控制論科學方法論金觀濤華國凡著新星出版社 NEW STAR PUBLISHER
本書從控制論和系統論基本概念的角度介紹科學方法論知識。書中選用大量生動的事例，深入淺出地介紹了控制、反饋、資訊、思維和組織，系統及其演化，質變的數學模型等問題。在香港和臺灣地區，被很多學校、企業選為教材。 本書首版於1983年，風靡一時。 ISBN 7-80148-809-1 9 787801 488091> ISBN 7-80148-809-1 定價：16.00元版權宣告本書籍由pdf_world製作釋出，針對目前圖書數量繁多，質量參差不齊，讀者面對買書易，買好書難的問題。pdf_world旨在為讀者購書前提供另外一種快捷瞭解圖書內容，挑選好書的方法。因此， pdf_world每週都會更新一批當年度最新的暢銷書供讀者選擇。 核心訂製書業務：只要是國內出版社出版超過半年的書，本店一般都可以為您製作掃描版電子文件，如有需要，請關注我們的官網： http://pdf-world.taobao.com 宣告： 1.本書僅供讀者購買紙本書前預覽內容使用 2.頭尊重原作者的勞動成果，請於下載後48小時內刪除 3.如果您確實需要此書，請透過正規渠道購買紙本書書自屋助控制論科學方法論金觀濤華國凡著新星出版社 NEW STAR PUBLISHER
圖書在版編目（CIP）資料控制論與科學方法論/金觀濤著•一北京：新星出版社， 2005.4 ISBN 7-80148-809-1 I. 控• I.金⋯亞. 控制論 TV.0231 中國版本圖書館 CIP 資料核字（2005）第041902號出版發行：新星出版社出版人：謝剛社址：北京市東直門南大街9號華普花園郵政編碼：100007 電話：010-84094409 傳真：010-84094789 E-mail: [email protected] 印刷：山東新華印刷廠臨沂廠開本：880×1230 1/32 印張：7. 125 字數：143千版次：2005年5月第一版 2005 年5月第一次印刷印數：0001~6 000 定價：16.00元版權專有侵權必究•如有質量問題，請與印刷公司聯絡調換 （電話： 539-2925659）
臺灣版序臺灣讀者一定聽說過這些年來席捲大陸的控制論、系統論、資訊理論（也稱三論）熱潮。本書就是這方面的著作之一。 這本書從寫作、出版差不多歷時十個年頭。最初是我們給學生寫的講座，在“文革”後期（1974-1975）曾以油印本在地下流傳。1983年才正式出版。今天書中的內容、概念以及各種詞彙已十分普及。 當初，我們是本著向中國讀者普及控制論和科學方法論的目的寫這本書的，故沒有對書中的很多概念的來由做清楚的交待。其實書中的一些概念已融入了我們自己的創造。 本書的寫作盡力取中國人喜聞樂見的形式。同時我們也加進了很多自己多年思考的成果，例如：可能性空間、共軛控制、突變理論和質變的關係、組織論模式等等。因此，臺灣讀者不必因本書構架和許多概念和 cybernetics、control theory 有所不同而奇怪。我相信臺灣讀者會對書中的內容感興趣的，並透過本書看到作者的探索道路。 因本書另外一位作者華國凡先生目前在美國舊金山，故只能由我一個人來撰寫臺灣版的序言。 金觀濤 1988年春節前夕於中關村序言最偉大的東西是世界上最簡單的東西，它和你自己存在一樣簡單。 辦喜（19 世紀印度哲學家） 這是一本試圖運用控制論、系統論的某些概念來介紹科學方法論的書。 促使我們來寫這本小冊子的，是十年前一個偶然的事件。 有一次，我們向一位化學界的老教授談起控制論，認為這門和電子計算機一起成長起來的邊緣科學提供了許多有益的方法論啟示。他不相信，他認為一切被稱為方法論的東西無非是事後諸葛亮，對科學研究無濟於事。在爭論中，他向我們提出了挑戰。當時他正在探索“的確良”合成的新工藝，實驗遇到巨大的困難；做出來的產品的黏度總是太低，一個多月來，還沒有找到失敗的原因。他說，如果你們的控制論真對科學方法論有所建樹，就應該拿出解決的辦法來。在他的提議下，我們這些既沒有做過聚合實驗，又沒有足夠的
2 控制論和科學方法論化學知識的外行幫助他分析起問題來。我們發現，老教授雖然對這一具體的化學問題有比我們豐富的知識，然而，有一些在我們搞控制論的人看來極為簡單的原則卻被忽視了。 比方說，反應釜是一個黑箱，實驗的目的是要控制化學反應朝某個方向進行，從控制論的角度來分析，很顯然，為了控制反應，我們必須獲得關於反應進行程度的足夠的資訊，並使資訊系統構成負反饋體系。在分析了實驗過程後，我們認為失敗的關鍵在於未能獲得足夠的資訊量，因此不能形成有效的控制。這不是一個化學問題，而是一個控制方法的問題。 為此，我們提出了一個簡單的改進辦法，例如建立一個新的儀器系統，準確及時地取得反應釜中變化的資訊以及考慮資訊的反饋。最初，老教授半信半疑。第二天，他和助手們開始考慮我們的方案，不到一個星期，實驗成功了。從此以後， 老教授對控制論的方法論發生了濃厚的興趣。並運用有關的原理又陸續完成了一些很出色的工作。他建議我們把控制論的方法論講一講，認為這是一件有意義的事情。這本小冊子就是在幾個講座的基礎上開始寫作起來的。 如果我們去追溯控制論思想的源流，就能發現它至少是三條悠長的支流匯合的結果。 一條是數學和物理的發展。特別是19世紀末20世紀初，吉布斯提出了統計力學，20世紀20年代後，量子力學又建立起來了。有不少科學家認為：與其說我們這個世界是建立在必然性之上的，倒不如說是建立在偶然性之上的，許多物理定律僅僅是大量事件統計平均的結果。科學的發展迫使人們回答必然性和偶然性之間的關係。於是，確定性與非序言 3 確定性以及它們之間關係的研究成為科學界最熱門的課題。 機率論的成熟，熱力學中的熵直至資訊概念的提出，就是這一研究的逐步深人。 另一條支流是生物學和生命科學的進展。科學家早就發現，生物界不是一個充滿必然性的機械世界，另一方面，生物個體行為也不能用統計力學和量子力學所用的純或然語言來刻畫。生命的活動中既有或然性，也有必然性。生命是怎樣把必然與偶然統一起來的？科學家對生命的機制發生了濃厚興趣。20世紀三四十年代，生物學家提出了“內穩定” 概念，意味著人類對這一問題的認識已推進到新的階段，它直接為控制論的誕生奠定了基礎。 第三條支流是人類對思維規律的探討。它集中地反映在計算機制造和數理邏輯的進展。數學家特別是計算機的研製者們企圖用數學語言來模擬人的思維過程。第二次大戰前後，電子計算機的製造成為控制論成熟的前奏曲。 在20世紀40年代，標誌著這三條支流匯合的科學著作終於出現了。1947年，維納的《控制論》就是作為統一它們的最初嘗試。儘管維納的這本書中有許多錯誤，有很多大膽的但後來被證明是不妥切的設想，但這本書震動了科學界。科學家們被建立各門學科的統一方法論的雄心所吸引。一大批各個領域中的專家紛紛互相對話，控制論、系統論成為二次大戰後直至今天的不可忽視的科學思潮。 由於控制論中含有把各門學科分支統一起來的科學方法論，它在各個領域中的運用都取得了輝煌的成果。經濟控制論、社會控制論、工程控制論、生物控制論、資訊理論、教育控今
4 控制論和科學方法論制論•⋯一座座新興的科學大廈在迅速建造中。但另一方面，對控制論方法本身的研究，特別是從科學方法論角度來清晰地闡述和總結它，反而顯得薄弱了。這就造成一種印象：控制論方法是一種極度抽象高深的東西。特別是初學控制論的人，在碰到控制論中“資訊”、“通道容量”、“濾波”、“超穩定系統”等一大堆名詞時，往往被弄得暈頭轉向。控制論所運用的數學工具，往往令人望而生畏。那麼是不是不懂高等數學，就無法掌握控制論的基本方法呢？不是，控制論不是一門只能用數學來表達的科學。這本書我們就打算撇開數學，從科學方法論的角度來談談控制論。我們力求使所涉及的問題以通俗的方式得到說明，以便讓從來沒有接觸過高等數學的讀者也能毫不費力地跟大家一起參加討論，不至因數學語言的隔閡而妨礙他對方法論的興趣。 我們的討論不一定侷限在經典控制論和系統論中，而是拓展到整個科學領域。比如我們花了很大篇幅討論了近年來出現的突變理論及其對哲學的貢獻。而突變理論的出發點，是控制論中有關係統穩定性的問題。 讀者顯然不能指望從這本小冊子瞭解到控制論的全貌。 書中所引述的例子，一部分來自科學和生活等各種領域，一部分來自中國古典哲學。這是因為現代科學的某些思想往往在今天我們能夠以精確的方式表述之前，就被我們的祖先注意過，有的甚至還被認真地研究過。 我們贊同一句格言：“與其不斷重複一句不會錯的話，不如試著講一句錯話。”它經常鼓勵我們去考察那些雖不成熟但富有吸引力的新鮮思想，並把它們收集起來跟大家一起序言 5 討論。 我們並不鼓勵讀者完全接受書中的每一個觀點，但希望本書所提供的思考方式會有助於開啟讀者的思路。希望讀者在讀完本書後能提出更多的問題並斧正本書的種種謬誤。 金觀濤華國凡 1979年目錄臺灣版序： 序言第一章控制和反饋 1.1 可能性空間 1.2：人透過選擇改造世界： 1.3 控制能力 1.4 隨機控制 … 1.5 有記憶的控制 1.6 共軛控制 1.7 負反饋調節 1.8 負反饋如何擴大了控制能力 1.9 正反饋與惡性迴圈 ⋯