Норберт Винер - Кибернетика или управление и связь в животном и машине

• Название: Кибернетика или управление и связь в животном и машине
• Автор: Норберт Винер
• Жанр: Прочая научная литература

«Кибернетика» — известная книга выдающегося американского математика Норберта Винера (1894—1964), сыгравшая большую роль в развитии современной науки и давшая имя одному из важнейших ее направлений. Настоящее русское издание является полным переводом второго американского издания, вышедшего в 1961 г. и содержащего важные дополнения к первому изданию 1948 г. Читатель также найдет в приложениях переводы некоторых статей и интервью Винера, включая последнее, данное им незадолго до смерти для журнала «Юнайтед Стэйтс Ньюс энд Уорлд Рипорт».

Книга, написанная своеобразным свободным стилем, затрагивает широкий круг проблем современной науки, от сферы наук технических до сферы наук социальных и гуманитарных. В центре — проблематика поведения и воспроизведения (естественного и искусственного) сложных управляющих и информационных систем в технике, живой природе и обществе. Автор глубоко озабочен судьбой науки и ученых в современном мире и резко осуждает использование научного могущества для эксплуатации и войны.

Книга предназначена для научных работников и инженеров.

---

Дарвиновская эволюция, таким образом, представляет собой некоторый механизм, при помощи которого более или менее случайные изменения комбинируются в весьма определенную структуру. Принцип Дарвина остается справедливым и в настоящее время, хотя мы знаем гораздо лучше механизм, лежащий в его основе. Работа Менделя дала нам значительно более точное и последовательное представление о наследственности, чем то, которое было у Дарвина, а идея мутации со времени Де Фриза совершенно изменила наше понимание статистической основы мутации. Мы изучили тонкую анатомию хромосомы и локализовали в ней ген. Список современных генетиков большой и включает выдающихся ученых. Некоторые из них, например Холдэйн, сделали статистические законы менделизма эффективным орудием исследования эволюции.

Мы уже говорили о теории приливной эволюции сэра Джорджа Дарвина, сына Чарлза Дарвина. Связь идей сына с идеями отца, как и выбор названия «эволюция», не случайны. В приливной эволюции, как и в происхождении видов, мы встречаемся с механизмом, который преобразует динамическим путем случайные изменения, а именно случайные движения волн и молекул воды при приливе, в однонаправленное развитие. Теория приливной эволюции есть не что иное, как теория Дарвина-старшего в применении к астрономии.

Третий представитель династии Дарвинов, сэр Чарлз, является одним из авторитетов в современной квантовой механике. Этот факт может показаться случайным, но тем не менее он означает дальнейшее вторжение статистических принципов и в ньютонову механику. Последовательность имен Максвелл—Больцман—Гиббс характеризует все большее сведение [c.90] термодинамики к статистической механике, т. е. сведение явлений, связанных с теплотой и температурой, к явлениям, при рассмотрении которых ньютонова механика применяется не к одиночной динамической системе, а к статистическому распределению динамических систем, и выводы относятся не ко всем таким системам, но к их подавляющему большинству. К 1900 г. стало очевидно, что в термодинамике имеются серьезные упущения, в частности, когда речь шла об излучении. Закон Планка показал, что эфир поглощает излучения высокой частоты в значительно меньшей степени, чем это допускалось всеми существовавшими тогда механическими теориями излучения. Планк предложил квазиатомистическую теорию излучения — квантовую теорию, которая достаточно удовлетворительно объясняла эти явления, но расходилась со всей остальной физикой. После этого Нильс Бор предложил теорию атома, также построенную ad hoc[122]. Таким образом, Ньютон и Планк—Бор составили соответственно тезис и антитезис гегелевой антиномии. Синтезом является статистическая теория, открытая Гейзенбергом в 1925 г., в которой статистическая ньютонова динамика Гиббса заменена статистической теорией, весьма близкой к теории Ньютона и Гиббса для макроскопических явлений, но в которой полное собрание данных для прошлого и настоящего позволяет предсказать будущее лишь статистически. Поэтому не будет слишком смелым сказать, что не только ньютонова астрономия, но и ньютонова физика стала ареной усредненных результатов статистической ситуации и, следовательно, рассказом об эволюционном процессе.

Этот переход от ньютонова обратимого времени к гиббсову необратимому получил философские отклики. Бергсон подчеркнул различие между обратимым временем физики, в котором не случается ничего нового, и необратимым временем эволюции и биологии, в котором всегда имеется что-нибудь новое. Догадка, что ньютонова физика не составляла подходящей основы для биологии, была, пожалуй, главным вопросом в старом споре между витализмом и механицизмом, хотя этот спор осложнялся еще желанием сохранить в той или иной форме хотя бы тени души и бога от атак материализма. [c.91] В конце концов, как мы видели, витализм доказал слишком много. Вместо сооружения стены между требованиями жизни и требованиями физики была воздвигнута стена, заключающая столь обширную территорию, что и материя, и жизнь оказались внутри нее. Истина в том, что материя новейшей физики не есть материя Ньютона. Но она также очень далека от антропоморфических представлений виталистов. Случайность в квантовой теории — не то, что нравственная свобода у блаженного Августина, и Тиха — столь же неумолимая владычица, как Ананка[123].

Идеи каждой эпохи отражаются в ее технике. Инженерами древности были землемеры, астрономы и мореплаватели; инженерами XVII и начала XVIII столетия — часовщики и шлифовальщики линз. Как и в древности, ремесленники создавали свои инструменты по образу небесных светил. Ведь часы не что иное, как карманный планетарий, движущийся в силу необходимости, подобно небесным сферам, а если в часах играет некоторую роль трение и рассеяние энергии, то это явления нужно устранить, чтобы движение стрелок было по возможности периодическим и правильным. Основным практическим результатом этой техники, основанной на идеях Гюйгенса и Ньютона, была эпоха мореплавания, когда впервые стало возможно вычислять долготы с приемлемой точностью, и торговля с заокеанскими странами, бывшая чем-то случайным и рискованным, превратилась в правильно поставленное предприятие. Это была техника коммерсантов.

Купца сменил фабрикант, а место хронометра заняла паровая машина. От машины Ньюкомена почти до настоящего времени основной областью техники было исследование первичных двигателей. Тепло было превращено в полезную энергию вращения и поступательного движения, а физика Ньютона была дополнена физикой Румфорда, Карно и Джоуля. Появилась термодинамика — наука, в которой время, по существу, необратимо; и хотя на первых шагах эта наука, по-видимому, представляла собой область мышления, почти не имевшую точек соприкосновения с ньютоновой [c.92] динамикой, однако теория сохранения энергии и последующее статистическое истолкование принципа Карно, или второго закона термодинамики, или принципа вырождения энергии, — этого принципа, на основании которого максимальный коэффициент полезного действия, достижимый для паровой машины, зависит от рабочих температур котла и конденсатора, — все эти открытия привели к слиянию термодинамики и ньютоновой динамики в одну науку, взятую соответственно в ее статистическом и нестатистическом аспектах.

Если XVII столетие и начало XVIII столетия — века часов, а конец XVIII и все XIX столетие — века паровых машин, то настоящее время есть век связи и управления. В электротехнике существует разделение на области, называемые в Германии техникой сильных токов и техникой слабых токов, а в США и Англии — энергетикой и техникой связи. Это и есть та граница, которая отделяет прошедший век от того, в котором мы сейчас живем. В действительности техника связи может иметь дело с токами любой силы и с двигателями большой мощности, способными вращать орудийные башни; от энергетики ее отличает то, что ее в основном интересует не экономия энергии, а точное воспроизведение сигнала. Этим сигналом может быть удар ключа, воспроизводимый ударом приемного механизма в телеграфном аппарате на другом конце линии, или звук, передаваемый и принимаемый через телефонный аппарат, или поворот штурвала, принимаемый в виде углового положения руля. Техника связи началась с Гаусса, Уитстона и первых телеграфистов. Она получила первую достаточно научную трактовку у лорда Кельвина, после повреждения первого трансатлантического кабеля в середине прошлого столетия. С 80-х годов, по-видимому, больше всего сделал для приведения ее в современный вид Хевисайд. Изобретение и использование радиолокации во II мировой войне, наряду с требованиями управления зенитным артиллерийским огнем, привлекло в эту область большое число квалифицированных математиков и физиков. Чудеса автоматической вычислительной машины принадлежат к тому же кругу идей — идей, которые, бесспорно, никогда еще не разрабатывались так интересно, как сейчас.

На всех ступенях развития техники со времени [c.93] Дедала и Герона Александрийского людей интересовала возможность создания машин, подражающих живому организму. Это стремление к созданию и изучению автоматов всегда выражалось на языке существовавшей в данное время техники. В дни магии мы встречаем причудливое и зловещее представление о Големе — глиняной фигуре, в которую раввин из Праги вдохнул жизнь кощунством против Неизрекаемого Имени Божия[124]. Во времена Ньютона автомат принимает вид часового музыкального ящика с фигурками на крышке, совершающими чопорные пируэты. В XIX столетии автомат — это прославленный тепловой двигатель, сжигающий горючее подобно тому, как человеческие мышцы сжигают гликоген. Наконец, современный автомат открывает двери при помощи фотоэлементов, или направляет пушки на то место, где луч радиолокатора обнаруживает самолет, или решает дифференциальное уравнение.