第1节 维纳定律

为了介绍赛博管理，首先得介绍著名的维纳定律，即了解生命系统是如何运行的，或生命系统的行为规律。其实，科学的目的，就是要探索宇宙万物运行变化的规律。当然，既包括生命系统的运行规律，也包括非生命系统的运行规律。但是，这确实是一个艰苦而漫长的过程。

大约150亿年前，当宇宙通过大爆炸的方式产生后，非生命系统就一直按照它固有的方式运动着。但是，直到300多年前的1687年，才由牛顿在其名著《自然哲学的数学原理》中，首次论述了非生命系统的宏观物体低速运动规律，即牛顿三大运动定律：

牛顿第一运动定律：孤立质点保持静止或做匀速直线运动；用公式表达为

式中，∑Fi为合力，v为速度，t为时间。

牛顿第二运动定律：动量为p的质点，在外力F的作用下，其动量随时间的变化率，正比于该质点所受外力，并与外力的方向相同；用公式表达为

根据动量的定义，有

式中，r为曲线段的长度。

若质点的质量不随时间变化（即），则质点运动加速度的大小，正比于作用在该质点上的外力，加速度的方向和外力的方向相同；用公式表达为

牛顿第三运动定律：相互作用的两质点间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上的；用公式表达为

F12=-F21

式中，F12表示质点2受到的质点1的作用力；F21表示质点1受到的质点2的反作用力。

又过了200多年，直到1923年以后，才由法国物理学家路易·维克多·德布罗意、奥地利理论物理学家埃尔温·薛定谔和德国物理学家爱因斯坦等科学家，先后发现了高速微观粒子的某些运行规律。

类似地，大约在36亿年前，地球上开始出现生命后，这些生命系统也一直按照某些固有的方式运行着。但是，直到一百多年前达尔文提出进化论后，人类才发现了生物演化运行规律的蛛丝马迹；后来，又有不少生物学家、心理学家在各自领域中，也发现了生命系统的几乎相同的运行规律；一直到1948年左右，才最终由美国数学家诺伯特·维纳集各家之大成，在创立“控制论”[2]（其实应该翻译为“赛博学”[6]）的同时，也揭示了生命系统的重要运行规律。为了与非生命系统的“牛顿定律”类比，我们称之为“维纳定律”。

维纳定律：在所有生命系统的运行过程（状态行为）中，都包含着“赛博链”。这里的“赛博链”有多种等价的表述方式，比如：

（1）若用纯文字表述，赛博链=反馈+微调+迭代。

（2）若用流程表述，则为“…→反馈→微调→反馈→…”。

（3）若用流程图表述，那么其流程图如图2-1所示。

（4）在离散时间的情况下，若用数学公式表述，则“赛博链”就可为以下的递推公式：

y (n+1)=J (y(n), w(n)),y(0)=y0,n=1,2,3,…

式中，w（n）表示n时刻的反馈，y（n）表示n时刻的输出，J （y（n），w（n））表示n时刻的微调。换句话说，上述递推公式表示：生命系统在n+1时刻的输出（状态行为），取决于n时刻的反馈和微调。注意：还有某些随机因素影响着微调，而维纳创立的所谓《控制论》（赛博学）的核心，其实就是在存在不可控的随机因素（影响微调）的情况下，能否以及如何确保经过若干轮的迭代后，系统的递推输出能无限接近预定目标，无论该目标是静止的，还是运动的。

（5）在连续时间的情况下，若用数学公式来表示，则“赛博链”既可用微分方程的形式表述为

也可以用积分方程的形式表述为

或

y(t)=∫J ( y(t-τ), w(t-τ))dτ

关于上述维纳定律，我们做以下五点说明：

（1）此处的“系统”，就是指贝塔朗菲等所称的“一般系统”，即由若干要素以一定结构形式联结构成的、具有某种功能的有机整体；或者，由一些相互关联的元素组成的集合。此处的“生命系统”，既包括生物系统，也包括生物创造物的系统，还包括生物与其创造物的融合系统等。比如，蚂蚁群是生命系统，蚂蚁窝也是生命系统，若干蚂蚁与若干蚂蚁窝也形成生命系统。注意：这里是从过程角度来看的，是有一定的持续时间背景的，比如，蚂蚁窝，并不只是当前的那个静止孤立的蚂蚁窝，而是在一定的历史阶段，不断演变过程中的蚂蚁窝。更形象地说，是用一架相机分时采样拍摄的胶卷，当按正常速度播放出来时，所看到的那个动态的蚂蚁窝，比如，正在长大的蚂蚁窝。

（2）据我们所知，过去很少有人用如此直白的方式表达“维纳定律”，所以，此处对它略加说明。首先，生物学家们经过几百年的前赴后继地研究，已经证实：生物演化过程，其实就是物种为了适应环境而进行的不断“微调”过程；微调的依据，来自生物个体对外部环境的“反馈”；“迭代”不但会出现在个体生命周期中，更表现在生育后代的演变过程中。简而言之，通过不断的“反馈+微调+迭代”，某些物种继续繁衍，某些物种灭绝，某些新物种诞生等。即使只针对某种个体生命，“赛博链”也随处可见，比如，动物的血压、体温等的自动调节，也是经过“反馈+微调+迭代”而完成的。甚至，生物的基因，也永不停歇地在进行着“反馈+微调+迭代”，从而导致基因的演变。作为蚂蚁的安身之地，蚂蚁窝也在不断地演变，其过程也是“反馈+微调+迭代”的“赛博链”。“社会”是名叫“人”的这种生物的创造物，社会学家们已经证实：社会的演变过程（比如，从家族到部落，再到古国，再到国家，再到帝国，最后再到今后有可能的国家消亡等），也是“反馈+微调+迭代”的过程。总之，虽然任何人都无法穷举所有生命系统中的“赛博链”（赛博演化过程），但是，名目繁多的诸如工程控制论、经济控制论、人口控制论、生物控制论、社会控制论、管理控制论、项目控制论、情报控制论、控制论化学、会计控制论、中医控制论、教育控制论、文艺控制论、货币控制论、财政控制论、内部控制论、体育控制论、表演控制论、国家控制论等，其实也是“赛博链”广泛存在的旁证。

（3）既为了形象，也为了方便今后的类比，下面我们重点介绍一个特殊的“赛博链”，即导弹打飞机：在广阔的天空中，即使在其射程内，你也很难用步枪把飞机打下来；因为，当你瞄准飞机并扣动扳机后，当子弹射向飞机的原来位置时，飞机也在移动甚至有意躲避攻击，并早已离开你曾经瞄准的点了。但是，如果用导弹去打飞机，那么导弹在射出之前，就已经将目标信息存储在其记忆系统中，导弹在射出之后，它会不断地、迅速地根据飞机的当前位置，及时获得“反馈”；然后，根据该反馈，对自己的飞行方向进行“微调”；最后，经过一段时间的“迭代”，越来越靠近目标，并最终将其击毁。由此可见，导弹打飞机的过程，就是一个典型的“反馈+微调+迭代”过程。如果“反馈”被切断（比如，反馈信号被敌方干扰等），那么导弹攻击飞机就可能失败；如果“微调”不及时（比如，时间间隔太长或调整幅度过大）或“迭代”的频率过低（比如，反应不迅速等），那么导弹也可能脱靶；导弹精准度的改进，关键就是优化由“反馈+微调+迭代”组成的“赛博链”。总之，只要反馈足够及时，微调足够细致，迭代足够迅速，那么导弹几乎就能够击中所有的飞机。甚至一个导弹，也可以击中另一个有意逃跑的导弹。当然，导弹袭击的目标，也可以是静止的，这时成功的可能性就更大了。

（4）维纳定律其实还暗含着另外一些结论，比如：被“赛博链”反馈的东西，其实是信息，因此，生命系统中一定存在信息；“微调”的对象，也可以仅限于信息，即把机械等微调，只看成信息微调的衍生品；从行为角度看，并不区分人与物，只从黑箱角度考察相关生命系统的“输出”与“输入”关系等。

（5）为了突出重点，本书所涉及的生命系统，仅限于人工系统，即人或人造系统。更准确地说，我们将重点研究那些反馈及时、微调细致、迭代次数庞大的人工系统，比如，人工智能系统、互联网或物联网系统、大数据、云计算，以及黑客攻击系统和信息安全保障系统等信息系统。这些系统都有一个共同的特点：它们都有明确的目的性。