系统理论/目标追求(内在和外在)
控制系统或控制论的特点是它们有目标:它们试图实现和维持的状况,尽管存在障碍或干扰。
控制系统是组件(电气、机械、热力或液压)的组合,它们共同作用以使实际系统性能保持在指定的性能指标附近。开环控制系统(例如闹钟)是指输出对输入没有影响的系统。闭环控制系统(例如汽车巡航控制系统)是指输出对输入有影响,以维持指定的输出值的系统。闭环系统必须包括某种方法来测量其输出以感知变化,以便采取纠正措施。简单闭环控制系统校正其输出的速度由其固有频率和阻尼比决定。阻尼比小的系统以先超过所需输出然后稳定下来的特点为特征。阻尼比大的系统不会超过所需输出,但反应速度较慢。
在机械论世界观中,没有目标导向性或目的的空间。所有机械过程都由其原因决定,而原因在于过去。另一方面,目标是决定过程的东西,但它在未来。
自然过程由其未来目的决定的论点被称为目的论。它与活力论密切相关,活力论认为生命是由物质领域之外的活力所赋予的。我们的思想不是一个无目标的机制;它不断地规划未来,解决问题,试图实现目标。我们如何在没有诉诸目的论的情况下理解这种目标导向性呢?
控制论最重要的创新可能是它对目标导向性的解释。一个自主系统,例如一个人或一个有机体,可以以它追求自己的目标,抵制来自环境的阻碍它偏离其首选状况的干扰这一事实来表征。因此,目标导向性意味着对干扰的调节或控制。
一个很好的例子是房间的温度由恒温器控制。恒温器的设置决定了所需的温度或目标状态。干扰可能是由外部温度变化、开窗或开门、气流等引起的。恒温器的任务是最小化此类影响的效果,从而使温度尽可能地相对于指定温度保持恒定。
在最基本层面上,一个自组织或自主系统的目标是生存,即保持其基本组织。这个目标已经通过自然选择融入到所有生物体中:那些没有专注于生存的生物已经被淘汰。除了这个主要目标之外,系统还会有各种辅助目标,例如保暖或寻找食物,这些目标间接地有助于其生存。人工系统,例如自动驾驶仪和恒温器,不是自主的:它们的主要目标是由设计者构建在它们之中的。它们是异形的:这意味着它们的功能是产生其他(“allo”)而不是它们自身的东西。
目标导向性可以最简单地定义为抑制与不变目标状态的偏差。在这方面,目标类似于一个稳定平衡,系统在任何干扰后都会回到该平衡状态。目标导向性和稳定性的共同特点是等终态性:不同的初始状态会导致相同的最终状态,这意味着变异的破坏。区别在于稳定系统会自动回到其平衡状态,无需执行任何工作或努力。但目标导向系统必须积极参与以实现和维持其目标,否则目标就不是平衡状态。控制可能看起来本质上是保守的,抵制所有偏离首选状态的行为。但净效应可能是非常进步或动态的,取决于目标的复杂性。例如,如果目标被定义为某个量的增加率,或者相对于移动目标的距离,那么抑制与目标的偏差意味着持续变化。一个简单的例子是毒刺导弹中的热寻的头部试图到达快速移动的敌机、巡航导弹或直升机。
系统的“目标”也可以是一系列可接受的状态,类似于一个吸引子。定义这些状态的维度被称为基本变量,它们必须保持在与系统生存相容的有限范围内。例如,人的体温必须保持在约 35-40 摄氏度的范围内。更一般地说,目标可以被看作是定义在状态空间上的梯度或“适应度”函数,它定义了一个状态相对于另一个状态的“偏好”或“价值”程度。在这种情况下,控制问题就变成了持续优化或最大化适应度的问题。
- Heylighen F. & Joslyn C. (2001): "Cybernetics and Second Order Cybernetics", in: R.A. Meyers (ed.), Encyclopedia of Physical Science & Technology , Vol. 4 (3rd ed.), (Academic Press, New York), p. 155-170
- http://www.answers.com/main/ntquery?method=4&dsid=2040&dekey=controlsy&gwp=8&curtab=2040_1
- http://pespmc1.vub.ac.be/GOAL.html