三、控制论

控制论同信息论、系统论一样也是一门新兴的横断学科，它是自动控制、电子技术、无线电通信、神经生理学、生物学、心理学、医学、数理逻辑、计算机技术、统计力学等多种学科相互渗透的产物。

那么什么是控制论？控制论的实质是什么呢？列尔涅尔认为，控制论是“一种能应用于任何系统中的一般控制理论”，它突出了控制论最基本的概念——控制。所谓控制是指“为了改善某个或某些对象的功能或发展，需要获得并使用信息，以这种信息为基础而选出的，加以该对象的作用”。①通俗地说控制就是施控装置对受控装置所施加的一种作用。

机器的自动控制或动物在自然界的活动，都可以看成是其本身各组成部分间信息的传递过程。作为研究动物（包括人类）和机器系统的控制和通信的一般规律的学科，控制论着重研究上述过程的数学关系，而不涉及过程内在的物理、化学、生物或其他方面的现象。控制论的研究，加速了生产的自动化进程，促进了国防科学、仿生学的发展，并且广泛应用于社会不同领域。在应用中形成了工程控制论，生物控制论，社会、经济控制论，人工智能和智能控制等分支理论。

对于控制论思想我们可以追溯到古代和近代自动机及社会管理方面的影响。在很久以前我们的祖先早就发明和使用过一些简陋的自动装置，如西汉时期的指南车、计里鼓车，都是一种按自动调节原理而构成的开环自动调节系统；张衡发明的浑天仪，是一种模拟天体运动的自动装置；文艺复兴时期的达·芬奇为路易十二制造的供玩赏的机器狮、能模仿狮子的一些动作，这些都是比较简陋的自动控制设置，真正的现代意义上的控制论的形成是与现代社会生产的高度自动化水平分不开的，严格地说是随着资本主义社会的形成和发展而出现的。可以这样说，1942 年以前，是控制论的酝酿阶段，1942

① 列尔涅尔：《控制论基础》，科学出版社 1980 年版，第 185 页。

年到 1948 年是控制论的形成阶段，1948 年以后是发展阶段。早在 1919 年， 维纳（N·Wiener）在研究勒贝格积分时，就已经接触到控制论的思想。此后他在许多工程学问题中产生了对机器运算的兴趣。1940 年他提出了数字电子计算机设计的 5 点建议和实施计划，接触到了用逻辑代数实施二值计算的问题。

导致控制论产生的直接原因是第二次世界大战期间对自动高射大炮的研制，这是对产生控制理论具有决定性意义的工作。在这期间，维纳研究了随机过程的预测，滤波理论在火炮上的动用，为控制理论提供了数学的方法， 发现了重要的反馈概念，从而突破了生命与非生命的界限，把目的性行为这个生物所特有的概念赋予了机器。1943 年维纳和毕格罗、罗森吕特 3 人共同发表了《行为目的和目的论》一文，标志着控制论的萌芽；1948 年维纳出版了著名的《控制论》一书，成为控制论的奠基性著作，宣告了这一新兴学科的诞生。

控制论的基本任务是要在理论上找到技术系统与生物系统之间在某些功能上的相似性、统一性，以便在技术上研制出模拟智能的技术装置，即自动机或控制机器。其主要方法有功能模拟方法，黑箱——灰箱——白箱法，形式化、数量化、最优化方法等，它的主要分支有工程控制论、生物控制论、经济控制论、智能控制论、社会控制论等，其中工程控制论是我国科学家钱学森首创的，他第一次把控制论推广到工程技术领域。

目前控制论还在向着许多领域渗透，并在两个纵深方向上迅速扩展，正在形成大系统理论和智能控制。控制论被日益广泛地运用于生物学、神经生理学、医学、心理学、工程技术学以及经济管理等许多领域并取得了显著的成就，如“计算机教师”、“计算机医生”、“计算机秘书”等，这些成就的取得促使着科学理论向整体化、系统论、综合化方面发展。

信息论与系统论和控制论的关系

信息论、系统论和控制论这三门学科相互联系，不可分割。其中信息论是基础学科，信息反映系统的重要特征，研究任何系统都离不开信息，系统越复杂，信息越重要。信息论为人们提供了研究系统组织化程度和信息在系统中如何有效地传输的理论，为一般系统论研究系统问题提供了重要的理论基础。对系统实行控制也离不开信息，信息和控制不可分割，信息论适用于一切控制和通信系统的理论。