系統理論/目標追求(內在和外在)
控制系統或控制論的特點是它們有目標:它們試圖實現和維持的狀況,儘管存在障礙或干擾。
控制系統是元件(電氣、機械、熱力或液壓)的組合,它們共同作用以使實際系統性能保持在指定的效能指標附近。開環控制系統(例如鬧鐘)是指輸出對輸入沒有影響的系統。閉環控制系統(例如汽車巡航控制系統)是指輸出對輸入有影響,以維持指定的輸出值的系統。閉環系統必須包括某種方法來測量其輸出以感知變化,以便採取糾正措施。簡單閉環控制系統校正其輸出的速度由其固有頻率和阻尼比決定。阻尼比小的系統以先超過所需輸出然後穩定下來的特點為特徵。阻尼比大的系統不會超過所需輸出,但反應速度較慢。
在機械論世界觀中,沒有目標導向性或目的的空間。所有機械過程都由其原因決定,而原因在於過去。另一方面,目標是決定過程的東西,但它在未來。
自然過程由其未來目的決定的論點被稱為目的論。它與活力論密切相關,活力論認為生命是由物質領域之外的活力所賦予的。我們的思想不是一個無目標的機制;它不斷地規劃未來,解決問題,試圖實現目標。我們如何在沒有訴諸目的論的情況下理解這種目標導向性呢?
控制論最重要的創新可能是它對目標導向性的解釋。一個自主系統,例如一個人或一個有機體,可以以它追求自己的目標,抵制來自環境的阻礙它偏離其首選狀況的干擾這一事實來表徵。因此,目標導向性意味著對干擾的調節或控制。
一個很好的例子是房間的溫度由恆溫器控制。恆溫器的設定決定了所需的溫度或目標狀態。干擾可能是由外部溫度變化、開窗或開門、氣流等引起的。恆溫器的任務是最小化此類影響的效果,從而使溫度儘可能地相對於指定溫度保持恆定。
在最基本層面上,一個自組織或自主系統的目標是生存,即保持其基本組織。這個目標已經透過自然選擇融入到所有生物體中:那些沒有專注於生存的生物已經被淘汰。除了這個主要目標之外,系統還會有各種輔助目標,例如保暖或尋找食物,這些目標間接地有助於其生存。人工系統,例如自動駕駛儀和恆溫器,不是自主的:它們的主要目標是由設計者構建在它們之中的。它們是異形的:這意味著它們的功能是產生其他(“allo”)而不是它們自身的東西。
目標導向性可以最簡單地定義為抑制與不變目標狀態的偏差。在這方面,目標類似於一個穩定平衡,系統在任何干擾後都會回到該平衡狀態。目標導向性和穩定性的共同特點是等終態性:不同的初始狀態會導致相同的最終狀態,這意味著變異的破壞。區別在於穩定系統會自動回到其平衡狀態,無需執行任何工作或努力。但目標導向系統必須積極參與以實現和維持其目標,否則目標就不是平衡狀態。控制可能看起來本質上是保守的,抵制所有偏離首選狀態的行為。但淨效應可能是非常進步或動態的,取決於目標的複雜性。例如,如果目標被定義為某個量的增加率,或者相對於移動目標的距離,那麼抑制與目標的偏差意味著持續變化。一個簡單的例子是毒刺導彈中的熱尋的頭部試圖到達快速移動的敵機、巡航導彈或直升機。
系統的“目標”也可以是一系列可接受的狀態,類似於一個吸引子。定義這些狀態的維度被稱為基本變數,它們必須保持在與系統生存相容的有限範圍內。例如,人的體溫必須保持在約 35-40 攝氏度的範圍內。更一般地說,目標可以被看作是定義在狀態空間上的梯度或“適應度”函式,它定義了一個狀態相對於另一個狀態的“偏好”或“價值”程度。在這種情況下,控制問題就變成了持續最佳化或最大化適應度的問題。
- Heylighen F. & Joslyn C. (2001): "Cybernetics and Second Order Cybernetics", in: R.A. Meyers (ed.), Encyclopedia of Physical Science & Technology , Vol. 4 (3rd ed.), (Academic Press, New York), p. 155-170
- http://www.answers.com/main/ntquery?method=4&dsid=2040&dekey=controlsy&gwp=8&curtab=2040_1
- http://pespmc1.vub.ac.be/GOAL.html