控制论的哲学与科学思维方法

控制论的哲学与科学思维方法

摘要：控制论是一门综合性的新学科,是数学、数理逻辑、神经生理学与无线电通讯、自动控制、电子计算机等学科相互渗透的产物,是这些学科的边缘科学,属于横断科学，与哲学有着密切的联系。控制论同样也是当代系统科学理论的一个重要研究成果。它不但来自当代复杂的实践过程,而且以其独特的科学思维方法,为人类今天的认识和实践活动提供着必要和可行的指导思想。

关键字：控制论、哲学、科学思维方法

一、控制论与哲学

由于控制论应用的广泛性,有人认为控制论只是一种方法论,甚至就是哲学。这是一种夸大的看法。控制论把截然不同的技术系统与生物界、社会直至思维的广泛领域联系起来,说明世界物质的统一性,具有哲学意义,并不意味控制论就是哲学。尽管维纳本人很有哲学素养,莱布尼兹和罗素对他很有影响,在他的控制论著作中也常常提出一些哲学问题,进行一些哲学解释,但也不能因此而断定控制论是哲学。恰恰说明维纳的哲学思想,对他创立控制论有启发作用,使他眼界开阔,开发了科学之间“被忽视的无人区”。维纳认为控制论必然要影响哲学自身,特别是方法论和认识论问题。他最早把控制论的基本概念与哲学问题联系起来。他在《控制论》这部奠基著作中说:“信息就是信息,不是物质也不是能。任何一种唯物论,如果不承认这一点,在今天就不能存在下去。”此后,便展开了关于信息的本质问题的争论,提出各种不同看法。信息是物质还是精神?或者,信息是物质一精神的混合物?这不仅是一个科学问题,而且涉及到哲学的基本问题,是向哲学的挑战。运用辩证唯物主义研究信息问题,把信息概念作为一个哲学范畴加以研究,是马克思主义哲学工作者的重大课题。

对这类问题的研究,应本着百家争鸣的精神,展开充分讨论。有的同志认为信息是物质,如昆虫信息素;有的同志认为信息是精神,如语言含有语义;有的同志认为信息是物质过渡到精神的中介物。的确,昆虫信息素是物质,是含有信息的物质;但信息本身不是物质,信息没有物质载体是不能传递的;当然也不存在什么“信息场,,因为场也是物质。语义与人的意识有关,也的确是精神的,但也不能把信息归结为精神,意识只不过是最高的一种信息过程。比如遗传信息(遗传密码)就不依赖于意识。意识、精神是由物质产生的,是特殊物质大脑的属性。实际上,信息也是物质的一种属性,是物质之间相互联系(通讯)的一种形式。因此,那种认为出现了信息概念就可以消除唯物主义和唯心主义之间的对立是没有根据的。

不论怎样,人类由认识物质、能量到认识信息,毕竟是人类认识的又一次飞跃,必将对哲学产生重大影响。恩格斯说:“甚至随着自然科学领域中每一个划时代的发现,唯物主义也必然要改变自己的形式。”(《马克思恩格斯选集》第4卷第224页)甚至有人说:“现今唯物主义形式的改变(在世界的科学图景方面),首先意味着科学的控制化。”控制论及其哲学,涉及问题很多,下面简单谈谈反馈控制和行为方法、生物控制论和生命、智能控制论和机器思维、社会控制论和人机共生几个问题。

反馈控制与行为方法

控制论在通讯与控制工程的实践基础上发展起来,同时又促进自动化技术的发展。1945年,我国著名科学家钱学森创立了工程控制论,是最早把控制论概念用来提高自动控制理论水平的科学家之一。这也说明,控制论本身不是哲学,而是一门技术科学。

在控制工程中,核心问题是反馈控制。一个自动控制系统和一个人工控制系统(由人操作的控制系统)是类似的。自动控制系统也需要有相当于感官的感受器,以便获得信息,特别需要相当于大脑的控制器,以便处理信息、作出判断,发出指令,还需要相当于手足的效应器,以便执行指令,进行操作。但是结果需要进行检测,并把这些信息再送回到控制器中,以便消灭误差,达到控制的目的。这就是反馈控制,可以图示如下:

控制论正是从反馈控制得到启发,将人和机器中某些控制机制进行类比,找出共同的规律性问题,加以总结提高而形成理论。

维纳在进行这种类比时,把通讯工程中的信息概念和控制工程中的反馈概念引进活的有机体,又将人的行为、目的等概念引人机器。这种类比的特点是着眼于行为,将机器的动作与人的行为进行类比,只考虑机器与人的某种行为相同,不考虑其他特征,比如不考虑机器是金属的,人体是血肉的。因此,维纳给行为下了一个广义定义:“行为就是一个实体相对于它的环境做出的任何变化。”他还把负反馈和目的性联系起来,提出“一切有目的行为都可以看作需要负反馈的行为”,并说“若干机器是内在地有目的。带有自寻目标的机构的水雷就是一例”。显然,这是一种行为方法。自控系统的负反馈功能(包括生物体内的负反馈)与动物的本能活动、以及与人的有意识行为是有区别的。因此,就一般意义来说,上述的行为方法,我们可以称之为系统功能方法。

系统功能方法是控制论的一大特点,控制论所研究的是一个系统的功能,不论这个系统是什么,机器还是动物。也就是说,控制论只考虑机器或动物的功能,而不考虑机器或动物的其他特征。控制论方法,对具有多变量的复杂系统的研究更具有优越性。运用“黑箱”理论可以从功能上描述复杂系统对环境影响的反应方式,一般无需分析系统内部的物质基质和个别元素。对不同的物质客体,可以从功能上进行模拟,而不追求其物质构造是否与原型相同。这不是说不要研究物质构造,没有一定的物质构造就不会产生相应的功能,只是说相同的功能,可以用不同的物质构造来实现。

控制论方法有重要的方法论意义。现在国外流行的系统论也是和控制论和信息论息息相关的。同时,系统方法也在控制论中得到运用。所谓系统就是由要素所组成的整体。它的性能具有整体性,而不是它的组成部分(要素)性能相加的“总和”,因而不同于机械相互作用的一堆沙石。系统的特性是诸要素共同作用的整体性能。用这种观点来考虑问题,就必须打破传统的“每次变动一个因素”的研究方法,因为一个因素的变动就会引起其他因素的变动,所以必须从系统的整体性能出发,寻求最优化。

控制论方法用来研究哲学问题,可能引起哲学研究方法的变革,开辟哲学研究走向定量和实验的道路。马克思认为,“一种科学只有在成功地运用数时,才算达到了真正完善的地步”(保尔·拉法格:《亿马克思》)。如果运用数学方法研究辩证逻辑,一定会使论证更为严格,论述更加精确。只要能对一定的哲学事态(作为哲学研究对象的事态)建立数学模型,就能用电子计算机进行模拟试验,这是一种哲学研究的实验。应该说,用数学模型描述辩证矛盾是可能的,辩证法早已进人微积分,从概率运算中可找到某种关于偶然性和必然性的辩证法,新的突变理论也提出了质变问题。同时,这种研究也会促进数学的发展,一旦数学有了相应发展,这种研究就会卓有成效。有的同志不同意这一看法,认为如果哲学能进行定量研究,哲学就不成其为哲学。的确,一些学科从哲学中分化出来古已有之,今后还会有。至于哲学能否定量研究,我想可以先不下结论,容许探索也许更为有益。

二、控制论的科学思维方法

控制论把系统的功能作为其主要研究内容与对象,不论这个系统是动物还是机器,控制论只考虑它们的功能,而不考虑它们的其他特征.这样,就为控制论比较早地考察、研究具有多变量的复杂系统提供了简便宜行的方法.基于此,维纳提供了一条用技术装置模拟生命过程以及思维过程的新途径,提出了功能模拟方法,即在未弄清或不必弄清楚对象系统特定结构和内在组织的情况、条件下,仅仅以功能相似为客观基础来建立模型的方法.功能模拟方法产生了重要的影响,首先,通过功能模拟方法发展了具有特定功能和实际效用的例如电子计算机等技术装置;其次,通过对人造机器的研究来认识活的生命体组织的特点:最后,使人类能够在对于内部结构不甚了解的系统的实践与认识过程中,有了科学思维方法的指导,找到了这方面实践与认识的可行途径,由此延伸出了仿生学这一新兴学科。

通过随后进一步地发展与完善,控制论形成了其一般的思维方法,如图1.该思维方法说明: