ГЛАВА 1
Новое


1/1. Винер определил кибернетику как «науку об управлении и связи в животном и машине», или, говоря короче, как искусство кормчего. Именно этим вопросам посвящена настоящая книга. Ее темами будут коорди-нация, регулирование и управление, представляющие ве¬личайший биологический и практический интерес.
Мы должны поэтому исследовать понятие механизма. Однако предварительно полезно дать некоторое введе-ние, ибо кибернетика рассматривает это понятие под но-вым и, следовательно, необычным углом. Без такого введения гл. 2 может показаться содержащей серьезные ошибки. Следует ясно понять новую точку зрения, так как всякое неосознанное колебание между старой и но¬вой точками зрения может привести к путанице.
1/2. Особенности кибернетики. Многие книги носят заглавие «Теория машин», но обычно они содержат све-дения о механических вещах, о рычагах и зубчатых ко-лесах. Кибернетика тоже является «теорией машин», но она говорит не о вещах, а о способах поведения. Она спрашивает не «что это такое?», а «что оно делает?». Например, она очень интересуется такими высказыва-ниями, как высказывание: «эта переменная испытывает простое гармоническое колебание»; гораздо меньше ее занимает вопрос, чем является эта переменная величина:

положением точки на колесе или потенциалом электри-ческой цепи. Таким образом, она по существу функцио-нальна и бихевиористична.
Сначала кибернетика была тесно связана по многим линиям с физикой; но она не зависит существенным об-разом от законов физики или свойств материи 1. Кибер-нетика занимается всеми формами поведения постольку, поскольку они являются регулярными, или детерминиро-ванными, или воспроизводимыми. Материальность не имеет для нее значения, равно как и соблюдение или несоблюдение обычных законов физики (пример., при-веденный в § 4/15, пояснит эту мысль). Истины кибер-нетики не нуждаются в выведении из какой-либо другой отрасли науки. Кибернетика имеет свои собственные основания. Одна из целей данной книги — ясно пока¬зать эти основания.
1/3. Кибернетика примерно так же относится к реаль-ным машинам — электронным, механическим, нервным и экономическим, — как геометрия к реальным объек¬там в нашем земном пространстве. Было время, когда под «геометрией» понимали отношения, которые можно наглядно представить на трехмерных телах или дву-мерных чертежах. Формы, существовавшие на Земле у животных, растений, минералов, были многочисленнее и богаче свойствами, чем формы, существовавшие в эле-ментарной геометрии. В те дни форма, подсказанная геометрией, но не допускавшая наглядного представле-ния в обычном пространстве, была сомнительной или не-приемлемой. Обычное пространство господствовало над геометрией.
Сейчас положение совершенно другое. Геометрия существует по собственному праву, благодаря собствен-ным силам. Она теперь может точно и последовательно рассматривать многообразие форм и пространств, да-леко превосходящее все, что может дать> земное про-странство. Сейчас геометрия содержит земные формы, а не наоборот, ибо земные формы суть лишь частные случаи во всеобьемлющей геометрии.
1 Законы кибернетики действительно не зависят от законов фи¬зики, но зависят, конечно, от свойств материи. Более того, они, как и законы всякой науки, выводятся из этих свойств. — Прим. ред.



ОСОБЕННОСТИ КИБЕРНЕТИКИ

Вряд ли нужно указывать на тот выигрыш, который принесло с собой развитие геометрии. Геометрия теперь служит остовом, на котором все земные формы могут найти свое естественное место, благодаря чему стано-вятся прозрачными отношения между различными фор-мами. Соответственно этому растущему пониманию растет и способность управления.
Кибернетика находится в аналогичном отношении к существующим машинам. Ее предметом является об¬ласть «всех возможных машин», и лишь во вторую оче¬редь она интересуется тем, что некоторые из этих машин еще не созданы ни человеком, ни природой. Киберне¬тика дает общий остов, на котором могут быть располо¬жены, соотнесены и поняты все индивидуальные машины.
1/4. Поэтому кибернетика не боится возражений, что некоторые из рассматриваемых ею машин не предста-влены среди машин, существующих вокруг нас. В этом отношении она следует по тому пути, по которому с та¬ким успехом идет математическая физика. Эта послед¬няя наука долгое время изучала преимущественно си¬стемы, которые, как хорошо известно, не существуют: пружины, не имеющие массы; частицы, имеющие массу, но не имеющие объема; идеальные газы и т. д. Верно, что таких вещей не существует; но это не значит, что математическая физика есть просто фантазия, и это не заставляет физика отбросить свой трактат по теории пру-жин без массы, ибо названная теория оказывает ему не-оценимые услуги в практической работе. Хотя пружина без массы не представима физически, она обладает не-которыми свойствами, придающими ей величайшую важность для физика, если он хочет понять хотя бы та¬кую простую систему, как часы.
Биолог знает и применяет тот же самый принцип, когда он подвергает ланцетника (Amphioxus) или ка¬кую-либо исчезнувшую форму детальному изучению, со¬вершенно непропорциональному ее сегодняшнему эколо¬гическому или экономическому значению.
Кибернетика точно так же выделяет некоторые типы механизмов (§ 3/3), представляющие особый интерес для общей теории; и она делает это безотносительно к тому, насколько эта форма обычна для земных машин,

Лишь после достаточно полного изучения возможных отношений между машинами кибернетика переходит к рассмотрению форм, действительно обнаруживаемых в какой-либо конкретной отрасли науки.
1/5. Ввиду такого метода, требующего прежде всего полноты и общности, в кибернетике при рассмотрении любой данной, конкретной машины типичен не вопрос: «какое индивидуальное действие совершит она здесь и сейчас?» — а вопрос: «каковы все возможные формы поведения этой машины?»
Благодаря этому обстоятельству теория информации играет большую роль в проблемах кибернетики. Ведь теория информации характеризуется., по существу тем, что она всегда имеет дело с некоторым множеством воз-можностей; как ее исходные данные, так и ее оконча-тельные выводы относятся всегда к множеству как тако-вому, а не к какому-либо отдельному элементу в нем.
Эта новая точка зрения приводит к рассмотрению за-дач нового типа. Со старой точки зрения, видя, скажем, что из яйцеклетки вырастает кролик, спрашивали: «по-чему это происходит? почему яйцеклетка не остается просто яйцеклеткой?» Попытки ответить на этот вопрос вели к изучению энергетики явлений и к открытию раз-личных причин, вызывающих изменение яйцеклетки. На-пример, устанавливалось, что ее жиры могут окисляться, выделяя свободную энергию; что она имеет фосфорили-рующие энзимы и вследствие этого ее метаболиты могут включать эту энергию в цикл Кребса и т. д. В этих исследованиях основным является понятие энергии.
Совершенно отлична, хотя столь же основательна точка зрения кибернетики. Она принимает как данное, что яйцеклетка обладает достаточным количеством сво-бодной энергии и что она метаболически столь тонко уравновешена, что является как бы взрывчатой.. А когда из яйцеклетки разовьется некоторая форма, то кибернетика спросит: «почему результатом изменений явилась форма кролика, а не форма собаки, форма рыбы или даже форма тератомы?» Кибернетика рассма-тривает гораздо больше возможностей, чем их суще-ствует фактически, а затем спрашивает, почему конкрет-ный случай подчиняется обычным конкретным ограничениям. При этом вопросы энергетики не играют почти никакой роли — энергия просто принимается как нечто данное. Часто не имеет значения даже замкнутость или открытость системы в энергетическом отношении — важна лишь та степень, в которой система подчиняется детерминирующим и управляющим факторам. Никакая информация, или сигнал, или детерминирующий фактор не могут пройти из одной части системы в другую, не будучи отмечены как значимое событие. Фактически можно определить кибернетику как исследование систем, открытых для энергии, но замкнутых для информации и управления, — систем, «непроницаемых для информации» (§ 9).
1/6. Применения кибернетики. После такого, общего обзора кибернетики мы можем перейти к рассмотрению некоторых путей ее возможного применения. Я ограничусь теми приложениями кибернетики, которые обещают оказаться наиболее полезными для биологических наук. Это рассмотрение может быть только очень кратким и общим. Многие приложения уже осуществлены и слишком хорошо известны, чтобы описывать их здесь; еще большее число, несомненно, будет осуществлено в буду-щем. Однако два особых научных достоинства кибернетики заслуживают специального упоминания.
Одно из них состоит в том, что кибернетика предлагает единую терминологию и единый комплекс понятий для представления систем самых различных типов. До недавнего времени любая попытка сопоставить, на-пример, многочисленные факты о следящих системах с данными о мозжечке излишне усложнялась тем обстоятельством, что свойства следящих систем описывались в терминах, напоминающих об автопилотах, или радиоприемниках, или гидравлических тормозах, тогда как свойства мозжечка описывались в терминах, напоминающих об анатомическом театре и кровати больного: но эти стороны . вещей не имеют никакого отношения к аналогиям между следящей системой и мозжечковыми рефлексами. Кибернетика предлагает единый комплекс понятий, который благодаря своему точному соответствию с каждой отраслью науки может привести все отрасли науки в точное соответствие друг с другом.

Не раз отмечалось в истории науки, что после открытия соответствия между двумя отраслями науки каждая отрасль начинает способствовать развитию другой (см. § 6/8). Результатом часто является заметное ускорение роста обеих отраслей. Приходят на ум такие примеры, как исчисление бесконечно малых и астрономия, вирусы и протеиновые молекулы, хромосомы и наследственность. Конечно, ни одна отрасль ничего не доказывает о законах другой, но она может выдвигать предположения, в высшей степени полезные и плодотворные. Этот вопрос рассматривается в § 6/8. -Здесь я должен упомянуть лишь о том, что кибернетика, по- видимому, обнаруживает большое число интересных и многообещающих параллелей между машиной, мозгом и обществом. И она может создать общий язык, с помощью которого открытия в одной отрасли науки легко могут быть использованы в других отраслях.
1/7. Сложная система. Второе достоинство кибернетики состоит в том, что она предлагает метод научного исследования систем, сложность которых слишком велика и существенна, чтобы ее можно было игнорировать. Мы хорошо знаем, что такие системы даже слишком обычны в биологическом мире!
При исследовании более простых систем методы кибернетики иногда не обнаруживают очевидных преимуществ по сравнению с давно известными методами. Новые методы показывают свою силу главным образом тогда, когда системы становятся сложными.
Наука стоит сегодня как бы на водоразделе. В течение двух столетий она исследовала системы, которые либо внутренне просты, либо могут быть разложены на простые составляющие. Тот факт, что в течение столетий могли принимать такую догму, как: «изменяйте факторы по одному», показывает, что ученые занимались в основном исследованием систем, допускающих этот метод; ибо в сложных системах он часто не применим по существу. Лишь после работ сэра Рональда Фишера в 20-х годах по поводу экспериментов, проведенных с сельскохозяйственными почвами, стали отчетливо сознавать существование сложных систем, которые не допускают изменения только одного фактора за один раз, ибо эти системы столь динамичны и внутренне связаны, что изменение одного фактора служит непосредственной причиной изменения других, иногда очень многих факторов. До недавнего времени наука стремилась избегать исследования таких систем, сосредоточивая свое внимание на системах простых и особенно на приводимых (§ 4/14).

 
СЛОЖНАЯ СИСТЕМА

 

Однако при исследовании некоторых систем невозможно полностью обойти их сложность. Кора головного мозга свободно живущего организма, муравейник как функционирующее общество и человеческая экономическая система выделялись среди других систем как своей практической важностью, так и своей недоступностью для старых методов исследования. И вот сегодня мы видим, что психозы остаются неизлеченными, общества переживают упадок, экономические системы колеблются, а ученый не может сделать ничего, кроме как признать всю сложность исследуемого объекта. Но наука уже предпринимает новые шаги к исследованию «сложности» как самостоятельного явления.
Выдающееся место среди методов исследования сложности занимает кибернетика. Она отвергает смутные интуитивные идеи, извлекаемые из обращения с такими простыми системами, как будильник или велосипед, и приступает к созданию строгой науки о сложности. Поначалу (как покажут первые несколько глав этой книги) можно подумать, что она занимается плоскими, тривиальными истинами; но все дело в том, что ее основания должны быть широкими и прочными. Они закладываются так, чтобы кибернетика могла развиваться строго, без той изначальной смутности и расплывчатости, которая была свойственна большинству прошлых попыток преодолеть сложности, связанные, в частности, с работой мозга.
Кибернетика дает нам надежду на создание эффективных методов для изучения систем чрезвычайной внутренней сложности и управления ими. Эта задача будет решена кибернетикой, когда она выделит то, что достижимо (ибо, вероятно, большинство из исследований прошлого стремилось достичь невозможного), и затем создаст обобщенные стратегические приемы, достаточно

  обоснованные и допускающие единообразное применение к разнообразным частным случаям. Тем самым кибернетика дает нам надежду на создание фундаментальных методов, которые позволят атаковать психологические, социальные и экономические недуги, побивающие нас в настоящее время своей внутренней сложностью. Третья часть этой книги не претендует на окончательную разработку таких методов, но пытается предложить основания, на которых такие методы могут быть построены, и начать продвижение в правильном направлении.