(原载《数学教学》2012年第2期)
犹太血统的美国科学家维纳(Norbert Wiener, 1894-1964)曾先后涉足哲学、数学、物理学、工程学和生物学等方面的研究, 并都有不同程度的贡献, 但他的最大贡献是创立控制论。 这是一门以数学为纽带, 把研究自动调节、通信工程、计算机和计算技术以及生物科学中的神经生理学和病理学等学科时, 所共同关心的共性问题联系起来研究, 而形成新的边缘学科。 维纳于1948年发表了著名的《控制论—关于在动物和机器中控制和通讯的科学》一书。此后, 控制论的思想和方法已经渗透到了几乎所有的自然科学和社会科学领域。 维纳认为控制论可看作是一门研究动态系统在变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。他特意创造“Cybernetics”这个英语新词来命名这门科学。
图1是以色列为纪念犹太科学家维纳发行的邮票, 邮票右边的边纸上注明了维纳是数学家及他的生卒年份。
图 1(以色列, 1999)
如果要追溯“控制论”一词最初来源, 应该说是著名的法国物理学家安培(A. M. Ampère,1775-1836, 图2), 他于1934年写了一篇论述科学哲理的文章, 他在进行科学分类时, 把管理国家的科学称为“控制论”, 他把希腊文“mberuhhtz”译成法文“Cybernetigue”, 原意为“操舵术”, 也就是掌舵的方法和技术的意思。 可以认为维纳发明“控制论”这个词正是受了安培的启发。
说到控制论, 还必须说中国科学家钱学森(1911-2009, 图3)院士在控制论方面的贡献。钱学森1934年毕业于交通大学机械工程系, 1939年获美国加州理工学院航空、数学博士学位。 1954年, 钱学森发表《工程控制论》一书。钱学森在控制领域的工作引起了控制领域的轰动, 并在上世纪五六十年代形成研究高潮。 钱学森将控制论的主要问题概括为“一个系统的不同部分之间相互作用的定性性质, 以及由此决定的整个系统总体的运动状态”的研究。 而工程控制论则被界定为研究控制论这门科学中能够直接用在控制系统工程设计的那些部分, 它除了应当包括伺服系统工程实际的内容之外, 更深刻更重要的在于作为技术科学, 应把工程实际中各种原理方法整理总结成为理论, 以显示其在不同领域应用中的共性, 以及许多基本概念的重要作用。它的重点在于理论分析, 而不是系统部件的详细构造和设计问题。 1957年, 钱学森的《工程控制论》获得中国科学院自然科学奖一等奖。同年9月, 国际自动控制联合会(International Federation of Automatic Control, 简称IFAC)成立大会推举钱学森为第一届IFAC理事会常务理事, 他成为了该组织第一届理事会中唯一的中国人。
图 2(左，法国，1936)；图 3(右，中国，2011)
在半个多世纪以年来, 控制论的应用已经遍布到生物医学、生理生态、环境、能源、政治、军事和社会科学的各个领域。也因此出现许多新的分支, 如: 医学控制论、神经控制论、生物控制论、环境控制论、经济控制论、社会控制论、生态控制论、自然控制论、智能控制论、军事控制论以及人口控制论、资源控制论等等, 并在国民经济和社会发展中起着重要的作用。
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