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维纳

2023-04-01 来源:易榕旅网
维纳的全名是诺伯特·维纳(Norbert Wiener,1894-1964)是美国数学家,控制论的创始人。维纳1894年11月26日生于密苏里州的哥伦比亚,1964年3月18日卒于斯德哥尔摩。维纳在其50年的科学生涯中,先后涉足哲学、数学、物理学和工程学,最后转向生物学,在各个领域中都取得了丰硕成果,称得上是恩格斯颂扬过的、本世纪多才多艺和学识渊博的科学巨人。他一生发表论文240多篇,著作14本。他的主要著作有《控制论》(1948)、《维纳选集》(1964)和《维纳数学论文集》(1980)。维纳还有两本自传《昔日神童》和《我是一个数学家》。

从数学到生物学再到哲学,实际上就是维纳整个科学生涯所经历的道路。

在第二次世界大战期间,维纳接受了一项与火力控制有关的研究工作。这问题促使他深入探索了用机器来模拟人脑的计算功能,建立预测理论并应用于防空火力控制系统的预测装置。1948年,维纳发表《控制论》,宣告了这门新兴学科的诞生。这是他长期艰苦努力并与生理学家罗森勃吕特等人多方面合作的伟大科学成果。维纳立即从声誉有限的数学家一跃成为一个国际知名人士,此时他早已年过半百。此后,维纳继续为控制论的发展和运用作出了杰出的贡献。

在第二次世界大战期间,为了解决防空火力控制和雷达噪声滤波问题,维纳综合运用了他以前几方面的工作,于1942年2月首先给出了从时间序列的过去数据推知未来的维纳滤波公式,建立了在最少均方误差准则下将时间序列外推进预测的维纳滤波理论。

维纳的这项工作为设计自动防空控制炮火等方面的预测问题提供了理论依据,并为评价一个通讯和控制系统加工信息的效率和质量从理论上开辟了一条途径。它对自动化技术科学有重要的影响。维纳在问题中引进统计因素并使用了自相关和互相关函数,事实证明这是极其重要的。维纳滤波模型在50年代被推广到仅在有限时间区间内进行观测的平稳过程以及某些特殊的外平稳过程,其应用范围也扩充到更多的领域,至今它仍是处理各种动态数据(如气象、水文、地震勘探等)及预测未来的有力工具之一。 创立控制论

维纳对科学发展所作出的最大贡献,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共同关心的共性问题联系起来而形成的边缘学科。

1947年10月,维纳写出划时代的著作《控制论》,1948年出版后,立即风行世界。维纳的深刻思想引起了人们的极大重视。它揭示了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律;为现代科学技术研究提供了崭新的科学方法;它从多方面突破了传统思想的束缚,有力地促进了现代科学思维方式和当代哲学观念的一系列变革。

现在,控制论已有了许多重大发展,但维纳用吉布斯统计力学处理某些数学模型的思想仍处于中心地位。他定义控制论为:“设有两个状

态变量,其中一个是能由我们进行调节的,而另一个则不能控制。这时我们面临的问题是如何根据那个不可控制变量从过去到现在的信息来适当地确定可以调节的变量的最优值,以实现对于我们最为合适、最有利的状态。”

自从1948 年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来,控制论的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。维纳把控控制论制论看作是一门研究机器、生命社会中控制和通讯的一般规律的科学,是研究动态系统在变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。“控制论”一同最初来源希腊文“mberuhhtz”,原意为“操舵术”,就是掌舵的方法和技术的思。在柏拉图(古希腊哲学家)的著作中,经常用它来表示管理人的艺术。

控制论

[英文]Cybernetics [拼音] kòngzhìlùn

是研究动物(包括人类)和机器内部的控制与通信的一般规律的学科,着重于研究过程中的数学关系

编辑本段 控制论概述

1834 年,著名的法国物理学家安培写了一篇论述科学哲理的文章,他进行科学分类时,把管理国家的科学称为“控制论”,他把希腊文译成法“Cybernetigue”。在这个意义下,“控制论”一词被编入19 世纪许多著词典中。维纳发明“控制论”这个词正是受了安培等人的启发。

在控制论中,“控制”的定义是:为了“改善”某个或某些受控对象的功能或发展,需要获得并使用信息,以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用,就叫作控制。由此可见,控制的基础是信息,一切信息传递都是为了控制,进而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗他说,信息反馈就是指由控制系统把信输送出去,又把其作用结果返送回来,并对信息的再输出发生影响,起到制的作用,以达到预定的目的。

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控制论的三个基本部分

1.信息论

主要是关于各种通路(包括机器、生物机体)中信息的加工传递和贮存的统计理论。 2.自动控制系统的理论

主要是反馈论,包括从功能的观点对机器和物体中(神经系统、内分泌及其他系统)的调节和控制的一般规律的研究。 3.自动快速电子计算机的理论

。即与人类思维过程相似的自动组织逻辑过程的理论。

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控制论系统的的主要特征

第一个特征

要有一个预定的稳定状态或平衡状态。例如在上述的速度控制系统中,速度的给定值就是预定的稳定状态。 第二个特征

从外部环境到系统内部有一种信息的传递。例如,在速度控制系统中,转速的变化引起的离心力的变化,就是一种从外部传递到系统内部的信息。 第三个特征

这种系统具有一种专门设计用来校正行动的装置。例如速度控制系统中通过调速器旋转杆张开的角度控制蒸汽机的进汽阀门升降装置。 第四个特征

这种系统为了在不断变化的环境中维持自身的稳定,内部都具有自动调节的机制,换言之,控制系统都是一种动态系统。

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控制论在管理上的应用

从控制系统的主要特征出发来考察管理系统,可以得出这样的论:管理系统是一种典型的控制系统。管理系统中的控制过程在本质上与程的、生物的系统是一样的,都是通过信息反馈来揭示成效与标准之间的差,并采取纠正措施,使系统稳定在预定的目标状态上的。因此,从理论说,适合于工程的、生物的控制论的理论与方法,也适合于分析和说明管控制问题。

维纳在阐述他创立控制论的目的时说:“控制论的目的在于创造一种言和技术,使我们有效地研究一般的控制和通讯问题,同时也寻找一套恰当的思想和技术,以便通讯和控制问题的各种特殊表现都能借助一定的概念以分类。”的确,控制论为其他领域的科学研究提供了一套思想和技术,致在维纳的《控制论》一书发表后的几十年中,各种冠以控制论名称的边学科如雨后春笋般生长出来。例如工程控制论、生物控制论、神经控制论、经济控制论以及社会控制论等。而管理更是控制论应用的一个重要领域。至可以这样认为,人们对控制论原理最早的认识和最初的运用是在管理面。从这个意义上说,控制论之于管理恰似青出于蓝。用控制论的概念和法分析管理控制过程,更便于揭示和描述其内在机理。

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控制工作与控制的比较

1.管理控制的概念。

在管理工作中,作为管理职能之一的控制是指:为了确保组织的目标以及为此而拟定的计划能够得以实现,各级主人员根据事先确定的标准或因发展的需要而重新拟定的标准,对下级的工进行衡量、测量和评价,并在出现偏差时进行纠正,以防止偏差继续发展今后再度发生;或者,根据组织内外环境的变化和组织的发展需要,在计的执行过程中,对原计划进行修订或制订新的计划,并调整整个管理工作程。因此,控制工作是每个主管人员的职能。主管人员常常忽视了这一点,似乎控制工作是上层主管部门和中层主管部门的事。实际上,无论哪一层的主管人员,不仅要对自己的工作负责,而已都还必须对整个计划的实施目标的实现负责,因为他们本人的工作是计划的一部分,他们下级的工作是计划的一部分。因此各级的主管人员,包括基层主管人员都必须承担实控制上作这一重要职能的责任。

2.管理控制与“控制”的相似处

管理活动中的控制工作,是一完整的复杂过程,也可以说是管理活动这一大系统中的子系统,其实质和控制论中的“控制”一样,也是信息反馈。从管理控制工作的反馈过程可见,管理活动中的控制工作与控制论中的“控制”在概念上相似之处:

(1)二者的基本活动过程是相同的。无论是控制工作还是“控制”都包括三个基本步骤:1)确立标准;2)衡量成效;3)纠正偏差。为了实施控制,均需在事先确立控制标准,然后将输出的结果与标准进行比较;若现有偏差,则采取必要的纠正措施,使偏差保持在容许的范围内。

(2)管控制系统实质上也是一个信息反馈系统,通过信息反馈,揭示管理活动中不足之处,促进系统进行不断的调节和改革,以逐渐趋于稳定、完善,直达到优化的状态。同其他系统中的控制一样,在现代化管理中有许多情况要正反馈。两个组织之间的竞赛或竞争就是一例,你追我赶,相互促进。是大量的还是为了缩小和消灭与既定目标的差距的负反馈, (3)管理控制统和控制论中的控制系统一样,也是一个有组织的系统。它根据系统内、的变化而进行相应的调整,不断克服系统的不肯定性,而使系统保持在某稳定状态。 3.管理控制与“控制”的区别

1.控制论中的“控制”,实质是一个简单的信息反馈,它的纠正措施往往是即刻就可付诸实施的。而且,若在自动控制系统中,一旦给定程序,么衡量成效和纠正偏差就往往都是自动进行的,而管理工作中的控制活动远比上述的更为复杂和实际。主管人员当然是要衡量实际的成效情况,并它与标准相比较以及明确地分析出现的偏差和原因。但是,为了随之作出要的纠正,主管人员必须为此而花费一定的人力、物力和财力去拟订计划并实施这一计划,才有可能纠正偏差以达到预期的成效。

2.简单反馈中的“信息”,是一个一般意义上的词汇,即简单的“信息包括能量的机械传递、电子脉冲、神经冲动、化学反应、文字或口头的消息以及能够借以传递“消息”的任何其他手段。对于一个简单反馈的控制系来说,它所反馈的信息往往是比较单纯的。维纳的信息:是物质、能量、信息及其属性的标识(原维纳信息定义的逆)。而对于管理控制工作中的“信息”来说,它是根据管理过程和管理技术而组织起来的在生产经营活动中产生的,并且经过了分析整理后的信息流或信息集,它们所包含的信息种类繁多数量巨大。这种管理信息(包括管理控制工作中的信息)和管理系统结合一起,就形成了一个系统——管理信息系统。这种系统,由于既要反映产的生产过程,以便使信息系统能起到控制产品生产过程和产品的价值形成程的作用;又要适应管理决策的需要,使信息系统能起到为各级管理服务作用,使信息的流动符合管理决策的需要,使信息系统成为进行科学管理严格执行计划的有力工具。因此,我们就要求它具有如下功能:

(1)处理信息及时、准确;

(2)控制计划和经营管理,使之处于最佳状态; (3)便于进行方案比较和择优; (4)有助于进行预测工作。

管理是否有效,其关键在于管理信息系统是否完善,信息反馈是否灵敏正确、有力。灵敏、正确和有力的程度是一个管理制度或一个管理职能部是否有充沛生命力的标志,这就是现代管理理论中的反馈原理。要“灵敏”就必须有敏锐的“感受器”,以便能及时发现变化着的客观实际与计

划目之间的矛盾。要“正确”,就必须有高效能的分析系统,以过滤和加工感来的各种消息、情报、数据和信息等,“去粗取精、去伪存真、由此及彼由表及里”。“有力”就是把分析整理后得到的信息化为主管人员强有力行动,以修正原来的管理动作,使之更符合实际情况,以期达到管理和控的目的。

3.按照“控制论”的观点,生物或机械等等各种系统的活动均需要控制。

进行这种控制活动的目的是设法使系统运行中所产生的偏差不致超出允许范围而维持在某一平衡点上。

对管理来说,控制工作的目的不仅是要使一个组织按照原定计划,维其正常活动,以实现既定目标;而且还要力求使组织的活动有所前进,有创新,以达到新的高度,提出和实现新的目标。也就是说,管理的五个职活动,通过信息反馈,形成了一个闭合回路系统。管理活动无始无终,一面要像控制论中的“控制”一样,使系统的活动维持在一平衡点上;另一面还要使系统的活动在原平衡点的基础上。求得螺旋形卜升。全面质量管中推行的PDCA 工作法,实际上就是体现了这个特点。 4.控制工作的目的、作用及重要性

在现代管理系统中,人、财、物等要素的组合关系是多种多样的,时变化和环境影响很大,内部运行和结构有时变化也很大,加上组织关系错复杂,随机因素很多,处在这样一个十分复杂的系统中,要想实现既定的标,执行为此而拟定的计划,求得组织在竞争中的生存和发展,不进行控工作是不可想象的。 5.控制工作的目的和作用

在早期的管理活动中,往往是通过财务审计来进行控制工作的。那时组织规模不大,涉及到的范围较小,业务活动种类也比较简单,所以进行务审计的目的是防止有限的资金在使用过程中出现浪费或流失,并保障能得到最大的收益。随着社会和科学技术的进步,组织的活动规模越来越大,活动内容也增加广日益复杂,因而控制工作的内容也越来越多,已不仅仅是务审计所能概括得了的。但尽管如此,财务审计仍不失为一种重要的控制法。

在现代的管理活动中,无论采用哪种方法来进行控制工作,要达到的一个目的(也就是控制工作的基本目的是要“维持现状”,即在变化着的外环境中,通过控制工作,随时将计划的执行结果与标准进行比较,若发有超过计划容许范围的偏差时,则及时采取必要的纠正措施,以使系统的动趋于相对稳定,实现组织的既定目标。

控制工作要达到的第二个目的是要“打破现状”。在某些情况下,变的内,外部环境会对组织提出新的要求。主管人员对现状不满,要改革,

创新。要开拓新局面。这时,就势必要打破现状,即修改已定的计划,确新的现实目标和管理控制标准,使之更先进、更合理。 在一个组织中,往往存在两类问题:

(1)经常产生的可迅速地、直接地影响组织日常经营活动的“急性问题( Acuteproblem) ;

(2) 长期存在会影响组织素质的“ 慢性问题(Chronicproblem)。 解决急性问题,多是为了维持现状。而打破现状,须解决慢性问题。在各级组织中,大量存在的是慢性问题,但人们往往只意解决急性问题而忽视解决慢性问题。这是因为慢性问题是在长期的活动逐渐形成的,产生的原因复杂多样。人们对于其存在已经“习以为常”,以至适应了它的存在,不可能发现或者即使是已经发现了也不愿意承认和解决由于慢性问题所带来的对组织素质的影响。而急性问题是经常产生的,对人的工作和利益会产生显而易见的影响,故容易被人们发现、承认和解决。

因此,要使控制工作真正起作用,就要像医生诊治疾病那样,重点解决慢问题,打破现状,求得螺旋形上升。

要打破现状,解决慢性问题,是需要一定时间的。这段时间就叫做“理突破过程”。例如,在企业管理中,要分析企业的产品质量,可以将产的优等品率作为考核评价指标之一。若一个企业要把产品的优等品率从原的80%提高到95%,就需要有一个过程。

尽管在日常活动中,控制工作的目的主要是前述两个,但进行控制工的最佳目的是防止问题的发生。这就要求管理人员的思想应当向前看,把制系统建立在前馈而不是简单的信息反馈的基础上,在不应发生的偏离计的情况出现以前就能预测到并能及时采取措施来加以防止。 6.控制工作的重要性

为了实现上述的目的,控制工作在管理活动中的重要性是显而易见的可以从以下两方面来理解:

(一)控制工作的重要性体现在:任何组织、任何活动都需要进行控制。

这是因为即便是在制定计划时进行了全面的、细致的预测,考虑到了各种现目标的有利条件和影响实现的因素,但由于环境条件是变化的,主管人受到其本身的素质、知识、经验、技巧的限制,预测不可能完全准确,制出的计划在执行过程中可能会出现偏差,还会发生未曾预料到的情况。这时控制工作就起了执行和完成计划的保障作用以及在管理控制中产生新的划、新的目标和新的控制标准的作用。通过控制工作,能够为主管人员提有用的信息,使之了解计划的执行进度和执行中出现的偏差及偏差的大小并据此分析偏差产生的原因;对于那些可以控制的偏差,通过组织机构,追究责任,予以纠正;而对于那些不可控制的偏差,则应立即修正计划,使符合实际。

(二)控制工作的重要性还表现在它在管理的五个职能中所处的地位其相互关系上。

控制工作通过纠正偏差的行动与其他四个职能紧密地结合一起,使管理过程形成了一个相对封闭的系统。在这个系统中,计划职能择和确定了组织的目标、战略、政策和方案以及实现它们的程序。然后,过组织工作、人员配备、指导与领导工作等职能去实现这些计划。为了保计划的目标能够实现,就必须在计划实施的不同阶段,根据由计划产生的制标准,检查计划的执行情况。这就是说,虽然计划工作必须先于控制活动但其目标是不会自动实现的。一旦计划付诸实施,控制工作就必须穿插其进行。它对于衡量计划的执行进度,揭示计划执行中的偏差以及指明纠正施等都是非常必要的。同时,要进行有效的控制,还必须制订计划,必须有组织保证,必须要配备合适的人员,必须给予正确的指导和领导。所以说控制工作存在于管理活动的全过程中,它不仅可以维持其他职能的正常动,而且在必要时,还可以通过采取纠正偏差的行动来改变其他管理职能活动。虽然有时这种改变可能是很简单的,例如在指导中稍作些变动即可;

但在许多情况下,正确的控制工作可能导致确立新的目标,提出新的计划改变组织机构,改变人员配备以及在指导和领导方法上作出重大的改革。

在科学的边缘区域自由驰骋的“控制论之父”——维纳

维纳(Norbert Wiener,1894~1964),美籍俄裔数学家、控制论的创始人。生于美国哥伦比亚城。其父是哈佛大学斯拉夫语言和文学教授,对幼年的维纳进行了早期智力开发。维纳4岁开始读书,7岁能读科学文献,9岁进入中学,12岁进入塔夫茨学院成为少年大学生。15岁时进哈佛大学,18岁时获数理逻辑博士学位。1913年到英国剑桥大学向罗素学习数理逻辑和哲学,1915年到德国格丁根,在哈代、希尔伯特指导下钻研数学。以后在美国一些大学讲授逻辑学和数学,并曾一度从事新闻记者工作。1919年任麻省理工学院讲师,1932年成为教授。

维纳在数学上对调和分析有重要贡献,他是线性赋范空间理论的创立者之一。二次大战期间曾致力于计算技术的研究。为解决火炮自动控制问题,发现信息和负反馈对于机器和生物体的自动调节都具有共性,以此为出发点创立了控制论,这一划时代的功绩使他成为举世瞩目的伟大人物。重要著作有《控制论:关于在动物和机器中的控制与通信的科学》(1948)、《控制论与社会》(1950)以及《创造者与机器人》(1964)等。

实现火炮自动控制的新思路与新方法

第二次世界大战初期,德国空军占优势地位,盟国防空武器的防御力量显得单薄,防空问题变得重要起来。由于飞机航速不断增快,飞行员又采取机动多变的飞行路线,使得防空火炮的瞄准十分困难。人工操纵火炮的反应很难跟上,命中率极低,必须采用自动控制装置。这种装置得解决两个问题:一是预测飞机的飞行方向和速度;二是要找到一种机械方法来模拟炮手的行为,以尽量减少人和其他偶然因素的影响。许多专家和学者都在抓紧研究和解决这些问题。 美国科学家维纳也在这批研究人员的行列之中。他提出了解决问题的有效方案。对于第一个问题,维纳是用统计学的观点加以解决的。在对炮火的自动控制中,首先要求能预测飞机在下一时刻将达到的位置,以指挥炮位。维纳用调和分析的数学方法来处理飞行轨道的时间序列,能从时间序列的过去数据推知未来或预测未来,这种方法后来被称为“维纳滤波理论”。他还把控制和通信统一起来加以处理,从更广泛的意义上理解信息,把信息作为研究控制和通信过程的关键因素。对于第二个问题,维纳把火炮打飞机的动作过程与狩猎的行为过程进行类比。他提出了一个重要的概念,即反馈的概念。他认识到使系统的行为能保持稳定运行的方法之一,是把活动结果的信息反馈到控制器中,以便调节或控制系统的运行。维纳发现,司机驾驶汽车,为使这一系统能够保持稳定的活动,即不偏离行进路线到达目的地,是通过负反馈来调节的。他认识到负反馈在人控制机械运动中的重要作用。维纳的研究为解决火炮自动控制难题指明了途径,信息与反馈对自动控制起到了关键性的作用。

一门新兴的横断学科——控制论

维纳并没有到此为止,他对自动控制问题作了更深入的研究。维纳联想到人的神经活动也有反馈机制的存在。为证实这一点,他找到了病理学家罗森勃吕特进行讨论,肯定了这一看法。他们看到,人在小脑受伤或患脊髓结核病时,手抓不住铅笔。这是反馈紊乱,即神经活动反馈过度或反馈不足的缘故。维纳等人又看到了自动控制和神经控制都与系统对外界的信息传递过程有关。他们又把控制、反馈与信息联系在一起。1943年,维纳和罗森勃吕特、别格罗合写了“行为、目的和目的论”一文,从“随意活动中的一个极端重要的因素是反馈作用”这一前提出发,用负反馈定义了目的性行为,认为“一切有目的的行为,都可看作需要负反馈的行为”,从而一切有目的的行为,都可借助负反馈的不断校正来实现。这样就可以把动物的行为模拟到机器上来了。这是第一篇关于控制论思想的科学论文。

维纳等人有关控制、信息与反馈的新思想一经传播,立即引起了神经生理学、心理学、通信工程、自动控制与计算机等研究部门许多专家的兴趣。他们敏锐地感觉到这些新思想与本学科密切相关,便纷纷加入到这一新的研究领域中来。1943年和1944年,维纳和数学家冯·诺依曼发起并组织了几次讨论会。与会者

踊跃,不同学科的专家互相启发,探讨有关控制与通信的新概念、新原理。这标志着控制论的研究从少数人的摸索发展成了人数众多的集体合作行动。1946年,在纽约又举办了反馈问题讨论班,以后定期进行讨论。控制问题成为大家共同关心的话题。法国一位有见地的出版商看到了控制论思想的重要价值,约请维纳写一本书对此作一详尽的介绍。

1948年,维纳的专著正式出版,书名是《控制论》,这个词是根据一个古希腊词根新造的,原词的含义为“舵手”。维纳给这本书加了一个副标题——关于在动物和机器中的控制与通信的科学,使控制论这门新学科的含义更加明确。至此,一门思想深刻、应用广泛的横断学科宣告诞生了。

在科学边缘区域自由驰骋的研究者

维纳自己说,控制论的产生深深扎根于他个人的成长过程和科学史之中。事实确实如此。维纳从小天资聪颖,求知欲强,被周围的人看成“神童”。他9岁进入中学,3年后成为塔夫茨学院的少年大学生,15岁成为哈佛大学研究生班学生,18岁时就得到了数理逻辑博士学位。

维纳自幼博览群书,培养了多方面的科学兴趣。在大学学习期间,他受到了多学科严格的训练和培养。他主修数学,但一直没有放松过对哲学的思索,斯宾诺莎和莱布尼茨是对维纳影响最大的哲学家。他赞赏莱布尼茨关于“单子”联系、发展、变化的观点,认为单子论的思想高于机械论。他对生物学也饶有兴趣,在哈佛大学专修生物学一年,学到了不少知识,只是因为不擅长实验操作,才转到数理逻辑和科学方法论的研究生班去。

参加该研究生班的有物理学家、精神病学家、优生学专家、火山专学,甚至还有牧师等,在这样一个由各种人才组成的探讨科学方法的集体里,维纳受益匪浅。维纳在以后回忆说,在这里他受到了前所未有的有价值的训练。

从哈佛毕业之后,维纳到剑桥大学罗素手下学习数理逻辑,后又到格丁根大学拜著名的数学家希尔伯特为师。他打下的扎实的数学功底,为他以后进行科学创造提供了良好条件。

第一次世界大战结束之后,维纳在麻省理工学院任数学教师,他的办公室的窗口正对着美丽的查尔斯河。临窗俯视波光粼粼的河面,维纳一下子想到了把河里的湍流作为函数空间积分的模型。然而,湍流太复杂了,维纳没获得成功。但自然界的偶然性事件激发起他的浓厚兴趣。不久以后,维纳对布朗运动无规则行为进行描述取得了成功,这项工作可看成是现代概率论的开创性成果。它开辟了以后通过统计理论导向控制论思想的道路。实际上,控制系统的特点就是要根据环境变化和特点去调整和决定运动,正如维纳自己所说的那样,控制论研究的最早工作要追溯到1919年他对布朗运动的分析。

在1920年的一次数学会议上,维纳得知电机工程上有一系列有价值的课题值得数学家们去开拓。他与学院电机系密切合作,以数学理论解决了电路分析等问题,走上了数学与工程技术研究相结合的道路。不久后,他与中国留学生李郁荣合作,把通信问题放在统计理论基础上作新的考虑,引导设计出性能良好的电子滤波器。

1935年,经当时在我国国内任教的李郁荣的提议,维纳受清华大学之聘作客座教授一年。维纳与李郁荣继续合作进行电网络系统的研究。维纳广泛地接触到东方的思想,这使他有机会整理自己的思路,启发他思考关于各门科学相结合来开拓新领域的问题。他说,1935年的中国之行是他作为数学家和控制论专家的分界线,是他创立控制论的起点。

维纳与一批志同道合的学者携起手来向不同领域、不同学科之间的“无人区”进军。墨西哥籍的生理学家罗森勃吕特是维纳的老朋友,30年代他在哈佛医科学校工作起,就发起了每月一次的科学方法讨论会。参加会议的不都是医学界的专家,像数学家维纳和物理学家瓦拉尔塔都是讨论会的积极成员。

在讨论会上,不同的学科思想互相交流、碰撞,撞击出智慧的火花。维纳和罗森勃吕特有着共同的信念:“在科学发展上可以得到最大收获的领域是各种已经建立起来的部门之间的被忽视的无人区。”他们深感忧虑的是,“从莱布尼茨之后,似乎再没有一个人能充分掌握当代的全部知识活动了。从那时起科学日益成为专家们在愈来愈狭窄的领域内进行着的事业。”他们呼吁,“有修养的研究者们”到“有最丰富机会”的科学边缘区域去自由驰骋。如前所述,他们自己就是这样做的。到40年代,他们终于如愿以偿。

“控制与信息时代”的天才人物

维纳在《控制论》一书里,曾经对控制论这一方法性的科学应用和发展的前景作过预测,这些预测都为以后的实践所证实。自1948年以来,控制论有了很大的发展。除了研究控制论基本理论和方法的理论控制论在不断发展以外,还发展出工程控制论、生物控制论和社会控制论等分支学科,形成了庞大的控制论学科体系。工程控制论是把控制论的基本原理具体运用于工程技术的产物。50年代,它以自动调节为基础处理单变量的控制问题,称“经典控制论”;60年代以后,发展为以电子计算机为主要技术手段,处理多变量的最优控制问题,形成了“现代控制理论”。生物控制论运用控制论的原理,研究生物体内各种生理调节系统的控制机理,以后又发展出神经控制论和医学控制论,有力地推动了仿生学和人工智能的蓬勃发展。60年代以来,控制论在经济领域的应用获得成功,这促使控制论科学向社会科学其他领域迅速推进。目前,经济控制论、社会控制论的研究正方兴未艾。

控制论的迅速发展和广泛应用加深了人们的认识,拓宽了人类的视野。控制论揭示了控制和通信的原理在机器、生命机体和人类社会系统中同样适用,又一次突破了无机界、有机界和人类社会之间的界线。人们发现,自控系统广泛存在,并久已有之。例如,哺乳动物的血压系统就是一个绝妙的控制系统;蒸汽机上使用的离心调节器,能使机器工作结果状态反作用于引起该状态的原因,以实现稳定运转,也是一个典型的控制装置。值得深思的是,如此众多的事物都蕴含着控制论的原理,为什么长久没得到人们的注意并加以研究呢?为什么直到40年代才创立了控制论?为什么控制论的广泛应用和迅速发展只是今天的事情? 维纳在《控制论》一书中指出:“17世纪和18世纪是钟表的时代,18世纪末和19世纪是蒸汽机的时代,现在则是通信和控制的时代。”确实如此,控制论与以往的重大发现或发明一样,也是时代的产物。本世纪随着新技术革命的崛起和发展,人类社会正处在一个日新月异的全新时代。现代化生产的发展,庞大而复杂的机器系统和技术工程的出现,使各种技术装置运行速度越来越快,原有的控制技术不能满足新的需要,控制技术革命势在必行;随着生产的迅速发展和社会生活节奏的不断加快,信息在各个领域的作用越来越大,迫切需要解决高效率处理和利用信息的问题。现代科学技术发展一日千里,在物理学、生物学、数理逻辑、数理统计学、心理学、医学等众多学科,在自动化技术、电子技术、通信技术等众多技术领域取得了丰硕的成果,为解决上述问题提供了前提条件和现实可能性。随着现代科学技术的发展,日益出现高度分化和高度综合的趋势,愈来愈互相联系成为统一的整体,迫切需要横跨各个领域、能有效解决不同领域共同问题的理论和方法。所有这些都构成了控制论产生和发展的直接动力,同时也是控制论企盼得到的结果。维纳等人顺应了时代发展的趋势,对社会需求作出了灵敏的反应,把自己的主观因素纳入了社会需求的轨道,从而作出了杰出的贡献。 马克思在评价改进蒸汽机的伟大人物瓦特时指出,瓦特的天才表现在他预见到了蒸汽机的一切可能的用途,把蒸汽机作为在大工业中可以普遍应用的发动机的改进,从而适应了当时正在蓬勃兴起的工业革命的需要。同样,我们不无理由地认为,维纳恰是“控制和通信”时代的天才人物,他的“天才”理论——控制论因此将有着更加辉煌灿烂的前景 诺伯特·维纳的控制论

诺伯特·维纳的控制论概述 自从1948 年诺伯特·维纳发表了著名的《控制论——关于在动物和机中控制和通讯的科学》一书以来,控制论的思想和方法已经渗透到了几乎有的自然科学和社会科学领域。维纳把控制论看作是一门研究机器、生命社会中控制和通讯的一般规律的科学,更具体他说,是研究动态系统在变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。“控制论”一同最初来源希腊文“mberuhhtz”,原意为“操舵术”,就是掌舵的方法和技术的思。在柏拉图(古希腊哲学家)的著作中,经常用它来表示管理人的艺术。

1834 年,著名的法国物理学家安培写了一篇论述科学哲理的文章,他进行科学分类时,把管理国家的科学称为“控制论”,他把希腊文译成法“Cybernetigue”。在这个意义下,“控制论”一词被编入19 世纪许多著词典中。维纳发明“控制论”这个词正是受了安培等人的启

发。

在控制论中,“控制”的定义是:为了“改善”某个或某些受对象的功能或发展,需要获得并使用信息,以这种信息为基础而选出的、于该对象上的作用,就叫作控制。由此可见,控制的基础是信息,一切信传递都是为了控制,而任何控制又都有赖于信息反馈来实现。信息反馈是制论的一个极其重要的概念。通俗他说,信息反馈就是指由控制系统把信输送出去,又把其作用结果返送回来,并对信息的再输出发生影响,起到制的作用,以达到预定的目的。 控制论的三个基本部分 1.信息论。主要是关于各种通路(包括机器、生物机体)中信息的加工传递和贮存的统计理论。

2,自动控制系统的理论。主要是反馈论,包括从功能的观点对机器和物体中(神经系统、内分泌及其他系统)的调节和控制的一般规律的研究。

3.自动快速电子计算机的理论。即与人类思维过程相似的自动组织逻过程的理论。 控制论系统的的主要特征 第一个特征,是要有一个预定的稳定状态或平衡状态。例如在上述的度控制系统中,速度的给定值就是预定的稳定状态。

第二个特征,是从外部环境到系统内部有一种信息的传递。例如,在度控制系统中,转速的变化引起的离心力的变化,就是一种从外部传递到统内部的信息。

第三个特征,是这种系统具有一种专门设计用来校正行动的装置。例如速度控制系统中通过调速器旋转杆张开的角度控制蒸汽机的进汽阀门升降装置。

第四个特征,是这种系统为了在不断变化的环境中维持自身的稳定,内部都具有一种自动调节的机制,换言之,控制系统都是一种动态系统。

控制论在管理上的应用 从控制系统的主要特征出发来考察管理系统,可以得出这样的论:管理系统是一种典型的控制系统。管理系统中的控制过程在本质上与程的、生物的系统是一样的,都是通过信息反馈来揭示成效与标准之间的差,并采取纠正措施,使系统稳定在预定的目标状态上的。因此,从理论说,适合于工程的、生物的控制论的理论与方法,也适合于分析和说明管控制问题。

维纳在阐述他创立控制论的目的时说:“控制论的目的在于创造一种言和技术,使我们有效地研究一般的控制和通讯问题,同时也寻找一套恰的思想和技术,以便通讯和控制问题的各种特殊表现都能借助一定的概念以分类。”的确,控制论为其他领域的科学研究提供了一套思想和技术,致在维纳的《控制论》一书发表后的几十年中,各种冠以控制论名称的边学科如雨后春笋般生长出来。例如工程控制论、生物控制论、神经控制论、经济控制论以及社会控制论等。而管理更是控制论应用的一个重要领域。至可以这样认为,人们对控制论原理最早的认识和最初的运用是在管理面。从这个意义上说,控制论之于管理恰似青出于蓝。用控制论的概念和法分析管理控制过程,更便于揭示和描述其内在机理。

控制工作与控制的比较 (一)管理控制的概念。 在管理工作中,作为管理职能之一的控制工是指:为了确保组织的目标以及为此而拟定的计划能够得以实现,各级主人员根据事先确定的标准或因发展的需要而重新拟定的标准,对下级的工进行衡量、测量和评价,并在出现偏差时进行纠正,以防止偏差继续发展今后再度发生;或者,根据组织内外环境的变化和组织的发展需要,在计的执行过程中,对原计划进行修订或制订新的计划,并调整整

个管理工作程。因此,控制工作是每个主管人员的职能。主管人员常常忽视了这一点似乎控制工作是上层主管部门和中层主管部门的事。实际上,无论哪一层的主管人员,不仅要对自己的工作负责,而已都还必须对整个计划的实施目标的实现负责,因为他们本人的工作是计划的一部分,他们下级的工作是计划的一部分。因此各级的主管人员,包括基层主管人员都必须承担实控制上作这一重要职能的责任。

(二)管理控制与“控制”的相似处。 管理活动中的控制工作,是一完整的复杂过程,也可以说是管理活动这一大系统中的子系统,其实质和制论中的“控制”一样,也是信息反馈。从图20—3 所示的管理控制工作的反馈过程可见,管理活动中的控制工作与控制论中的“控制”在概念上相似之处:

(1)二者的基本活动过程是相同的。无论是控制工作还是“控制”都包括三个基本步骤:1)确立标准;2)衡量成效;3)纠正偏差。为了实控制,均需在事先确立控制标准,然后将输出的结果与标准进行比较;若现有偏差,则采取必要的纠正措施,使偏差保持在容许的范围内。

(2)管控制系统实质上也是一个信息反馈系统,通过信息反馈,揭示管理活动中不足之处,促进系统进行不断的调节和改革,以逐渐趋于稳定、完善,直达到优化的状态。同其他系统中的控制一样,在现代化管理中有许多情况要正反馈。两个组织之间的竞赛或竞争就是一例,你追我赶,相互促进。是大量的还是为了缩小和消灭与既定目标的差距的负反馈, (3)管理控制统和控制论中的控制系统一样,也是一个有组织的系统。它根据系统内、的变化而进行相应的调整,不断克服系统的不肯定性,而使系统保持在某稳定状态。 管理控制与“控制”的区别 1.控制论中的“控制”,实质是一个简单的信息反馈,它的纠正措施往是即刻就可付诸实施的。而且,若在自动控制系统中,一旦给定程序,么衡量成效和纠正偏差就往往都是自动进行的,而管理工作中的控制活动远比上述的更为复杂和实际。主管人员当然是要衡量实际的成效情况,并它与标准相比较以及明确地分析出现的偏差和原因。但是,为了随之作出要的纠正,主管人员必须为此而花费一定的人力、物力和财力去拟订计划并实施这一计划,才有可能纠正偏差以达到预期的成效。

2.简单反馈中的“信息”,是一个一般意义上的词汇,即简单的“信息包括能量的机械传递、电子脉冲、神经冲动、化学反应、文字或口头的消息以及能够借以传递“消息”的任何其他手段。对于一个简单反馈的控制系来说,它所反馈的信息往往是比较单纯的。而对于管理控制工作中的“信息来说,它是根据管理过程和管理技术而组织起来的在生产经营活动中产的,并且经过了分析整理后的信息流或信息集,它们所包含的信息种类繁多数量巨大。这种管理信息(包括管理控制工作中的信息)和管理系统结合一起,就形成了一个系统——管理信息系统。这种系统,由于既要反映产的生产过程,以便使信息系统能起到控制产品生产过程和产品的价值形成程的作用;又要适应管理决策的需要,使信息系统能起到为各级管理服务作用,使信息的流动符合管理决策的需要,使信息系统成为进行科学管理严格执行计划的有力工具。因此,我们就要求它具有如下功能: (1)处理信息及时、准确;

(2)控制计划和经营管理,使之处于最佳状态;

(3)便于进行方案比较和择优; (4)有助于进行预测工作。

管理是否有效,其关键在于管理信息系统是否完善,信息反馈是否灵敏正确、有力。灵敏、正确和有力的程度是一个管理制度或一个管理职能部是否有充沛生命力的标志,这就是现代管理理论中的反馈原理。要“灵敏”就必须有敏锐的“感受器”,以便能及时发现变化着的客观实际与计划目之间的矛盾。要“正确”,就必须有高效能的分析系统,以过滤和加工感来的各种消息、情报、数据和信息等,“去粗取精、去伪存真、由此及彼由表及里”。“有力”就是把分析整理后得到的信息化为主管人员强有力行动,以修正原来的管理动作,使之更符合实际情况,以期达到管理和控的目的。

3.按照“控制论”的观点,生物或机械等等各种系统的活动均需要控制。

进行这种控制活动的目的是设法使系统运行中所产生的偏差不致超出允许范围而维持在某一平衡点上。

对管理来说,控制工作的目的不仅是要使一个组织按照原定计划,维其正常活动,以实现既定目标;而且还要力求使组织的活动有所前进,有创新,以达到新的高度,提出和实现新的目标。也就是说,管理的五个职活动,通过信息反馈,形成了一个闭合回路系统。管理活动无始无终,一面要像控制论中的“控制”一样,使系统的活动维持在一平衡点上;另一面还要使系统的活动在原平衡点的基础上。求得螺旋形卜升。全面质量管中推行的PDCA 工作法,实际上就是体现了这个特点。

控制工作的目的、作用及重要性 在现代管理系统中,人、财、物等要素的组合关系是多种多样的,时变化和环境影响很大,内部运行和结构有时变化也很大,加上组织关系错复杂,随机因素很多,处在这样一个十分复杂的系统中,要想实现既定的标,执行为此而拟定的计划,求得组织在竞争中的生存和发展,不进行控工作是不可想象的。

一、控制工作的目的和作用。 在早期的管理活动中,往往是通过财务审计来进行控制工作的。那时组织规模不大,涉及到的范围较小,业务活动种类也比较简单,所以进行务审计的目的是防止有限的资金在使用过程中出现浪费或流失,井保障能得最大的收益。随着社会和科学技术的进步,组织的活动规模越来越大,动内容也增加广日益复杂,因而控制工作的内容也越来越多,已不仅仅是务审计所能概括得了的。但尽管如此,财务审计仍不失为一种重要的控制法。

在现代的管理活动中,无论采用哪种方法来进行控制工作,要达到的一个目的(也就是控制工作的基本目的是要“维持现状”,即在变化着的外环境中,通过控制工作,随时将计划的执行结果与标准进行比较,若发有超过计划容许范围的偏差时,则及时采取必要的纠正措施,以使系统的动趋于相对稳定,实现组织的既定目标。

控制工作要达到的第二个目的是要“打破现状”。在某些情况下,变的内,外部环境会对组织提出新的要求。主管人员对现状不满,要改革,创新。要开拓新局面。这时,就势必要打破现状,即修改已定的计划,确新的现实目标和管理控制标准,使之更先进、更合理。 在一个组织中,往往存在两类问题:

(1)经常产生的可迅速地、直接地影响组织日常经营活动的“急性问题

( Acuteproblem) ;

(2) 长期存在会影响组织素质的“ 慢性问题(Chronicproblem)。

解决急性问题,多是为了维持现状。而打破现状,须解决慢性问题。在各级组织中,大量存在的是慢性问题,但人们往往只意解决急性问题而忽视解决慢性问题。这是因为慢性问题是在长期的活动逐渐形成的,产生的原因复杂多样。人们对于其存在已经“习以为常”,至适应了它的存在,不可能发现或者即使是已经发现了也不愿意承认和解由于慢性问题所带来的对组织素质的影响。而急性问题是经常产生的,对数人的工作和利益会产生显而易见的影响,故容易被人们发现、承认和解决。

因此,要使控制工作真正起作用,就要像医生诊治疾病那样,重点解决慢问题,打破现状,求得螺旋形上升。

要打破现状,解决慢性问题,是需要一定时间的。这段时间就叫做“理突破过程”。例如,在企业管理中,要分析企业的产品质量,可以将产的优等品率作为考核评价指标之一。若一个企业要把产品的优等品率从原的80%提高到95%,就需要有一个过程。

尽管在日常活动中,控制工作的目的主要是前述两个,但进行控制工的最佳目的是防止问题的发生。这就要求管理人员的思想应当向前看,把制系统建立在前馈而不是简单的信息反馈的基础上,在不应发生的偏离计的情况出现以前就能预测到并能及时采取措施来加以防止。

控制工作的重要性 为了实现上述的目的,控制工作在管理活动中的重要性是显而易见的可以从以下两方面来理解:

(一)控制工作的重要性体现在:任何组织、任何活动都需要进行控制。

这是因为即便是在制定计划时进行了全面的、细致的预测,考虑到了各种现目标的有利条件和影响实现的因素,但由于环境条件是变化的,主管人受到其本身的素质、知识、经验、技巧的限制,预测不可能完全准确,制出的计划在执行过程中可能会出现偏差,还会发生未曾预料到的情况。这时。

控制工作就起了执行和完成计划的保障作用以及在管理控制中产生新的划、新的目标和新的控制标准的作用。通过控制工作,能够为主管人员提有用的信息,使之了解计划的执行进度和执行中出现的偏差及偏差的大小并据此分析偏差产生的原因;对于那些可以控制的偏差,通过组织机构,究责任,予以纠上;而对于那些不可控制的偏差,则应立即修正计划,使符合实际。

(二)控制工作的重要性还表现在它在管理的五个职能中所处的地位其相互关系上。 控制工作通过纠正偏差的行动与其他四个职能紧密地结合一起,使管理过程形成了一个相对封闭的系统。在这个系统中,计划职能择和确定了组织的目标、战略、政策和方案以及实现它们的程序。然后,过组织工作、人员配备、指导与领导工作等职能去实现这些计划。为了保计划的目标能够实现,就必须在计划实施的不同阶段,根据由计划产生的制标准,检查计划的执行情况。这就是说,虽然计划工作必须先于控制活动但其目标是不会自动实现的。一旦计划付诸实施,控制工作就必须穿插其进行。它对于衡量计划的执行进度,揭示计划执行中的偏差以及指明纠正施等都是非常必要的。同时,要进行有效的控制,还必须制订计划,

必须有组织保证,必须要配备合适的人员,必须给予正确的指导和领导。所以说控制工作存在于管理活动的全过程中,它不仅可以维持其他职能的正常动,而且在必要时,还可以通过采取纠正偏差的行动来改变其他管理职能活动。虽然有时这种改变可能是很简单的,例如在指导中稍作些变动即可;

但在许多情况下,正确的控制工作可能导致确立新的目标,提出新的计划改变组织机构,改变人员配备以及在指导和领导方法上作出重大的改革。

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