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《控制论与科学方法论》书评

《控制论与科学方法论》书评

作者: 失落的艺术 | 来源:发表于2025-06-09 03:03 被阅读0次

一、内容简介

本书作者金观涛写的一本有关控制论的科普书。

大致分为三大部分,第一大部分,作者介绍了有关控制系统的两大基本概念:控制和信息;

第二大部分,作者介绍了系统的几种类型:因果长链、概率因果、互为因果或自为因果、因果网络,系统的稳态结构,系统的演化,系统的崩溃,并在数学上介绍系统的突变问题;

第三大部分,作者从科学哲学的角度,把客体比喻成要认识的黑箱来谈论我们人类的认识系统(认识论),最终得出结论:科学本身是永远围绕着人为核心来展开的。

二、我的感触

1. 通过共轭控制和矩阵的线性变换扩大人的控制范围。

人和猿的一个基本区别是人能够制造并使用工具。通过工具,人们可以完成许多直接用双手不能完成的工作,人的控制范围扩大了。一件工具发明出来,开始的时候它的使用范围也是有限的,人们为了完成更复杂的工作,又得研究使用工具的方法以及使用工具的工具。人类在自已历史的每一个阶段,总要面临一大堆在当时拥有的控制手段无法直接完成而又需要完成的工作,也就是扩大自已的控制范围的问题。当人们要扩大控制范围的时候,通常要用到一种叫共轭控制的方法。这种方法并不涉及某一具体的工具的发明,但却包含了一切工具的控制原理。它专门研究如何将一件人们无法完成的工作变成能够完成的工作。说起来有人也许觉得有点奇怪,其实这种方法我们几乎每天都在接触,有时候连小孩子也懂得运用。好了,让我们先讲一个关于小孩子的故事吧。(曹冲称象的故事)

其实这里的共轭控制\mathrm{L}^{-1}\mathrm{AL}=B,这里我们本来无法求解B,但把B转换成了问题A,L是我们的工具,我们通过L这个步骤和L的逆步骤就能只需要考虑A就行了。再到曹冲称象的故事中,曹冲把大象的重量换成石头的重量,虽然大象的体积大,无法称量,但是石头是可以称量的,所以思路是如何把大象的重量等价于石头的重量,这就是L的操作了。

作者举了一个很秒的例子,将两个固体混合均匀,如何才能做到均匀呢?通过将两个固体溶于溶液中,然后在结晶就可以了。

\mathrm{A}——控制液体混匀的方法
\mathrm{L}——将固体溶于某种液体(感受器)
\mathrm{L}^{-1}——的反变换,将溶液蒸干(效应器)

共轭控制揭示了人类使用工具过程的本质。也许有人会问,把使用工具这么一件直观的事情表述成那样复杂的一种结构,有什么意义呢?其意义在于运用控制论方法后,就可以用数学语言来确切地描述这一过程了,并且可以把很多数学上关于共轭控制的成果运用到制造和使用工具的研究中去,得出许多凭直观想像不到的结论来。

2. 事件发生的概率越小,说明信息包含的可能性空间就越大,也即信息量就越大。

对信道带宽的因素由3个决定 :信道类型(传播信息的材料等),噪音(传播过程中的自然干扰),主观干扰(接受者)

3. 一个系统的组织过程的度量和信息的度量一致。

一个组织的确定意味着只能发生这种或那种联系,而不能任意发生别种联系。因此,所谓组织过程是事物之间联系的可能性空间从大变小的过程。或者说是从混乱无序发展到有秩序的过程,是一个建立联系的过程。

那么组织跟信息有什么关系呢?我们马上会想到,控制、信息和组织都可以表述为可能性空间的缩小。差别在于可能性空间的状态不同。在组织中可能性空间的状态不是一般的可辨状态,而是代表事物相互联系的方式,一个状态代表一种联系方式。因此,组织起来的过程实际上是事物间建立某些确定的联系,排除了其他种联系的可能,从而也就排除了联系的混乱性和随机性。实际上,组织过程与获得信息是密不可分的。控制论指出,一个系统必须获得一定量的信息才能组织起来。

4. 事物具有确定的性质。

实际上,任何一种物质都是一个系统,系统的可能结构是很多的,它的结构在内外干扰作用下不断发生这样的形变。在干扰存在条件下,只有稳态结构才能存在,因此,事物表现出的性质一般都是某一种稳态结构所具备的质。换言之,对于事物质的规定,干扰像海浪一样包围着它,冲击着它。在干扰的冲击之下,物质要具有某一种确定的性质,无论是几何形状、物理性质或化学性质,都不能是任意的。这种性质必须具有稳定性,要满足稳定性必备的条件。也就是说,系统表现出的确定性质必须是系统稳态结构所决定的性质。

也就是说,不稳定的东西我们是把握不住的,因为这里说的把握,就是认识一事物的性质,而这些性质是靠稳定的结构表现出来的。如果一切都是流变的,那么也就没有固定的性质,也就没有本质,真理的存在了。当然,也许在较大的范围内,可能没有本质,但相对于人类的尺度来说,就有本质了。

三、本书特色

内容只有不到15万字,大概2天的时间就能读完。

结构清晰,逻辑连贯,可读性极强。

四、我的看法

在《后现代主义和文化理论》这本书中,看到作者对阿尔都塞的结构主义意识形态的阐述,初步对系统论有了一点感觉。然后无意间在看现代性相关书籍时,找到《历史的巨镜》,对系统产生了兴趣,也关注了作者金观涛。因为研究领域是LLM,对涌现概念,生命,意识等现象有点兴趣,然后找到了一本书《复杂》,这本书中谈的复杂性,涌现概念,也是系统论的一部分。

然后最近又突然意识到社会学理论里面提到的功能主义,帕森斯和卢曼的理论有点相关。在看金观涛这本书《控制论与科学方法论》时,B站无意间给我推送了一本两年前看过的一本书 ——Atomic Habits,又翻了一下,竟然当时我还有批注,里面说的就是目标与系统的关系问题,体系,布局等等,里面我还画了很多线You no not rise to the level of your goals. You fall to the level of your systems.

看完这本书,感触最深的是为什么不早点看到呢?后来一想,原来这是一个水到渠成的过程,也许几年前,没接触LLM时,没了解现代性时,也就不会找到《历史的巨镜》,当然,也就不会看到这本书了。这本书完美的融合了自己的一些过去的思考,例如熵增,信息量,复杂性,涌现,负反馈,系统。

原来我之前思考的是控制论,系统论的东西,并不是哲学意义上的结构主义,然后想到可能阿尔都塞的结构主义中的结构其实更准确的说是系统吧。

然后想到上一年快速浏览《复杂》这本书提到的那个混沌方程——逻辑斯蒂映射方程——有点悟了,原来系统里都是变量或者说,是不同的变量组合成了系统,而不同的变量之间都有联系,因为变量与变量之间的影响结果又再次作用到了系统本身,就产生了复杂性。

最后作者还从科学哲学的角度谈到了波普尔的不可证伪理论和库恩的范式理论,引起了共鸣。

我想,看完了这本书,再看《复杂》这本书可能更加能深入地理解吧。

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