从工程控制到社会管理：控制论Cybernetics本源的个人认识与展望

FromEngineeringCyberneticstoSocialManagement：APersonalEncounterandPerspectiveofCybernetics

摘要

今年是钱学森教授《工程控制论》英文版发表六十周年之际，这是一部在我的学术生涯中产生过十分重要影响的著作。饮水思源，万千心绪，谨以本文表示纪念。主要观点：1）维纳的《控制论》是今天的控制科学、计算生物、计算大脑、计算智能等许多学科的精神开端，但非实质上的奠基之作；实际上，维纳倡导的“Cybernetics”，至今仍然没有真正地实现。2）钱学森是世界上最早把维纳的“Cybernetics”明确为“机械和电机系统的控制和导航科学”的学者之一，并给出实际方法，把伺服机构和经典控制等“工程实践”升华为“工程科学”，《工程控制论》理应作为现代控制科学真正的奠基之作。3）安培“控制论（Cybernetique）”之本意是“国务管理（CivilGovernment）”或社会控制，但最初维纳和钱学森都认为这一设想无法实现的：用维纳的描述是“虚伪的希望”或“过分的乐观”，用钱学森的语言是“恐怕永远也不会有结果”；但钱学森晚年的看法有了变化，认为“维纳一九四八年的观点是过于保守的”，而且，“一门新的科学终将诞生，这就是社会控制论。”

回顾自己的专业发展过程，曾有两本书几乎是戏剧性地拓展了我的研究视野，先是从力学到控制，后再从理工到社科。在这两次变化之中，钱先生的《工程控制论》[1]都直接或间接地起了重要的作用，也使我有机会从个人的角度理解控制论的历史和本意。今年正值《工程控制论》英文版发表六十周年，而且今日恰好为钱先生的生日，谨以此向钱先生表示感谢与怀念。

一、《工程控制论》与《科学革命的结构》

第一次变化发生在三十年前，那时我还是浙江大学力学系的一个研究生，刚刚完成《正交各向异性圆柱形中厚壳的一个精化理论》的硕士论文答辩，立即花了近一周的时间细读了库恩的著作《科学革命的结构》[2]，这是我偶然在一次物理学讲座上知道的一本“反”科学的书。硕士期间，我已在板壳力学、弹性理论和应用数学等领域完成了十二篇论文，并计划把基于公理体系的理性力学作为未来的研究方向。但内心里，一直有一种深深的彷徨与不安，觉得所学习和研究的对象与内容太机械、经典、被动，并不十分确定这就是自己一生的专业。库恩一书对科学的反省与反思，给了我很大的冲击，使我对纯的理性研究有了不同以往却更实际的认识[3]，更加觉得自己的研究方向“机械”、“被动”，决心转到一个开放、主动的领域。就是在这种心境之下，我望文生义想到了控制论，因为“控制”一定是“主动”的。

选择控制论的另一个重要原因就是钱学森教授，不单单是由于他的《工程控制论》，还因为钱学森与冯卡门关于柱壳屈曲研究的论文是铁木辛柯《板壳理论》中所引为数不多的华人文章之一，这使我较深地了解到他在力学上的成就。三十多年前的环境与体制，对一位刚毕业的硕士研究生而言，跨行换专业绝对是一件大事，但钱学森教授从力学到控制巨大成功，确实给了自己很大的鼓励和信心。不过，我开始读的，不是钱学森《工程控制论》的原版，而是上世纪八十年代初钱学森与宋健合著的修订版《工程控制论》上下两卷[4]。这是我大学时就买下的非本专业“闲书”，印象深刻的就是钱先生的序，洋洋十余页高屋建瓴地阐述了控制论与技术革命和现代化的关系。

由于当时没有读原版，并不知道新版与原版的具体差别，甚至还不知“控制（Control）”和“控制论（Cybernetics）”在英文里根本就是不同的两个词，因此心中不时出现文字上的“疑惑”：为什么要叫“工程”控制论？控制不就是工程系统的控制吗？特别是读完两大卷本和其它控制专著之后，更觉得《工程控制论》的“工程”两字是画蛇添足，“疑惑”更深了。

二、《工程控制论》与《开放社会及其敌人》

这一“疑惑”跟随着我差不多十年，直到我开始自己研究视野新的拓广。那时我已转入智能控制研究多年，这是一个刚刚兴起、融合了人工智能、运筹学和控制的新方向，主要应用在智能机器人、智能制造和智能交通系统等领域。年完成题为《智能机器的协调理论》的博士论文之后，我一直在亚利桑那大学教书,并主持机器人和自动化以及计算机集成制造两个实验室的工作。当时心里很苦恼，因为智能控制的对象应为复杂系统，由于互联网等网络技术还很原始，构造复杂系统往往需要昂贵的硬件和软件投入，经费巨大；再加上那个时期许多智能控制的论文是哲学式或漫无天际的空谈，自己除了几个机器人之外，也没有多少“复杂系统”的实践，很难理论联系实际，常常有研究的是“屠龙术”之感。

同事中有位资深的老教授，RussellFerrell，学士修的是纯文科，英国文学，但博士攻是纯工科，毕业于MIT的机械系，还是远程控制、机器人和人机系统的创始人之一ThomasSheridan教授的第一位博士毕业生,而Sheridan恰好又是我自己博士导师GeorgeSaridis教授的好朋友。可能是这些原因，Russ与我很谈得的来，我也常同他说起自己的苦恼。Russ告诉我，问题太复杂了，就会对人的能力和智力产生过分甚至非分的要求，自然而然地导致大而空，甚至造假骗人的文章；他还向我推荐了波谱尔的《开放社会及其敌人》[5]一书，说波谱尔之所以在书中批判了柏拉图、黑格尔等，就是因为他们的学说过于宏大复杂，容易导致“乌托邦社会工程”，进而对政治家们的能力提出非分的要求；政治家能力不够，无法实现“乌托邦”，最后只好“独裁”了事。Russ负责教授“人因工程”、“工程统计”和“质量与可靠性工程”等课程，还热心社区的政治活动，是当地民主党的积极分子，可能因为这些原因，他建议我考虑一下智能控制在人机和社会系统中的应用，因为一有了人，系统就复杂了，还要我一定再读一下维纳的《控制论》[6]，或许能有新的启发。

说来惭愧，其实那时维纳的《控制论》我虽翻过但连一遍都没有读完，而波谱尔的《开放社会及其敌人》在中国曾一直是禁书，就更没有看过了，不过Russ的话使我认真地读了这两本书。好在上世纪九十年代初，我已涉足“DayTrader”的行业，并开始了语言动力学的研究[7]，本来就对社会经济系统有兴趣，但波谱尔在书中描述的“开放社会”，特别是“零星社会工程”的概念，给我的冲击不亚于库恩的《科学革命的结构》，更使我相信网络化的普及和信息化的深入，必然导致去中心、分布、扁平的“开放社会”结构与生态，从此开始认真地考虑把计算和控制方法用于社会问题的研究。有趣的是，维纳在其《控制论》的最后一章“信息、语言和社会”也认为随着信息通讯技术的发展，“小小乡村社会”要比“大社会”稳定并优越的多，这与波谱尔批评“乌托邦社会工程”、提倡“零星社会工程”异曲同工。不过，自己这方面的兴趣真正结果却又是差不多十年的光阴之后：随着网络数据和社会媒体的兴起，情报与安全信息学[8]及社会计算[9]应运而生，成为自己最近十多年来的主要研究领域之一。

三、《工程控制论》与《控制论》：Cybernetics的本源

学习维纳《控制论》的同时，使我回想起钱学森的《工程控制论》，以及自己对为什么要叫“工程”控制论的疑惑。于是，找来《工程控制论》的英文原版，翻开第一页，结果就发现钱先生在其简短前言的第一行里就已为我解了“惑”：“著名的法国物理学家和数学家安培曾经给关于国务管理（CivilGovernment）的科学取了一个名字——控制(Cybernetique)(PartIIof“Essaisurlaphilosophiedessciences,”,,Paris)[1]。安培企图建立这样一门政治科学的庞大计划并没有得到结果，而且，恐怕永远也不会有结果。”[1]。原来，控制(Cybernetics)的本意委婉含蓄地说是“国务管理”，直截了当地讲就是“社会控制”，所以钱学森必须在“控制论”之前加“工程”二字予以修饰，否则仅是“控制论”就无法结果！

读完维纳的《控制论》和钱学森的《工程控制论》，我突然意识到其实很少人仔细甚至直接去读经典的原文，多数人云亦云，人引亦引而已。因为维纳的《控制论》除了反馈的思想外，形式上几乎没有现代控制理论的影子，书中大批的数学公式，虽然已成为许多科学分支的基础，但与今日熟知的控制方程风牛马不相及，可以说没有一个能在大学标准控制教科书里找到，内容也大相径庭。其实，维纳的《控制论》很大程度上有随笔和随感的性质，更应看成是今天的控制科学、计算生物、计算大脑或计算智能等的精神开端，而不是现代控制科学的奠基之作，这与许多控制专业人士的通常观念很不一样。实质上，维纳《控制论》的副标题：“或关于在动物与机器中控制和通信的科学”，已经充分说明这个问题。而且，我个人认为，维纳的《控制论》确实是一部划时代的巨著，但维纳书中或心目中的“Cybernetics”，至今仍然没有真正地实现，不过当下的互联网、物联网、万联网、特别是Cyberspace、人机、认知、云计算和计算大脑等技术和研究的兴起，正是落实维纳“Cybernetics”科学的大好时机。只是，为了清晰起见，建议我们为“Cybernetics”另寻一个中文名字。

反观钱学森的《工程控制论》，尽管与后来钱学森宋健的新版有很大差别，但与近代控制理论的相关表述一致，书中的数学公式也具有今日控制同类公式的影子，理应作为现代控制科学真正的奠基之作。可惜当时自己没有时间进一步的深究这一问题，但却开始了搜集钱学森《工程控制论》英文原版的爱好。自此十余年，收藏三十余本；回国之后，多赠于从事控制理论与应用的科研机构与人员，包括西安交大、钱学森之子钱永刚先生（后藏于上海交大），就是希望国人能对钱学森在控制理论方面的贡献有更加实际的认识。

实际上，钱学森可能是世界上最早把维纳的“Cybernetics”明确为“机械和电机系统的控制和导航科学（thescienceofcontrolandguidanceofmechanicalandelectricalsystems）”学者之一（见钱学森《工程控制论》英文原版开篇的第三句话），但他明白其实维纳的《控制论》并没有给出控制机械或电机系统的具体方法，而当时的伺服机构和经典控制又被钱先生认作是“工程实践（EngineeringPractice），远非他所心仪并且大力倡导的“工程科学（EngineeringScience）”（斜体为钱学森先生自己所加），因此，他要写一本关于机电系统的控制科学的书，想必这就是《工程控制论》的原始动机和成因。

对我而言,更为重要的还是钱学森的《工程控制论》英文原版开头的话，特别是“国务管理”“恐怕永远也不会有结果”之言，从此铭刻在心。十多年后，引发了我对社会信号与社会管理问题的







































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