• загрузка...
    5

§ 1. Исторический экскурс

загрузка...

 

В настоящее время развитие науки и техники немыслимо без кибернетики. Являясь важным фактором ускорения научно-технического прогресса, наука об управлении приобретает все возрастающую роль в решении проблем интенсификации производства, в выработке оптимальных стратегий общественного управления. Непосредственно связанная с процессами автоматизации умственного труда, кибернетика поставила на новую теоретическую и техническую основу проблему создания искусственного (машинного) интеллекта. Эта авангардная ныне проблема имеет, однако, длительную историю и предысторию - многовековой путь развития устройств и систем управления в физиологии и технике.

 

Период с древних времен до XVII в. следует рассматривать как предысторию кибернетических систем. Он характеризуется появлением автоматических устройств, имитирующих внешние свойства животных и людей. Подлинная же история вопроса начинается с XVII в., который ознаменовался появлением устройств, воспроизводящих мыслительные способности человека [1].

 

Простые механизмы - отдаленные прообразы кибернетических систем - создавались уже в древности. Примерами могут служить механический голубь, сконструированный Архитом Тарентским в V в. до н. э., и искусственная ползающая улитка Деметрия из Фалер (IV-III вв. до н. э.). Такие устройства выражали тенденцию к техническому воспроизведению простейших свойств и функций живых организмов. Впоследствии, как известно, этот подход занял важное место в кибернетике (кибернетическое моделирование систем и функций живого). Автоматы древности использовались главным образом жрецами в качестве "чудес". Одним из наиболее известных устройств подобного рода является автомат, приписываемый Герону Александрийскому (I в. до н. э.), служивший для продажи "святой воды".

 

Для всех автоматов общим было то, что конструирование их осуществлялось с использованием технических средств; имитация относилась к чисто внешним характеристикам; конструирование носило сугубо эмпирический характер и не основывалось на теории построения автоматов [2]. Дальнейший шаг в развитии автоматических устройств был невозможен до изобретения достаточно компактного аккумулятора энергии. Им стала заводная пружина, получившая широкое распространение в часовом производстве, оказавшем большое влияние на развитие автоматов. К. Маркс в письме к Ф. Энгельсу отмечал: "Часы - это первый автомат, употребленный для практических целей. На их основе развилась вся теория производства равномерного движения" [3].

 

С зарождением классической механики конструирование автоматов поднялось на новую ступень. Началась имитация сложных человеческих функций, таких как письмо и игра на музыкальных инструментах. Однако соответствующие устройства, даже относительно сложные (например, андроиды), представляли собой чисто механические управляющие системы. Все эти автоматы были лишены способности реагировать на изменение внешних условий.

 

Художники и экспериментаторы XV в., писатели, инженеры и техники XVI в. прокладывали дорогу новой оценке труда, функций технического знания, значения искусственных процессов в изменении и преобразовании природы. Они защищали механические искусства от обвинения в том, что занятия ими якобы унизительны. Подобный подход к знанию и науке, впервые прослеживающийся в трудах техников XVI в., сыграл принципиальную и решающую роль в становлении и развитии научного прогресса.

 

Идея знания как конструирования, принятие модели машины для выяснения и понимания физического универсума, концепция бога как часового мастера, тезис, гласящий, что человек в действительности может познать то и только то, что сделал сам, - такие утверждения были тесно связаны с проникновением в сознание философов и ученых нового отношения к практике и ручному труду. Мысль об отсутствии принципиальных различий между произведениями искусства и творениями природы, красной нитью проходившая в творчестве некоторых выдающихся представителей новой науки, противостояла радикальной дефиниции искусства, данной Аристотелем, по мнению которого искусство венчало дело природы или подражало ей в своих произведениях [4]. Нет необходимости вспоминать о необыкновенной популярности, которой пользовалась среди мыслителей древности и средневековья доктрина искусства, понимаемого как imitatio naturae, или приводить бесчисленные тексты, определяющие стремление искусства к достижению совершенства природы как результат "прометейской" позиции, проявление безбожия и дерзости.

 

Как отмечает П. Росси [5], взгляды Аристотеля на отношение "искусство - природа" подлежат сознательному пересмотру. Между естественными и искусственными предметами нет никакой субстанциональной разницы. Молния, о которой в древности утверждали, что ее невозможно воссоздать, в настоящее время имитирована. Произведение искусства (машина) служило моделью, позволяющей постичь природу. Искусство само по себе не есть природа, но природа есть нечто подобное произведению искусства. Чтобы понять функционирование человеческого тела, надлежало также обратиться к машине. Образ машины, часового механизма, приобрел в то время большую популярность.

 

Новый импульс к построению автоматов дало изучение внутренних функций живых организмов. XVII в. иногда характеризуют как время зарождения физиологической кибернетики [6]. Открытие английским врачом У. Гарвеем в 1618 г. системы кровообращения (что было результатом взаимного влияния классической механики и тогдашней физиологии), выражаясь кибернетическим языком, означало введение в научное рассмотрение подлинной кибернетической системы: кровообращение представляет собой саморегулирующуюся систему, центром которой является сердце. В XVII в. были созданы первые (механические) счетные машины. При этом речь шла уже не только об имитации чисто внешних процессов, но и о подражании (подобии) функциям высшей нервной деятельности. Первую суммирующую машину построил Б. Паскаль примерно в 1641-42 гг.; первую машину, которая могла производить также умножение, создал Г. В. Лейбниц в 1673-74 гг. Появление первых механических вычислительных устройств ознаменовало новый этап в истории автоматов - воспроизведение одной из мыслительных способностей человека. Показателем развивающегося кибернетического стиля мышления явились маятниковые часы X. Гюйгенса, который применил новый способ связи двух систем в технике, впоследствии получивший название "обратной связи".

 

В творческом процессе конструирования средств автоматики большую роль играла (и играет) аналогия с живыми организмами. Интерес представителей технических наук к биологической форме движения материи вызван потребностями развития различных отраслей техники, поисками новых путей технического прогресса. Изучение жизнедеятельности организмов, их строения, функционирования и развития открывает широкие перспективы для технического моделирования. Многое из того, что создано природой, намного совершеннее сделанного техническим путем. Этим в основном и обусловлена научная значимость бионического направления в современной технике. И в настоящее время существуют электронные модели мышей, черепах, собак, лисиц и других животных. Конечно, такое повторение истории происходит на новой технической и теоретической основе и имеет несколько иные цели. Современная кибернетика не просто проводит аналогии между животными и машинами, а "занимается вопросами развития систем на столь абстрактном уровне, что для нее и животные и машины выступают лишь как частные случаи, к которым, однако, можно приближаться, моделируя их" [7].

 

Успехам автоматической техники соответствовали серьезные сдвиги в философии и физиологии. Ж. О. Ламетри, французский врач и мыслитель, издал в 1748 г. книгу "Человек-машина", которая была публично сожжена за принадлежность к материалистическому и атеистическому направлению. В ней обосновывалась мысль о том, что душа не может быть чем-то отличным от тела, существует только материя, движущаяся по законам механики. "Я не ошибусь, - писал Ж. О. Ламетри, - утверждая, что человеческое тело представляет собой часовой механизм, но огромных размеров и построенный с таким искусством и изощренностью, что если остановится колесо, при помощи которого в нем отмечается секунды, то колесо, обозначающее минуты, будет продолжать вращаться и идти как ни в чем не бывало, а также, что колесо, обозначающее четверти часа, и другие колеса будут продолжать двигаться, когда в свою очередь остальные колеса, будучи в силу какой бы то ни было причины повреждены или засорены, прервут свое движение" [8]. Вместе с тем Ж. О. Ламетри призывал к опытному изучению человека: "Человек настолько сложная машина, что совершенно невозможно составить себе о ней ясную идею, а следовательно, дать точное определение. Вот почему оказались тщетными все исследования a priori самых крупных философов, желавших, так сказать, воспарить на крыльях разума. Поэтому только путем исследования a posteriori, т. е. пытаясь найти душу как бы внутри органов тела, можно не скажу открыть с полной очевидностью саму природу человека, но достигнуть в этой области максимальной степени вероятности" [9].

 

Значительный вклад в развитие автоматов был сделан в XVIII в. в России. Так, М. В. Ломоносову принадлежит создание самопишущего анемометра и самопишущего компаса (1759 г.). И. И. Ползунов построил впервые примененный в промышленности автоматический регулятор уровня воды для котла паровой машины (1765 г.).

 

К XIX в. относится создание циклических и рефлекторных автоматов и роботов. Циклические автоматы (например, станки-автоматы, автоматические линии) выполняют строго зафиксированный комплекс операций. Рефлекторные автоматы реализуют принцип безусловного рефлекса. Они осуществляют целый ряд функций, присущих человеческому сознанию, а именно проверку логических условий и выбор направления последующего действия, элементарный счет, то есть "запоминают" информацию, поступающую извне [10].

 

Один из первых роботов был изготовлен в XIII в. Альбертом Великим. Этого железного "человека", который мог открывать дверь и кланяться входящим, разбил палкой Фома Аквинский, принявший его за нечистую силу. По мере совершенствования конструкций роботов и усложнения выполняемых ими операций постепенно уменьшалось внешнее сходство с человеком, но увеличивалось сходство действий с функциями человека [11]. Современные роботы знаменуют качественно новую ступень развития технологии промышленного производства, положения человека в системе труда. Их отличие от традиционных автоматов состоит в том, что эти принципиально новые многоцелевые технические системы способны выполнять за человека универсальные ручные операции во всем их разнообразии, решая одновременно сложные логические задачи, остававшиеся до недавнего времени монополией человеческого ума [12].

 

Идея создания цифровых вычислительных машин в более развернутом виде (после Паскаля и Лейбница) развивалась в XIX в. Ч. Бэббиджем. Еще в 1824 г. в автоматической счетной машине был применен предложенный им принцип промежуточного хранения и считывания информации с перфорированного носителя для ввода чисел и управления последовательностью выполнения операций. В своей так называемой разностной машине, изготовление которой не было полностью завершено, Ч. Бэббидж гениально предвосхитил основные идеи современных автоматических цифровых машин. В 1833 г. в разработанной Ч. Бэббиджем "аналитической машине" предусматривалось наличие устройств ввода данных и программ с перфокарт, "завода" или "мельницы" для выполнения арифметических операций и "склада" на цифровых колесах для хранения информации. Этот "склад", по-видимому, можно считать первым запоминающим устройством вычислительной машины [13]. Логическими преемниками машины Бэббиджа явились построенные более чем через сто лет машины Гарвардского университета "Марк-1" и "Марк-2" (1945-1947 гг.) и некоторые другие, заложившие основу развития современной кибернетической техники и информации.

 

В XIX в. произошли важнейшие открытия в физиологии, позволившие далее объяснить функциональные механизмы человеческого организма, и был внесен существенный вклад в развитие представлений о биологической системе как в целом саморегулирующейся системе. Например, французский психолог Ф. Магеиди, основываясь на работах Ч. Белла, представил рефлекс как систему обратной связи (примерно 1850 г.); И. М. Сеченов опубликовал исследования о центрах в мозгу лягушки, тормозящих ход рефлекса, а Э. Геринг и И. Бройер открыли саморегуляцию дыхательного рефлекса.

 

Рассмотрение аналогий между организмом и технической системой привело к тому, что для изучения биологических систем стали конструировать физические приборы (Т. Юнг, Г. Гельмгольц и др.). В это время русский физиолог И. П. Павлов очень ясно выразил взгляд на живой организм, в особенности организм человека, как на саморегулирующуюся систему. Без подобных развиваемых в физиологии представлений и их более поздних уточнений едва ли стали бы понятными современные абстрактные подходы в теории автоматов [14].

 

В XIX в. были разработаны основы того логико-математического аппарата, которым широко пользуется современная кибернетика. Благодаря математике создавались все более совершенные знаковые системы, позволившие поставить вопрос о знаковом моделировании логического. Технические достижения дали возможность претворить знаковое моделирование в физическое. Соединившиеся затем математика и логика слились с электроникой и, взаимодействуя с науками о жизни и технике, положили начало кибернетике. Весьма важной предпосылкой кибернетического развития явилась математическая логика - отрасль математики, изучающая построение формальных дедуктивных теорий. "Без интенсивного развития этой науки, начавшегося еще на пороге нашего столетия, без серии блестящих результатов, полученных логиками в тридцатых годах, без создания символического логического аппарата и детальной разработки методов логики нечего было бы и думать о кибернетике" [15].

 

Эти и другие исторические примеры показывают, что кибернетический способ мышления исторически обусловлен и органически вытекает из развития научного мышления и технического прогресса

 

Науку об управлении Н. Винер назвал кибернетикой, не зная о кибернетике Ампера и Платона и полагая, что создает неологизм [16]. После появления книги Н. Винера выяснилось, что новая наука имеет яркий прецедент в виде кибернетики А. М. Ампера, предшествовавшей кибернетике Н. Винера [17]. Важнейшие открытия А. М. Ампера касаются физики, где он снискал славу "Ньютона электричества", основателя электродинамики. В конце жизни А. М. Ампер вел большую работу по классификации наук, выдвинул проекты создания новых научных дисциплин, в том числе кибернетики. Итогом явился труд "Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний", первая часть которого вышла в свет в 1834 г., вторая - в 1843 г.

 

А. М. Ампер исходил из аналогий между различными науками и стремился объяснить их связи теоретически. В его классификационных таблицах находится наука третьего порядка - кибернетика, образующая вместе с этнодицеей, дипломатией и теорией власти науку первого порядка - политику. Удел кибернетики - текущая политика, практическое управление государством. В классификации наук А. М. Ампера каждой науке соответствовал девиз в стихотворной форме. Кибернетике А. М. Ампер приписал стих, гласящий: "и обеспечивает гражданам возможность наслаждаться миром". Кибернетика Ампера - наука о том, как управлять обществом, людьми.

 

Н. Винер исходил из потребностей техники, задач автоматизации, связав их с проблемами биологическими и медицинскими. Создатель новой кибернетики отнес к ее сфере и вопросы социального управления. Общественные кибернетические системы характеризуются гораздо более высокой сложностью, нежели технические или физиологические. Социальная кибернетика ставит перед общей кибернетикой новые, еще не решенные задачи.

 

За прошедшие полтора столетия развития науки и техники многое в системе Ампера устарело. Но для своего времени это было замечательное исследование, с богатым запасом оригинальных идей и тонкими предвосхищениями будущего развития. Некоторые достоинства системы Ампера делаются более выпуклыми в свете новейших представлений.

 

Еще в древности Платон не раз говорил о кибернетике, поэтому его можно считать одним из предшественников А. М. Ампера, а в конечном счете и Н. Винера. А. М. Ампер предложил создать науку об управлении государством и наметил некоторые пути к ней, но то была лишь постановка задачи, предвидение дальнейшего развития. Он сформулировал общую идею новой науки, а Н. Винер решал конкретные задачи, построил для них математический аппарат, основанный на теории вероятностей, и предложил физическую интерпретацию управления как борьбы с энтропией. С кибернетикой вошли в науку новые характеристики - информация и количество информации. На рубеже XIX и XX вв. в физиологии, физике, математике и технике были созданы предпосылки для нового большого скачка в области развития теории самоуправляющихся систем.

 

В XX столетии оформление кибернетики стало плодом труда целой плеяды ученых. Становлению кибернетической теории систем и теории автоматов и их различных ответвлений способствовали дальнейшие исследования в области физиологии и машинной вычислительной техники, связанные с теоретическими работами многих математиков, таких как А. М. Тьюринг, Н. Винер, Дж. фон Нейман, Е. Ф. Мур, А. Н. Колмогоров, В. М. Глушков, А. А. Ляпунов, А. И. Берг и др. Как справедливо отмечается, "кибернетику не могли единолично создать ни Н. Винер, ни К. Шеннон, ни Дж. фон Нейман, поскольку необходимая для этого мыслительная работа во много раз превосходит возможности даже самого одаренного человека" [18]. И все же особая роль в создании кибернетики принадлежит Н. Винеру [19]. Согласно рабочему методу Винера, объединившему ученых различных специальностей, они должны трудиться сообща, знать умственные интересы друг друга, исследовать новое предложение коллеги до тех пор, пока оно в совершенстве не будет сформулировано. Это отвечало синтетической тенденции в развитии наук, олицетворением которой и явилась кибернетика.

 

Считается, что кибернетика возникла в 1948 г., когда вышла в свет книга Н. Винера "Кибернетика". Американский математик имел предшественников в лице не только Платона и А. М. Ампера, но и Дж. Максвелла и Д. Гиббса. Значительный вклад в процесс становления кибернетики внесли русские ученые [20]. Теория автоматического регулирования берет свое начало не только от Дж. Максвелла, но и от видного русского ученого и государственного деятеля XIX в. И. А. Вышнеградского; должно быть упомянуто и имя знаменитого П. Л. Чебышева. В начале XX в. в Екатеринославле Я. И. Грдина опубликовал работы по динамике живых организмов, в которых рассматривались динамические системы с "волевыми связями". Сам Н. Винер ссылался на труды академиков А. Н. Крылова и Н. Н. Боголюбова. Академик И. П. Павлов в 30-е гг. вплотную подошел к сравнению мозга и электрических переключательных схем. В. И. Шестаков, независимо от К- Шеннона, открыл применимость математической логики к теории таких систем. В теории связи Н. Винер упоминал статистические методы академика А. Н. Колмогорова и П. А. Козуляева. Известна пионерская работа академика В. А. Котельникова о пропускной способности "эфира и проволоки" (1933 г.) и т.д.

 

В этом плане важен также вопрос об отношении кибернетики Н. Винера и тектологии А. А. Богданова [21], явившейся одной из первых попыток общетеоретического исследования вопросов организации. Эта работа содержит ряд методологических ошибок, однако представляет и позитивный интерес, который становится понятным, если учесть, что А. А. Богданов своими организационными принципами предвосхищал некоторые идеи кибернетики и общей теории систем. Он указывал, в частности, на большое преобразующее воздействие самоорганизующихся машин. "По мере совершенствования машин, - писал А. А. Богданов, - роль работника при них меняла свой характер. Самое глубокое разъединение в рамках сотрудничества было то, которое обособило организатора от исполнителя, усилие умственное - от усилия физического. В научной технике труд рабочего совмещает оба типа ...Совмещение завершится вполне тогда, когда выработается еще более высокая форма машин - саморегулирующиеся механизмы" [22]. Несомненны параллели данной работы с трудами Н. Винера и У. Р. Эшби, хотя, в отличие от них, А. А. Богданов пользовался исключительно качественными методами.

 

Проблема создания машин, отличающихся разумным поведением, как видно из краткого исторического обзора, не нова. Однако только успехи современной кибернетики, ее концептуальный и технический потенциал поставили проблему искусственного интеллекта на реальную основу, создали необходимые предпосылки для ее практического решения. Актуальность этой проблемы определяется прежде всего необходимостью дополнения, усиления интеллекта человеческого интеллектом машинным для того, чтобы успешно справляться с многогранными задачами, связанными с информационным насыщением процессов научно-технического и социального развития.

 

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я