Кибернетика - наука об общих закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество. Википедия
Возникшая на стыке различных дисциплин, новая наука Кибернетика возвестила единый подход к проблемам связи и управления. Норберт Винер дал этому новому научному направлению название — кибернетика. Это слово происходит от греческого kybemetes («кормчий»), и Винер определил кибернетику как науку об «управлении и связи в животных и машинах».
Кибернетики были математиками, нейробиологами, инженерами. Они концентрировались на паттернах связи, в особенности в замкнутых цепях и сетях. Их исследования привели к появлению понятий обратной связи, саморегуляции и, несколько позже, самоорганизации.
Слово «паттерн» является производным от английского pattern (шаблон, узор, трафарет, образец). Сегодня оно используется программистами, математиками, архитекторами, музыкантами и т. д. для обозначения удачных решений, которые можно применять в качестве шаблонов.
Основные вехи жизни Винера
Норберт Винер (родился 26 ноября 1894 г., Колумбия , Миссури, США - умер 18 марта 1964 г., Стокгольм , Швеция ), американский математик, основавший науку окибернетика . Он получил международную известность, сформулировав некоторые из наиболее важных достижений математики 20 века.
Норберт Винер родился в еврейской семье. Он был первым ребёнком Лео Винера и Берты Кан. 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.
Винер был вундеркиндом. 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 в 11 лет он поступил в престижный Тафтс-колледж(ныне Тафтский университет , Медфорд, Массачусетс), который окончил с отличием уже через три года, получив степень бакалавра искусств. Винер проучился год в Гарварде в качестве аспиранта по зоологии, но ушел после того, как обнаружил, что не умеет работать в лаборатории. По предложению отца он начал изучать философию и защитил докторскую диссертацию в Гарварде в 1913 году по математической логике.
На грант из Гарварда Винер отправился сначала в Англию, чтобы изучать математическую логику в Кембриджском университете под началом знаменитого Бертрана Рассела, а затем в Геттингенский университет в Германии, чтобы учиться у Дэвид Гильберта.
Когда разразилась Первая мировая война, он попытался записаться в армию, но получил отказ из-за плохого зрения. За пять лет он пробовал разные профессии. Он был преподавателем в Университете штата Мэн , автором энциклопедии, учеником инженера, своего рода журналистом и математиком в Абердине (штат Мэриленд). Наконец, в 1919 году он стал преподавателем математического факультета Массачусетского технологического института, молодого департамента, который еще не имел своих традиций и настоящей школы. Вскоре оказалось, что это был правильный шаг для Винера, поскольку Массачусетский технологический институт начал превращаться в крупный иследовательский центр. Винер оставался на факультете Массачусетского технологического института до выхода на пенсию.
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 Энгеманн, эмигрантке из Германии, которую сосватали ему родители. В браке родилось двое дочерей. Сестра Винера Констанция была замужем за математиком Филипом Франклином, а их дочь вышла замуж за не менее известного математика Вацлава Бенеша.
Перед второй мировой войной Винер стал профессором Гарвардского, Корнеллского, Колумбийского, Брауновского, Гёттингенского университетов, 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».
Норберт Винер скончался 18 марта 1963 года в Стокгольме. Похоронен на кладбище Vittum Hill, Нью-Гемпшир.
Норберт Винер первым осознал, что новые понятия сообщения, управления и обратной связи, отнесенные к паттернам организации — т. е. нематериальным сущностям, — исключительно важны для всей системы научного описания жизни. Позже Винер расширил понятие паттерна — от паттернов связи и управления, присущих животным и машинам, до общей идеи паттерна как ключевой характеристики жизни.
«Мы всего лишь завихрения в потоке вечно текущей реки,— писал он в 1950 году. — Мы — не вещество, которое ждет и терпит; мы — паттерны, которые продолжают и утверждают себя» Н. Винер
Кибернетическое направление зародилось во времена Второй мировой войны, когда группа математиков, нейробиологов и инженеров — среди них были Норберт Винер, Джон фон Нейман, Клод Шеннон и Уоррен Мак-Каллок — образовала неформальную сеть, отвечающую области их общих интересов. Их работа была тесно связана с военными исследованиями, касающимися проблемы обнаружения и уничтожения самолетов противника, и финансировалась военными, как и большинство последующих исследований в области кибернетики.
Первые кибернетики (как они станут называть себя несколько лет спустя) поставили перед собой задачу: раскрыть нейромеханизмы, лежащие в основе психических явлений, и описать их на ясном математическом языке. Таким образом, в то время как организменные биологи исследовали природу биологической формы, кибернетики обратились к ментальному аспекту. С самого начала их намерение заключалось в создании точной науки о разуме. И хотя их подход имел вполне механистический характер и концентрировался на общих для животных и машин паттернах, он содержал множество новаторских идей, которые оказали громадное влияние на последующие системные концепции ментальных явлений. Действительно, современная наука о познании - когнитивная психология, предлагающая единую научную концепцию мозга и разума, зарождалась именно во времена первых кибернетиков.
Концептуальная структура кибернетики была разработана в ходе легендарных встреч в Нью-Йорке, известных как конференции Мэйси. Эти встречи — в особенности, встреча в 1946 г. — стали исключительным стимулом, объединившим уникальную группу высокоодаренных творческих людей, которые участвовали в интенсивных междисциплинарных диалогах, разрабатывая новые идеи и методы мышления. Участники разделились на две основные группы. Первая сформировалась вокруг изначальных кибернетиков и состояла из математиков, инженеров и нейробиологов. Во вторую группу вошли ученые гуманитарного направления; они объединились вокруг Грегори Бэйтсона и Маргарет Мид. Начиная с самой первой встречи, кибернетики прилагали интенсивные усилия к тому, чтобы навести мосты через академическую пропасть между ними самими и гуманитариями.
"Норберт Винер оказал значительное влияние на Грегори Бэйтсона, с которым поддерживал тесную связь на конференциях Мэйси. Разум Бэйтсона, как и разум Винера, свободно странствовал по различным дисциплинам, бросая вызов исходным допущениям и методам многих наук, ведя поиск общих паттернов, мощных универсальных абстракций. Бэйтсон ощущал себя прежде всего биологом и считал все те области, в которых ему доводилось работать, — антропологию, эпистемологию, психиатрию и прочие — ответвлениями биологии. Та великая страсть, которую он принес в науку, охватывала все многообразие явлений, связанных с жизнью. Его основная задача заключалась в обнаружении общих принципов организации в мире этого разнообразия — «связующего паттерна», как он определил это много лет спустя8. На кибернетических конференциях и Бэйтсон, и Винер искали всеобъемлющие холистические описания, внимательно следя за тем, чтобы оставаться при этом в границах науки. Следуя этому принципу, они создали системный подход, применимый к широкому диапазону феноменов." Капра Фритьоф
На протяжении всего цикла конференций Норберт Винер играл доминирующую роль в среде своих коллег, вдохновляя их своим научным энтузиазмом и поражая блеском идей и независимыми от авторитетов подходами. По свидетельству многих очевидцев, он смущал их своей склонностью неизменно засыпать в ходе дискуссии и даже похрапывать, не теряя, впрочем, нити беседы. Проснувшись, он сразу же выступал с подробными и глубокими комментариями или указывал на логические промахи. Он получал огромное наслаждение от этих обсуждений и той центральной роли, которую в них играл.
Винер был не только блестящим математиком, но и, безусловно, выдающимся философом (между прочим, свою докторскую степень в Гарварде он получил в области философии). Он живо интересовался биологией и ценил богатство естественных живых систем. Его взгляд был направлен дальше механизмов связи и управления, к общим паттернам организации; он пытался связать свои идеи с широким диапазоном социальных и культурных вопросов.
Джон фон Нейманн был вторым центром притяжения на конференциях Мэйси.
Математический гений, он написал классический трактат по квантовой теории, основал теорию игр и прославился на весь мир как изобретатель цифрового компьютера. У фон Нейманна была мощная память, и его ум работал с неимоверной скоростью. О нем говорили, что он мог почти мгновенно вникнуть в суть математической проблемы и проанализировать любую задачу, математическую или практическую, настолько ясно и исчерпывающе, что дальнейшего обсуждения уже не требовалось.
На мэйсианских встречах фон Нейманн увлекся процессами, протекающими в человеческом мозге; он понял, что описание работы мозга На языке формальной логики представляет грандиозную задачу для современной науки. Он с большим доверием относился к силе логики и свято верил в технологию. В течение всей своей деятельности он искал универсальные логические структуры научного знания.
"У фон Нейманна и Винера было много общего. Ими обоими восхищались как математическими гениями, и их влияние на общество превосходило влияние любого другого математика их поколения. Оба доверяли своей математической интуиции. Подобно многим поэтам и художникам, они имели привычку перед сном класть карандаш и бумагу у изголовья и использовать образы сновидений в своей работе. Тем не менее эти два пионера кибернетики значительно расходились во взглядах на науку. В то время как фон Нейманн интересовался управлением, программами, Винер ценил богатство естественных паттернов и мечтал о всеобъемлющем концептуальном синтезе." Капра Фритьоф
Винер держался вдали от людей, наделенных политической властью, тогда как Нейманн чувствовал себя в их компании весьма комфортно. На конференциях Мэйси различие в их отношении к власти, в особенности к военной, стало источником нарастающих трений между ними и в конечном счете привело к полному разрыву. Если Нейманн на протяжении всей своей карьеры оставался военным консультантом, специализируясь по использованию компьютеров в системах оружия, то Винер прекратил деятельность в военной сфере вскоре после конференций Мэйси.
«В дальнейшем я не намерен публиковать те мои работы, которые могут принести вред, попав в руки безответственных милитаристов» Н. Винер 1946
Обратная связь
Все основные достижения кибернетики берут начало в сравнительном анализе организмов и машин, т. е. в механистических моделях живых систем. Где решающую роль играет концепции обратной связи, разработанная Норбертом Винером, и выражающая в самом смысле понятие «кибернетика». Петля обратной связи представляет собой кольцевую систему причинно связанных элементов, в которой изначальное воздействие распространяется вдоль узлов петли так, что каждый элемент оказывает влияние на последующий, пока последний из них не «принесет сообщение» первому элементу петли .
Следствием такой организации является то, что первое звено («вход») подвергается влиянию последнего («выхода»); это и означает саморегулирование всей системы, поскольку изначальное влияние модифицируется каждый раз, когда оно обходит всю петлю. Обратная связь, по словам Винера, представляет собой «управление машиной на основе ее реального, а не ожидаемого поведения». В более широком смысле, обратная связь стала означать передачу информации о результате любого процесса или любой деятельности к их первоисточнику.
Спасибо за внимание!