控制论的发展史

它是自动控制、通信技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学和行为科学相互渗透形成的交叉学科。

它研究对象与机器、各种矩阵系统之间的通信和控制过程，探讨它们之间信息交换、反馈调节、自组织和自适应的共同原理，以及改善系统行为、使系统稳定运行的机制，从而形成一套适用于各种科学的概念、模型、原理和方法。

控制论的创始人韦纳在其著作《控制论》的副标题中指出，控制论是“动物和机器中控制和交流的科学”。

Cyberics，来源于希腊语，原意为转向，包含调控、操纵、管理、指挥、监督等多种含义。维纳把它作为自己创立的一门新学科的名称，意思是它可以避免过于偏颇，“无法满足这一领域的未来发展”，“纪念反馈机制的第一篇重要论文”。

控制论是多门科学综合的产物，是众多科学家合作的结晶。

然而，控制论的诞生和发展与美国数学大师诺伯特·维纳的名字有关。

维纳十几岁时就是一个天才神童。他11岁上大学，学的是数学，但热爱物理、无线电、生物、哲学。14岁，考入哈佛大学研究生院学习动物学，后又去学习哲学。18岁获得哈佛大学数理逻辑博士学位。

维纳，1913刚毕业，去欧洲跟罗素和希尔伯特学数学。

正是在他的头脑中许多学科的融合产生了控制论的综合成果。

维纳在1919研究勒贝格积分时，从统计物理中萌发了控制论。

二战期间，他参与了美国防空火力自动控制系统的研制，提出了负反馈的概念，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、毕格罗和罗森布拉特合著论文《行为、目的和目的论》，从反馈的角度研究有目的的行为，发现了神经系统和自动机的一致性。

这是关于控制论的第一篇论文。

这时，神经生理学家皮茨和数理逻辑学家合作，利用反馈机制创建了神经网络模型。

第一代电子计算机的设计者艾肯和冯·诺依曼认为这些想法对电子计算机的设计非常重要，于是他们建议维纳举办一个关于信息和反馈的研讨会。

1943年底，在纽约召开了这样的会议。在与会者中，生物学家、数学家、社会学家和经济学家从各自的角度对信息反馈发表了看法。

后来，这样的研讨会被联合举办，促进了控制论的出现。

1948年维纳的控制论的发表，宣告了这门科学的诞生。

控制论的研究表明，无论自动机器、神经系统、生命系统、经济系统、社会系统，不论其各自的定性特征如何，都可以看作是一个自动控制系统。

在这种系统中，有专门的调节装置来控制系统的运行，维持其自身的稳定性和系统的目的与功能。

控制机制将指令作为控制信息发送给系统的各个部分(即被控对象)，然后它们按照指令执行并反馈回来作为反馈信息，这些信息将作为确定下一步调控的依据。

这样我们就可以看到，整个控制过程是一个信息循环的过程，控制是通过信息的传递、转换、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稳定(如温度、血压的稳定)，还是机器自动保持自身功能的稳定，都是通过反馈机制来实现的。

反馈是控制论的核心问题。

控制论是研究如何利用控制器，通过信息的变换和反馈，使系统按照人预定的程序自动运行，最终达到最优目标。

控制论是一种具有方法论意义的科学理论。

控制论的理论和观点可以成为研究各种科学问题的科学方法，即抛开各门科学的物质点，把它们看作一个控制系统，分析其信息流、反机制和控制原理，往往能找到使系统达到最佳状态的方法。

这种方法叫做控制法。

控制论的主要方法有信息法、反馈法、功能模拟法和黑箱法。

信息方法把研究对象看作一个信息系统，通过分析系统的信息流来把握事物的规律。

反馈法是利用反馈控制原理分析和处理问题的一种研究方法。

反馈控制是控制器发出的控制信息的再输出影响实现系统预定目标的过程。正反馈可以放大控制功能，实现自组织控制。

但也增加了偏差，导致振荡。

负反馈可以纠正偏差，实现稳定控制，但削弱了控制功能，浪费了能量。

功能仿真法是用功能模型模拟对象原型的功能和行为的方法。

所谓功能模型，就是仅仅基于功能行为相似性的模型。

比如猎人瞄准猎物的过程类似于自动枪系统的功能行为，但它们的内部结构和物理过程完全不同，是一种功能模拟。

功能仿真为仿生学、人工智能和价值工程提供了一种科学方法。

黑箱方法也是控制论的主要方法。

黑匣子是指那些不能打开盒盖，从外面观察内部状态的系统。

黑箱方法是通过考察系统的输入输出关系来理解系统功能的一种研究方法。

它是探索复杂大系统的重要工具。

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