维纳控制论
控制论方法的应用举例
控制论方法的应用举例
控制论方法是一种研究系统稳定性和控制策略的数学方法,起源于20世纪40年代,由美国数学家诺伯特·维纳提出。
控制论方法在许多领域都有应用,以下是一些典型的应用举例:
1. 自动控制:自动控制是控制论方法最主要的应用领域之一。
在自动控制系统中,控制论方法可以帮助工程师设计稳定、高效的控制器,以实现对系统的精确控制。
例如,在工业生产过程中,控制论方法可以用于优化生产线上的自动化控制系统,提高生产效率和产品质量。
2. 航空航天:在航空航天领域,控制论方法被广泛应用于飞行器、卫星等系统的导航、制导和控制。
例如,在火箭发射过程中,控制论方法可以帮助工程师设计火箭发动机的控制系统,确保火箭能够按照预定轨迹飞行。
3. 机器人控制:在机器人控制领域,控制论方法可以帮助工程师设计稳定、灵活的机器人控制系统。
例如,在工业机器人、自动驾驶汽车等领域,控制论方法可以用于实现机器人的精确控制和自主决策。
4. 生物医学:在生物医学领域,控制论方法被应用于心脏起搏器、人工关节等医疗设备的设计。
例如,在心脏起搏器中,控制论方法可以帮助工程师设计稳定的脉冲发生器,确保心脏起搏器能够按照预定参数工作。
5. 通信系统:在通信系统领域,控制论方法可以帮助工程师设计稳定、高效的信号处理和调制解调器。
例如,在无线通信、光纤通信等领域,控制论方法可以用于优化信号传输和处理过程,提高通信系统的性能。
总之,控制论方法在许多领域都有应用,其核心思想是通过对系统的建模和分析,设计出稳定、高效的控制器,以实现对系统的精确控制。
控制论先驱——美国数学家维纳简介
的性行为,阐明了神经系统与自动机器之间在控制方面的共性:无论
是机器还是生物省机体,或者社会、经济系统,反馈都是系统稳定的关
键因素,通过反馈扶取信息,是各种控制系统实现有目的行为的重要
条件。这是竿育按制论的第一篇论文。
此后,维纳主持不同学科的专家.对共向关心的信息和反馈问题
纪数学巨人、德国大数学家希尔伯待.维纳的好朋友、科学伙伴罗森勃
吕特。
1964年3月18日,维纳的心脏停止了对他聪慧大脑的血液供应
而终止了生命,享年70岁。
进行了多次研讨,仟白动控制、通讯工程、计算机技术、神经生理学、病
理学、数学等学科相互渗透、相互结合的基础上,1948年维纳发表了莫
尽性若作《控制论》,宣告了控制论的诞生。《控制论》一经诞生,立即
轰动了科学界,它引起了人们思想的飞跃.推动了现代社会自动化的
进程。
控制论是研究机器与生物有机体中控制和通讯的理论。它超越
学革命的亢奇之后,20世纪中叫控制论、信息论、系统论等新兴科学群
相继出现,学科之间相互交叉、相互渗透、综合发展是现代科学呈现的
新特点、大趋势.它呼唤高素质的全面发展的人才。
对维纳一生的科学思想和事业选择起过作用的人很多,但其中重
要的有4位:他的父亲里奥维纳,英国大科学家、大哲学家罗素,20世
了工程与生物领域之间的鸿沟.突破了自然科学与社会科学的分界,
既研究自动控制与调节装置,又研究生命活动与行为,还探讨社会现
象与经济管理问题,促进社会世纪又一重大科学成就。
控制论横跨技术、牛物、社会和思想等多领域,非维纳这类人才所
拓展数学的新疆域——维纳和他的控制论
拓展数学的新疆域——维纳和他的控制论当我们在河岸上看到悠闲自得的艄公轻轻地摇着橹,小船在他的操纵下稳健地航行。
谁能联想到这里面竟蕴含着一门新兴的科学?这就是由美国数学家维纳所创立的“控制论”。
“控制论”这个名词来源于古希腊,原意是“舵手”,古希腊哲学家柏拉图曾经把掌舵的艺术称做控制论。
1948年一本旷世奇著《控制论》在美国出版了,它的作者就是诺伯特·维纳。
孜孜不倦的神童1894年11月16日维纳诞生在美国密苏里州的哥伦比亚。
他的父亲祖籍犹太人,后来加入俄国国籍,依靠自己的拼搏来到了美国,成为一名斯拉夫语教授。
维纳从小天资聪颖,才思敏捷。
尤其在学习数学课时表现出非凡的天才,老师和同学们都把他叫“神童”。
然而他的父亲却不以为然,常常对他提出更高更严格的要求。
在父亲的熏陶下,小维纳养成勤奋好学的习惯。
8岁那年他开始学习解析几何,11岁进入大学学习。
先是数学,接着读哲学、语言学,后来对生物学特别喜爱。
14岁时又考入美国最著名的大学之一——哈佛大学。
在那里开始他学习动物学,但父亲从他的发展考虑却硬要他学哲学。
维纳采纳了父亲的意见,改学哲学。
几年后他获得哈佛大学数理逻辑博士学位。
当时他年仅18岁。
维纳并不以此为满足,1913年他以“访问学者”的身份前往英国投师于大哲学家罗素。
罗素对他非常器重和关心,告诉他要学好哲学先要打下严格的数学基础,并提议要他学习爱因斯坦的相对论。
大师的指点使维纳眼前豁然开朗。
此后他又出国前往德国“哥廷根大学”求学。
那时这所享有世界盛誉的大学中聚集着一批来自各国的最优秀的数学家和物理学家,在那里他虚心向大数学家希尔伯特学习函数论。
正当他潜心学习之际,第一次世界大战爆发了。
1915年他返回了美国,被安排在阿伯丁射击场编制高射炮射击参数表。
战后他又回到大学,1920年担任了麻省理工学院的数学讲师。
在教学的同时他还如饥似渴地学习勒贝格积分、测度论、泛函分析等当时最新的数学知识。
他在学习中不断探索与研究。
《控制论》
《控制论》控制论之父诺伯特●维纳是美国著名数学家,被尊称“控制论之父”。
他*岁上大学,8岁获哲学博士学位,通晓十国语言,是现代科学史上有名的少年早慧者。
维纳在科学上的最大贡献是创立控制论。
他认为,在科学发展上可以得到最大收获的领城,是各种已经建立起来的部门之间的被忽视的无人区。
1.控制论的由来自从1948年诺伯特. 维纳发表了著名的《控制论一关于在动物和机器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所有的自然科学和社会科学领域。
维纳把控制论看作是一门研究机器.生命社会中控制和通讯的- -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“Cybemetis"这个英语新词来命名这门科学。
“控制论”- 词最韧来源希腊文“mberuhhtz”"原意为“提舵术”,就是掌舵的方法和技术的意思。
在柏拉图(古希腊哲学家)的著作中,经常用它来表示管理的艺术。
2.控制论的定义是研究动物(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。
综合研究各类系统的控制,信息交换、反馈调节的科学,是跨及人类工程学、控制工程学、通讯工程学、计算机工程学、一般生理学、神经生理学、心理学、数学、逻辑学,社会学等众多学科的交叉学科。
3.控制论的基本部分(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。
(2)自动控制系统的理论主要是反馈论,包括从功能的观点对机器和物体中(神经系统、内分泌及其他系统)的调节和控制的-般规律的研究。
(3)自动快速计算机理论即与人类思维过程相似的自动组织逻辑过程的理论。
3.主要特征第一个特征要有一个预定的稳定状态成平衡状态。
例如在上述的速度控制系统中,速度的给定值就是预定的稳定状态。
第二个特征从外部环填到系统内部有-种信息的传递。
例如,在速度控制系统中,转速的变化引起的离心力的变化,就是一种从外邮传递到系统内部的信息。
【维纳】控制论-关于在动物和机器中控制和通讯的科学
【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。
控制论学习课件
• 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。
节
节
节
节
受
控 环
输出
节
反馈环节
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控制论发展
• 控制论的发展过程大致分为三个阶段: • 20世纪50年代末期以前为第一阶段,称为经典控制论阶 段; • 50年代末期至70年代初期为第二阶段,称为现代控制论 阶段; • 70年代初期至现在为第三阶段,称为大系统理论阶段。
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控制是系统建立、维持、提高自身有序性的手段。 除了自然界进化中产生的控制外,只要人们可以发挥主观能动性,选择一定的手段去作用于对象,使其达到预
定的目标,就构成了控制问题。系统地提供这种概念、原理和方法的学问,就是控制论。
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控制的任务
(1)定值控制 在某些控制问题中,控制任务是使受控量y稳定地保持 在预定的常数值y0上,称为定值控制。如人的体温,血压。 (2)程序控制 当控制任务是保证受控制量y按照某个预先知道的方式 &(t)随时间t而变化时,应当采取程序控制。如程序机床的运动。
2.控制规律的选择、控制方案的制定,都建立在关于 控制对象作为系统的组分、结构、特性、运动规律 的深刻理解上。
3.施控者或控制器本身也是系统,是由多个具有不同 功能特性的环节按第照12特页/共定27方页 式耦合而成的系统。
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维纳控制论
维纳控制论什么是维纳控制论?维纳控制论是由美国数学家诺伯特·维纳在20世纪40年代提出的一种控制系统的数学理论。
该理论主要用于研究信号传输和控制问题,并在电子工程、通信工程、航空航天工程等领域中有广泛应用。
维纳控制论的核心概念是“维纳滤波器”,它可以将输入信号转换为输出信号,通过对输入信号进行滤波和调整来实现控制。
该理论的关键思想是通过反馈机制,将输出信号与期望信号进行比较,并根据误差信号来调整系统的输入,从而实现对系统的控制。
维纳滤波器的数学原理维纳滤波器的数学原理基于随机过程和最小均方误差准则。
在维纳控制论中,信号被看作是一个随机过程,即在某一时刻的信号值是不确定的,但它们之间存在一定的统计规律。
维纳滤波器通过对随机信号进行滤波,提取出其中的有用信息,并抑制噪声和干扰。
维纳滤波器的设计目标是最小化输入信号与期望信号之间的均方误差,即使输出信号与期望信号尽可能接近。
为了实现这一目标,维纳滤波器采用了线性滤波器的结构,并通过对输入信号和输出信号进行数学建模,通过求解最小均方误差准则的优化问题来确定滤波器的参数。
维纳控制论在实际中的应用维纳控制论在工程实践中有广泛的应用,下面列举几个典型的应用场景。
1. 通信系统中的等化器设计通信系统中经常会遇到信号经过信道传输后出现失真的问题,失真会导致接收信号的质量下降。
维纳滤波器可以被用作等化器,通过对接收信号进行滤波和调整,将失真信号还原为原始信号,从而提高通信系统的性能。
2. 图像处理中的去噪图像处理过程中常常会受到来自传感器噪声、信号干扰等因素的影响,而噪声会降低图像的质量。
利用维纳滤波器可以抑制图像中的噪声,并保留图像的细节信息,从而实现图像的去噪处理。
3. 自动驾驶系统中的路径规划自动驾驶系统需要通过感知环境并计算最优路径来实现智能驾驶。
维纳滤波器可以用于路径规划过程中的状态估计和预测,通过对车辆状态和周围环境的建模,实现准确的路径规划和自主导航。
《控制论》读后感
《控制论》读后感《控制论》是一部经典的科学著作,由美国数学家诺伯特·维纳于1948年出版。
这本书深刻地揭示了控制系统的基本原理和方法,对于现代科学技术和管理学领域产生了深远的影响。
在阅读完这本书后,我深受启发,对于控制论的理论体系和应用价值有了更深入的理解。
控制论的核心思想是通过对系统的建模和分析,实现对系统的控制和优化。
维纳在书中提出了负反馈控制系统的概念,强调了在系统运行过程中及时调整和修正系统参数的重要性。
他认为,系统应该具有自适应性和自调节性,以应对外界环境的变化和干扰。
这种思想在今天的自动化控制系统和智能机器人领域得到了广泛应用,为人类创造了更加便捷和高效的生活方式。
在阅读《控制论》的过程中,我深刻体会到了科学的严谨性和逻辑性。
维纳在书中运用了大量的数学模型和实例分析,系统地阐述了控制系统的基本原理和方法。
他强调了科学研究的客观性和实用性,鼓励读者通过实践和实验来验证理论的正确性。
这种科学方法论对于我在日常工作和学习中也具有重要的指导意义,让我更加注重数据的分析和实践的应用,不断提高自己的科学素养和创新能力。
除了对科学方法的重视,我在阅读《控制论》时还深刻感受到了对于人类社会和生态环境的关注。
维纳在书中强调了系统的整体性和相互关联性,认为任何一个系统都是由各个部分相互作用而成的。
他警示我们要避免过度控制和干预系统的运行,要尊重系统的自然规律和内在秩序。
这种生态观念和可持续发展理念对于当今社会和环境问题的解决具有重要的启示意义,需要我们共同努力保护地球家园,实现人类与自然的和谐共生。
总的来说,读完《控制论》给我带来了很多启发和思考。
这本书不仅是一部科学著作,更是一部关于人类智慧和创造力的探索之旅。
通过对控制系统的研究和应用,我们可以更好地理解世界的运行规律和变化规律,更好地掌握自己的命运和未来。
希望我们能够继续学习和探索,不断拓展科学的边界,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
控制论在教育中的应用研究
控制论在教育中的应用研究导语:随着科技的发展和社会的进步,教育领域也面临着巨大的变革与挑战。
控制论作为一种系统性的思维方式和管理方法,被广泛应用于各个行业,包括教育领域。
本文将探讨控制论在教育中的应用研究,并分析其在教育改革与教学管理中的价值和作用。
一、控制论的概念和原理控制论是由数学家诺伯特·维纳在20世纪40年代提出的,它认为事物的运动变化是由内部和外部的反馈作用所引起的。
具体而言,控制论强调通过反馈机制对系统的运动进行调节和控制,以实现预定的目标。
在教育中,控制论可以应用于学校组织、教师管理、学生评价等方面,从而提高教育质量和效率。
二、控制论在教育改革中的应用1. 学校组织与管理控制论认为,学校是一个开放的系统,系统内的各个组成部分相互作用与连动。
因此,在学校组织与管理中,可以借鉴控制论的思想,建立一个灵活、高效的组织结构和管理模式。
比如,通过学生和教师之间的反馈,及时了解教学情况,调整教学计划和安排,提高教学效果;通过与社会的反馈,及时调整课程设置和教学目标,使之与社会需求相适应。
2. 教师管理与激励教师是教育的核心力量,他们的工作与教育质量密切相关。
在教师管理中,控制论提供了一种有效的方法。
通过建立教师与学生之间的反馈机制,教师可以更好地了解学生的学习情况和需求,及时进行教学调整和辅导指导,提高教学效果。
同时,学生的反馈也可以成为教师评价和激励的依据,对于教师的专业发展和职业成长具有重要意义。
三、控制论在教学管理中的应用1. 个性化教学控制论认为,个体的行为是由内外环境的反馈作用所决定的。
在教学管理中,可以运用控制论的原理,实现个性化教学。
通过采集和分析学生学习的反馈数据,了解学生的学习特点和需求,根据学生的差异性,制定个性化的教学计划和教学策略,使每个学生都能够获得最适合自己的教学效果。
2. 质量评估与反馈控制论强调反馈和调整在系统运动中的重要作用。
在教学管理中,质量评估与反馈也是至关重要的环节。
维纳控制论介绍
控制论
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。
控制论
控制论的跨学科性质控制论通过信息和反馈建立了 工程技术与生命科学和社会科学之间的联系﹐因此控制 论具有明显的跨学科性。这样一来﹐不但可以把一个科 学领域中已经发展得比较成熟的概念直接用于另一科学 领域﹐促进其发展﹐避免不必要的重复的研究工作﹐而 且可以采用类比的方法特别是功能类比的方法 (又称功能 模拟法)得到许多新的启发﹐产生新的设计思想和新的控 制方法﹐取得意想不到的成果。例如﹐生物控制论与人 造系统控制论(包括工程控制论﹑经济控制论和社会控制 论)之间存在着类比关系。
控制论
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。
控制论
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 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。
诺伯特·维纳的控制论
诺伯特·维纳的控制论标签:控制论顶[4]分享到发表评论(0)诺伯特·维纳的控制论概述自从1948 年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机器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,更具体他说,是研究动态系统在变化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意思。
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。
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”,他把希腊文译成法语“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、加于该对象上的作用,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,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息输送出去,又把其作用结果返送回来,并对信息的再输出发生影响,起到控制的作用,以达到预定的目的。
控制论的发展过程控制论的发展过程大致分为三个阶段:20世纪50年代末期以前为第一阶段,称为经典控制论阶段;50年代末期至70年代初期为第二阶段,称为现代控制论阶段;70年代初期至现在为第三阶段,称为大系统理论阶段。
经典控制论主要研究单输入和单输出的线性控制系统的一般规律,它建立了系统、信息、调节、控制、反馈、稳定性等控制论的基本概念和分析方法,为现代控制理论的发展奠定了基础。
维纳与控制论
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
维纳的控制论是一个传播理论,涉及 信息如何在两个或以上单位之间进行 流通,以便影响另一个。 在一个传播系统中,反馈是一个接受 者(信宿)对于信源(传播者)从前 信息的回应,表明它的效果。通过 反馈作用,一个系统能够自我修正。
控 制 论 与 系 统 论
控制论对传播学的贡献 1、反馈是一种特殊类型的传播信息 流通,信息描绘了系统自身从前某 一时间的运行状况 2、包含一种时间中的动力学、行进 中的行为观。 3、控制论强调一个系统的控制主要 在于这个系统的内部。不断的自 我修正。从自身学习。
科学俱乐部由罗森布卢斯主持, 是一个关于科学方法的跨学科 研讨班。 数学家的维纳参加了这个研讨 班,进而参与了人脑和神经系 统研究,计算机设计工作,设 计假肢。
科 学 俱 乐 部 和 梅 西 基 金 会 会 议
梅西基金会会议
10次控制论会议的召开
会议由W· 麦卡洛克主持,经常参加的 都是大腕:G · 贝特森、P · · F 拉扎斯 菲尔德、K · 勒温、J · 诺依曼(原子 冯· 弹内爆装置)等等
多学科活动:涉及来自一个以上的学科 的学者的学术活动 由私人基金会资助了的多学科活动对传 播学产生了影响 芝加哥大学的社会科学研究理事会(第 5章) 斯坦福大学的行为科学高级研究中心 (第7章) 耶鲁大学的人类关系研究所(第9章) 科学俱乐部哲学(第10章) 梅西基金会会议(第10章)
科 学 俱 乐 部 和 梅 西 基 金 会 会 议
第六次会议上,H · 福斯特将会议复 冯· 杂名称(生物学和社会科学中的反馈 机制和循环因果系统)缩短为“控制 论”。
控 制 论 与 系 统 论
黄色险境 维纳对于提高高射炮准确性的技术 报告 每一个炮弹被看做一个信息,它接近 目标的程度被看作是信息,从雷达 屏幕上可以显示。 遗憾的这个报告没有直接改善准确性。 但是对于人—机问题的思考使维纳对 反馈和系统的设计特别有兴趣。
控制论创始人-维纳
名师熏陶
在哈佛的最后一年,维纳向学校申请了旅行奖学 金并获得了批准。他先后留学于英国剑桥大学和德国 哥丁根大学,在罗素、哈代、希尔伯特等著名数学家 指导下研究逻辑和数学。 罗素是维纳的主要良师益友,维纳跟他学习数理 逻辑和科学与数学哲学,从这位大师身上得到许多深 挚的教益。他的哲学课程和数学原理课,维纳感到很 新鲜,富有启发性。罗素的讲授清晰晓畅,犹如无与 伦比的杰作,给了他深刻的印象。
个人成果
维纳在其50年的科学生涯中,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,称得上是恩格斯颂扬过的、本 世纪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。他的主要著作有《控制论》 (1948) 、《维纳选集》(1964) 和《维纳数学论文集》 (1980)。维纳还有两本自传《昔日神童》和《我是一 个数学家》。
个人成果
创立控制论 维纳对科学发展所作出的最大贡献,是创立控制论。 这是一门以数学为纽带,把研究自动调节、通信工程、 计算机和计算技术以及生物科学中的神经生理学和病理 学等学科共同关心的共性问题联系起来而形成的边缘学 科。 1947 年 10 月,维纳写出划时代的著作《控制论》, 1948 年出版后,立即风行世界。维纳的深刻思想引起了 人们的极大重视。它揭示了机器中的通信和控制机能与 人的神经、感觉机能的共同规律;为现代科学技术研究 提供了崭新的科学方法;它从多方面突破了传统思想的 束缚,有力地促进了现代科学思维方纳有一次被 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。
从维纳的《控制论》到现代智能科学的崛起——试论-综合论文-在线文档投稿
Mind is more than intelligence. Intelligence is merely a prerequi substrate in which mind may emerge. The mind goes beyond simply
generating appropriate behavior. The mind distinguishes between and wrong, good and evil …, and so on. Many aspects of mind will el scientific understanding for a long time. Nevertheless, we predic more is learned about the fundamental mechanisms of intelligence of the deeper mysteries of mind will be revealed.
as the Apollo program or the Human Genome project. A computational theory of mind may enable us to develop new tool to cure or control effects of mental illness. The engineering of mind is much more tha pursuit of scientific curiosity. It is more even than a monumental technological challenge.
维纳和控制论 香农和信息论
维纳和控制论控制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。
控制论由维纳提出,说起维纳,不禁就想起了严父教育下的神童。
维纳的父亲自学成才,随后在大学教书,维纳在相当于小学后辍学由其父亲亲自教育,并且在复学后可以与比他大的年级的学生一比高下。
维纳在18岁获得哈佛大学哲学博士生学位。
在获得博士后学位后他参军一年,随后在麻省理工学院教书,维纳在麻省理工学院以其“维纳步行”而闻名,“维纳步行”是指维纳经常在走路的时候思考问题,不语、低头,所以他经常走路时不看路只看墙上的标识,他经常走着走着,想着想着就突然不打招呼的走进一个教授的办公室,与其讲论自己的所思,一次在一个大的阶梯教室里,正在举行一个讲座,正在进行时只见维纳低着头一言不发的从讲台上穿过去然后又围着教室转了一圈才走出去,很明显他只是跟着墙上的标识走,并且已经陷入了自己的沉思中,而整个阶梯教室的师生都一言不发的看着维纳走了出去。
麻省理工学院至今仍然传送者维纳的趣事。
控制论是在维纳在二战期间研究高射炮炮火准确性时逐渐形成的,因为其主要涉及数学方面所以对其理论不明白,但是控制论在传播学方面的贡献明显是巨大的。
1、反馈是一种特殊类型的传播信息流通,因为被传递的信息描绘了系统自身在从前某一时间的运行状况。
2、控制论包含着一种时间中的动力学的、行进中的行为观。
3、控制论假定,一个系统的控制主要在于这个系统内部。
一个系统自身的行为结果提供了新的信息,系统就凭借这个新的信息修正他自己随后的行为。
因此,这个系统从他自身中学习。
关于环境变化的信息只有当这些变化必须适应于反馈的时候,才能影响这个系统。
与控制论相配套的是系统论。
系统论是全面的,它强调一个整体中的各个部分之间的相互关系。
香农和信息论香农1916年生于密歇根州,从小对数学与科学产生了浓厚了兴趣,他在密歇根大学获电子工程和数学学士学位,在麻省理工学院获电子工程和数学的硕士学位和博士学位。
控制论创始人维纳谢世---1964年
控制论创始⼈维纳谢世---1964年维纳是美国数学家,控制论的创始⼈。
维纳1894年11⽉26⽇⽣于密苏⾥州的哥伦⽐亚,1964年3⽉18⽇卒于斯德哥尔摩。
在美国历史名城波⼠顿附近,有⼀座风景美丽的⼤学城——坎布⾥奇。
驰名世界的哈佛⼤学就座落在这⾥。
城内还有⼀所⽪博迪⼩学,他在美国公众的⼼⽬中,是培养未来著名科学家的摇篮。
每年,该校以近乎苛刻的⼊学考试,从⼀⼤批报考少年中选拔智慧出众的新⽣⼊学。
1901年夏季的⼀天早晨,哈佛⼤学的斯拉夫语教授⾥奥·维纳把7岁的⼉⼦诺伯特·维纳领进了⽪博迪⼩学的⼤门。
新⽣⼊学考试是由校长亲⾃主持的。
所有参加报考的孩⼦,都有教师⾯对⾯地提问,并当场朗读、书写、做算术。
轮到⼩维纳上场了。
使⼈意想不到的是,这个怯⽣⽣的、看上去有些笨拙的孩⼦,确是智⼒超群的“神童”。
教师每提⼀个问题,他都不加思索地脱⼝说出答案。
经过反复考问,⼈们惊诧地发现,这个7岁的孩⼦已经学完了从初等数学到解析⼏何全套中学数学教材;学了物理、化学;学了法⽂、德⽂、拉丁⽂。
他的阅读⾯也特别⼴,从达尔⽂的进化论到⼤部头的精神病学;从儒勒·凡尔纳的科学幻想⼩说,到18、19世纪的世界⽂学名著等,⼏乎⽆所不读。
经过反复斟酌和争论,学校决定,把⼩维纳安插在四年级。
诺伯特·维纳确实不同凡响。
他14岁⼤学毕业,18岁在哈佛⼤学以数理逻辑的论⽂取得博⼠学位。
第⼀次世界⼤战爆发后,他参了军。
战后,维纳从他为国捐躯的妹夫——数学家格林遗留下来的许多书中,接触到现代数学前沿领域中的⼀些知识,马上被吸引住了。
此后,他选择函数空间的积分问题,取得了⼀系列重⼤的成功。
这些问题正处于数学和物理的交界处,维纳⼀下⼦就抓住了这个最适合描述世界的⼀种⼯具。
把数学和物理结合起来!维纳选定了终⾝努⼒的⽅向,并获得了⼀个⼜⼀个成功。
例如研究布朗运动对于现代概率论的开创性⼯作;在量⼦⼒学领域⾥建⽴了把复杂运动分解成简单振动之和的⽅法。
控制论
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。
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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。
控制论的产生和发展
控制论的产生和发展控制论是美国数学家维纳(1894-1964)于1948年创立的。
维纳在20 -30年代就对自动控制系统有极大兴趣。
第二次世界大战期间,他参加了火炮自动控制的研究工作。
这对他创立控制论具有决定性的意义。
他研究了随机过程的预测和滤波理论在自动火炮上的运用,为控制论提供了数学方法。
更重要的是他把火炮自动打飞机的动作过程与人狩猎的行为作了类比,从中发现了重要的反馈概念。
他认为稳定活动的方法之一,是把活动的结果所决定的一个量,作为信息的新调节部分,反馈回控制仪器中。
1943年,维纳等人共同发表了" 行为、目的和目的论" 一文,标志控制论开始萌芽。
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。
1946年,在纽约召开了反馈问题的学术讨论会。
这两次会议对控制论的产生起了重要的推动作用。
维纳对会议形成的一些概念和思想加以总结,在1948年写成了《控制论》一书。
该书引进了系统、目的、反馈、信息、功能模拟、黑箱方法等一系列独特的概念,讨论了如何实现对系统的控制问题。
《控制论》的出版,成为控制论诞生的标志。
此后,控制论又扩展出工程控制论、生物控制论、经济控制论等分支学科。
1954年,中国科学家钱学森(1911-)运用控制论的基本思想和概念,结合战争中迅速发展的伺服机理论,把控制论运用于工程的自动控制系统的设计、分析中,完成了经典控制论的综合,创立了《工程控制论》。
60年代初,现代控制理论发展起来,70年代,又出现了第三代控制理论。
1954年,英国的艾什比发表了《大脑设计》,对生物控制论创立做出了奠基性贡献。
1956年,他又写了《控制论导论》,指出生物学对控制论形成的历史作用,应用控制论原理探讨了生物系统的特殊问题。
30多年来,控制论不仅在生物学整体水平和细胞水平的应用上成就斐然,而且已深入到分子水平,由宏观进入到微观领域。
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控制论
控 制 论 与 系 统 论
控制论以“反馈”概念为依据,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。 广泛运用于许多跨学科领域:大脑功 能和神经生理学、人工智能、工厂自 动化、假肢和传播等等。 直接促成了20世纪60年代系统论的 产生
控制论与传播学
控 制 论 与 系 统 论
第六次会议上,H · 福斯特将会议复 冯· 杂名称(生物学和社会科学中的反馈 机制和循环因果系统)缩短为“控制 论”。
控 制 论 与 系 Байду номын сангаас 论
黄色险境 维纳对于提高高射炮准确性的技术 报告 每一个炮弹被看做一个信息,它接近 目标的程度被看作是信息,从雷达 屏幕上可以显示。 遗憾的这个报告没有直接改善准确性。 但是对于人—机问题的思考使维纳对 反馈和系统的设计特别有兴趣。
多学科活动:涉及来自一个以上的学科 的学者的学术活动 由私人基金会资助了的多学科活动对传 播学产生了影响 芝加哥大学的社会科学研究理事会(第 5章) 斯坦福大学的行为科学高级研究中心 (第7章) 耶鲁大学的人类关系研究所(第9章) 科学俱乐部哲学(第10章) 梅西基金会会议(第10章)
科 学 俱 乐 部 和 梅 西 基 金 会 会 议
维 纳 人 生
18个月大完全弄懂字母表 3岁开始流利阅读达尔文和其他科学 家书籍 7岁不去学校,父亲教授几何学和古 典语言精华 9岁进入中学与年长7岁的同学竞争 14岁塔夫卡茨学院数学学士学位 18岁哈弗哲学博士学位 利用海外旅行奖学金到剑桥向罗素 学习数理哲学 一战时回国在哥伦比亚大学随J· 杜 威学习。随后在麻省理工学院数学 系教学
诺 伯 特
第 维十 纳章 和 控 制 论
﹒
维纳人生 科学俱乐部和梅西基金会 会议 控制论与系统论
维 纳 人 生
传播理论家的共同特征 1、由固执己见的父母 抚养并期望很高 2、在那个时代一流大 学求学,都与大师保持 联系 3、在著名大学里执教 ,迅速成为他们领域中 的领军人物
维 纳 人 生
列奥· 维纳 哈弗大学自学成才教授,能讲40多种 语言,将托尔斯泰的著作译成英文。 对维纳充满期望。
维纳的控制论是一个传播理论,涉及 信息如何在两个或以上单位之间进行 流通,以便影响另一个。 在一个传播系统中,反馈是一个接受 者(信宿)对于信源(传播者)从前 信息的回应,表明它的效果。通过 反馈作用,一个系统能够自我修正。
控 制 论 与 系 统 论
控制论对传播学的贡献 1、反馈是一种特殊类型的传播信息 流通,信息描绘了系统自身从前某 一时间的运行状况 2、包含一种时间中的动力学、行进 中的行为观。 3、控制论强调一个系统的控制主要 在于这个系统的内部。不断的自 我修正。从自身学习。
维 纳 人 生
周围人对他的评价 外表和举止行为:矮胖,讲课差,风 格混乱,喜怒无常,忽而骄傲自大忽 而自我贬低,所以没什么朋友。 “维纳步行”:经常在步行的时沉思, 低着头,所以会不打招呼地突然进入 办公室和实验室,和意外碰面的人探 讨自己的未成形的理论
科 学 俱 乐 部 和 梅 西 基 金 会 会 议
科学俱乐部由罗森布卢斯主持, 是一个关于科学方法的跨学科 研讨班。 数学家的维纳参加了这个研讨 班,进而参与了人脑和神经系 统研究,计算机设计工作,设 计假肢。
科 学 俱 乐 部 和 梅 西 基 金 会 会 议
梅西基金会会议
10次控制论会议的召开
会议由W· 麦卡洛克主持,经常参加的 都是大腕:G · 贝特森、P · · F 拉扎斯 菲尔德、K · 勒温、J · 诺依曼(原子 冯· 弹内爆装置)等等
系统论与古典物理学的还原主义
控 制 论 与 系 统 论
还原主义:研究一个现象的越来越 小的部分,诸如物理学中对于夸克 的研究。取消了研究行为的前后背景, 各个组成部分之间的相互作用。
系统论:系统由彼此相互依赖地关 联在一起的一套套元件构成,它们共 同致力于整体的全部目标。纠正了 还原主义的不恰当之处。
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