Введение

1. Роберт Винер и предпосылки создания кибернетики

Заключение

Сын профессора славистики, выходца из России, Норберт Винер получил ученую степень доктора философии в Гарвардском университете в возрасте 18 лет. По окончании первой мировой войны Винер стал преподавать в Массачусетском технологическом институте (МТИ), где выполнил целый ряд математических исследований мирового класса. Здесь же у него сложилась многолетняя личная дружба с Ванневаром Бушем.

Именно В. Буш с началом второй мировой войны привлек Винера к решению математических задач, связанных с управлением зенитным огнем на основании информации, получаемой от радиолокационных станций. Таким образом, Винер стал участником Битвы за Англию, благодаря чему смог познакомиться с Аланом Тьюрингом и Джоном фон Ньюманом. Огромное значение для формирования взглядов Винера на проблему "человек и компьютер" имела совместная деятельность с мексиканским психологом и кардиологом Артуром Розенблютом, именно ему была посвящена книга "Кибернетика". Перечислить всех тех великих ученых, с кем общался Винер, сложно, назовем только самые известные имена: Альберт Эйнштейн, Макс Борн, Ричард Курант, Клод Шеннон, Феликс Клейн.

Норберт Винер, как никто другой, способствовал тому, что МТИ превратился в один из ведущих научных центров мира, а фигура рассеянного профессора с неизменной сигарой стала неким символом этого института. В среде научной молодежи возник своего рода культ Винера, он превратился в эпического героя, есть даже сайт очень милых анекдотов, где Винер выступает в качестве главного персонажа.

Не стоит удивляться тому, что за Винером не числится никаких практических работ, связанных с компьютерами, в то время его занимали более серьезные вещи. Винер стал основателем кибернетической философии, основателем собственной школы, и его заслуга в том, что эта философия была передана ученикам и последователям. Именно школе Винера принадлежит ряд работ, которые, в конечном счете, привели к рождению Интернета. Семинар Винера стал школой, откуда вышли многие создатели Сети. К их числу относится и Джон Ликлайдер, который несколько лет спустя, работая по проекту ARPANet, стал ключевой фигурой первого проекта Сети.

Норберт Винер родился 26 ноября 1894 года в городе Колумбия, штат Миссури, в семье еврейского иммигранта, выходца из России. Отец Норберта, Лео Винер, уроженец Белостока (Беларусь), в молодости учился в Германии и провел достаточно бурную, полную приключений, молодость. Он был убежденным последователем Толстого и одним из первых его переводчиков на английский язык. К моменту рождения Норберта он уже стал профессором современных языков в Миссурийском университете. Спустя несколько лет семья Винеров переехала в Кембридж, штат Массачусетс. Здесь Лео Винер преподавал славянские языки в Гарвардском университете. Его отличала широкая эрудиция и нестандартные взгляды, которые в наибольшей степени сказались в воспитании собственного сына. Под руководством отца Норберт в три года уже научился читать, в семь лет читал Дарвина и Данте, в одиннадцать - окончил среднюю школу, в четырнадцать - высшее учебное заведение - Тафтс - колледж и получил первую в своей жизни ученую степень - бакалавра искусств. Норберт был хорошо подготовлен к блестящей академической карьере. В восемнадцать лет он становится доктором философии Гарвардского университета. В 1913 году молодой Винер начинает свое путешествие по Европе, слушает лекции в Кембридже и Геттингене. После начала войны он возвращается в Америку. В течение пяти лет после этого его преследовала непрерывная череда неудач. Он пытался заниматься преподаванием в университете Мэн, писал статьи для энциклопедии, работал помощником инженера, занимался журналистикой, но всякий раз новый вид деятельности оканчивался провалом. Это продолжалось до 1919 года, когда он получил, не без помощи отца, должность преподавателя Массачусетского технологического института. Навсегда, т.е. с 1919 года и на всю оставшуюся долгую жизнь Винер становится преподавателем кафедры математики Массачусетского технологического института. В 20 - 30 годах он вновь посещает Европу. В науке становится известно его имя. В теории радиационного равновесия звезд появляется уравнение "Винера - Хопфа". Он читает курс лекции в пекинском университете Цинхуа. Среди его знакомых - Н. Бор, М. Борн, Ж. Адамар и другие известные ученые. Во время второй мировой войны он работает над математическим аппаратом для систем наведения зенитного огня. В этой напряженной обстановке возникают первые наброски к тому, что со временем станет новой наукой. Здесь Винер впервые сталкивается с тем, что машина должна выполнять сложные действия по предсказанию поведения цели, заменяя наводчика, и обращает внимание на роль обратных связей в технике и живых организмах. Очень продуктивным оказывается его знакомство с мексиканским физиологом доктором Артуром Розенблютом .

2. Концепция кибернетики Роберта Винера

В 1945 - 47 гг. Винер работал в кардиологическом институте в Мехико. В эти годы у Винера возникла идея о необходимости создания единой науки, изучающей процессы хранения и переработки информации, управления и контроля. Для этой науки Винер предложил название кибернетика, получившее общее признание.

Естественно, что конкретное содержание этой новой области знания не является созданием одного Винера. Но Винеру принадлежит, несомненно, первое место в пропаганде значения кибернетики во всей системе человеческих знаний.

Пропагандируя и развивая идеи кибернетики, Винер публикует еще две книги: "Кибернетика и общество" (1950) и "Творец и робот" (1964). Одновременно Винер продолжает публикацию специальных математико-кибернетических работ .

Концепция кибернетики родилась из синтеза многих научных направлений. Во-первых - как общий подход к описанию и анализу действий живых организмов и вычислительных машин или иных автоматов. Во-вторых - из аналогий между поведением сообществ живых организмов и человеческого общества и возможностью их описания с помощью общей теории управления. И, наконец, из синтеза теории передачи информации и статистической физики, который привел к важнейшему открытию, связывающему количество информации и отрицательную энтропию в системе. Сам термин "кибернетика" происходит от греческого слова, означающего "кормчий", и впервые был применен Винером в современном смысле в 1947 году. Этот же греческий корень, искаженный в латинском написании, образовал в английском языке слово "governor" и "губернатор" - в русском.

Винер был ученым-энциклопедистом с широким кругом интересов. До конца жизни он интересовался междисциплинарными разделами кибернетики. Гомеостатика, сенсорные протезы, динамическая теория предсказания, время и организация, автоматы, математика самоорганизующихся систем, динамические системы в Физике и биологии - вот некоторые из тем публикаций последних 10 лет его жизни.

Н. Винер был ученым-интернационалистом и настоящим гуманистом. Его интересовали и беспокоили социальные последствия кибернетики, но он верил в силу человеческого разума, способного предотвратить технократические катастрофы.

В своей исторической книге, вышедшей в 1948 г., Винер доказывал, что именно благодаря обратной связи все живое приспосабливается к окружающей среде и добивается своих целей. "Все машины, претендующие на "разумность",- писал он,- должны обладать способностью преследовать определенные цели и приспосабливаться. т.е.обучаться" .

Спустя несколько лет, в 1926 - м, в его жизни произошли большие изменения, после длительного периода ухаживания он женился на Маргарет Енгерман. Навсегда. В семье Винеров родилось две дочери. Надо отдать должное Маргарет. Она была надежным другом, сиделкой и хозяйкой в доме у своего непростого в совместной жизни мужа. Они почти не расставались. Во время многочисленных и продолжительных поездок в Европу и Китай семья сопровождала профессора. Китайский физик К. Джен (C. K. Jen), обучавшийся в Массачусетском технологическом, пишет: "Вспоминая жизнь в МТИ, невозможно не рассказать о замечательном человеке, Норберте Винере, свидетелем эксцентричности которого мне довелось быть. Я помню, что профессор Винер всегда приходил в аудиторию без конспекта лекции. Сначала он доставал большой носовой платок и прочищал нос очень энергично и шумно. Он почти не обращал внимания на аудиторию и редко объявлял тему лекции. Он поворачивался лицом к доске, стоя очень близко к ней из-за своей очень сильной близорукости. Хотя я обычно сидел на первом ряду, мне было трудно разобрать, что он пишет. Большинство других студентов не могли видеть вообще ничего. Но наибольшее удовольствие для аудитории было слышать, как профессор Винер говорит сам себе: "Ну это, определенно, совершенно неверно". При этом он быстро стирал все, что было написано. Затем он начинал все сначала, бормоча про себя: "Пока это, похоже, правильно". И через минуту: "Однако, это не может быть правильно", - и стирал все опять. Этот процесс повторялся вновь и вновь, пока не звенел звонок с лекции. Профессор Винер уходил из аудитории, даже не взглянув на своих слушателей". Роберт К. Везерол (Robert K. Weatherall), директор службы по трудоустройству выпускников, передает рассказ одного из студентов, который " по дороге в Нью-Гемпшир остановился, чтоб помочь человеку, беспомощно стоящему около машины с проколотой шиной", в котором он узнал Норберта Винера. Винер проверил у него зачетку, и сказал, что может принять от него помощь, так как зачет уже получен. Другой сотрудник МТИ, администратор факультета математики Филис Блок (Phyllis L. Block), вспоминает: "Он часто навещал меня в офисе и разговаривал со мной. Когда, спустя несколько лет мой офис переехал в другое помещение, Винер пришел ко мне представиться и познакомиться. Он не помнил, что я тот же самый человек, с которым он часто общался. Я был в другом помещении, и он принимал меня за кого - то другого" .

Конец 40-х годов нашего века знаменуется созданием новой "общей" науки об управлении - кибернетики. Созданию кибернетики, которая отражала неотделимость друг от друга управления и коммуникации и представляла "учение об управляющих устройствах, о передаче и переработке в них информации", во многом способствовали интенсивные научно-исследовательские разработки в области создания автоматической военной техники, которые были особенно актуальны в то время, к которым относилась и техника связи, и создание вычислительных машин, способных быстро производить необходимые сложные расчеты динамических характеристик управляемых объектов. Естественно, что указанная специфика исследований, отражающая инженерно-практическую направленность, способствовала тому, что к этим исследованиям вплотную подключили специалистов в области математики, к которым, в частности, относились и Н. Винер, и У.Р. Эшби. Н. Винеру пришлось заниматься весьма различными проблемами, в частности, такой "критической задачей дня", как "механическим управлением огнем зенитной артиллерии", стоять у истоков разработки цифровых вычислительных машин, вместе с А. Розенблютом заниматься проблемами функционирования головного мозга и т.д.

Норберт Винер считал, что "задачей кибернетики является выработать язык и технические приемы, позволяющие на деле добиться решения проблем управления и связи вообще, а также найти надлежащий набор идей и технических приемов для того, чтобы подвести их специфические проявления под определенные понятия".

Кибернетика отчасти выполнила свои задачи, поскольку сформулированные в ней принципы моделирования, "черного ящика", обратной связи, коммуникации, понятие гомеостазиса и др. явились общими методологическими принципами для рассмотрения проблем управления. В рамках кибернетических моделей были разработаны технические приемы управления, но область их применения ограничивается достаточно сильными требованиями к свойствам формализованных моделей, что делает их в большинстве случаев непригодными для использования в ситуациях, не допускающих требуемой формализации. Об этом предупреждал еще сам Н. Винер, когда достаточно скептически высказывался о практической продуктивности кибернетики в управлении общественными процессами. "Гуманитарные науки - убогое поприще для новых математических методов. Настолько же убогой была бы статистическая механика глаза для существа с размерами того же порядка, что и молекула. Флюктуации, которые мы игнорируем с более широкой точки зрения, представляли бы для него как раз наибольший интерес". Здесь необходимо отметить, что подобные оценки во многом опирались на неадекватность вероятностной меры для построения функций поведения социальных объектов, поскольку основные социальные характеристики определяются чрезвычайно короткими статистическими рядами, т.к. социальная среда в настоящее время достаточно изменчива.

В последнее время, начиная с конца 70-х годов ХХ века, разрабатываются другие типы нечетких мер, которые обладают менее сильными ограничениями на характер статистических данных. Так, они не требуют выполнения аксиомы непрерывности, характерной для вероятностной меры, что позволяет оперировать короткими статистическими рядами. Правда, и выводы, которые могут быть получены о функции поведения объекта на основе таких мер, являются менее детерминированными и отражают лишь ту или иную степень доверия, правдоподобия или возможности. Методологический аппарат для использования таких мер еще только развивается, тем не менее его применение уже позволило получить ряд практически значимых результатов.

Кибернетика, по словам Винера, приводит к "целой группе проблем, касающихся организации, и именно в этих областях лежит...существенная часть ее будущего". Подобные прогнозы Винера отчасти оправдались, и проблемы организации и самоорганизации в настоящее время становятся наиболее актуальными, что подтверждает усиленный интерес к этим проблемам, отмеченный еще в конце 60-х годов.

Норберт Винер родился 26 ноября 1894 года в городе Колумбия штата Миссури, в еврейской семье. В девять лет он поступил в среднюю школу, в которой начинали учиться дети 15-16 лет, закончив предварительно восьмилетку. Среднюю школу он окончил, когда ему исполнилось одиннадцать. Сразу же поступил в высшее учебное заведение Тафтс-колледж. После окончания его, в возрасте четырнадцати лет, получил степень бакалавра искусств. Затем учился в Гарвардском и Корнельском университетах, в 17 лет в Гарварде стал магистром искусств, в 18 - доктором философии по специальности "математическая логика".

Гарвардский университет выделил Винеру стипендию для учебы в Кембриджском (Англия) и Геттингенском (Германия) университетах.

В 1915/1916 учебном году Винер в должности ассистента преподавал математику в Гарвардском университете.

Следующий учебный год Винер провел по найму в университете штата Мэн. После вступления США в войну Винер работал на заводе "Дженерал-электрик", откуда перешел в редакцию Американской энциклопедии в Олбани. В 1919 году он поступил на должность ассистента кафедры математики Массачусетсского технологического института (МТИ).

В 1920-1925 годах он решает физические и технические задачи с помощью абстрактной математики и находит новые закономерности в теории броуновского движения, теории потенциала, гармоническом анализе.

Тогда же Винер познакомился с одним из конструкторов вычислительных машин - В. Бушем и высказал пришедшую ему однажды в голову идею нового гармонического анализатора. В 1926 году в Массачусетсский технологический институт приехал работать Д.Я. Стройх. Винер вместе с ним занялся применением идей дифференциальной геометрии к дифференциальным уравнениям, в том числе к уравнению Шредингера.

В 1929 году в шведском журнале "Акта математика" и американском "Анналы математики" вышли две большие итоговые статьи Винера по обобщенному гармоническому анализу. С 1932 года Винер - профессор МТИ.

Существовавшие в ту пору вычислительные машины необходимым быстродействием не обладали. Это заставило Винера сформулировать ряд требований к таким машинам. Машина, полагал Винер, должна сама корректировать свои действия, в ней необходимо выработать способность к самообучению. Для этого ее нужно снабдить блоком памяти, где откладывались бы управляющие сигналы, а также те сведения, которые машина получит в процессе работы.

Лучшие дня

В 1943 году вышла статья Винера, Розенблюта, Байглоу "Поведение, целенаправленность и телеология", представляющая собой набросок кибернетического метода.

В голове Винера уже давно зрела мысль написать книгу и рассказать в ней об общности законов, действующих в области автоматического регулирования, организации производства и в нервной системе человека. Он сумел уговорить парижского издателя Феймана издать эту будущую книгу.

Сразу же возникла трудность с заглавием, уж слишком необычно было содержание. Требовалось найти слово, связанное с управлением, регулированием. Пришло на ум греческое, похожее на "рулевой", что по-английски звучит как "кибернетика". Так Винер его и оставил.

Книга вышла в 1948 году в нью-йоркском издательстве "Джон Уили энд Санз" и парижском "Херманн эт Ци". Говоря об управлении и связи в живых организмах и машинах, он видел главное не просто в словах "управление" и "связь", а в их сочетании. Кибернетика - наука об информационном управлении, и Винера с полным правом можно считать творцом этой науки.

Все годы после выхода "Кибернетики" Винер пропагандировал ее идеи. В 1950 году вышло продолжение - "Человеческое использование человеческих существ", в 1958 году - "Нелинейные задачи в теории случайных процессов", в 1961 году - второе издание "Кибернетики", в 1963 году - своеобразное кибернетическое сочинение "Акционерное общество Бог и Голем".

Американский математик, один из основоположников кибернетики (первое издание одноимённой книги произошло в 1948 году, хотя сам термин «кибернетика» до него использовали ещё Платон и Ампер ).

Домашним образованием Норберта занимался отец Лео Винер - последователь идей и переводчик Л.Н. Толстого , а также, .

В возрасте трёх лет Норберт умел читать и писать, а в семь лет читал Дарвина и Данте . В одиннадцать лет он окончил среднюю школу, в 17 лет стал магистром искусств, в 18 - доктором философии по специальности «математическая логика».

Норберт Винер , работая «…с инженерами, врачами, биологами, он осознал глубокое внутреннее единство многих задач, возникающих в разных областях. Оказалось, что многие изучаемые процессы или проектируемые системы описываются одними и теми же математическими моделями и предполагают сходные пути решения поставленных задач. Более того, во множестве случаев управляемую или изучаемую систему можно рассматривать как «чёрный ящик», который в ответ на данные воздействия дает вполне определённые реакции, независимо от того, что находится внутри этого «ящика». Двигаясь по пути, намеченному Н. Винером , удалось ввести очень важное и для теории управления, и для других областей знания понятие обратной связи, построить концептуальные и математические модели».

Каменюка С. В.

План

1. Биография Н. Винера.

2. Первые шаги кибернетики. Кибернетика Н. Винера

2.1 Н. Винер – "крестный отец" кибернетики

2.2 Кибернетика сегодня

2.3 Техническая кибернетика

3. Взаимодействие управляемой и управляющей систем

4. Награды Н. Винера.

5. Память.

6. Публикации и русские издания Винера.

Литература

Биография Н. Винера

Норберт Винер родился в еврейской семье. Отец учёного, Лео Винер (1862-1939), родился в городе Белосток Российской империи, учился в Минской, а затем Варшавской гимназии, поступил в Берлинский технологический институт, после окончания второго курса которого переехал в США, где в итоге стал профессором на кафедре славянских языков и литературы в Гарвардском университете. Родители матери, Берты Кан, были выходцами из Германии.

В 4 года Винер уже был допущен к родительской библиотеке, а в 7 лет написал свой первый научный трактат по дарвинизму. Норберт никогда по-настоящему не учился в средней школе. Зато 11 лет отроду он поступил в престижный Тафтс - колледж, который закончил с отличием уже через три года, получив степень бакалавра искусств.

В 18 лет Норберт Винер получил степени доктора философии по математической логике в Корнельском и Гарвардском университетах. В девятнадцатилетнем возрасте доктор Винер был приглашён на кафедру математики Массачусетского технологического института.

В 1913 году молодой Винер начинает своё путешествие по Европе, слушает лекции Б. Рассела и Г. Харди в Кембридже и Д. Гильберта в Гёттингене. После начала войны он возвращается в Америку. Во время учёбы в Европе будущему «отцу кибернетики» пришлось попробовать свои силы в роли журналиста около университетской газеты, испытать себя на педагогическом поприще, прослужить пару месяцев инженером на заводе.

В 1915 году он пытался попасть на фронт, но не прошёл медкомиссию из-за плохого зрения.

С 1919 года Винер становится преподавателем кафедры математики Массачусетского технологического института.

В 1920-1930 годах он вновь посещает Европу. В теории радиационного равновесия звёзд появляется уравнение Винера-Хопфа. Он читает курс лекций в пекинском университете Цинхуа. Среди его знакомых - Н. Бор, М. Борн, Ж. Адамар и другие известные учёные.

В 1926 году женился на Маргарет Енгерман.

Перед второй мировой войной Винер стал профессором Гарвардского, Корнельского, Колумбийского, Брауновского, Геттингенскогоуниверситетов, получил в собственное безраздельное владение кафедру в Массачусетском институте, написал сотни статей по теории вероятностей и статистике, по рядам и интегралам Фурье, по теории потенциала и теории чисел, по обобщённому гармоническому анализу…

Во время второй мировой войны, на которую профессор пожелал быть призванным, он работает над математическим аппаратом для систем наведения зенитного огня (детерминированные и стохастические модели по организации и управлению американскими силами противовоздушной обороны). Он разработал новую действенную вероятностную модель управления силами ПВО.

«Кибернетика» Винера увидела свет в 1948 году. Полное название главной книги Винера выглядит следующим образом «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине».

За несколько месяцев до смерти Норберт Винер был удостоен Национальной научной медали США, высшей награды для человека науки в Америке. На торжественном собрании, посвящённом этому событию, президент Джонсон произнёс: «Ваш вклад в науку на удивление универсален, ваш взгляд всегда был абсолютно оригинальным, вы потрясающее воплощение симбиоза чистого математика и прикладного учёного».

2. Первые шаги кибернетики. Кибернетика н. Винера

2.1 Н. Винер – "крестный отец" кибернетики

Почти сто пятьдесят лет назад французский физик и математик Андре Мари Ампер закончил обширный труд - "Очерки по философии наук". В нем знаменитый ученый попытался привести в стройную систему все человеческие знания. Каждой из известных в то время наук было отведено свое место в системе. В рубрику за номером 83 Ампер поместил предполагаемую им науку, которая должна изучать способы управления обществом.

Ученый заимствовал ее название из греческого языка, в котором слово "кибернетес" означает "рулевой", "кормчий". А кибернетикой в Древней Греции называли искусство кораблевождения.

Между прочим, Ампер в своей классификации наук поместил кибернетику в разделе "Политика", которая как наука первого порядка делилась на науки второго и третьего порядков. Ко второму порядку Ампер отнес "политику в собственном смысле", а кибернетику, науку об управлении, он определил в науку третьего порядка.

Каждой науке соответствовал девиз в стихотворной форме на латинском языке. Кибернетику Ампер сопроводил такими словами, звучащими весьма символично: "...et secura cives ut pace fruantur" ("...и обеспечивает гражданам возможность наслаждаться миром").

Долгое время после Ампера термином "кибернетика" ученые широко не пользовались. По существу, он был забыт. Но вот в 1948 году известный американский математик Норберт Винер опубликовал книгу под названием "Кибернетика, или Управление и связь в живых организмах и машинах". Она вызвала большой интерес ученых, хотя законы, которые Винер положил в основу кибернетики, были открыты и исследованы задолго до появления книги.

Краеугольные камни кибернетики - теория информации, теория алгоритмов и теория автоматов, изучающая способы построения систем для переработки информации. Математический аппарат кибернетики весьма широк: здесь и теория вероятностей, и теория функций, и математическая логика, и многие другие разделы современной математики.

В развитии кибернетики большую роль сыграли и биологические науки, изучающие процессы управления в живой природе. Но конечно, решающим в становлении новой науки был бурный рост электронной автоматики и особенно появление быстродействующих вычислительных машин. Они открыли невиданные возможности в обработке информации и в моделировании систем управления.

Как в музыке стремятся положить на ноты все человеческие чувства и настроения, так и в кибернетике стремятся положить на числа все ситуации, происходящие в природе, в нашем сознании.

На протяжении столетий трудами математиков, физиков, медиков и инженеров - ученых разных стран - закладывался фундамент и формировались принципиальные основы кибернетики. Выдающееся значение для ее развития имели труды американских ученых К. Шеннона, Дж. Неймана, идеи нашего всемирно известного физиолога И. П. Павлова. Историки отмечают заслуги и таких выдающихся инженеров и математиков, как И. А. Вышнеградский, А. М. Ляпунов, А. Н. Колмогоров. И правильнее было бы говорить, что в 1948 году состоялось не рождение, а крещение кибернетики - науки об управлении. Именно к этому времени с наибольшей остротой встал вопрос о повышении качества управления в нашем усложненном мире. И кибернетика дала специалистам самого разного профиля возможность применять точный научный анализ для решения проблем управления.

Услугами кибернетики стали пользоваться математики и физики, биологи, физиологи и психиатры, экономисты и философы, инженеры различных специальностей. У них к этой науке, так сказать, двоякий интерес. С одной стороны - развивать и совершенствовать процессы управления в различных сферах деятельности человека, повышать производительность его труда. С другой - стремиться постоянно, глубоко и всесторонне изучать объекты управления, находить все новые и новые закономерности, которым подчиняются процессы управления, раскрывать принципы организации и структуры управляющих систем. И неизбежно объектом самого пристального изучения, самого детального исследования становится живой организм: сам человек как управляющая система высшего типа, те или иные функции которой инженеры и ученые стремятся воспроизвести в автоматах.