《控制论与科学方法论》

作者: 金观涛 / [美] 华国凡

万有引力｜广东人民出版社

2025年3月

撰文｜张启

控制论的发展历史

在讨论这本书的具体内容之前，首先要放下这本书，谈一下控制论的起源和发展历史。控制论是一门跨学科研究领域，起源于20世纪40年代不同学科之间的交流。控制论关注信息的循环与反馈，通过跨学科的方法揭示生物、技术、社会系统中的自我调节与通信规律。最初的代表人物以数学家与哲学家诺伯特·维纳最为著名。除了是控制论的主要创立人，维纳同时也是最早研究随机过程的数学家，维纳过程与维纳方程等理论早已写进了数学教科书。维纳认为控制论的关注是动物和机器中的控制与通信，但其他背景不同的学者也略有不同的定义，这反映了控制论先天概念基础的丰富性与模糊性，也为日后控制论的分化埋下伏笔。

“控制论之父”罗伯特·维纳。

20世纪50年代，控制论中的数学基因开花散叶，着重发展了控制论中技术性较强的理论与应用，比如，以钱学森的《工程控制论》为代表的在工程学科中的应用。特别是在西方，很多这类研究在其他标签下进行。比如该时期的很多人工智能研究者与计算机科学家都具有控制论背景，但这些新的领域标签更具象化，更容易吸引研究经费。另一方面，很多其他控制论研究者将关注点转向社会、生态与哲学问题。其中，自组织理论等在生物中广泛使用的理论发挥了很大作用。该流派最引人注目的发展是第二序控制论，即，将观察者、控制者纳入系统之中，主张我们不仅要研究系统的运作，还要研究我们如何观察、建模和干预这些系统。另一个发展是将关注的系统从仅仅是目标导向过程扩大到也包含了其他无明确目的性的过程。

要讨论这本书，也离不开该书成书的时代背景与金观涛和华国凡两位老师的早期的哲学探索。金老师在北大尽管学的是化学，但对哲学，尤其是黑格尔造诣颇深。金老师毕业后首先进了杭州塑料厂当工人，在一线工作几年后进入郑州大学再辗转入职中国科学院从事科学政策、管理科学、科学哲学相关研究。金老师对黑格尔的钻研、文理兼修的学术背景、丰富的人生经历无疑反映在《控制论与科学方法论》一书的内容与写作风格当中。金老师也曾在访谈中提到，书中很多中国特色的例子源自华国凡老师对中国文化与中医的研究。从20世纪70年代中期到80年代初，国家一步一步从短暂的无序走向有序，各种更有利于生产生活的制度和结构都有待建立，可以想象的是，当时很多的知识青年必然都在考虑同一个问题：如何更有效地管理生产和重建生活？如何运用科学的方法让国家和人民变得越来越好。这既是“三论”热的土壤，也是这本《控制论与科学方法论》成书的时代背景。

极具中国底色的控制论著作

下面来谈一下我读《控制论与科学方法论》后的学习总结。总的说来，该书是一部极具中国色彩的控制论著作。该书以控制论为切入点，在自然辩证法的框架内深入浅出地讨论了其中常用的科学方法论的方法原则。

第一章首先给出了控制问题的定义，即控制者通过选择缩小事物进一步发展的可能性空间，使其向控制者的既定目标转化。随后作者讨论了人们常用的控制模式，包括随机控制、有记忆的控制、共轭控制和负反馈控制。作者认为共轭控制是非常具有普遍性的方法，“几乎人类制造和使用的一切工具，本质上都包含这样一个控制范围扩大的过程（23页）”。本章中作者着重探讨了利用负反馈进行迭代如何扩大控制能力，以及避免其反面，即正反馈与恶性循环的必要性。

第二章讨论了信息论中与控制论关系最密切的部分。出于这种立场，作者对“信息”的理解是以结果为导向的，认为正量的信息是能够使某事物的可能性空间缩小的东西。需要指出的是，作者心中预设的信息接收者是作为控制者的有既定目标的人，认为“我们研究信息，从根本上来说是要解决客体和我们人的意识主体之间的传递过程，因此不能纯粹脱离主体来谈信息（46页）”。基于同样的出发点，第二章进一步探讨了信息传递通道的速度与质量对信息接收者的控制能力的影响，在接收信息过程中进行过滤以区分（对控制）有用和没有用的信号的原理，以及储存筛选后的有用信息的必要性。作者接下来讨论了确定性推理、概率推断、相关性自由联想等常见的信息加工模式，并指出抽象化概念化是共轭控制在思维过程中的重要步骤。最后，作者把信息和组织与系统在控制论的角度联系起来，并指出，很多个体运用信息形成组织或系统的过程就是这些个体之间相互关系的可能性空间减小的过程。因此，控制和信息传递等关于个体的基本概念需要进一步放在整个系统内综合考察。

第三章介绍了系统理论。作者以介绍科学研究中最为常见的因果推理形式即因果长链开篇，然后指出其面对终极问题以及跨层级的系统问题时的局限性，之后介绍了几种在系统论研究中常用的因果关系形式，包括概率因果、互为因果、自为因果、因果网络，以及为了研究主要因果关系的便利而广泛应用的“相对孤立系统”的研究范式。之后，作者介绍了以系统的稳定结构为核心的一系列系统论控制论的研究方法与概念。作者指出，系统总是趋于稳定状态的，除非发生了周期性震荡或崩溃（我认为崩溃后的系统也是一种稳定状态），因此系统的稳定结构可以用来预测事物发展方向。作者进一步剖析了稳定与不稳定之间的辩证关系，提出“超稳定系统” （或自稳定系统），就是在系统趋于不稳定时自主引入修复机制，回归原有稳定状态的机制。对于无法回归原有稳定状态的系统，其演化过程也可以被理解为从一个稳定状态走向另一个稳定状态的过程。

《兴盛与危机：论中国社会超稳定结构》

作者: 金观涛 刘青峰

三辉图书｜法律出版社

2011年1月

第四章运用突变理论的语言探讨了系统演化发生质变的方式。这里作者的预设前提是：控制的目的是向系统中引入质变，使新系统架构取代旧系统架构。系统发生质变的过程可能是渐变，也可以是飞跃。如何判断质变过程的类别是一个难题。作者的主要观点是“根据突变理论和系统稳态结构分析，我们可以提出一条判别飞跃的新原则：如果质变中经历的中间过渡态是不稳定的，那么它就是一个飞跃过程，如果中间过渡态是稳定的，那么它就是一个渐变过程（157页）”。作者认为在控制能力足够强的情况下，引入质变的方式也是可控的，“ 控制一个质变按飞跃方式进行，还是按渐变方式进行，完全取决于如何控制条件的变化。尽管变化的起点相同，结果也相同（162页）”最后，作者归纳了突变模型中节点的不同分布方式以说明自然界质变形式的丰富性，并运用突变理论对经验中“矫枉过正”和“极端共存”现象进行了分析。

第五章以“黑箱”为类比，讨论了人类迭代循环进行认识世界与改造世界的过程，以及两者的辩证关系。作者视客体系统为一个黑箱，因为包含很多未知的东西，但可以用一组可观察变量和可控制变量进行描述。人类既要认识客体，也要改造客体。作者认为，《实践论》中“实践——理论——实践”的反复循环契合控制论的负反馈调节原理， 可被视为人类具有普遍意义的认识论模式 。“一开始，人们的主观认识不一定符合客观实际，甚至可能相差很远。人们不断地去实践，不断地把从理论中得出的预期结果和人们实践的结果加以比较。如果理论结果和实践结果有差距，那么就需要我们修改自己的主观认识，使理论结果和实践结果之间的差距缩小。这样只要我们不断实践，不断比较，不断修改主观认识，不断使理论结果和实践结果之间的差距缩小，我们就能保证自己的主观认识不断地逼近客观真理。（188页）” 作者进一步讨论了在实践中成功运用这一认识论模式的几个条件：（1）在人类认识的任何阶段，主观认识都受可观察变量和可控制变量的限制，如果这些变量的范围没有扩大，整个认识系统就会停留在旧有的稳定状态当中；（2）理论需要有清晰性，足以具备证伪性；（3）客体处在变化当中，认识速度需要赶上客体变化速度；（4）反馈过度可能导致认识论上走弯路；（5）限于人类生产力与认识水平的局限，实践结果和目前理论结果之间的差距不一定反映理论与客观真理的接近程度。

《控制论与科学方法论》包含了很多中国原创思想与论述。与西方的第二序控制论类似，该书的讨论范围也包括了观察者或控制者身在其中的系统，但并没有对这两者的区别做出明确的划分。与这一西方流派不同的是，《控制论与科学方法论》的重点仍是具有目的性的系统过程。受马克思列宁主义哲学与中国文化“经世致用”传统的影响，《控制论与科学方法论》主要在方法论的高度讨论了控制论中的具有普遍性的科学方法，而不是像西方第二序控制论学者那样用整本专著去探讨某一个具体问题。

和很多同时期的中国科学著作一样，《控制论与科学方法论》中的一些独立形成的思考与西方同时期的研究有很多相似之处，但也各具特色。 例如，我认为第三章中关于稳定结构的讨论与六七十年代西方进化生物学与动物行为学中运用博弈论对动物利他行为的讨论有异曲同工之妙。理查德 · 道金斯著名的《自私的基因》一书用大量篇幅描述了同一物种中利他基因所占比例的不同的稳定状态，以及达到或改变这些稳定状态的途径。《自私的基因》一书的成书时间（1976）和中译本引进时间（1981）与《控制论与科学方法论》一书成书（1969-1979）和出版时间（1983）大致相同，我觉得可以认为两者都是受20世纪40年代以来系统论思潮影响的产物。与这些生物研究不同的是，《控制论与科学方法论》一书始终没有忘记控制论的初衷是人：人利用主体性预设了系统的目标状态并通过控制达到这些目标。因此，作者在介绍系统演化、系统崩溃、自繁殖与自组织等系统论概念时强调了对它们进行控制的可能性与方法，尤其是，合理使用工具或利用自组织系统可以达到放大控制能力的目的。《控制论与科学方法论》的另外一个理论创新是将突变理论作为其组成部分，这是西方控制论研究里没有的。

《机械姬》剧照。

引领AI时代的跨学科思潮

另一方面，和很多在那个启蒙时代早期的重要著作一样，限于对外界资料的了解有限，《控制论与科学方法论》一书中的一些论述也不可避免地带有历史局限性。比如作者对信息的定义为“可能性空间的缩小”，和信息论创始人香农的定义不同，但我认为这一定义其实和同一系统两种状态的香农信息差类似，并且香农信息差也可以应用于同一可能性空间上概率分布变得更集中的情况，这对概率控制很有益处。《控制论与科学方法论》的另一创新是在第五章中将其思想延伸至认识论方面，并在以后形成了“人的哲学”到“真实性哲学”的系列论述。以人为中心的哲学必然要正视人的非理性的成分，倘若作者能将此部分与卡尔·波普尔对理性的批判作对比，我觉得会更有趣味。但作者当时似乎并没有注意到波普尔对于理性的批判，尽管《控制论与科学方法论》第五章关于理论的清晰性的论述中引用了波普尔更广为人知的证伪原则。整体上来看，《控制论与科学方法论》是一本基于自然辩证法的方法论著作，和二十世纪西方的科学哲学传统联系有限。当然，建立这种联系也并非作者的初衷。

如果我们将控制论学科视为一个系统，并运用《控制论与科学方法论》的观点来回溯其发展史，会发现它在早期高度跨学科研究的时期从未建立稳态：大多数来自各学科的参与者在短暂的跨学科交流后更倾向于回归自己的舒适区。因此，控制论更多的是作为一种跨学科的思潮，而非单一独立学科，对很多学科产生广泛影响。如果将所有学科的学术研究共同体视为一个更大的系统，可以发现这个系统的热点也处于“高度专门化——高度跨学科”之间的周期性震荡之中，而系统论控制论的思潮正是从过度专门化走向跨学科化研究的自主修复机制。

《少数派报告》剧照。

最近十年，气候变化、老年学等各种以问题为核心的交叉学科层出不穷，数据科学、人工智能等新兴学科如日中天，系统论控制论思潮的回归恰逢其时。如今很多有雄心的企业和其他机构都在探索“如何将人工智能引入某某领域”。可惜的是，很多机构并未仔细考虑它们想实现的价值是什么、人工智能是不是实现这一价值的最佳途径、引入人工智能对系统其他部分的影响是什么等等重要问题，而是为了引入而引入。在机构中引入技术创新，尤其是引入人工智能这种影响全局的新技术手段，在控制论中可被理解为主动在系统中诱导质变的过程。控制论的思想对这一演化过程可以具有重大的指导意义：机构的领导者需要理解系统当前的状态是什么、是不是稳态？引入人工智能后机构希望达到的状态是什么、是不是稳态？哪一种质变过程比较有利，是渐变还是飞跃？这个质变过程当中的可观测变量与可控变量都有什么？质变过程中如何过滤和处理有用信息、通过什么指标来进行决策？

从更大的尺度上看，在单个机构外部更大的系统中的很多因素也在急剧变化，比如全球化退潮、民粹主义兴起、文明冲突凸显、全球气候极端化、人口老龄化，也包括人工智能的广泛应用，正可谓是百年未有之变局，这些外部变化必将引发局部子系统的变化。个体机构的领导者也需要在更大的系统的背景中重新思考自己机构的目标：到底是回复原有稳态，还是主动引入质变迈向新的稳态，如何收集、过滤处理信息来快速做决策。在这个大变局中重温《控制论与科学方法论》，或许会帮助这些机构中的管理者和创新者寻找这些问题的答案。

撰文/张启

编辑/李永博

校对/卢茜