术：自动控制技术
计算机信息处理技术
2、自动控制装置举例
我国西汉时期的指南车 我国西汉时期的提花机 欧洲15世纪的自动调节磨 蒸气调节器
标ernetics—Control and communication in the animal and the machine ） 1954年钱学森（H.S Tsien）的工程控制论 Engineering Cybernetics 在美国出版 影响

控制理论与控制系统的发展历史及趋势控制论一词Cybernetics，来自希腊语，原意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义。

因此“控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，控制理论与技术也自然而然地在人们认识自然与改造自然的历史中发展起来。

根据控制理论的理论基础及所能解决的问题的难易程度，我们把控制理论大体的分为了三个不同的阶段。

这种阶段性的发展过程是由简单到复杂、由量变到质变的辩证发展过程。

一、经典控制论阶段（20世纪50年代末期以前）经典控制理论，是以传递函数为基础，在频率域对单输入---单输入控制系统进行分析与设计的理论。

1、控制系统的特点单输入---单输出系统的，线性定常或非线性系统中的相平面法也只含两个变量的系统。

2、控制思路基于频率域内传递函数的“反馈”和“前馈”控制思想，运用频率特性分析法、根轨迹分析法、描述函数法、相平面法、波波夫法，解决稳定性问题。

3、发展事件回顾1）我国古人发明的指南车就应用了反馈的原理2）1788年J.Watt在发明蒸汽机的同时应用了反馈思想设计了离心式飞摆控速器，这是第一个反馈系统的方案。

3）1868年J.C.Maxwell为解决离心式飞摆控速器控制精度和稳定性之间的矛盾，发表《论调速器》，提出了用基本系统的微分方正模型分析反馈系统的数学方法。

4）1868年，韦士乃格瑞斯克阐述了调节器的数学理论。

5）1875年E.J.Routh和A.Hurwitz提出了根据代数方程的系数判断线性系统稳定性方法6）1876年俄国学者N.A.维什涅格拉诺基发表著作《论调速器的一般理论》，对调速器系统进行了全面的理论阐述。

7）1895年劳斯与古尔维茨分别提出了基于特征特征根和行列式的稳定性代数判别方法。

8）1927年H.S.Black发现了采用负反馈线路的放大器，引入负反馈后，放大器系统对扰动和放大器增益变化的敏感性大为降低。

9）1932年H.Nyquest采用频率特性表示系统，提出了频域稳定性判据，很好地解决了Black 放大器的稳定性问题，而且可以分析系统的稳定裕度，奠定了频域法分析与综合的基础。

控制论（Cybernetics）控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。

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。

控制论创始人维纳在他的《控制论》一书的副标题上标明，控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。

控制论一词Cybernetics，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，维纳以它作为自己创立的一门新学科的名称，正是取它能够避免过分偏于哪一方面，“不能符合这个领域的未来发展”和“纪念关于反馈机构的第一篇重要论文”的意思。

控制论是多门科学综合的产物也是许多科学家共同合作的结晶。

但是，控制论的诞生和发展是与美国数学诺伯特.维纳的名字联系在一起的。

维纳少年时是一位天才的神童，他11岁上大学，学数学，但喜爱物理、无线电、生物和哲学，14岁考进哈佛大学研究生院学动物学，后又去学哲学，18岁时获得了哈佛大学的数理逻辑博士学位。

1913年刚刚毕业的维纳又去欧洲向罗素和希尔伯特这些数学大师们学习数学。

正是多钟学科在他头脑里的汇合，才结出了控制论这颗综合之果。

维纳在1919年研究勒贝格积分时，就从统计物理方面萌发了控制论思想。

第二次世界大战期间，他参加了美国研制防空火力自动控制系统的工作，提出了负反馈概念，应用了功能模拟法，对控制论的诞生起了决定性的作用。

1943年维纳与别格罗和罗森勃吕特合写了《行为、目的和目的论》的论文，从反馈角度研究了目的性行为，找出了神经系统和自动机之间的一致性。

这是第一篇关于控制论的论文。

这时，神经生理学家匹茨和数理逻辑学家合作应用反馈机制制造了一种神经网络模型。

人工智能的学派和发展历程人工智能的主要学派及其观点：目前，在国际人工智能界公认的研究学派主要有符号主义、联结主义和行为主义。

下面分别对这些学派作些简单介绍。

1) 符号主义：（Symbolicism），又称逻辑主义（Logicism）、心理学派（Psychlogism）或计算机学派（Computerism）,是基于物理符号系统假设和有限合理性原理的人工智能学派。

符号主义认为人工智能起源于数理逻辑，人类认知（智能）的基本元素是符号（Symbol），认知过程是符号表示上的一种运算。

2) 联结主义：（Connectionism）,又称仿生学派（Bionicsism）或生理学派（Physiologism）,是基于神经网络及网络间的联结机制与学习算法的人工智能学派。

联结主义认为人工智能起源于仿生学，特别是人脑模型的研究。

3) 行为主意：（Actionism）,又称进化主义（Evolutionism）或控制论学派（Cyberneticsism）,是基于控制论和“感知---动作”型控制系统的人工智能学派。

行为主义认为人工智能起源于控制论，提出智能取决于感知和行为，取决于对外界复杂环境的适应，而不是表示和推理。

一、算术运算阶段1614年苏格兰人John Napier发表了一篇论文，其中提到他发明了一种可以进行四则运算和方根运算的精巧装置；1623年Wilhelm Schickard制作了一个能进行6 位数以内加减法运算，并能通过铃声输出答案的“计算钟”，该装置通过转动齿轮来进行操作；1625年William Oughtred发明计算尺；1642年，法国哲学家兼数学家Blaise Pascal发明了第一台真正的机械计算器——滚轮式加法器，其外观上有6个轮子，分别代表着个、十、百、千、万、十万等，只需要顺时针拨动轮子，就可以进行加法，而逆时针则进行减法，原理和手表很像，算是计算机的开山鼻祖了；1668年英国人Samuel Morl制作了一个非十进制的加法装置，适宜计算钱币；1671年德国数学家Gottfried Leibniz 设计了一架可以进行乘法运算，最终答案长度可达16位的计算工具；1822年英国人Charles Babbage设计了差分机和分析机，其设计理论非常超前，类似于百年后的电子计算机，特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人所采用；1834年Babbage 设想制造一台通用分析机，能够完成所有的算术运算，该分析机由四个基本部件构成：存储库、运算室、传送机构和送人取出机构，类似于现代计算机的五大装置：输入、控制、运算、存储和输出装置，因此他被公认为计算机之父；1848年英国数学家George Boole创立二进制代数学，提前近一个世纪为现代二进制计算机的发展铺平了道路；1890年美国人口普查部门希望能得到一台机器帮助提高普查效率，Herman Hollerith (后来他的公司发展成了IBM 公司)借鉴Babbage的发明，用穿孔卡片存储数据，并设计了机器，结果仅用6 周就得出了准确的人口统计数据(如果用人工方法，大概要花10 年时间)。

– 第2章“群和统计力学”，指出不能用吉布斯的古典统计力学来分 析自动控制系统，提出了反馈、系统间联系等概念。
– 第3章“时间序列、信息和通信”，把系统信息看作为时间序列， 提出了时间序列的统计力学问题。
– 第4章“反馈和振荡” ，提出了自动控制系统稳定性问题。
– 第5章“计算机和神经系统”，指出计算机的记忆、运算与控制实 现，分析了神经系统的机制。
2021年7月16日星期五
Copyright by Song Zhihuan
维纳生平介绍
• 维纳自幼才智过人，3岁开始学习读写，8岁到中 学3年级就读。
• 1906年进塔夫茨学院数学系学习，1913年获得 哈佛大学哲学博士学位，年仅18岁。
• 毕业后赴英国剑桥、德国格丁根和美国哥伦比亚 3所大学进修，接受罗素、哈代、希尔伯特和杜 威等哲学家和数学家的指导。
• 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。
2021年7月16日星期五
Copyright by Song Zhihuan
控制论的产生
• 1943-1944年，维纳和冯.诺伊曼(1903-1957)发起，在普 林斯顿召开了有工程师、生物学家、心理学家、数学家参加 的交叉学科的学术讨论会。
控制论
Cybernetics
授课教师：宋执环 教授 杨春节 教授
2021年7月16日星期五
Copyright by Song
联系方式
宋执环
玉泉校区控制系老楼108 工业控制研究所
杨春节
玉泉校区控制系老楼104 工业控制研究所

系统科学中的控制论交通运输学院张心哲系统科学中的控制论交通运输学院张心哲摘要: 控制论是近年来发展起来的一门新科学,并且正迅速地应用到各个领域。

本文概述了控制论的基本概念与发展历史，说明了控制系统的一般理论与控制论的研究方法，而且介绍了应用控制论的基本理论与方法形成的控制论的各分支学科。

此外，提出了控制论面临的挑战问题。

关键词：控制论、控制理论、系统科学、控制系统Cybernetics of the System ScienceJang Sim CholAbstract: Cybernetics is a new school subject which is developed recently, now, it is applying to various field rapidly. This paper summarize about the basic concept and development history of the cybernetics. Also, this paper explain the general theory of control system and the study direction of cybernetics, and it introduce a various school subject of cybernetics that is formed by applying to the basic theory and method of cybernetics. And others, put forward a difficult problem of the cybernetics.Keyword: Cybernetics, Control theory, System Science, Control System1．控制论的基本理论1．1 控制论的发展过程与研究对象1．1．1 控制论的形成及发展过程控制论（cybernetics）这个词不是现代才有的。

符号主义（Symbolism）是一种基于逻辑推理的智能模拟方法，又称为逻辑主义(Logicism)、心理学派(Psychlogism)或计算机学派(Computerism)，其原理主要为物理符号系统（即符号操作系统）假设和有限合理性原理，长期以来，一直在人工智能中处于主导地位，其代表人物是纽威尔、肖、西蒙和尼尔森。

早期的人工智能研究者绝大多数属于此类。

符号主义的实现基础是纽威尔和西蒙提出的物理符号系统假设。

该学派认为：人类认知和思维的基本单元是符号，而认知过程就是在符号表示上的一种运算。

它认为人是一个物理符号系统,计算机也是一个物理符号系统,因此,我们就能够用计算机来模拟人的智能行为,即用计算机的符号操作来模拟人的认知过程。

这种方法的实质就是模拟人的左脑抽象逻辑思维，通过研究人类认知系统的功能机理，用某种符号来描述人类的认知过程，并把这种符号输入到能处理符号的计算机中，就可以模拟人类的认知过程，从而实现人工智能。

可以把符号主义的思想简单的归结为“认知即计算”。

从符号主义的观点来看，知识是信息的一种形式,是构成智能的基础，知识表示、知识推理、知识运用是人工智能的核心，知识可用符号表示,认知就是符号的处理过程，推理就是采用启发式知识及启发式搜索对问题求解的过程，而推理过程又可以用某种形式化的语言来描述，因而有可能建立起基于知识的人类智能和机器智能的同一理论体系.符号主义学派认为人工智能源于数学逻辑. 数学逻辑从19 世纪末起就获得迅速发展,到20 世纪30 年代开始用于描述智能行为. 计算机出现后,又在计算机上实现了逻辑演绎系统。

符号主义的代表成果是1957年纽威尔和西蒙等人研制的成为“逻辑理论家”的数学定理证明程序LT。

LT的成功，说明了可以用计算机来研究人的思维过程，，模拟人的智能活动。

以后，符号主义走过了一条启发式算法——专家系统——知识工程的发展道路，尤其是专家系统的成功开发与应用，使人工智能研究取得了突破性的进展。