按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
是发出的命令和送回的应答信号。对我个人说来，信号在其中介阶段是通过一部机器抑是通过一个人，这桩事情是无关紧要的，而且，在任何情况下，它都不会使我跟信号的关系发生太大的变化。因此，工程上的控制理论，不论是人的、动物的或是机械的，都是信息论的组成部分。
当然，在消息中和在控制问题中都有种种细节的差异，这不仅在生命体和机器之间如此，而且在它们各自更小的范围里也是如此。控制论的目的就在于发展语言和种种技术，使我们能够真正地解决控制和通讯的一般问题，但它也要在某些概念的指导之下找到一套专用的思想和技术来区分控制和通讯的种种特殊表现形式的。
我们用来控制我们环境的命令都是我们给予环境的信息。这些命令，和任何形式的信息一样，要在传输的过程中解体。它们一般是以不太清晰的形式到达的，当然不会比它们发送出来的时候更加清晰。在控制和通讯中，我们一定要和组织性降低与含义受损的自然趋势作斗争，亦即要和吉布斯所讲的增熵趋势作斗争。本书有很多地方谈到个体内部和个体之间的通讯限度。人是束缚在他自己的感官所能知觉到的世界中的。举凡他所收到的信息都得通过他的大脑和神经系统来进行调整，只在经过存贮、核对和选择的特定过程之后，它才进入效应器，一般是他的肌肉。这些效应器又作用于外界，同时通过运动感觉器官末梢这类成受器再反作用于中枢神经系统，而运动感觉器官所收到的信息又和他过去存游的信息结合在一起去影响未来的行动。
信息这个名称的内容就是我们对外界进行调节并使我们的调节为外界所了解时而与外界交换来的东西。接收信息和使用信息的过程就是我们对外界环境中的种种偶然性进行调节并在该环境中有效地生活着的过程。现代生活的种种需要及其复杂性对信息过程提出了前所未有的高度要求，我们的出版社、博物馆、科学实验室、大学、图书馆和教科书都不得不去满足该过程的种种需要，否则就会失去它们存在的目的。所谓有效地生活就是拥有足够的信息来生活。由此可知，通讯和控制之作为个人内在生活的本质就跟它们之作为个人社会生活的本质一样。
通讯问题的研究在科学史上所处的地位既非微不足道和碰巧做出的，也不是什么空前的创举。远在牛顿之前，这类问题就在物理学中，特别是在费尔马（Fermat）、惠更斯（Huggens）和莱布尼兹（Leibnitz）的工作中流行开了；他们这几位都对物理学感到兴趣，而他们兴趣的集中所在，不是力学，而是光学，即关于视觉映象的传递问题。
费尔马以其最小化（minimization）原理推进了光学的研究，这个原理说，在光程的任意一段足够短的区间上，光是以最少的时间通过的。惠更斯提出了现在称之为“惠更斯原理”的草创形式，这个原理说，光从一光源向外传播时，便在此光源的周围形成某种类似于一个小球面的东西，它由次级光源组成，而次级光源的光接下去的传播方式和初级光源的传播方式完全相同。莱布尼兹则从另一方面把整个世界看成一种称之为“单子”的实体的集合，单子的活动就是在上帝安排的预定谐和的基础上相互知觉，而且，非常清楚，莱布尼兹主要是用光学术语来考虑这种相互作用的。除了这种知觉外，单子没有“窗户”，因此，依据莱布尼兹的见解，一切机械的相互作用实际上都只不过是光学上的相互作用的微妙推论而已。
在莱布尼兹这方面的哲学中，处处都表现出了作者对于光学和消息的偏爱。这种偏爱在他的两个最根本的观念中充分体现出来，这两个观念就是：Characteristica Universalis，或普适科学语言；Calculus Ratiocinator，或逻辑演算。这个Calculus Ratioci－nator 在当时虽然并不完善，但却是现代数理逻辑的直系祖先。
受着通讯思想支配的莱布尼兹在许多方面都是本书思想的知识前驱，因为他对机器计算和自动机也感到兴趣。在本书中，我的种种见解和莱布尼兹的见解相距很远，但是，我所讨论的问题却是道道地地的莱布尼兹的问题。莱布尼兹的计算机器只不过是他对计算语言即推理演算感到兴趣的一种表现，而推理演算，在他的心目中，又只不过是他的全部人造语言这一思想的推广。由此可知，即使是他的计算机器，莱布尼兹所偏爱的也主要是语言和通讯。
到了上一世纪中叶，C．麦克斯韦及其先驱者法拉第（Faraday）的工作再次引起了物理学家对于光学的注意；人们这时把光看作电的一种形式，而电又可以归结为某种媒质的机制，它是奇怪的、坚硬的但肉眼看不见的东西，叫做以太。在当时，人们假定以太是弥漫在大气中、星际空间中和一切透明物质中的。c．麦克斯韦的光学工作就在于数学地发展了以前法拉第令人信服的但不是数学形式表示出来的思想。见太的研究向人提出了其答案都很含糊的若干问题，例如，通过以太的物质运动问题。迈克耳逊（Michel son）和莫莱（Morley）在九十年代的著名实验就是为了解决这个问题而进行的，实验给出了完全意想不到的答案：绝对无法证明通过以太的物质运动。
对于这个实验所提出的种种问题，第一次作出满意解答的乃是洛伦兹（LorentZ）的解答。洛伦兹指出：要是我们把那些使物质结合起来的力本身看成是电学性质的或光学性质的，那我们就应该从迈克再逊一莫莱实验预期到反面的结果。然而，在1905年，爱因斯坦把洛伦兹的这些思想翻改成为如下的形式：绝对运动的不可观测性与其说是物质的任何特殊结构所决定的，不如说是物理学上的一项公设。就我们的角度看来，在爱因斯坦的工作中，重要之点是，光和物质处于同等的地位，这和牛顿以前的著作所提出的观点相同，而不是象牛顿那样地把所有东西都隶属于物质和力学。
爱因斯坦在阐释自己的见解时，把观测者作了多种多样的使用：观测者既可以是静止的，也可以是运动着的。在爱因斯坦的相对论中，如果不同时引进消息的观念，如果事实上不重新强调物理学的准莱布尼兹状态（其倾向还是光学的），那就不可能把观测者引进来。爱因斯坦的相对论和吉布斯的统计力学乃是截然不同的东西。爱因斯坦基本上还是使用绝对严格的动力学术语来探讨问题的，并没有引进几率观念，这和牛顿相同。与此相反，吉布斯的工作从第一步起就是几率性的。然而，这两个人的工作方向都代表了物理学观点的更替，即在某种意义说来，用观测时方才存在的世界来代替实际存在的世界，而物理学上古老的朴素实在论则让位给某种也许会使巴克莱大主教眉开眼笑的东西了。
在这个地方，讨论一下本书序言中曾经提到的与熵有关的若干概念，对我们说来是恰当的。如前所述，熵的观念代表了吉布斯力学和牛顿力学之间的几个极为重要的分歧。在吉布斯的观点中，我们有一个物理量，它不属于我们这个外在世界，而属于一组可能的外在世界，因而它出现于我们对这个外在世界所能提出的若干特定问题的答案中。物理学现在不去探讨那个可以看作全面答复全部有关问题的外在宇宙了，它变成了对于某些极为有限的问题作出答案的帐单。事实上，我们现在研究的东西和我们可以收进并发出的一切可能的输入和输出的稍息毫无关系，我们所关心的只是极为特殊的输入和输出的消息理论，包括这类消息只给我们有限信息量的测量方法在内。
招息自身就是模式和组织的一种形式。的确，我们可以把消息集会看作其中有熵的东西，就象我们对待外在世界状态的集会一样。正如熵是组织解体的量度，消息集合所具有的信息则是该集合的组织性的量度。事实上，一个消息所具有的信息本质上可见解释作该消息的负熵，解释作该消息的几率的负对数。这也就是说，愈是可见的消息，提供的信息就愈少。例如，陈词滥调的意义就不如伟大的诗篇。
我已经提到莱布尼兹对于自动机的兴趣，这个兴趣曾经碰巧被他的同时代人巴斯卡（Pascal）分享过，巴斯卡对于我们现在称之为台式加法机的发展有过真正的贡献。莱布尼兹把调准在同一时刻的时钟给出时间的一致性看作单子预定谐和的模型。这是因为，体现他那个时代的自动机技术就是钟表匠的技术。我们不妨考察一下在八音盒顶上跳着舞的小人儿的动作。它们是按照模式而运动的，但这个模式是预先安排的，而小人儿的过去活动对并未来活动的模式实际无关。它们偏离原定模式的几率等于零。的确，这里也有消息的传递，但消息只从八音盒的机械装置传给小人儿，到此就停住了。除了和八音盒预定谐和的机构发生上述单向的通讯外，小人儿自身并没有和外界通讯的痕迹。它们都是又瞎又聋而又哑的东西。一点儿也离不开约定化了模式而改变其活动的。
把它们的行为和人的行为或者任何确具中等智力的动物的行为例如一只小猫的行为作个比较。我叫唤小猫，它就抬头看我。我发给它一个消息，它用它的感官来接收，这从它的行动中可以看出。小猫饿了，因而发出悲鸣。这时它是消息的发送者。小猫在摆弄一个悬吊着的小线球时，当球摆向左边，小猫就用左爪去抓它。这时，在小猫自己的神经系统之内，通过它的关节、肌肉和健等某些神经末梢，既发送又接收着性质非常复杂的消息；借助这些器官发出的神经消息，动物便能觉察到自己组织的实际位置及其张力。只有通过这些器官，人的手工技巧这一类东西方是可能的。
我已经把八音盒上小人儿的预先安排好的行为作为一方，又把人和动物的因事而异的行为作为另一方，进行过一番比较。但是，我们一定不要把八音盒设想作一切机器行为的典型。
比较古老的机器，特别是比较古老的制造自动机的种种尝试，事实上都是在闭合式钟表的基础上搞起来的。但是，现代自动机器，诸如自控导弹、近炸信管、自动开门装置、化工厂的控制仪器以及执行军事或工业职能的其他现代自动机器装备，都是具有感觉器官的，亦即具有接收外界消息的接收器。它们可以简单得象光电管那样，当光落在它们上面时就发生电变化，从而能够在暗处识别光；也可以复杂得象一架电视机那样。它们可以从一根受到张力作用的导线所产生的电导率变化来测定张力，也可以借助温差电偶（这种仪器是由两种不同的金属片的相互接触来构成的，当接触点之一加热时就有电流产生）来测量温度。在科学仪器制造者的宝库中，每种仪器都是一个可能的感觉器官，都可以通过专用电子仪器的介入从远处把它的读数记录下来。由此可知，这类机器是受到它与外界的关系所制约的，从而也受到外界所发生的事件的制约。我们现在有这种机器，而且从某个时候起就已经有了。
借助消息而作用于外界的机器也是常见的。自动光电开门装置是每个经过纽约宾夕法尼亚车站的人都知道的东西，这类装置同样也用在许多别的建筑物里。当一束光线被截断的消息送到仪器时，这个消息刺激门并使它打开，于是旅客得以通行了。
以这种类型的用感官来激励的机器到执行某项任务的机器，其间有许多步骤，或者简单得象电门的情况那样，或者具有我们工程技术限度之内的事实上是具有任意复杂程度的机器。一个复杂的动作乃是这样一种动作：为了取得对于外界的一种影响（我们称之为输出），而在这种动作中引入了可以含有大量组合的数据（我们称之为输入）。这些组合既有当下放进的数据，又有从过去存贮的数据（我们称之为记忆件取出的纪录。这些组合都记录在机器中。迄今已经制成的最复杂的、能把输入数据变成输出数据的机器就是快速电子计算机，对于这种机器，我打算在后面比较详细地谈论它。这些机器的行为样式是由特种输入来决定的，这种输入往往是用穿孔卡片、穿孔纸带或磁化导线来构成，它决定机器据以进行的某种不同于过去所进行的操作方式。在控制中，由于经常使用穿孔带或磁带，所以，放进这些机器中用以指示机器组合信息的操作方式的数据，统称为程序带。
我讲过，人和动物都有运动感觉，它们就是据此来保持自己肌肉的位置和张力的纪录。为了使任何机器能对变动不居�