本导读按照概念之间的生成顺序,介绍马里安·马祖尔(Marian Mazur)控制论中的各个概念:从被最多定义所依托的概念开始,直到复合概念。这里不照录定义——每个概念名称都是指向词条卡片的链接,卡片上载有定义及其完整出处。这里要说明的是,马祖尔为什么引入某个概念,以及由它进一步推出什么。本领域的数量与关联概况见控制论页面。
出发点:控制
本领域两条主要定义路径中的第一条,其底部是控制。马祖尔把它理解为一个系统的这样一种行为:它在另一个系统中引起特定的变化。系统这一概念本身在词典中没有词条。作者在《Jakościowa teoria informacji》(《定性信息论》)中说明,他把系统、输入、输出和耦合视为读者已知的概念,不予定义(第 28 页),但在《Cybernetyka i charakter》(《控制论与性格》)中给出了自己的约定:系统是诸元素连同它们之间存在的关系(第 45 页)。
由控制立即得出两种角色:引起变化的施控系统,以及发生这些变化的受控系统。两者之间必须有某种东西起中介作用——这一功能由控制通道承担。当作用双向进行时,便形成闭合的反馈(sprzężenie zwrotne)环路,即控制回路;而这种环路中现象的总和就是控制过程。
这些区分有什么用?回路本身并不说明哪个系统是施控系统。马祖尔以带双位温度调节器的工业炉为例加以说明:炉子和调节器相互作用,而角色要由外部某个人来决定——他设定调节器,因为他关心的是炉子的工作;假如有人在意的是调节器的某种行为,角色就会颠倒过来(《定性信息论》,第 29–30 页)。由此可知,所要求的变化与导向这些变化的变化之间的区分,源于外部系统的存在。剩下的问题将由信息论接手:控制通道如何影响控制。
自主系统及其六个器官
第二个基础是自主系统:一种能够控制自身并能够防止丧失这种能力的系统。这两种能力在词典中是定义路径的叶节点——它们没有自己的词条。
理解这种系统的构造,最容易的是从使它与众不同的那个器官入手。稳态器负责确保系统中的流动不会剥夺其行动能力,并使系统保持在功能平衡之中,也就是处在离两条界限都最远的状态——越过这两条界限,控制就会停止。其余五个器官排列成两条平行的路径。在信息路径上,感受器组接收来自环境的东西,相关器对其加以处理并保存以备后用;在能量路径上,同样的一对角色由摄能器和蓄能器承担。两条路径都通向效应器组,系统借助它们作用于环境:一条路径告诉它们做什么,另一条路径给它们提供行动所需的东西。
马祖尔强调,这种构成来自定义,而非来自观察——它是关于任何具有这种构造之系统的定理(《控制论与性格》,第 167 页)。至于人属于这一类别,他另作论证,其中包括技术装置的发展:这些装置随着时间推移逐一接过人的各项功能,直到留给人的只剩下设定调节器(同上,第 169–171 页)。
其中三个概念——稳态器、相关器和自主系统——属于整部词典中使用最频繁的概念;这一点见承重概念视图。
相关器的内部
1966 年的书把相关器分解为若干部分。其中用于记录的元件是记录器,用于估计的元件是估计器;二者合称相关元件。马祖尔以一般的方式命名这些量,不考虑能量的种类——液面高度、气体压力或电压在这里的作用完全相同(《Cybernetyczna teoria układów samodzielnych》(《自立系统的控制论理论》),第 72–73 页)——因此他随后能用同一种语言来描述调节器和人。由此便有了在元件之间流动的相关能、作为其驱动力的相关势、充当媒介的相关介质,以及元件本身具有的记录势和估计势。
这一分支终止于反思势。它的作用是:没有它,来自环境的东西就会决定每一个反应,哪怕是有害的反应。系统自身附加的势使它能够增强所期望的刺激、抑制不期望的刺激(第 79 页)。马祖尔用一个简单的调节器来解释这些量:调节器中有一根受热膨胀的杆,以及一个由杆的运动而闭合的触点(第 75–79 页)。性格理论随后就建立在这一层之上:记忆原来是相关器传导度中的持久痕迹,决策是相关器中的势越过阈值,而情绪则是相关器对稳态器的作用。
稳态器与蓄能器
稳态器与蓄能器相互作用。由蓄能器输入稳态器的势,马祖尔称为负荷;反方向输入的势则称为张力。二者都可能增大或减小,由此得到四个构造相同的概念:增荷与减荷,张紧与松弛。
自主系统的能量学
本领域的第二大分支描述能量。系统的功率按其被转换的地点来划分:在系统自身中的是生理功率,在其环境中的是社会功率。马祖尔指出,后者并不是比喻。把手提箱搬上五楼的人消耗的是生理功率;付钱给搬运工或乘电梯的人消耗的是社会功率,而二者完成的功相同(《控制论与性格》,第 225 页)。
系统的材料有材料量和材料品质;单位功率表示每单位材料品质和材料量对应多少功率,也就是把这两个量换算为生理功率。材料品质的下降,即老化,会减少生理功率。唯一的对抗手段是扩展,即材料量的增加。1966 年的书为此引入了两个系数——老化系数和扩展系数——以及它们随时间变化的曲线:老化曲线和扩展曲线。比较这两个系数便得出动性系数:它表明以恒定速度进行的扩展是跟上了老化、超前于老化,还是落后于老化;当两种速度相等时,马祖尔称之为均衡均匀扩展(《控制论与性格》,第 229–230 页)。另一种独立的情形是非均匀扩展——起初迅速、随后停止——马祖尔表明,它使系统获得更多可支配的功率(第 234 页)。控制论向性格理论的主要过渡之一就经由这里:性格动性将由同样这两个系数构建起来。
能量学的第二条线索是损耗。一部分功率必须用来弥补能量向环境的流失——这就是空耗功率。马祖尔提到一台发动机:它在驱动机床的同时也驱动着自身,克服自身的摩擦(同上,第 231 页)。每单位材料的空耗功率就是损耗度。从生理功率中减去空耗功率,剩下的是可支配功率,这是系统能够用于在环境中控制自身的唯一功率;生理功率不再能抵偿空耗功率的那一时刻,决定了存续时间。可支配功率又分为工作功率和自由功率,而自由功率在可支配功率中所占的份额由自由系数表示。
1966 年的书在这里有一套自己的平行概念。它讨论总功率、系统所处理的内部功率以及环境能够向系统提供的外部功率——作者本人指出,对生物体而言,它们分别对应于生理功率和社会功率。工作功率在那里的含义与《控制论与性格》中相同——用于获取能量本身的功率(植物的根必须钻透土壤,第 153 页)——但只有在这本书中,它与空耗功率合在一起才获得自己的名称:保障功率,即保障系统存在的功率。总功率超出保障功率的余量是协调功率,而工作功率与保障功率之比是供能系数。
通往信息论的桥梁
本领域的一个词条元控制通道出自《定性信息论》的最后几章:它是一种更高阶的通道,通过比较不同的普通通道所带来的结果来进行控制(第 177 页)。它的定义链经由信息回到控制过程和控制。这表明两个领域如何相互咬合:信息论从控制的概念中生长出来,而它的成果又作为一种新的通道回到控制论。反方向的桥梁要宽得多——性格理论的绝大多数词条都建立在稳态器、相关器和能量系数之上。
词典与理论尚未闭合之处
本领域的定义涉及九个在词典中没有自己卡片的概念。这里需要区分两种情况。其中大多数,马祖尔在其著作的其他地方作了界定,因此缺少的只是词条,而词条可以依据他本人的约定来建立。真正留下演绎工作的是两个概念:在词典所依据的三部著作中,我们没有找到它们的定义。
缺少卡片,但马祖尔给出了定义:
- 系统(system)—— 控制本身的基础;马祖尔在《定性信息论》中把它视为已知概念(第 28 页),而在《控制论与性格》中通过元素及元素之间的关系来界定它(第 45 页);词典需要一个依据这一约定的词条,或者明确说明词典不加定义地采用系统。
- 反馈(sprzężenie zwrotne)—— 控制回路的构件;马祖尔在关于耦合的一章中把它界定为两个系统的相互作用(《控制论与性格》,第 63 页)。
- 环境(otoczenie)—— 出现在摄能器、效应器组、感受器组、空耗功率和社会功率的定义中;马祖尔把它界定为所考察系统之外的全部其余现实(同上,第 46 页)。
- 刺激(bodziec)和反应(reakcja)—— 感受器定义中通道的起点和效应器定义中通道的终点;马祖尔把它们界定为系统的输入作用和输出作用(同上,第 64 页)。刺激在性格理论中同样没有卡片。
- 记录(rejestracja)—— 记录器所服务的活动;在两部关于自主系统的著作中都有界定(《自立系统的控制论理论》,第 63 页;《控制论与性格》,第 180 页)。
- 估计(estymacja)—— 估计器的活动;在 1966 年的著作中引入估计器时有界定(第 67 页),在《Cybernetyka a zarządzanie》(《控制论与管理》,1969)中也有简短的界定(第 71 页)。
有待研究的领域:
- 控制能力(zdolność sterowania)—— 自主系统定义的第一部分;它与控制概念的关系尚待阐明。
- 抵御丧失控制能力的能力(zdolność przeciwdziałania utracie zdolności sterowania)—— 该定义的第二部分,稳态器的全部作用都取决于它。
另外值得一提的是集这一概念,元控制通道的定义使用了它:马祖尔在正文中不加定义地使用它,词典也同样如此采用,因此这不是词典中的空缺。全部关联的总图见概念图。