功能模拟法

功能模拟法，就是用功能模型来模仿客体原型的功能和行为的方法。所谓功能模型就是只以功能行为是相似为基础而建立的模型。如猎手瞄准猎物的过程与自动火炮系统的功能行为是相似的，但二者的内部结构和物理过程是截然不同的，这就是一种功能模拟。功能模拟法为仿生学、人工智能、价值工程提供了科学方法。

功能模拟法的特点

一个模型也是一个系统，它可以是想象的，可以是现实存在的，也可以是自然的。一个系统称为模型，必须满足下列三个条件：即相似性、代表性和外推性。

（1）类比性，指模型与原型之间具有相似的关系；

（2）代表性，指模型在具体的研究过程中要能代替原型；

（3）外推性，指通过对模型的研究，能够得到关于原型的信息。

正是由于模拟方法具有的相似性、代表性和外推性特点，这就把模拟方法同其他的科学方法区别开来了。

控制论的功能模拟方法同一般的模拟方法相比还具有如下特点：

1．控制论的功能模拟方法在内容上关键在于它是功能的模拟。

我们知道，相似性可以是纯粹外表的，可以是内部结构的，也可以是行为的某些一般性质的相似。控制论感兴趣的是能够同周围环境保持稳定与合理关系的行为规律性。因此，从控制论观点看来，在两个系统之间导致原型－模型关系的最重要的相似性是行为上的相似性，它不仅撇开了组成系统的各个元素的不同本质，而且还撇开了这些元素彼此用以相互联结的具体方式。例如对于信息，控制论不研究它采取什么样的具体方式，不研究它的物质载体具有什么性质，不研究它的能量特征，只把视野集中于信息在控制和自组织系统中所发挥的功能这一点上。功能模拟主要是行为特征及规律的模拟。可以说，功能模拟方法反映了控制论这一学科的特点和抽象化水平。

2．控制论的功能模拟是要在一定条件下，在形式、结构均不同的系统中，去观察相似的行为，并从行为中得出关于客体结构的知识。

功能模拟法不仅发挥了一般模拟方法的功用，即展现出与原型的行为相似的行为，在对模型的行为和结构进行研究的基础上，还可以揭示出新的尚不知道的原型的特点和属性。特别要强调的是，控制论所模拟的是有目的性的行为，这样，模拟本身也可以具有独立的被研究的特点。例如，人工智能研究机器用怎样的手段和方式可以代替人的智力的功能。在这里，模型不再仅仅是一种研究原型的手段，它本身就是研究的目的。

3．控制论的功能模拟运用黑箱方法，从功能上描述和模仿系统对环境影响的反应方式，无需分析系统的内部机制和个别要素，不追求模型的结构与原型相同。这实际上是把研究客体作为一个黑箱来看待。

功能模拟法是控制论发展出来的一种方法，它是模拟方法发展的新阶段。是现代科学进行整体研究重要途径。与其他模拟方法相比，功能模拟方法具有下列特点；

第一，以行为相似为基础。在控制论看来，一个系统最根本的内容就是行为，即在与外部环境的相互作用中所表现出来的系统整体的应答。与此相应，两个系统间最重要的相似就是行为上的相似。在建立模型的过程中，可撇开结构，而只抓取行为上的等效，从而达到功能模拟的目的。控制论重新定义了行为概念：一个客体任何可从外部探知的改变就是行为。这一规定确立了行为的共同本质，使行为具有了普遍性，为功能模拟法的广泛运用奠定了理论基础。正是依据这一思想，人的智能活动与技术装置的行为相似性得以建立，使智能的机械模拟得以实现。

第二，模型本身成为认识目的。在传统模拟中，模型指使把握原型的手段。对模型的研究，目的是获取原型的信息。例如，卢瑟福的原子的太阳系模型，本身没有任何意义，只是研究

原子结构的一个方便的手段。而在功能模拟中，模拟以行为为基础，以功能为目的。模型是具有生物目的性行为的机器。这种机器的研制恰恰就是控制论的本来任务。在这个意义上说，人的行为本身反倒仅仅具有参照意义，这种原型反过来成为模型的手段。这是功能模拟区别于一般模拟的一个根本性特点。

第三，从功能到结构。一般模拟遵循的是从结构到功能的认识路线。而功能模拟相反，它首先把握的是整体行为和功能，而不要求结构的先行知识。但它并不否认结构决定功能，同时它也不满足于行为和功能，它总是进而要求从行为和功能过渡到结构研究，获得结构知识。例如，控制论运用功能模拟法建立了人的智能活动与技术装置的行为相似性，由此发现了神经系统中反馈回路的存在，从而推动了脑模型和神经结构的研究。

功能模拟方法忽略质料、结构和个别要素的分析，暂时撇开系统的结构、要素、属性，单独地研究行为，并通过行为功能把握其结构和性质。这不仅是可行的，而且是研究复杂客体的必要手段，尤其在客体结构知识尚付阙如的情况下，行为对我们把握客体就具有了根本性意义。控制论的技术任务就是要实现智能的机械模拟。若从质料和性质来看，人与机械装置没有任何一致性，因而智能机器是不可能的。但维纳发现，“从结构上看，技术系统与生物系统都具有反馈回路，表现在功能上则都具有自动调节和控制功能。这就是这两种看似截然不同的系统之间所具有的相似性、统一性。确切地说，一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为。”因此，尽管目的是不可定义的，但从目的的外在表现即目的性行为来看，二者是一致的，因而智能的机械模拟是完全可能的。另一方面，智能活动的物质结构是高度复杂的。人的大脑仅大脑皮层就有约140亿个神经元，神经元的树突和轴突的联系异常复杂，而且大多为后天形成。从结构上来把握智能活动几乎是不可能的。控制论的目标是智能机器，可暂时忽略其结构、要素，仅从行为上来把握。而从行为角度所把握到的是系统在与环境的相互作用中所表现出来的整体存在，通过行为所实现的功能是系统与环境的整体联系。因此，功能模拟法为现代科学提供了对复杂客体进行整体研究的重要途径，即行为功能研究。