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系統理論/控制論

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來自華夏公益教科書
系統理論

什麼是控制論？

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控制論有許多不同的定義，也有許多人影響了控制論的發展方向。控制論的領域是發現或設計和應用調節和通訊原理。控制論處理行為方式而不是事物。控制論不問“這是什麼？”，而是問“它做什麼？”和“它能做什麼？”。然而，也可能會問“它如何做到”之類的問題，這些問題反映了控制論的更高階。由於生物、技術和社會世界中的許多系統都可以用這種方式理解，因此控制論是許多傳統學科的結合。控制論者所發展的概念因此構成了一種元學科語言，透過這種語言，我們可以更好地理解和改變複雜系統。

歷史

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控制論源於希臘語中的舵手一詞（kybernetes），最初由數學家維納提出，是指動物和機器的通訊和控制科學（現在我們可以加上：在社會和個人中）。它起源於夏農的資訊理論，資訊理論旨在最佳化資訊透過通訊通道（例如電話線）的傳輸，以及工程控制系統中使用的反饋概念。控制論的另一種更哲學的定義是由 1930 年代控制論先驅之一路易·庫菲尼亞爾在 1958 年提出的，他認為控制論是“確保行動效率的藝術”。一般系統論中的控制論被定義為對系統內部控制的研究，通常使用反饋迴路的組合。這可以在機器或生物結構中進行。一階控制論與封閉系統有關，二階控制論包括觀察者的視角，三階控制論則考察它們如何共同演化。

控制論和系統論基本上研究相同的問題，即組織獨立於其所體現的基質。如果區分這兩種方法有意義的話，我們可以說，系統論更多地關注系統的結構及其模型，而控制論更多地關注系統的功能，即它們如何控制自己的行為，如何與其他系統或其自身的組成部分進行通訊。由於系統的結構和功能不能分開理解，因此很明顯，系統論和控制論應被視為單一方法的兩個方面。

控制論的貢獻

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控制論的早期貢獻主要體現在技術領域，它催生了通訊技術、反饋控制裝置、生產過程自動化和計算機。另一個源於人類和社會關切的傳統則強調認識論，即我們如何獲得知識，並探索自我指涉理論以理解身份、自主性和目的等現象。一些控制論者試圖創造一個更人道的世界，而另一些則僅僅試圖理解人類及其環境是如何共同演化的。一些控制論者對我們觀察到的系統感興趣，另一些則對進行觀察的系統感興趣。有些人試圖開發方法來模擬可測量變數之間的關係。另一些人則試圖理解模型或理論與社會系統之間發生的對話。早期的努力試圖定義和應用可以控制系統的原理。最近，控制論者試圖理解系統如何描述自己、控制自己以及組織自己。儘管歷史短暫，但控制論已經對涉及人們作為積極組織者、自主者、共享交流者、負責任個人的廣泛過程產生了關注。很快，人們對許多科學產生了興趣，將控制論應用於認知過程，以及精神病學、家庭治療、資訊和決策系統開發、政府、管理等實際應用，以及試圖理解複雜形式的社會組織（包括通訊和計算機網路）。

控制論的支柱

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控制論理論往往建立在四個基本支柱之上：迴圈性、多樣性、過程和觀察。迴圈性出現在其最早的迴圈因果關係或反饋理論中，後來出現在計算中的遞迴和迭代理論中，現在則涉及認知組織和自主生產系統中的自我指涉。這種迴圈形式使控制論能夠從內部解釋系統，不依賴於更高原則或先驗目的，不偏好層次結構。多樣性是其通訊、資訊和控制理論的基礎，強調多樣性、替代方案、差異、選擇、網路和智慧，而不是力量和單一必要性。幾乎所有控制論理論都涉及過程和變化，從其關於資訊的定義（即兩種不確定性狀態之間的差異）到適應、進化和增長過程的理論。控制論的一個特點是它用系統組織來解釋這些過程，例如，反饋迴路的迴圈因果關係被用來解釋調節過程以及系統維持平衡或達到目標的努力。觀察，包括決策，是控制論資訊處理和計算理論的基礎過程。透過將自我指涉理論擴充套件到觀察過程（包括認知和其他智慧表現形式），控制論已經應用於自身，並正在發展一種涉及觀察者的系統認識論（二階控制論），這與早期對從外部觀察的系統的本體論（一階控制論）有本質上的區別。

重點

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作為元理論，控制論和系統科學的原理和思想旨在適用於任何事物，但控制論和系統科學往往關注的“有趣”研究物件是複雜系統，如生物、生態、思維、社會和機器。控制論和系統科學將這些系統視為複雜的多維資訊系統網路。控制論假定存在一些潛在的規律和原則，這些規律和原則可以用來統一對這些看似截然不同的系統型別的理解。這些系統的特徵直接影響控制論理論的性質，對傳統方法論構成嚴重挑戰。其中一些特徵包括複雜性、相互性、互補性、可進化性、可構建性和自反性（有關更多資訊，請參閱附錄）。計算應用領域發展如此迅速，將任何使用計算機的東西都稱為“控制論”只會讓問題更加模糊，而不是更清晰。因此，我們將“控制論技術”的標籤限制在那些以某種方式增強使用者通用“智慧”的資訊處理和傳輸工具上，也就是說，使用者對資訊和通訊的控制。

系統方法和分析方法的互補性大於對立性，但兩者都不可簡化為對方。分析方法試圖將系統簡化為基本要素，以便詳細研究和理解它們之間存在的相互作用型別。透過一次改變一個變數，它試圖得出可以讓人們在截然不同的條件下預測系統屬性的一般規律。為了使這種預測成為可能，必須呼叫基本屬性的可加性規律。這種情況發生在同質系統中，這些系統由類似的元素組成，它們之間的相互作用很弱。這裡，統計規律很容易適用，使人們能夠理解大量無序複雜性的行為。基本屬性的可加性規律不適用於由大量多樣性元素組成的、透過強相互作用聯絡在一起的非常複雜的系統。這些系統必須透過系統方法所集中的方法來處理。這些新方法的目的是考慮系統的複雜性、整體性和自身動力學。透過模擬，可以“啟用”系統，並即時觀察其元素之間不同關係的影響。對這種行為的研究隨著時間的推移會導致確定可以修改系統或設計其他系統的規則。

資源和進一步閱讀

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