Кибернетика: от начала и до…
Кибернетика: от начала и до…
Автор: Александр Костинский
Опубликовано в журнале "Компьютерра" №12 от 28 марта 2001 года
Закончив прошлогоднюю акцию «Цифровой век», мы объявили, что этот год пройдет у нас под знаком науки. Он и проходит: вышло уже несколько тем номера, будут и другие, и именно в этом «научном» контексте я предлагаю рассматривать публикуемую сегодня статью. Она, будучи формально «про кибернетику», на самом деле охватывает более широкую тему: как с развитием истории менялась идеология и методология научного процесса, и еще шире - о взаимоотношениях человеческого «разума» и «компьютеров». Заметьте, что статья Александра Костинского удачно перекликается с сегодняшней темой номера. - М.Б-З.
Когда вспоминают о кибернетике, обычно отсчет ее времени ведут с выхода в свет в 1948 г. книги Норберта Винера «Кибернетика или управление и связь в живых организмах и машине». Это одновременно и точно, и неточно. Точно - потому что в общественном мнении эта дисциплина закрепилась именно после работ Винера и его коллег. Неточно, потому что задачи, поставленные кибернетикой, были сформулированы задолго до ее появления в попытках разработать формализованный язык описания сложных процессов в человеке, природе и обществе. Кибернетики не смогли решить многих заявленных задач (машинный перевод, распознавание речи и т. д.), и из-за этого иногда о кибернетике говорят чуть ли не как о псевдонауке, подобной астрологии. В статье мы попробуем обозреть пласт культуры, породивший кибернетику, по-прежнему существующий и ждущий освоения.
Век машин и век систем
Закончился ХХ век. Закончился впечатляющим шествием цифровых технологий и стремительным распространением всемирной компьютерной сети, закончился резким недоверием к науке, технике, прогрессу, больше похожим на психологическую травму. Вот что недавно написали - нет, не гуманитарии, а физики и математики - в книге «Синергетика и прогнозы будущего»: «И вот конец века… Озоновая дыра, перспектива глобального потепления, гибель огромных массивов тропических лесов… Встревоженные ученые, разделяющие их озабоченность политики… Тупик „устойчивого развития“».
Первая половина ХХ века прошла под знаменами коммунизма и национал-социализма. Гитлер и Маяковский почти одними и теми же словами скандировали: «Единица - вздор, единица - ноль». Сталин хвалил добросовестных трудящихся, сравнивая их с винтиками большой государственной машины. Но «идейную основу тоталитаризма, - писал Валентин Турчин, - нельзя объяснить одним лишь политическим прагматизмом, он имеет корни в научном мировоззрении той эпохи».
Очертания каждой эпохи во многом определяются общим методом исследования и описания окружающего мира. Трагедия первой и второй мировых войн обнаружила несостоятельность взглядов, рожденных естественнонаучной революцией трех прошлых веков. Стало очевидно, что необходимо радикально изменить как понимание действительности, так и метод ее познания.
Естественнонаучная картина мира, сложившаяся к началу двадцатого века, выглядела так. В пустом трехмерном пространстве движутся атомы и молекулы. Они действуют друг на друга с силами, которые зависят только от взаимного расположения и скоростей. Силы, по законам механики, определяют дальнейшее движение частиц. Поэтому каждое следующее состояние мира предопределено его предыдущим состоянием. Детерминизм и причинность были характерными чертами научного мировоззрения уходящей эпохи. Их порождением стали материализм и позитивизм, ведущие тогда философские учения, отличавшиеся, по словам Турчина, «наивным реализмом, который критическую философию просто отбрасывал, не зная, что с ней делать… Наука в то время еще не нуждалась в критической философии».
В русской литературе есть выразительное описание подобных взглядов. Это «Отцы и дети» Тургенева. Петр Вайль и Александр Генис в статье о романе рисуют логическую цепочку того времени: «На общество произвели сильное впечатление естественнонаучные открытия: закон сохранения энергии, клеточное строение организмов. Выяснилось, что явления жизни можно свести к простейшим химическим процессам, выразить доступной и удобной формулой… Таким образом, сама высшая деятельность человека - мышление - оборачивалась физиологическим механизмом, который можно проследить и описать. Тайн не оставалось». В то время считали, что объективные «законы природы», как залежи полезных ископаемых, существуют независимо от субъекта, и их нужно только открыть. В области общественных наук такое «открытие» объективных законов совершил, по мнению многих его современников и последователей, Карл Маркс. Все научно, безо всяких там свободы воли, индивидуальности, личности. Бытие определяет сознание. Производительные силы, базис, измеряемые и наблюдаемые величины, естественно, определяют производственные отношения, а в конечном счете, и малоосязаемые культуру или творчество.
Научным методом механистического мира был анализ. Сначала объект необходимо разложить на первичные элементы: атомы в физике, клетки в живой природе, фонемы в лингвистике, простые идеи и впечатления в психологии. Потом необходимо изучить устройство и поведение этих первичных элементов. На последнем этапе, синтезе, из понимания отдельных частей конструируется понимание целого.
Ограниченность механистической картины мира была распознана еще Иммануилом Кантом, он отказался признать «вещами в себе», то есть независимыми от наблюдателя, даже пространство, время и причинность - основу механистического мировоззрения. Их Кант считал формами восприятия действительности. С яростной критикой «механической концепции» истории, экономики, социологии с разных точек зрения выступили Федор Достоевский и Фридрих Ницше. Они защищали самоценность и первичность человеческой личности. Но слишком велик был энтузиазм «научного освоения природы», слишком очевидными были первоначальные успехи «строительства нового мира», чтобы к их предостережениям прислушались.
Вторая мировая война показала несостоятельность общественных наук. Режимы Сталина, Гитлера, Муссолини явно не укладывались в довоенные политические и социологические концепции. Но серьезные бреши в них были пробиты еще до войны: ими стали теория относительности, квантовая механика и новая математика. Теория относительности показала, что физический мир лучше описывается моделью, где пространство, время и гравитация - неразрывное целое. Причем пространство может искривляться, время - идти для разных наблюдателей по-разному, а вопрос «а как на самом деле?» вообще не имеет смысла. Квантовая механика пошла еще дальше, показав, что нельзя одновременно определить, например, импульс частицы и ее координату. А после работ Макса Борна и Вольфганга Паули рухнул классический принцип причинности. Даже в таком простом случае, как движение электрона к одноименно заряженной сетке, зная все причины, нельзя точно предсказать следствия: пролетит он через сетку или вернется назад. В математике Гёдель строго показал, что даже в арифметике не существует конечного набора первичных утверждений, из которого можно вывести все истинные арифметические утверждения.
Когда выяснилось, что многие проблемы не имеют решений в рамках сложившейся структуры научных дисциплин, потребовались новые междисциплинарные исследования, например, в менеджменте, политологии, областях, связанных с зенитными и локационными системами, счетными машинами, информационными потоками в управлении. Ученые обнаружили, что существуют объекты, которые необходимо рассматривать и изучать целиком. Свойства целого нельзя было получить, исследуя его части. Ученые пришли к выводу, что имеют дело с новым классом объектов, который они назвали Системами. Так началась новая эпоха - эпоха систем, а первой наукой о них стала кибернетика.
Но может быть, еще более важным следствием новой физики, математики и кибернетики стало возрождение критической философии. Стало понятно, что мы не открываем законы природы, а строим модели, подходящие для описания нашего взаимодействия с окружающим миром. Сознание и Свобода воли вернулись на подобающее им место.
Начало кибернетики
Именно в кибернетике сосредоточилось на три десятилетия большинство усилий и надежд на решение системных задач, многие из которых позже растеклись по другим научным и техническим направлениям.
Имя новой дисциплине было дано, по словам Винера, так: «…с первых же шагов был озадачен необходимостью придумать заглавие, чтобы обозначить предмет, о котором я писал… Единственное, что я смог подобрать, было греческое слово kubernhths, обозначающее «рулевой», „штурман“». Любопытно, но Винер, видимо, не знал, что слово kubernhths еще в XIX веке использовал Андре Ампер в своем труде «Очерки по философии наук». Кибернетика у Ампера была наукой несамостоятельной, входившей в «политику». У Винера они поменялись местами. В момент своего второго рождения kubernhths из Золушки превратилась в принцессу и стала претендовать на координацию других наук. Раньше такая обобщающая роль принадлежала только философии.
Какие же новые направления обобщила кибернетика? Всегда есть соблазн попытаться описать сложные события с позиции «конечной причины». Пример такой попытки находим в «КТ» (#199 от 02.06.97) в изложении Михаила Ваннаха: «…Кибернетика начала свое развитие с события, которое американцы называют День бесчестья… Торпедоносцы и пикирующие бомбардировщики… лишили американский Тихоокеанский флот его ядра: четыре линкора было потоплено, а четыре - тяжело повреждено… От американских военных инженеров потребовалось резко повысить эффективность зенитного вооружения линейных кораблей. Определение точек, куда нужно навести ствол орудия для того, чтобы выпущенный из него снаряд встретился с атакующим самолетом, производились с помощью вычислительного устройства. Группа доктора Винера занималась как раз разработкой алгоритмов работы таких вычислителей… а теоретическим результатом этих работ стала его знаменитая книга „Кибернетика“» (близкую точку зрения высказывал и Максим Отставнов).
Действительно, Винер работал над оптимальными моделями зенитно-локационных систем, но это помогло ему только лучше осознать роль обратной связи в системах управления и убедиться в своих ранних предположениях, что повышение точности вычислительных методов ограничено неустойчивостью их поведения (см. врезку). Этот важный результат показывал, что принцип неопределенности нескольких параметров системы одновременно справедлив не только в микромире.
Новая наука произвела переворот. Она сконцентрировалась не на физических объектах, а на отношениях между ними. Взгляд на общество как на многоуровневую систему позволил описать в научных терминах такие ключевые понятия, как идеалы, цели и задачи. Мышление технической элиты настолько зависело от научного обоснования понятий, что во многом благодаря кибернетике было осознано, какими большими и реальными достижениями были либеральные институты власти, гражданское общество и какой серьезной творческой работы требует их поддержание и развитие.
Кибернетика избавила понятия «иерархия» и «бюрократия» от эмоциональной нагрузки. Стало очевидно, что большие системы не могут быть организованы иначе, как иерархически. Иерархия - это структура, которая может динамично меняться и не быть жесткой или угнетающей. Если жесткая иерархия ведет к окостенению и тоталитаризму, то отсутствие иерархии - это груда щебня, развалины, толпа.
Кроме философских достижений у кибернетики были и вполне конкретные успехи. Благодаря ей произошел перекрестный обмен идеями между исследованием операций, теорией оптимального управления, теорией автоматов, теорией алгоритмов. Все это сильно повлияло на последующее развитие мира ЭВМ.
Но от новой науки стали ждать гораздо большего. Тому виной и неосторожные прогнозы некоторых кибернетиков, охотно подхваченные писателями-фантастами и журналистами. Эти прогнозы породили лавину произведений, где мыслить начинало все: от роботов, выходящих из-под контроля людей, и самоорганизующейся плесени до океана на далекой планете Солярис. Во множестве появились публикации, где обещался переворот в области умственной деятельности - такой же, какой совершили машины, заменившие физический труд. Вот-вот, казалось, должны были появиться компьютерный перевод, распознавание образов, поиск и генерация знаний в базах данных, самообучающиеся автоматы и, наконец, самое главное - искусственный интеллект! Но их появление все откладывалось, что поначалу не вызывало опасений.
На первый план выходили автоматизация производства и вычислительные машины, и постепенно под кибернетикой стали понимать автоматизацию, а под искусственным интеллектом - компьютер, начиненный алгоритмическими программами. В высших учебных заведениях появились факультеты вычислительной математики и кибернетики. На них, как ни странно, читалось много курсов по вычислительным методам, а курса кибернетики не было. Заканчивался первый романтический этап развития науки об управлении.
Окончание следует.
Источник: https://www.computerra.ru/
Автор: Александр Костинский
Опубликовано в журнале "Компьютерра" №12 от 28 марта 2001 года
Закончив прошлогоднюю акцию «Цифровой век», мы объявили, что этот год пройдет у нас под знаком науки. Он и проходит: вышло уже несколько тем номера, будут и другие, и именно в этом «научном» контексте я предлагаю рассматривать публикуемую сегодня статью. Она, будучи формально «про кибернетику», на самом деле охватывает более широкую тему: как с развитием истории менялась идеология и методология научного процесса, и еще шире - о взаимоотношениях человеческого «разума» и «компьютеров». Заметьте, что статья Александра Костинского удачно перекликается с сегодняшней темой номера. - М.Б-З.
Когда вспоминают о кибернетике, обычно отсчет ее времени ведут с выхода в свет в 1948 г. книги Норберта Винера «Кибернетика или управление и связь в живых организмах и машине». Это одновременно и точно, и неточно. Точно - потому что в общественном мнении эта дисциплина закрепилась именно после работ Винера и его коллег. Неточно, потому что задачи, поставленные кибернетикой, были сформулированы задолго до ее появления в попытках разработать формализованный язык описания сложных процессов в человеке, природе и обществе. Кибернетики не смогли решить многих заявленных задач (машинный перевод, распознавание речи и т. д.), и из-за этого иногда о кибернетике говорят чуть ли не как о псевдонауке, подобной астрологии. В статье мы попробуем обозреть пласт культуры, породивший кибернетику, по-прежнему существующий и ждущий освоения.
Век машин и век систем
Закончился ХХ век. Закончился впечатляющим шествием цифровых технологий и стремительным распространением всемирной компьютерной сети, закончился резким недоверием к науке, технике, прогрессу, больше похожим на психологическую травму. Вот что недавно написали - нет, не гуманитарии, а физики и математики - в книге «Синергетика и прогнозы будущего»: «И вот конец века… Озоновая дыра, перспектива глобального потепления, гибель огромных массивов тропических лесов… Встревоженные ученые, разделяющие их озабоченность политики… Тупик „устойчивого развития“».
Первая половина ХХ века прошла под знаменами коммунизма и национал-социализма. Гитлер и Маяковский почти одними и теми же словами скандировали: «Единица - вздор, единица - ноль». Сталин хвалил добросовестных трудящихся, сравнивая их с винтиками большой государственной машины. Но «идейную основу тоталитаризма, - писал Валентин Турчин, - нельзя объяснить одним лишь политическим прагматизмом, он имеет корни в научном мировоззрении той эпохи».
Очертания каждой эпохи во многом определяются общим методом исследования и описания окружающего мира. Трагедия первой и второй мировых войн обнаружила несостоятельность взглядов, рожденных естественнонаучной революцией трех прошлых веков. Стало очевидно, что необходимо радикально изменить как понимание действительности, так и метод ее познания.
Естественнонаучная картина мира, сложившаяся к началу двадцатого века, выглядела так. В пустом трехмерном пространстве движутся атомы и молекулы. Они действуют друг на друга с силами, которые зависят только от взаимного расположения и скоростей. Силы, по законам механики, определяют дальнейшее движение частиц. Поэтому каждое следующее состояние мира предопределено его предыдущим состоянием. Детерминизм и причинность были характерными чертами научного мировоззрения уходящей эпохи. Их порождением стали материализм и позитивизм, ведущие тогда философские учения, отличавшиеся, по словам Турчина, «наивным реализмом, который критическую философию просто отбрасывал, не зная, что с ней делать… Наука в то время еще не нуждалась в критической философии».
В русской литературе есть выразительное описание подобных взглядов. Это «Отцы и дети» Тургенева. Петр Вайль и Александр Генис в статье о романе рисуют логическую цепочку того времени: «На общество произвели сильное впечатление естественнонаучные открытия: закон сохранения энергии, клеточное строение организмов. Выяснилось, что явления жизни можно свести к простейшим химическим процессам, выразить доступной и удобной формулой… Таким образом, сама высшая деятельность человека - мышление - оборачивалась физиологическим механизмом, который можно проследить и описать. Тайн не оставалось». В то время считали, что объективные «законы природы», как залежи полезных ископаемых, существуют независимо от субъекта, и их нужно только открыть. В области общественных наук такое «открытие» объективных законов совершил, по мнению многих его современников и последователей, Карл Маркс. Все научно, безо всяких там свободы воли, индивидуальности, личности. Бытие определяет сознание. Производительные силы, базис, измеряемые и наблюдаемые величины, естественно, определяют производственные отношения, а в конечном счете, и малоосязаемые культуру или творчество.
Научным методом механистического мира был анализ. Сначала объект необходимо разложить на первичные элементы: атомы в физике, клетки в живой природе, фонемы в лингвистике, простые идеи и впечатления в психологии. Потом необходимо изучить устройство и поведение этих первичных элементов. На последнем этапе, синтезе, из понимания отдельных частей конструируется понимание целого.
Ограниченность механистической картины мира была распознана еще Иммануилом Кантом, он отказался признать «вещами в себе», то есть независимыми от наблюдателя, даже пространство, время и причинность - основу механистического мировоззрения. Их Кант считал формами восприятия действительности. С яростной критикой «механической концепции» истории, экономики, социологии с разных точек зрения выступили Федор Достоевский и Фридрих Ницше. Они защищали самоценность и первичность человеческой личности. Но слишком велик был энтузиазм «научного освоения природы», слишком очевидными были первоначальные успехи «строительства нового мира», чтобы к их предостережениям прислушались.
Вторая мировая война показала несостоятельность общественных наук. Режимы Сталина, Гитлера, Муссолини явно не укладывались в довоенные политические и социологические концепции. Но серьезные бреши в них были пробиты еще до войны: ими стали теория относительности, квантовая механика и новая математика. Теория относительности показала, что физический мир лучше описывается моделью, где пространство, время и гравитация - неразрывное целое. Причем пространство может искривляться, время - идти для разных наблюдателей по-разному, а вопрос «а как на самом деле?» вообще не имеет смысла. Квантовая механика пошла еще дальше, показав, что нельзя одновременно определить, например, импульс частицы и ее координату. А после работ Макса Борна и Вольфганга Паули рухнул классический принцип причинности. Даже в таком простом случае, как движение электрона к одноименно заряженной сетке, зная все причины, нельзя точно предсказать следствия: пролетит он через сетку или вернется назад. В математике Гёдель строго показал, что даже в арифметике не существует конечного набора первичных утверждений, из которого можно вывести все истинные арифметические утверждения.
Когда выяснилось, что многие проблемы не имеют решений в рамках сложившейся структуры научных дисциплин, потребовались новые междисциплинарные исследования, например, в менеджменте, политологии, областях, связанных с зенитными и локационными системами, счетными машинами, информационными потоками в управлении. Ученые обнаружили, что существуют объекты, которые необходимо рассматривать и изучать целиком. Свойства целого нельзя было получить, исследуя его части. Ученые пришли к выводу, что имеют дело с новым классом объектов, который они назвали Системами. Так началась новая эпоха - эпоха систем, а первой наукой о них стала кибернетика.
Но может быть, еще более важным следствием новой физики, математики и кибернетики стало возрождение критической философии. Стало понятно, что мы не открываем законы природы, а строим модели, подходящие для описания нашего взаимодействия с окружающим миром. Сознание и Свобода воли вернулись на подобающее им место.
Начало кибернетики
Именно в кибернетике сосредоточилось на три десятилетия большинство усилий и надежд на решение системных задач, многие из которых позже растеклись по другим научным и техническим направлениям.
Имя новой дисциплине было дано, по словам Винера, так: «…с первых же шагов был озадачен необходимостью придумать заглавие, чтобы обозначить предмет, о котором я писал… Единственное, что я смог подобрать, было греческое слово kubernhths, обозначающее «рулевой», „штурман“». Любопытно, но Винер, видимо, не знал, что слово kubernhths еще в XIX веке использовал Андре Ампер в своем труде «Очерки по философии наук». Кибернетика у Ампера была наукой несамостоятельной, входившей в «политику». У Винера они поменялись местами. В момент своего второго рождения kubernhths из Золушки превратилась в принцессу и стала претендовать на координацию других наук. Раньше такая обобщающая роль принадлежала только философии.
Какие же новые направления обобщила кибернетика? Всегда есть соблазн попытаться описать сложные события с позиции «конечной причины». Пример такой попытки находим в «КТ» (#199 от 02.06.97) в изложении Михаила Ваннаха: «…Кибернетика начала свое развитие с события, которое американцы называют День бесчестья… Торпедоносцы и пикирующие бомбардировщики… лишили американский Тихоокеанский флот его ядра: четыре линкора было потоплено, а четыре - тяжело повреждено… От американских военных инженеров потребовалось резко повысить эффективность зенитного вооружения линейных кораблей. Определение точек, куда нужно навести ствол орудия для того, чтобы выпущенный из него снаряд встретился с атакующим самолетом, производились с помощью вычислительного устройства. Группа доктора Винера занималась как раз разработкой алгоритмов работы таких вычислителей… а теоретическим результатом этих работ стала его знаменитая книга „Кибернетика“» (близкую точку зрения высказывал и Максим Отставнов).
Действительно, Винер работал над оптимальными моделями зенитно-локационных систем, но это помогло ему только лучше осознать роль обратной связи в системах управления и убедиться в своих ранних предположениях, что повышение точности вычислительных методов ограничено неустойчивостью их поведения (см. врезку). Этот важный результат показывал, что принцип неопределенности нескольких параметров системы одновременно справедлив не только в микромире.
Новая наука произвела переворот. Она сконцентрировалась не на физических объектах, а на отношениях между ними. Взгляд на общество как на многоуровневую систему позволил описать в научных терминах такие ключевые понятия, как идеалы, цели и задачи. Мышление технической элиты настолько зависело от научного обоснования понятий, что во многом благодаря кибернетике было осознано, какими большими и реальными достижениями были либеральные институты власти, гражданское общество и какой серьезной творческой работы требует их поддержание и развитие.
Кибернетика избавила понятия «иерархия» и «бюрократия» от эмоциональной нагрузки. Стало очевидно, что большие системы не могут быть организованы иначе, как иерархически. Иерархия - это структура, которая может динамично меняться и не быть жесткой или угнетающей. Если жесткая иерархия ведет к окостенению и тоталитаризму, то отсутствие иерархии - это груда щебня, развалины, толпа.
Кроме философских достижений у кибернетики были и вполне конкретные успехи. Благодаря ей произошел перекрестный обмен идеями между исследованием операций, теорией оптимального управления, теорией автоматов, теорией алгоритмов. Все это сильно повлияло на последующее развитие мира ЭВМ.
Но от новой науки стали ждать гораздо большего. Тому виной и неосторожные прогнозы некоторых кибернетиков, охотно подхваченные писателями-фантастами и журналистами. Эти прогнозы породили лавину произведений, где мыслить начинало все: от роботов, выходящих из-под контроля людей, и самоорганизующейся плесени до океана на далекой планете Солярис. Во множестве появились публикации, где обещался переворот в области умственной деятельности - такой же, какой совершили машины, заменившие физический труд. Вот-вот, казалось, должны были появиться компьютерный перевод, распознавание образов, поиск и генерация знаний в базах данных, самообучающиеся автоматы и, наконец, самое главное - искусственный интеллект! Но их появление все откладывалось, что поначалу не вызывало опасений.
На первый план выходили автоматизация производства и вычислительные машины, и постепенно под кибернетикой стали понимать автоматизацию, а под искусственным интеллектом - компьютер, начиненный алгоритмическими программами. В высших учебных заведениях появились факультеты вычислительной математики и кибернетики. На них, как ни странно, читалось много курсов по вычислительным методам, а курса кибернетики не было. Заканчивался первый романтический этап развития науки об управлении.
Окончание следует.
Источник: https://www.computerra.ru/
Комментарии 2