Кибернетика – наука об управлении

 

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.

 

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. В Гарварде он познакомился с  физиологом А. Розенблютом и стал посещать его методологический семинар, объединявший представителей различных  наук.

 

Тот семинар сыграл важную роль в формировании у Винера идей кибернетики. После отъезда Розенблюта в Мехико заседания семинара проводились  иногда в Мехико, иногда в МТИ.

 

В 1934 году Винер получил  приглашение из университета Цинхуа (в Пекине) прочитать курс лекций по математике и электротехнике. Год  посещения Китая он считал годом  полного своего становления как  ученого.

 

Во время войны Винер  почти целиком посвятил свое творчество военным задачам. Он исследует задачу движения самолета при зенитном обстреле. Обдумывание и экспериментирование  убедили 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 быстродействие". Следующее  требование состояло в том, что в  вычислительных устройствах "должна использоваться более экономичная  двоичная, а не десятичная система  счисления". 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.

 

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 1948 году в нью-йоркском издательстве "Джон Уили энд Санз" и парижском "Херманн эт Ци" выходит книга Винера "Кибернетика". "Основной тезис книги, - пишет  Г.Н. Поваров в предисловии к "Кибернетике", - подобие процессов управления и  связи в машинах, живых организмах и обществах, будь то общества животных (муравейник) или человеческие. Процессы эти суть, прежде всего, процессы передачи, хранения и переработки информации, т.е. различных сигналов, сообщений, сведений.

 

Любой сигнал, любую информацию, независимо от ее конкретного содержания и назначения, можно рассматривать  как некоторый выбор между  двумя или более значениями, наделенными  известными вероятностями (селективная  концепция информации), и это позволяет  подойти ко всем процессам с единой меркой, с единым статистическим аппаратом. Отсюда мысль об общей теории управления и связи - кибернетике.

 

Количество информации - количество выбора - отождествляется  Винером с отрицательной энтропией  и становится, подобно количеству вещества или энергии, одной из фундаментальных  характеристик явлений природы. Таков второй краеугольный камень кибернетического здания. Отсюда толкование кибернетики  как теории организации, как теории борьбы с мировым хаосом, с роковым  возрастанием энтропии.

 

Действующий объект поглощает  информацию из внешней среды и  использует ее для выбора правильного  поведения. Информация никогда не создается, она только передается и принимается, но при этом может утрачиваться, исчезать. Она искажается помехами, "шумом", на пути к объекту я  внутри его и теряется для него".

 

Основоположником современной  теории управления сам Винер считал Дж.К. Максвелла, и это совершенно справедливо. Теория автоматического  регулирования была в основном сформулирована Дж. Максвеллом, И. Вышнеградским, А. Ляпуновым  и А. Стодолой. В чем же заслуга  Н. Винера? Может быть, его книга  просто представляет собой компиляцию известных сведений, собирает воедино  известный, но разрозненный материал?

 

Основная заслуга 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.

 

"С выходом книги  в свет кончился первый, инкубационный  период истории кибернетики, - пишет  Г.Н. Поваров, - и начался второй, крайне бурный - период распространения  и утверждения. Дискуссии потрясли  ученый мир. Кибернетика нашла  горячих защитников и столь  же горячих противников...

 

Одни усматривали в  кибернетике сплошной философский  выверт и "холодную войну" против учения Павлова. Другие, энтузиасты, относили на ее счет все успехи автоматики и  вычислительной техники и соглашались  видеть уже в тогдашних "электронных  мозгах" подлинных разумных существ. Третьи, не возражая против сути проекта, сомневались, однако, в успехе предпринятого  синтеза и сводили кибернетику  к простым призывам.

 

Вокруг всего этого  бушевали страсти. Однако кибернетика  выиграла, в конце концов, сражение и получила право гражданства  в древней семье наук. Период утверждения  занял приблизительно десятилетие. Постепенно решительное отрицание  кибернетики сменилось поисками в ней "рационального зерна" и признанием ее полезности и неизбежности. К 1958 году уже почти никто не выступал совсем против. Винеровский призыв к синтезу раздался в чрезвычайно  благоприятный момент, обстоятельства работали на кибернетику, несмотря на ее несовершенства и преувеличения".

 

В 1959 году академик А.Н. Колмогоров писал: "Сейчас уже поздно спорить  о степени удачи Винера, когда  он в своей известной книге  в 1948 году выбрал для новой науки  название "кибернетика". Это название достаточно установилось и воспринимается как новый термин, мало связанный  со своей греческой этимологией. Кибернетика занимается изучением  систем любой природы, способных  воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать ее для  управления и регулирования. При  этом кибернетика широко пользуется математическим методом и стремится  к получению конкретных специальных  результатов, позволяющих как анализировать  такого рода системы (восстанавливать  их устройство на основании опыта  обращения с ними), так и синтезировать  их (рассчитывать схемы систем, способных  осуществлять заданные действия). Благодаря  этому своему конкретному характеру  кибернетика ни в какой мере не сводится к философскому обсуждению природы "целесообразности" в машинах и философскому анализу изучаемого ею круга явлений".

 

Техноцивилизация

 

 

Итак, я пытаюсь убедить  Вас в том, что вполне возможна ситуация, при которой компьютеры однажды осознают свое "я", и  возможно сделают из этого какие-то выводы. Каков же будет новый порядок  Земли после осознания машинами этого своего "я"? Будет ли это  трагедией для них или для  нас, или мы сумеем найти общий  язык? Приведет ли это к появлению  роботов из фильма "Терминатор", или эти роботы будут такими как  Джонни-7 из "Короткого замыкания"?

 

300 лет назад на планете  начала формироваться техногенная  цивилизация. Плоды ее развития (и хорошие, и плохие) мы наблюдаем  сейчас и говорить о них  здесь не будем. Собственно  гораздо забавнее и интереснее  кажется сам факт того, что  после миллионов лет плавного  и очень медленного развития  техника за какие-то несчастные 300 лет поднялась на те высоты, на которых сейчас находится.

 

Давайте же попытаемся хотя бы найти несколько причин, которые  послужили "катализаторами" техноцивилизации. На протяжении этих 300 лет такими катализаторами были:

 

осознание необходимости  разбиения процесса изготовления изделия  на составные части;

 

осознание необходимости  развития науки; развитие и появление  новых средств связи и массовой информации; появление непрерывного, конвейерного способа производства и другие, и тому подобные...

 

В конце концов, во второй половине XX века на арене появились  компьютеры. Поначалу неповоротливые, огромные и маломощные, затем они  уменьшились в размерах и увеличили  свой интеллект.

 

Как раз к этому времени  техногенная цивилизация столкнулась  еще с одной проблемой: она  перестала успевать сама за собой. Новые  технологии стали появляться столь  часто, что люди перестали успевать осмыслить и воплощать их в  практику - только они успевали это  сделать, как буквально через  два-три года технология устаревала, и пора было переходить на новую, если конечно производитель хотел  устоять в жестких условиях конкуренции.

 

Особенно четко выявились  эти недостатки в странах "социалистического  лагеря", как писала тогда пресса. Многие москвичи еще прекрасно помнят очереди за импортными товарами в  московских магазинах - кухонными комбайнами, люстрами, мебелью... Ведь собственное  производство работало по старинке.

 

В таких условиях производитель  был вынужден отказываться от немобильных  и трудно реорганизуемых производств  прошлого. Волей-неволей, производства становились мобильными (с точки  зрения реорганизации) и более универсальными. На них появились сперва станки с  ЧПУ, потом роботы, потом целые  конвейеры на основе роботов. Управление процессом производства также перешло  к "искусственным мозгам" - роботам  и компьютерам.

 

Производительность, качество, объем выпуска продукции увеличились, и предприятия смогли выжить в  условиях быстро развивающихся технологий.

 

Но в 90х годах условия  развития техноцивилизации опять изменились. На сей раз эти изменения достигли технологий исследований. Ученые (после  первых опытов 80х) вовсю стали использовать компьютеры дома, а в мир пришла Всемирная Паутина, World Wide Web. Фантасты в очередной раз оказались правы - была создана всемирная база данных. В ней в любой момент можно найти все что угодно - от рецептов по приготовлению пирожных, до описания принципов работы тех же суперсовременных процессоров и сложнейших компьютерных технологий.

 

Человек доверил свои знания и инструменты исследования компьютерам  и роботам. И поэтому с начала 90х годов настала новая эпоха  в развитии техноцивилизации Земли - киберцивилизация, симбиоз цивилизаций  робота и человека. Собственно текущий  этап цивилизации хорошо описывает  фраза: "искусственные существа уже  появились, искусственный интеллект - пока нет".

 

Как и любая цивилизация, киберцивилизация обладает своей культурой. Первый заметный всплеск ее был пожалуй  связан с появлением в США фрикеров - взломщиков телефонных сетей. А это  в свою очередь началось пожалуй  с обычного детского развлечения - телефонных шалостей. Многие будущие фрикеры  начинали именно с этого. Признайтесь, наверное и вам хоть раз в жизни  довелось набрать наугад телефонный номер и поговорить с тем, кто  поднимал трубку на другом конце провода?

 

В начале 70х в США в  процессе модернизации телефонных сетей  стали появляться первые электронные  АТС. И тут же эти АТС стали  использовать фрикеры. Их основным орудием  в начале 70х были так называемые "синие ящики". "Ящик" испускал высокотональный свист на частоте 2600 герц, который переводил аппаратуру AT&T в режим операций дальней  связи. Далее, используя последовательности различных сигналов из "ящика" звонивший мог связаться с  любым из уголков земного шара.

 

Существенным атрибутом  киберкультуры 70х стала конференц-связь. Позвонив на специально отведенный телефонной компанией номер, арендованный организатором  конференции, можно было говорить одновременно с несколькими другими звонившими.

 

Многие фрикеры взламывали телефонные сети совсем не для того, чтобы просто переговорить со своими знакомыми по межгороду. Их привлекала сама процедура взлома, антураж, с  ней связанный, ореол тайны, а  также ощущение могущества, ощущаемое  человеком, который может свободно и когда захочет общаться с  людьми со всего света. Процедура  взлома стала для них культовой, а их общество стало первой неформальной волной киберкультуры, так же, как  первой волной "формальной" киберкультуры  стала конференц-связь. Культура всегда делилась на формальную и неформальную; не обошло это стороной и киберкультуру.

 

Так, ходили легенды про  некоего Джона Дрейпера, якобы  первым обнаружившего, что тоновый  сигнал игрушечного свистка из набора подарков для детей "Капитан Кранч" заставляет аппаратуру AT&T переходить в режим дальней связи. Другому  фрикеру, слепому по имени Джо, с  восьмилетнего возраста свистком служили  его собственные губы.

 

Естественно, телефонные компании боролись с фрикерами. Они изобретали всякие хитроумные устройства для отслеживания звонков фрикеров, а к концу 70х  процедура отслеживания их звонков  стала общепринятой, и были разработаны  специальные программы для отслеживания их звонков, что позволило AT&T выловить несколько сотен "синих ящиков".