Введение

2. Кибернетика Норберта Винера

Заключение

Кибернетика связана с управлением открытыми системами, но только теми, у которых есть обратная связь. Положительная обратная связь – поведение системы усиливает внешние воздействия (например, лавина). Отрицательная связь – это поведение системы, при котором внешние воздействия ослабляются. Такая связь стабилизирует процессы в системе (холодильник, термостат и все современные информационные устройства). Гомеостатическая связь – когда внешнее воздействие сводится системой к нулю (Гомеостаз – поддержание постоянной температуры тела).

Одно из значений греческого слова kebernetes, от которого происходит ее название науки, - рулевой . Рождение кибернетики принято связывать с американским математиком Норбертом Винером.

Норберт Винер в 50-60-х гг. определил кибернетику как науку об управлении связей в машинах и биологических системах. Поведение открытых систем с обратной связью описывается как организованное целенаправленное поведение, которое приводит к уменьшению энтропии. К 60-м годам выяснилось, что для реальных систем мало учитывать эффективное управление системой, а нужно учитывать самоорганизацию системы, то есть, необходимо было найти связь между эффективным управлением системой и спецификой развития реальной системы.

История кибернетики насчитывает 19 лет, официальная история, начало которой положил Норберт Винер, профессор математики Массачусетсского технологического института, когда опубликовал в 1948 г. свою знаменитую книгу “Кибернетика, или управление и связь в животном и машине”. Конечно, эта история имела свою предысторию, возводимую позднейшими авторами к самому Платону, но о кибернетике заговорили повсюду лишь после винеровской сенсации. Казавшаяся вначале только сенсацией, кибернетика превратилась в настоящее время в обширную я влиятельную отрасль мировой науки.

Норберт Винер уже окончил свои земные труды. Это был один из самых блестящих и парадоксальных умов капиталистического Запада, глубоко обеспокоенный противоречиями атомного века, напряженно размышлявший о судьбе человека в эпоху небывалого могущества науки и техники. “Человеческое использование человеческих существ” – так названа его вторая кибернетическая книга. Он чувствовал крушение старого либерального гуманизма, но, подобно Эйнштейну я ряду других представителей западной мысли, не обрел пути к новым ценностям. Отсюда его пессимизм, облаченный в одежды стоицизма; он страшился роли Кассандры.

Он оставил после себя большое научное наследство, сложное и противоречивое, во многом спорное, во многом интересное и стимулирующее. Это наследство требует вдумчивого, критического, философского подхода, далекого от крайностей отрицания и преувеличения, какие столь часто приходилось слышать. И в этом наследстве первое место занимает “Кибернетика” – книга, провозгласившая рождение новой науки.

Это главная книга Винера, итог всей его научной деятельности. Винер называл ее “описью своего научного багажа”. Она представляет собой важнейший материал к характеристике ученого и вместе с тем памятник ранней, романтической поры кибернетики, “периода бури и натиска”. Но она не потеряла научного значения и может оказаться небесполезной для пытливого исследователя и в новых условиях, когда кибернетика, завоевав место под солнцем, озабочена рациональной организацией завоеванного.

1. Норберт Винер, жизнь и деятельность

Норберт Винер родился 26 ноября 1894 г. в г. Колумбия, штат Миссури, в семье еврейского иммигранта. Его отец, Лео Винер (1862–1939), уроженец Белостока, тогда принадлежавшего России, в молодости учился в Германии, а затем переселился за океан, в Соединенные Штаты. Там, после разных приключений, он стал со временем видным филологом. В Колумбии он уже был профессором современных языков в Миссурийском университете, позже состоял профессором славянских языков старейшего в США Гарвардского университета, в г. Кембридже, штат Массачусетс, близ Бостона. В этом же американском Кембридже в 1915 г. обосновался Массачусетсский технологический институт (МТИ), Одно из главных высших технических училищ страны, в котором впоследствии работал и сын. Лео Винер был последователем Толстого и его переводчиком на английский. Как ученый, он проявлял весьма широкие интересы и не отступал перед рискованными гипотезами. Эти его качества были унаследованы Норбертом Винером, отличавшимся, однако, по-видимому, большей методичностью и глубиной.

По семейному преданию, Винеры происходят от известного еврейского ученого и богослова Моисея Маймонида из Кордовы (1135–1204), лейб-медика при дворе султана Саладина Египетского. Норберт Винер с гордостью отзывался об этой легенде, не ручаясь, однако, вполне за ее достоверность. Особенно восхищала его разносторонность Маймонида.

Будущий основатель кибернетики был в детстве “вундеркиндом”, ребенком с рано пробудившимися способностями. Этому во многом содействовал отец, занимавшийся с ним по собственной программе. Юный Норберт семи лет читал Дарвина и Данте, одиннадцати – окончил среднюю школу, четырнадцати – высшее учебное заведение, Тафтс-колледж. Здесь получил он свою первую ученую степень – бакалавра искусств.

Затем он учился в Гарвардском университете уже как аспирант (graduate student) и семнадцати лет стал магистром искусств, а восемнадцати, в 1913 г., доктором философии по специальности “математическая логика”. Титул доктора философии в данном случае не является только данью традиции, так как Винер сначала готовил себя к философской карьере и лишь впоследствии отдал предпочтение математике. В Гарварде он изучал философию под руководством Дж. Сантаяны и Дж. Ройса (имя которого читатель найдет в “Кибернетике”). Философское образование Винера сказалось впоследствии при выработке проекта новой науки и в книгах, которые он написал о ней.

Гарвардский университет предоставил молодому доктору стипендию для поездки в Европу. В 1913–1915 гг. Винер посещает Кембриджский университет в Англии и Гёттингенский в Германии, но в связи с войной возвращается в Америку и заканчивает свое образовательное путешествие в Колумбийском университете в Нью-Йорке. В английском Кембридже Винер занимался у знаменитого Б. Рассела, который в начале века был ведущим авторитетом в области математической логики, и у Дж. X. Харди, известного математика, специалиста по теории чисел. Впоследствии Винер писал: “Рассел внушил мне весьма разумную мысль, что человек, собирающийся специализироваться по математической логике и философии математики, мог бы знать кое-что и из самой математики”. В Гёттингене Винер занимался у крупнейшего немецкого математика Д. Гильберта, слушал лекции философа Э. Гуссерля.

В 1915 г. началась служба. Винер получил место ассистента на кафедре философии в Гарварде, но только на год. В поисках счастья он сменил ряд мест, был журналистом, хотел идти в солдаты. Впрочем, он, по-видимому, был достаточно обеспечен и не испытывал нужды. Наконец, при содействии математика Ф.В. Осгуда, друга отца, Винер получил работу в Массачусетсском технологическом институте. В 1919 г. Винер был назначен преподавателем (instructor) кафедры математики МТИ и с тех пор всю жизнь оставался сотрудником института. В 1926 г. Винер вступил в брак с Маргаритой Энгеман, американкой немецкого происхождения.

Годы 1920–1925 Винер считал годами своего становления в математике. Он обнаруживает стремление решать сложные физические и технические задачи методами современной абстрактной математики. Он занимается теорией броунова движения, пробует свои силы в теории потенциала, разрабатывает обобщенный гармонический анализ для нужд теории связи. Академическая карьера его протекает медленно, но успешно.

В 1932 г. Винер–полный профессор. Он завоевывает имя в ученых кругах Америки и Европы. Под его руководством пишутся диссертации. Он издает ряд книг и больших мемуаров по математике: “Обобщенный гармонический анализ”, “Тауберовы теоремы”, “Интеграл Фурье и некоторые его применения” и др. Совместное исследование с немецким математиком Э. Гопфом (или Хопфом) о радиационном равновесии звезд вводит в науку “уравнение Винера–Гопфа”. Другая совместная работа, монография “Преобразование Фурье в комплексной области” написана в сотрудничестве с английским математиком Р. Пэли. Эта книга вышла в свет при трагических обстоятельствах: еще до ее окончания англичанин погиб в Канадских Скалистых горах во время лыжной прогулки. Отдает Винер дань и техническому творчеству, в компании с китайским ученым Ю.В. Ли и В. Бушем, известным конструктором аналоговых вычислительных машин. В 1935–1936 гг. Винер был вице-президентом Американского математического общества.

В 20-е и 30-е годы Винер неоднократно бывает в Европе, завязывает обширные научные знакомства, подолгу живет в Кембридже и Гёттингене, участвует в международных математических конгрессах. В числе его знакомых М. Фреше, Ж. Адамар, Н. Бор, М. Борн, Дж. Холдэйн, Дж. Бернал и др. В 1935–1936 гг. Винер посещает Китай в качестве “разъездного профессора” (visiting professor) и читает лекции в пекинском университете Цинхуа. Путешествиям и личному научному общению Винер придавал большое значение в своем научном развитии.

Год поездки в Китай – 1935 – Винер считал важным рубежом своей жизни, началом научной зрелости. Ему исполнилось сорок лет, он добился признания и прочного положения в науке. “Мои труды начали приносить плоды – мне удалось не только опубликовать ряд значительных самостоятельных работ, но и выработать определенную концепцию, которую в науке уже нельзя было игнорировать”. Развитие этой концепции привело затем Винера к знаменательному проекту кибернетики.

Еще в 30-е годы Винер сближается с мексиканским ученым Артуром Розенблютом, сотрудником известного американского физиолога У.Б. Кеннона, и принимает участие в вольном методологическом семинаре, организованном Розенблютом и объединявшем представителей разных наук. Этот семинар сыграл важную роль в предуготовлении винеровской кибернетики. С рассказа о нем и начинается настоящая книга. Знакомство с мексиканским физиологом ввело Винера в мир биологии и медицины; в его уме стала укрепляться мысль о широком синтетическом подходе к проблемам современной науки.

Норберт Винер (англ. Norbert Wiener; 26 ноября 1894, Колумбия, штат Миссури, США — 18 марта 1964, Стокгольм, Швеция) — американский учёный еврейского происхождения, выдающийся математик и философ, основоположник кибернетики и теории искусственного интеллекта.

Норберт Винер родился в еврейской семье. Родители матери, Берты Кан, были выходцами из Германии. Отец ученого, Лео Винер (1862 — 1939), изучал медицину в Варшаве и инженерное дело в Берлине, а после переезда в США стал в итоге профессором на кафедре славянских языков и литературы в Гарвардском университете.

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 от роду он поступил в престижный Тафт-колледж, который закончил с отличием уже через три года получив степень бакалавра искусств.

В 18 лет Норберт Винер уже числился доктором наук по специальности «математическая логика» 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 лекцииРассела и Харди в Кембридже и 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 околоуниверситетской 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 20—30 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 Золотой Медали Учёного, 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». При этих словах Винер достал носовой платок и прочувственно высморкался.

1948

1894

1914

Норберт Винер - американский математик. В своем фундаментальном труде «Кибернетика» (1948 год) сформулировал основные ее положения. Винер - автор трудов по математическому анализу, теории вероятностей, электрическим сетям и вычислительной технике. Его детище, кибернетика - наука об управлении и связях в машинах и живых организмах, родилось из сплава прежде не пересекавшихся математики, биологии, социологии и экономики.

Во время Второй мировой войны, занимаясь исследованиями в области противовоздушной обороны, Норберт заинтересовался автоматическими расчетами и теорией обратной связи. Впоследствии Н. Винер сформулировал основные положения новой науки - кибернетики, предметом изучения которой стали управление, связь и обработка информации в технике, живых организмах и человеческом обществе.

Норберт Винер родился 26 ноября 1894 года в городе Колумбия штата Миссури, в еврейской семье. Отец его, Лео Винер, уроженец принадлежавшего раньше России Белостока, учился в Германии, затем переехал в США, стал филологом, заведовал кафедрой славянских языков и литературы Гарвардского университета в Кембридже.

В своей автобиографической книге Н.Винер уверял, что помнит себя с двух лет. Читать он научился с четырех лет, а в шесть уже читал Чарлза Дарвина и Алигьери Данте. Постоянная занятость и увлечение наукой отдаляли его от сверстников. Положение усугублялось острой близорукостью и врожденной неуклюжестью.

В девять лет он поступил в среднюю школу, в которой начинали учиться дети 15-16 лет, закончив предварительно восьмилетку Здесь барьер между ним и соучениками обозначился еще более. Норберт Винер рос неуравновешенным вундеркиндом. Среднюю школу он окончил, когда ему исполнилось одиннадцать Сразу же будущий гений поступил в высшее учебное заведение Тафтс-колледж, а после его окончания 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 Кембридже Винер слушал лекции английского философа, логика, математика и общественного деятеля Бертрана Рассела, участвовал в его семинаре посещал рекомендуемые им лекции математика Годфри Харолда Харди. После курса Б. Рассела Винер убедился в том, что нельзя заниматься философией математики, не зная глубоко эту науку.

Перед первой мировой войной, весной 1914 года, Винер переехал в Геттинген, где в университете учился у Э. Ландау и великого немецкого математика Давида Гильберта.

В начале войны Норберт Винер вернулся в США. В Колумбийском университете он стал заниматься топологией, но начатое до конца не довел. 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. Затем Норберт какое-то время участвовал в составлении таблиц артиллерийских стрельб на полигоне, где его даже зачислили в армию, но вскоре из-за близорукости уволили. Потом он перебивался статьями в газеты, написал две работы по алгебре, вслед за опубликованием которых получил рекомендацию профессора математики В.Ф. Осгуда и в 1919 году поступил на должность ассистента кафедры математики Массачусетсского технологического института (МТИ). Так началась его служба в этом институте, продолжавшаяся всю жизнь.

Здесь Норберт Винер ознакомился с содержанием статистической механики американского физика-теоретика Джозайя Уилларда Гиббса. Ему удалось связать основные положения ее с лебеговским интегрированием при изучении броуновского движения и написать несколько статей. Такой же подход оказался возможным в установлении сущности дробового эффекта в связи с прохождением электрического тока по проводам или через электронные лампы.

Осенью 1920 года состоялся Международный математический конгресс в Страсбурге. Винер решил прибыть в Европу пораньше, чтобы познакомиться и поработать с некоторыми математиками. Случай заставил его задержаться во Франции: пароход, на котором он плыл, наскочил кормой на скалу и получил большую пробоину Команде удалось пришвартоваться в Гавре.

Во Франции Норберт Винер встретился с французским математиком Морисом Рене Фреше и после бесед с ним заинтересовался обобщением векторных пространств. Фреше не сразу оценил результат, полученный молодым ученым, но через несколько месяцев, прочитав в польском математическом журнале публикацию польского математика Стефана Банаха на ту же тему, изменил мнение. Некоторое время такие пространства назывались пространствами Банаха-Винера.

Возвратившись в США, Винер усиленно занимается наукой. 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. Когда Винер занимался теорией потенциала, в «Докладах» Французской академии наук печатались аналогичные материалы французского математика Анри Лебега и его ученика Ж.Л. Булигана. Винер написал работу и послал Лебегу для направления в «Доклады». Булиган также оформил статью. Обе заметки вышли в одном номере журнала с предисловием Лебега. Булиган признал превосходство работы Винера и пригласил его к себе. Это было второе выигранное Винером соревнование; в первом он опередил двух докторантов профессора Гарвардского университета О.Д. Келлога в исследовании потенциала.

В 1922 , 1924 и 1925 годах Норберт Винер побывал в Европе у знакомых и родственников семьи. В 1925 году он выступил в Геттингене с сообщением о своих работах по обобщенному гармоническому анализу, заинтересовавшим Гильберта, Рихарда Куранта и Макса Борна. Впоследствии Винер понял, что его результаты в некоторой степени связаны с развивавшейся в то время квантовой теорией.

Тогда же Винер познакомился с одним из конструкторов вычислительных машин - Ванневаром Бушем (американский ученый, создатель дифференциального анализатора, первого дифференциального аналогового компьютера) и высказал пришедшую ему однажды в голову идею нового гармонического анализатора. Буш претворил ее в жизнь.

Норберт Винер познакомился с Маргарет Эндеман из немецкой семьи и решил жениться на ней. Их свадьба состоялась весной 1926 года, перед поездкой Винера в Геттинген. Супруги совершили путешествие по Европе, во время которого Винер встречался с математиками. В Дюссельдорфе он сделал доклад на съезде Немецкой лиги содействия науке, после которого познакомился с Р. Шмидтом, ведущим исследования в области тауберовых теорем. Шмидт обратил внимание на применение общей тауберовой теоремы к задаче о распределении простых чисел. Винер тогда же получил значительные результаты в этой области. Во время пребывания в Копенгагене он познакомился с датским математиком Харальдом Бором (брат физика Нильса Бора). По дороге в США супруги побывали в Лондоне, где Винер встречался с Харди.

В 1926 году в Массачусетсский технологический институт приехал работать Д.Я. Стройх. После возвращения из Европы Винер вместе с ним занялся применением идей дифференциальной геометрии к дифференциальным уравнениям, в том числе к уравнению Шредингера. Работа увенчалась успехом.

Норберт Винер был убежден, что умственный труд «изнашивает человека до предела», поэтому должен чередоваться с физическим отдыхом. Он всегда пользовался всякой возможностью совершать прогулки, плавал, играл в различные игры, с удовольствием общался с не математиками.

Супруги купили дом в сельской местности, в 1927 году у них родилась старшая дочь - Барбара, и забот прибавилось.

Продвижение Норберта Винера по службе шло медленно. Он пытался получить приличное место в других странах, не вышло. Но пришла пора, наконец, и везения. На заседании Американского математического общества Винер встретился с Я.Д. Тамаркиным, геттингенским знакомым, всегда высоко отзывавшимся о его работах. Такую же поддержку оказывал ему неоднократно приезжавший в США Харди. И это повлияло на положение Винера - благодаря Тамаркину и Харди он стал известен в Америке.

Разразившаяся Великая депрессия повлияла на состояние науки в стране. Многие ученые больше интересовались биржей, чем своими непосредственными делами. Винер, у которого к тому времени было уже двое детей, тем не менее, твердо верил, что его назначение «заниматься наукой самому и приобщать к самостоятельной научной работе одаренных учеников». Под его руководством защищались докторские диссертации. Особо он отмечал китайца Юк Винг Ли и японца Шикао Икехара. Ли сотрудничал с Бушем в области электротехники и стал осуществлять на практике пришедшую Винеру идею нового прибора для электрических цепей. Прибор удалось создать и впоследствии запатентовать. С тех пор Ли продолжительное время сотрудничал с Винером. Икехара совершенствовал найденные Винером методы в теории простых чисел. Тогда же Норберт Винер встречался с Бушем и обсуждал принципиальное устройство его машины, у него были сформулированы основные идеи цифровых вычислительных машин, построенных значительно позже. Буш задумал издать книгу по электрическим цепям, консультировался с Винером по некоторым вопросам и попросил его написать о методе Фурье.

Особо значимой оказалась совместная деятельность Винера с приехавшим из Германии в Гарвардский университет Э. Хопфом, в результате чего в науку вошло «уравнение Винера-Хопфа», описывающее радиационные равновесия звезд, а также относящееся к другим задачам, в которых ведется речь о двух различных режимах, отделенных границей.

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 Норберт Винер - профессор МТИ. В Гарварде он познакомился с физиологом А. Розенблютом и стал посещать его методологический семинар, объединявший представителей различных наук. Этот семинар сыграл важную роль в формировании у Винера идей кибернетики. После отъезда Розенблюта в Мехико заседания семинара проводились иногда в Мехико, иногда в МТИ.

Тогда же Н. Винера пригласили принять участие в деятельности Национальной академии наук. Познакомившись с царившими там порядками, процветавшим интриганством, он покинул ее. В Математическом обществе он по-прежнему активно работал, в 1935 -1936 годах был его вице-президентом и ему была присуждена престижная премия общества за работы по анализу.

В 1934 году Норберт Винер получил приглашение из университета Цинхуа (в Пекине) прочитать курс лекций по математике и электротехнике. Инициатором этого был Ли, работавший в университете. Винер с семьей поехал через Японию в Китай; в Токио его встречал Икехара. Одновременно он работал с Ли по совершенствованию аналоговой вычислительной машины Буша. При возвращении решено было попасть на Международный математический конгресс в Осло. Во время длительного путешествия по океанам и морям Винер, воспользовавшись вынужденным досугом, написал роман «Искуситель» о судьбе одного изобретателя (опубликован в 1959 году). Год посещения Китая он считал годом полного становления его как ученого.

Во время войны Винер почти целиком посвятил свое творчество военным делам. Он исследует задачу движения самолета при зенитном обстреле. Обдумывание и экспериментирование убедили Норберта Винера в том, что система управления огнем зенитной артиллерии должна быть системой с обратной связью, что обратная связь играет существенную роль и в человеческом организме. Все большую роль начинают играть прогнозирующие процессы, осуществляя которые нельзя полагаться лишь на человеческое сознание.

Существовавшие в ту пору вычислительные машины необходимым быстродействием не обладали. Это заставило Винера сформулировать ряд требований к таким машинам. По сути дела, им были предсказаны пути, по которым в дальнейшем пошла электронно-вычислительная техника. Вычислительные устройства, по его мнению, «должны состоять из электронных ламп, а не из зубчатых передач или электромеханических реле. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточное быстрое действие».

Следующее требование состояло в том, что в вычислительных устройствах «должна использоваться более экономичная двоичная, а не десятичная система счисления». Машина, полагал Норберт 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. Если ранее машина была лишь исполнительным органом, всецело зависящим от воли человека, то ныне она становилась думающей и приобретала определенную долю самостоятельности.

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

В своих воспоминаниях Винер писал, что летом 1946 года он был приглашен во Францию в город Нанси на математическую конференцию. По пути в Нанси он останавливается в Лондоне и знакомится с исследованиями своих коллег. В голове его 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 даже уговорить парижского издателя Феймана издать эту будущую книгу. Тот долго сомневался, но решил рискнуть.

После возвращения с конференции Норберт Винер уехал в Мексику и около года у Розенблютов работал над заказанной книгой. 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 «Кибернетика» вышла в 1948 году в нью-йоркском издательстве «Джон Уили энд Санз» и парижском «Херманн эт Ци» Винер был уже не молод. Он страдал катарактой, помутнением глазного хрусталика, и плохо видел. Предстояла операция, которая в ту пору считалась достаточно сложной. Отсюда многочисленные ошибки и опечатки в тексте издания «Книга появилась в неряшливом виде, - вспоминал Винер, - так как корректуры проходили в то время, когда неприятности с глазами лишили меня возможности читать, а молодые ассистенты, которые мне помогали, отнеслись к своим обязанностям недостаточно хорошо».

С выходом в свет «Кибернетики» Норберт Винер, как говорят, «проснулся знаменитым». «Появление книги, - писал он, - в мгновение ока превратило меня из ученого-труженика, пользующегося определенным авторитетом в своей специальной области, в нечто вроде фигуры общественного значения. Это было приятно, но имело и свои отрицательные стороны».

Кибернетика сразу же приобрела шумную популярность. Она стала модой. Даже некоторые художники, чтобы не отстать от жизни, организовали нечто вроде «кибернетического» направления в искусстве. Особенно много постарались писатели-фантасты. Каких только апокалиптических ужасов они не рисовали!

Основоположником современной теории управления сам Винер считал английского физика, создателя классической электродинамики Джеймса Клерка Максвелла, и это совершенно справедливо. Теория автоматического регулирования была в основном сформулирована Дж. Максвеллом, Иваном Алексеевичем Вышнеградским, математиком Алексеем Андреевичем Ляпуновым и теплотехником Аурелием Стодолой. В чем же заслуга Н. Винера? Может быть, его книга просто представляет собой компиляцию известных сведений, собирает воедино известный, но разрозненный материал?

Заслуга Норберта Винера в том, что он впервые понял принципиальное значение информации в процессах управления. Говоря об управлении и связи в живых организмах и машинах, он видел главное не просто в словах «управление» и «связь», а в их сочетании, точно так же, как в теории относительности важен не сам факт конечности скорости взаимодействия, а сочетание этого факта с понятием одновременности событий, протекающих в различных точках пространства. 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».

В последние годы пытливый ум Норберта Винера проник в биологию, нейрологию, электроэнцефалографию, генетику

Винер - одни из немногих ученых, которые сами подробно написали о себе. Он опубликовал две замечательные книги о своей жизни и творчестве - «Бывший вундеркинд» (1951 ) и «Я - математик» (1956 ). В этих книгах автор излагал также взгляды на развитие человечества, роль науки, ценность общения ученых.

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".

Анатолий Ушаков, д. т. н., проф. каф. систем управления и информатики, Университет «ИТМО» - [email protected]

Исторический опыт развития научной мысли показывает, что если ее носитель углубленно занят научной работой, то со временем он становится естественным системным аналитиком, что обычно приводит к прорывным научным результатам. Одним из примеров этого в XX в. явилась кибернетика, или наука об управлении и связи в машинах и живых организмах как основа материалистической кибернетической философии, созданной американским ученым с российскими корнями Норбертом Винером (Norbert Wiener).

Рис. 1. Норберт Винер у доски

По мнению биографов, Норберт Винер (рис. 1) является классическим примером вундеркинда. Он родился в г. Колумбия (шт. Миссури, США) 26 ноября 1894 г. Его родители эмигрировали в США в конце XIX в. Отец был уроженцем г. Белосток Гродненской губернии Российской империи, впоследствии ставшим профессором и заведующим кафедрой славянских языков и литературы старейшего в США Гарвардского университета.

Рис. 2. Норберт Винер в юности

Мальчик рос в многодетной семье, где отец сознательно готовил его к научной карьере. В результате Норберт уже в девять лет поступает в среднюю школу, а в 14 лет заканчивает колледж, затем продолжает образование в Гарвардском и Корнельском университетах и становится доктором философии по специальности «математическая логика». Самостоятельно овладевает пятью иностранными языками, включая китайский, и с головой погружается в мыслительную деятельность, отдаляясь от своих сверстников, что усугубляется острой близорукостью и природной неуклюжестью (рис. 2). Поэтому он воспринимался соучениками как неуравновешенный вундеркинд, что с годами не помешало ему стать доброжелательным и теплым в общении человеком.

Рис. 3. Винер в аудитории МТИ с макетом трицикла

Норберт продолжил свое образование в лучших европейских университетах Кембриджа и Геттингена, посещая лекции и семинары Бертрана Рассела (Bertrand Russell), Годфри Харди (Godfrey Hardy), Эдмунда Ландау (Edmund Landau) и Давида Гильберта (David Hilbert). С началом Первой мировой войны вернулся в США, работал в нескольких университетах, в редакциях газет и даже на военном заводе, был зачислен в армию, откуда по причине близорукости вскоре уволен. Не переставал заниматься наукой и, наконец, в 1919 г. был принят ассистентом кафедры математики (где позднее стал профессором) Массачусетского технологического института (МТИ), с которым и была связана вся его последующая жизнь (рис. 3). В своей книге «Я - математик» Винер писал, что обязан «…МТИ возможностью работать и размышлять обо всем, что меня интересует».

Основные работы Винера в двадцатые годы связаны со статистической механикой, векторными пространствами (пространства Банаха-Винера), дифференциальной геометрией, задачей о распределении простых чисел, теорией потенциала, гармоническим анализом с приложениями к задачам электротехники и квантовой теории. В это же время Норберт Винер определил так называемый винеровский процесс. Несколько позже он начал сотрудничать с одним из конструкторов аналоговых вычислительных машин Ванневаром Бушем (Vannevar Bush), что впоследствии очень ему помогло в работах над цифровыми машинами. Винер предложил идею нового гармонического анализатора, которую Буш впоследствии претворил в жизнь.

Рис. 4. Винер с женой в Индии (1955 г.)

В 1926 г. Винер женился на Маргарет Эндеман (Margaret Engemann) из немецкой семьи, и они отправились в свадебное путешествие по Европе, где Винер познакомился со многими видными европейскими математиками. Норберт Винер был убежден, что умственный труд «изнашивает человека до предела», поэтому должен чередоваться с физическим отдыхом. Он всегда пользовался любой возможностью совершать прогулки, плавал, играл в различные игры, с удовольствием общался с не математиками, занимался со своими двумя детьми (рис. 4).

С началом Великой депрессии в США Винер не прекращал научной работы, воспитывая учеников, среди которых самыми известными стали китаец Юк-Винг Ли (Yuk-Wing Lee) и японец Шикао Икехара (Shikao Ikehara), с которыми он впоследствии тесно сотрудничал (рис. 5).

Рис. 5. Винер со своим учеником Ю. В. Ли (слева) и коллегой по МТИС А. Г. Бозе (A. G. Bose)

Благодаря поддержке Г. Харди и эмигрировавшего из СССР видного математика Якова Давидовича Тамаркина работы Винера стали хорошо известны в Америке. Он был избран вице-президентом американского математического общества. В предвоенные годы особо значимыми оказались совместная работа с немецким математиком Эберхардом Хопфом (Eberhard Hopf) (уравнения Винера-Хопфа), важная для задач прогнозирования; статьи по обобщенному гармоническому анализу; участие в семинаре физиолога Артуро Розенблюта (Arturo Rosenblueth), который сыграл важную роль в формировании у Норберта Винера идей кибернетики, чтение лекций в пекинском университете Цинхуа.

Во время Второй мировой войны Норберт Винер работает в радиационной лаборатории МТИ, где создавались первые зенитные радиолокационные системы. Он исследует задачу движения самолета при зенитном обстреле и занимается разработкой проблем автоматического управления огнем зенитной артиллерии с учетом прогнозирования, что убедило Винера в важной роли обратной связи (которая играет существенную роль и в человеческом организме), а также в необходимости проектирования управляющей вычислительной машины. По его мнению, такие машины «должны состоять из электронных ламп, а не из зубчатых передач или электромеханических реле. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточно быстрое действие». Кроме того, в них «должна использоваться более экономичная двоичная, а не десятичная система счисления». Машину, полагал Норберт Винер, нужно наделить определенной самостоятельностью для корректировки своих действий и самообучения, она должна стать «думающей».

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. Первым наброском кибернетического метода стала статья 1943 г. , а с 1946 г. он стал вплотную заниматься книгой. 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» корабля, что по-английски звучит как «кибернетика». Так Норберт Винер его и оставил.

Знаменитая книга Винера вышла в 1948 г. в нью-йоркском, а затем и во французском издательстве. В это время он уже страдал катарактой, помутнением хрусталика глаза, и плохо видел. Отсюда многочисленные ошибки и опечатки в тексте издания. С выходом в свет этой книги Норберт Винер, как принято говорить, «проснулся знаменитым». Книга сразу же была переведена на многие языки, что способствовало развертыванию интенсивных исследований по проблемам, сформулированным в этом труде.

На русском языке книга вышла в СССР только в 1958 г. и была встречена достаточно неоднозначно. Так, в книге профессор М. А. Быховский вспоминает, что в 1952 г. один из крупных советских ученых в области связи писал: «Винер и другие, исходя из внешней, поверхностной аналогии и спекулируя на нечеткости и двусмысленности некоторых терминов и понятий, пытаются перенести закономерности радиосвязи на биологические и психологические явления, говорят о «пропускной способности» человеческого мозга и т. д. Естественно, все эти попытки придать кибернетике наукообразный характер с помощью заимствованных из других областей терминов и понятий отнюдь не делают кибернетику наукой, она остается лжетеорией, созданной реакционерами от науки и философствующими невеждами, находящимися в плену идеализма и метафизики…».

В свою очередь в это же время один из советских авторов, написавший самые толстые книги по теории автоматического регулирования, в предисловии к своему очередному труду писал: «Попытка буржуазных ученых отождествить человека и машину ничего, кроме возмущения, не может вызвать в сердцах советских людей». Тем не менее основная часть настоящих советских ученых все понимала, продолжала вести научную работу, ожидая лучших времен. Они наступили после запуска первого советского спутника Земли в 1957 г. и последующего выхода русскоязычной версии книги Норберта Винера. В институтских аудиториях зазвучало слово «кибернетика», в учебных планах подготовки инженеров по специальностям, связанным с автоматикой и телемеханикой, появились дисциплины «Основы кибернетики», «Техническая кибернетика» и т. д. Были организованы факультеты и кафедры с «кибернетическими» названиями, Академия наук СССР стала издавать «Кибернетический сборник», при ее президиуме организован Совет по кибернетике, на телевидении проводились публичные дискуссии «Может ли машина думать?».

Рис. 6. Винер с А. А. Ляпуновым (слева) и Г. М. Франком в Москве (1960 г. )

Более того, вклад советских ученых А. Н. Колмогорова, В. А. Котельникова, В. И. Сифорова, Р. Л. Стратоновича, А. Я. Хинчина в развитие теории связи и стохастических процессов, а также А. А. Андронова, В. С. Кулебакина, А. А. Красовского, Н. Н. Красовского, А. М. Летова, А. И. Лурье, М. В. Меерова, Б. Н. Петрова, Е. П. Попова, А. А. Первозванского, Л. С. Понтрягина, А. А. Фельдбаума, Я. З. Цыпкина, В. А. Якубовича в развитие теории управления был замечен мировым научным сообществом, занятым проблемами кибернетики. Первый конгресс Международной федерации по автоматическому управлению (ИФАК) был проведен именно в Москве, в 1960 г., при этом ее президентом в то время был А. М. Летов. На этот конгресс был приглашен и Норберт Винер, которого с интересом встречали видные советские ученые и общественные деятели. Его приглашали с лекциями, докладами, публиковали статьи, отмечали его заслуги (рис. 6).
Оглядываясь на то уже далекое послевоенное время, невольно задаешься вопросом, какие же факторы определили тогда появление этой «революционной книги»?

Первым фактором было время. Закончилась кровопролитная Вторая мировая война. Ее участники залечивали нанесенные раны. Научная мысль входила в мирное созидательное русло. Ученые мира, занимавшиеся теорией и практикой управления и связи, были готовы к прорывному шагу.

Вторым фактором было появление в научном сообществе индивидуальности, обладавшей уникальными знаниями, необыкновенной работоспособностью, широтой научных взглядов и интересов, опытом приложения своих знаний в таких сферах, как теория стохастических процессов, теория прогнозирования, спектральный анализ, теория связи, теория вычислительных систем, теория и практика управления артиллерийской стрельбой по подвижным целям, нейрофизиология. Такой индивидуальностью был Норберт Винер.

Третьим фактором стало достигнутое к тому моменту состояние развития теории и практики автоматического управления. Основоположниками современной теории управления ученые мира и сам Норберт Винер считали английского физика, создателя классической электродинамики Д. К. Максвелла, российских ученых И. А. Вышнеградского и А. М. Ляпунова, теплотехника А. Б. Стодола (A. B. Stodola), математиков Э. Д. Рауса (E. J. Routh) и А. Гурвица (A. Hurwitz), специалистов по электрическим цепям Г. В. Боде (H. W. Bode) и Г. Т. Найквиста (H. T. Nyqvist). Мощным вкладом в инструментарий теории управления стала книга американских инженеров Х. М. Джеймса, Н. Б. Никольса и Р. С. Филлипса .

Четвертым фактором было достигнутое к тому моменту состояние развития стохастической теории связи, теории информации и теории передачи информации. Здесь большой вклад принадлежит самому Норберту Винеру и Клоду Шеннону (Claude Shannon), опубликовавшему в 1948 г. фундаментальную работу по теории информации и ее передаче .

Пятым фактором стало достаточно успешное решение к тому моменту проблемы оптимальной линейной фильтрации и стохастического прогнозирования, решенной независимо А. Н. Колмогоровым и Норбертом Винером. Говоря об этом системном факторе, следует затронуть этическую сторону научного процесса, положительно характеризующую создателя кибернетики. В своей книге Винер признал: «Когда я писал свою первую работу по теории прогнозирования, я не предполагал, что некоторые из основных математических идей этой статьи уже опубликованы до меня.<…> Колмогоров не только независимо разобрал все основные вопросы в этой области, но и был первым, опубликовавшим свои результаты».

Основная заслуга Норберта Винера, как автора знаменитой книги, состоит в том, что он связал информацию и процесс управления в единый содержательный модуль. Не может быть качественных результатов управления при использовании в его организации некачественной информации, это должен помнить каждый, кому выпала участь управлять машинами, живыми организмами или социальными структурами.

Каждая талантливая личность обычно талантлива многогранно. Это относится и к Норберту Винеру. Помимо научных работ, его перу принадлежат и художественные произведения. Список его беллетристики насчитывает около десятка трудов, и все они с добротным кибернетическим подтекстом, они требуют от читателя большого внимания при чтении.

В 1964 г. Норберта Винера удостоили высшей для ученых США правительственной награды «Национальной научной медали США». Тогдашний президент США Линдон Джонсон, вручая награду, сказал: «Ваш вклад в науку на удивление универсален, Ваш взгляд всегда был абсолютно оригинальным, Вы потрясающее воплощение симбиоза чистого математика и прикладного ученого». Однако Норберт Винер при этом громко сморкался и не услышал, что сказал президент в его адрес. В этом же году 18 марта Норберт Винер скончался, немного не дожив до своего семидесятилетия.

Имя Норберта Винера всегда будут помнить в научном сообществе, но он будем памятен и простым гражданам словом «кибернетика», потому что всякий раз, когда надо усилить характеристику какой-либо новой антропогенной разработки, ее авторы будут стремиться приписывать ей частичку «кибер».

Вконтакте

Литература

1. Винер Н. Я - математик. М.: Наука.
2. Rosenbluelh А., Wiener N., Bigelow J. Behavior, Purpose and Teleology //Philosophy of Science. Baltimore, 1943, vol. 10, No 1.
3. Wiener N. Cybernetics: Or control and communication in the animal and the machine. Paris: Hermann & Cie & Camb. Mass.: MIT Press. 1948.
4. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. М.: Советское радио. 1958.
5. Быховский М. А. Пионеры информационного века. История развития связи. М.: Техносфера. 2006.
6. Theory of Servomechansms /ed. H. M. James, N. B. Nichols, R. S. Phillips. New York, Toronto, London: McGrow-Hill. 1947.
7. Shannon C. E. A Mathematical Theory of Communication // Bell System Technical Journal. 1948. vol. 27.