附錄三論概述,

1維納和控制論

諾伯特·維納被譽(yù)為20世紀(jì)的神童之一佑吝。1894年,維納出生于-個(gè)俄裔猶太人的家庭,父親是哈佛大學(xué)的教師。維納從小智力超常,3歲可以讀寫, 3年讀完中學(xué), 12歲申請(qǐng)大學(xué)時(shí),他父親為了不顯得張揚(yáng),也為了保護(hù)他,沒有讓他報(bào)考哈佛大學(xué),而是選擇了哈佛!北邊10英里外的塔夫茨大學(xué)(Tufts University)鳖擒。維納15歲時(shí)獲得數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位,同年被哈佛研究生院錄取,攻讀動(dòng)物學(xué),但是一年后他又轉(zhuǎn)入康奈爾大學(xué)攻讀哲學(xué),然后又轉(zhuǎn)回到哈佛繼續(xù)攻讀哲,學(xué), 18歲就獲得了哈佛大學(xué)的邏輯學(xué)博士學(xué)位溉浙。從維納的求學(xué)經(jīng)歷,來看,他在科學(xué)領(lǐng)域涉獵非常廣泛。

在哈佛的最后一年,維納到歐洲游學(xué),他先在劍橋跟著邏輯大師羅素學(xué)習(xí),后來又到了哥廷根大學(xué)跟隨數(shù)學(xué)大師希爾伯特學(xué)習(xí)蒋荚〈粱回到美國后,維納先在哈佛教授哲學(xué),之后又在麻省理工學(xué)院教授數(shù)學(xué),據(jù)說他的課講得并不好。維納一生的經(jīng)歷相當(dāng)豐富,年輕時(shí)還做過報(bào)社記者,后來先后來到澳大利亞的墨爾本大學(xué)和中國的清華大學(xué)短期任教期升。在清華大學(xué)期間,他還指導(dǎo)過華羅庚等人的工作惊奇。后來

在自述中,他將在清華任教的1935年作為開創(chuàng)控制論的起點(diǎn)。二戰(zhàn)期間,維納在研究火炮控制方面的工作,對(duì)通信理論和系統(tǒng)反饋產(chǎn)生了興趣,這最終促成了控制論的誕生播赁。

控制論的本質(zhì)可以概括為下面三個(gè)要點(diǎn)颂郎。

首先,維納突破了牛頓的絕對(duì)時(shí)間觀。按照絕對(duì)時(shí)間觀,時(shí)間是絕對(duì)恒定的物理量,比如昨天的一小時(shí)和今天的一小時(shí)是一樣的,昨天出去玩了一小時(shí)沒有做作業(yè),今天多花一小時(shí)補(bǔ)上就可以了容为。維納采用了法國哲學(xué)家伯格森的時(shí)間觀,即Duree這樣一個(gè)概念,譯作中文時(shí)被稱為“編延” ,意思是說,時(shí)間不是靜態(tài)和片面的,事物發(fā)展的過程不能簡單拆成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的因果關(guān)系乓序。比如昨天浪費(fèi)了一小時(shí),今天多花了一小時(shí)做作業(yè),就少了一小時(shí)休息,就可能造成第二天聽課效果不好,因此浪費(fèi)一小時(shí)和沒有浪費(fèi)一小時(shí)的人,其實(shí)已經(jīng)不是同一個(gè)人了。如果我們把這種觀點(diǎn)應(yīng)用到企業(yè)管理上,那么工廠主強(qiáng)制員工在某一天加班一小時(shí),未必能夠多生產(chǎn)出通常一小時(shí)產(chǎn)生的產(chǎn)品,因?yàn)槎嗉影嘁恍r(shí)的員工們已經(jīng)不是原本的員工了舟奠。

其次,任何系統(tǒng)(可以是我們?nèi)梭w系統(tǒng)竭缝、股市、商業(yè)環(huán)境沼瘫、產(chǎn)業(yè)鏈,等等)在外界環(huán)境刺激(也稱為輸入)下必然做出反應(yīng)(也稱為輸出),然后反過來影響系統(tǒng)本身抬纸。比如在資本市場(chǎng)上,購買一種股票,就會(huì)導(dǎo)致其股價(jià)被一定程度地抬高。正因如此,根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)或者任何已知的信號(hào)去操作當(dāng)下的股市,都不可能達(dá)到預(yù)期,因?yàn)楫?dāng)你覺得便宜時(shí)進(jìn)行購買,而這個(gè)行為本身抬高了股價(jià),使你賺不到預(yù)想的收益耿戚。在維納看來,任何系統(tǒng),無論是機(jī)械系統(tǒng)湿故、生命系統(tǒng),乃至社會(huì)系統(tǒng),撇開它們各自的形態(tài),都存在有這樣的共性。

為了維持一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定,或者為了對(duì)它進(jìn)行優(yōu)化,可以將它對(duì)刺激的反應(yīng)反饋回系統(tǒng)中,這最終可以讓系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)自我調(diào)節(jié)的機(jī)制膜蛔。比如上百層樓高的摩天大廈,在自然狀態(tài)下會(huì)隨風(fēng)飄擺,頂層的位移會(huì)在一到兩米之間,在大樓的頂上安裝一個(gè)非常重的阻尼減振球,讓它朝著與大樓搖擺相反的方向運(yùn)動(dòng),大樓頂端漂移(輸入)得越多,它往相反方向運(yùn)動(dòng)(輸出)也越多,而這種反方向的運(yùn)動(dòng)反饋給大樓,最終會(huì)讓大樓穩(wěn)定坛猪。在管理上,一個(gè)組織為了保證計(jì)劃的實(shí)現(xiàn),就要不斷地對(duì)計(jì)劃進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整,以防止偏差繼續(xù)擴(kuò)大。

克勞德·香農(nóng)和維納一樣,也是20世紀(jì)一位全才型科學(xué)家皂股。他早在碩士期間就提出了利用布爾代數(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字電路的原理,這成為后來計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)墅茉。香農(nóng)因此在24歲時(shí)就獲得了諾貝爾協(xié)會(huì)美國工程師獎(jiǎng),這是當(dāng)時(shí)給美國工程師的最高獎(jiǎng)。同年(1940年) ,他被聘為普林斯頓高等研究院的研究員,成為馮.諾依曼和愛因斯坦的同事。二戰(zhàn)期間,香農(nóng)研究火炮的控制和密碼學(xué),在這個(gè)過程中他發(fā)現(xiàn)了后來成為信息論的基本概念和框架體系就斤。香農(nóng)是第一個(gè)認(rèn)為密碼學(xué)和通信都是數(shù)學(xué)問題的人,并且奠定了密碼學(xué)和通信領(lǐng)域完備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)悍募。

1948年,香農(nóng)發(fā)表了他在二戰(zhàn)前后對(duì)通信和密碼學(xué)進(jìn)行研究的成果,這就形成了日后的信息論。信息論是用于度量信息以及利用概率論闡述通信理論的新興學(xué)科洋机。在香農(nóng)之前,沒有人懂得如何量化地度量信息坠宴。香農(nóng)借用熱力學(xué)中熵的概念來描述信息世界的不確定性,并且將信息量和熵聯(lián)系起來。香農(nóng)指出,若要想消除系統(tǒng)內(nèi)的不確定性,就要引人信息绷旗。

在信息論中,最重要的是香農(nóng)的兩個(gè)定律喜鼓。香農(nóng)第一定律又稱香農(nóng)信源編碼定律,其意義在于可以將信號(hào)源內(nèi)的符號(hào)(信息)變成任何通信的編碼,而當(dāng)這種編碼盡量地服從等概率分布時(shí),每個(gè)編碼所攜帶的信息量達(dá)到最大,進(jìn)而能提高整個(gè)通信系統(tǒng)的效率∠沃霍夫曼在香農(nóng)第一定律指導(dǎo)下提出的霍夫曼編碼,是一種常用的最優(yōu)化編碼,其本質(zhì)反映了將最好的資源(最短的編碼)給予最常見的情況庄岖。香農(nóng)第二定律定量地描述了一個(gè)信道中的極限信息傳輸率和該信道能力(帶寬)的關(guān)系。在香農(nóng)之前,人們不懂得信道能力或者帶寬的概念角骤。比如在設(shè)置無線電臺(tái)時(shí),大家不知道為什么兩個(gè)電臺(tái)頻率太接近了就要產(chǎn)生干擾,而是簡單地以為是頻率調(diào)制得不夠精確顿锰。香農(nóng)第二定律指出,當(dāng)兩個(gè)電臺(tái)頻率太接近時(shí),其帶寬就非常窄了,信道的容量非常低了,當(dāng)它低過傳輸率時(shí),就會(huì)出現(xiàn)信息的傳輸錯(cuò)誤,其表現(xiàn)就是有干擾而聽不清楚內(nèi)容,此時(shí)將頻率調(diào)得再準(zhǔn)也沒用。在香農(nóng)提出他的第二定律之后,通信行業(yè)就有了理論基礎(chǔ)启搂。

值得一提的是,在信息論中有一個(gè)最大熵原理,大意是在對(duì)未知事件發(fā)生的概率分布進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí),我們的預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)滿足全部已知的條,件,而對(duì)未知的情況不要做任何主觀假設(shè)。我們平時(shí)常說的“不能,把雞蛋放在一個(gè)籃子里”就是這個(gè)道理刘陶。如欲了解最大熵原理的更,多細(xì)節(jié),可以參看拙作《數(shù)學(xué)之美》胳赌。

3系統(tǒng)論

一般認(rèn)為, 1948年奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲出版的《生命問題》

書,標(biāo)志著系統(tǒng)論的問世。雖然系統(tǒng)論源于對(duì)生物系統(tǒng)的研究,但

是它適用于各種組織和整個(gè)社會(huì)匙隔。貝塔朗菲和其他系統(tǒng)論的奠基人13主要的觀點(diǎn)如下疑苫。

首先,一個(gè)有生命的系統(tǒng)和非生命的系統(tǒng)是不同的。前者是一個(gè)開放的系統(tǒng),需要和外界進(jìn)行物質(zhì)纷责、能量或者信息的交換捍掺。后者為了其穩(wěn)定性,需要和外界隔絕,才能保持其獨(dú)立性,比如一瓶純凈的氧氣,蓋子一旦打開,就和周圍環(huán)境中的空氣相混合,就不再是純

其次,根據(jù)熱力學(xué)第二定律,一個(gè)封閉系統(tǒng)總是朝著熵增加的方向變化的,即從有序變?yōu)闊o序,比如一杯冷水和一杯熱水相混合,變成一杯溫水,這是無序狀態(tài)。用香農(nóng)的理論來描述,也即一個(gè)封閉的系統(tǒng)的變化一定是不確定性不斷增加再膳。如果我們把一個(gè)公司或者,一個(gè)組織看成是一個(gè)系統(tǒng),如果它是一個(gè)封閉系統(tǒng),一定是越變?cè)皆愀馔ξ稹Ｏ喾?對(duì)于一個(gè)開放的系統(tǒng),因?yàn)榭梢院椭車M(jìn)行物質(zhì)、能,量和信息交換,有可能引人所謂的“負(fù)熵” ,這樣就會(huì)讓這個(gè)系統(tǒng),變得更有序喂柒。最初薛定諤等人用負(fù)熵的概念來說明為什么生物能夠,進(jìn)化(越變?cè)接行?,后來,管理學(xué)家們借用這個(gè)概念來說明一個(gè)公司或組織在外界環(huán)境的影響下,可以變得更好不瓶。中國的俗話,“他山之石、可以攻玉”就是這個(gè)道理灾杰。這從某種角度解釋了一個(gè)地區(qū)為什么近親繁殖會(huì)道路越走越窄,而引入外來文化才有可能不,斷進(jìn)步蚊丐。

最后,對(duì)于一個(gè)有生命的系統(tǒng),其功能并不等于每一個(gè)局部功能的,總和,或者說將每一個(gè)局部研究清楚了,不等于整個(gè)系統(tǒng)研究清楚了。比如熟知人體每一個(gè)細(xì)胞的功能,并不等于研究清楚了整個(gè)人體的功能艳吠。這種理念和機(jī)械思維中的“整體總是能夠分解成局部,局部可以再合成為整體”的思路完全不同麦备。