控制论的认识论意义研究论文

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[论文关键词]模型目的建构主义认识论

[论文摘要]控制论的认识论是一种建构主义的认识论,本文结合控制论早期和1970年代以来的研究成果和方法,从知识、认知形式、层次、目的这些最基本的认识论和控制论概念着手,挖掘出控制论在认识论上的意义。控制论的知识就是模型,认知不是被动反映而是能动建构,认知建构的多层次以及它对目的的新的解释都丰富和发展了哲学认识论。

控制论作为一门交叉学科,它给哲学研究提供了很丰富的素材。在认识论研究中,控制论方法尤其值得我们借鉴。控制论从上个世纪中期创立以来不断发展,在认识论研究中也给我们越来越多的启示。控制论奠基人维纳在他的黑箱理论中已经提到模型在认识和科学发现中的作用,黑箱理论实际上就是早期控制论的认识论。上个世纪70年代以来控制论有了一次新的发展,西方出现了几个新的控制论学派。从认识论的角度来看,它们的共同特征就是对主体认识过程有了更精细的分析,主体认知的能动性更受重视。本文将从知识观、认知过程分析、认知本质分析等几个方面展示控制论的认识论意义。

一、“知识-模型”说

控制论认识论的基本观点是知识即模型。一个系统有知识就是该系统建构了被感知的外部环境的模型。因为现实世界很复杂,要想认识和控制它,人们必须对它抽象,建立关于它的模型,一系列的模型就构成了对世界的知识。

这种观点最早出现在早期黑箱理论中。维纳和另一个控制论奠基者艾什比的著作中都有这方面的论述。艾什比《控制论导论》第六章讨论的就是黑箱问题。黑箱理论中的“黑箱”就是认知客体,所谓黑即不为人了解或认识。认识黑箱就是建构它的模型,在不影响黑箱原有结构的情况下,向黑箱输入物质、能量或信息,从而得到相应的输出。根据输入和输出的对比能得到黑箱的若干可能结构,建立关于黑箱的模型。随着输入输出的增多,黑箱的理性模型也逐渐完善,从相对简单的、高度抽象的模型发展为比较复杂的、更加具体化的模型[1]。

知识即模型这个观点在1970年代以来的控制论专家中得到更进一步地贯彻,他们对控制过程的动态分析以模型为基础。控制论研究对象包括两个系统,控制者系统和被控制系统,或者建模系统和被建模系统,前者在认识论意义上即认知主体,后者也被称为环境、外界、世界等等。它们之间会有相互作用,大量信息从环境流到控制系统,控制系统采取的行动作用于环境,构成一个反馈环。控制过程中的认识大致是这样的:系统观察或感知那些对它的最优状态发生影响的外界变量,感知过程就是系统对外界建立模型的过程,感知生成了对外部状况的内部表现。这种新的控制论的模型具有下面一些特点:

第一、模型是用来预测世界的工具。主体控制外界的过程中模型起着十分重要的作用。模型不是对环境静态的、机械的反映,而是动态的建构。由于模型要比它反映的环境简单,这样它的运行要比它反映的环境领先一步,因而主体即控制者系统能做出预见。系统可以在干扰还没有对它造成破坏之前,提前做出补偿行动。

第二、同样的外界环境,模型可以有很多,不存在实在的“绝对真实”的模型。建立模型是从世界到模型之间的一种对应,对应好像是世界中的客体和它们在模型中的表现之间客观一致。实际并非如此,否则的话主体能动性就没有了任何地位。认识论上的机械反映论把真实的知识视为不依赖观察者和外部实在的完美反映。但控制论的认识论本质上跟它是不同的,具体表现为两个方面:1.它不承认认识的目的是发现外部的客观世界。2.系统对外界的认识是有目的的认识,它只是感知对自己目标的潜在干扰的前兆。它的主体性很明显,不关心也无法获知客观存在于外在世界的东西。

二、“认知-建构”说

如果知识是模型,那么认知过程就是一个建立模型的过程。控制论的认识论本质上是一种建构主义的认识论。根据建构主义认识论,认识并非是主体对客体实在的简单的、被动的反映(镜面式反映),而是一个主动的建构活动,这就是说,所有的知识都是主体建构出来,在这一点上它是与机械反映论的认识论直接相对立的。它的另一特点就是在建构的过程中主体已有的认知结构发挥了特别重要的作用,此处它仍区别于机械反映论。建构主义认识论反对心灵白板说。主体能够对知识建构逻辑上要求主体在认识之前有一套“建构的工具”,心灵因而不是一块白板而是具有某种构成。

康德认识论差不多是最早的建构主义认识论。在康德那里,这样的一套“建构工具”就是他所谓的“我们固有的知识能力”。他认为这是先天的东西,认识过程就是主体把先天形式加诸感性材料的过程。控制论认识论中也不难发现这样的建构工具。在1970年代美国控制论专家鲍威斯的感知控制论里我们很容易能找到这种建构工具,它就是控制系统的基准信号。基准信号和下面要提到的感知信号、偏差信号一样都是神经信号,是在神经细胞中传输的电脉冲,但是它占着支配地位。基准信号相当于控制系统行动的目的。

感知控制论研究对象是人体这个控制系统。控制的基本进程是这样的:人通过传感器得到外界信息,此即感知过程。感知是有选择的,由基准信号来指导,主体只是对它的环境的某些特定方面进行反应。传感器模拟变量的状态产生了感知信号,在系统内部感知信号与基准信号相比较,比较结果输出为偏差信号;偏差信号使得系统产生行动即输出,实现控制。感知信号如果没有相应的基准信号指导,就是盲目的、杂乱的,不会得到理解,也不会有相应的行动。真正的控制过程不会有那样的情况,它必需有基准信号,基准信号规定感知信号的种类、大小,进而决定了控制过程。控制过程就是基准信号对感知的约束过程。正常运作的控制系统里感知信号和基准信号一致,所以我们说控制系统通过基准信号建构了它的外部世界模型,它对外部世界的控制实际上是对模型的控制。

感知信号与基准信号一致可以是感知信号向基准信号靠拢,我们还可以设想基准信号趋向于感知信号。后一种情况即基准信号的变动由上一层的控制系统来决定。高层的基准信号总要比低层的基准信号稳定,最高层的基准信号就不是个体所能变更的了,它来自于基因,是亿万年就生物进化的结果。鲍威斯的神经系统各个认知的模型就是康德的“范畴”,它是康德意义上的先天形式。

三、控制论认识论中的目的

认识是主体对环境的有目的建构。控制论对目的的全新解释改变了之前学者对目的的不公正的态度,同时也丰富了建构主义认识论。

近代科学具有机械论的特征,把目的看作是非科学的东西,从而把它排除在研究范围之外。尤其是活力论所说的目的性把合理的目的论声誉败坏之后,正统的科学家很少涉足目的论领域。活力论者断言,生命过程中的明显的目的性现象是无法用物理或化学的方式加以说明的,因而只能归因于神秘的活力、灵魂、生命力之类的东西。在生物学史上最有名的活力论者是杜里舒(HansDriesch),他的最重要论据是海胆胚胎的早期发育实验。这个实验表明个体发育具有明显的目标取向和等结果性。无论用一个完整的卵,或半个卵还是两个卵合并的卵作原料,最终结果相等:都是一个完整的海胆个体。于是杜里舒断言,这个生命过程的目的性只能归因于超自然的活力。

这样占主导地位的近代科学家在反对神秘的超自然的活力论时,连同一切合理形式的目的论也统统一起抛弃掉了。弗兰克(L.Frank)等人在1948年的一次控制论会议上对此作了很好的说明:“目的性行为和目的论的概念长期以来与神秘的、自我完善的、自动寻觅的能力或终极原因联系在一起,通常具有超人或超自然的起源。进展到事实的研究,科学思想不得不拒绝关于目的的那些信条和目的论的那些概念,而赞成一种严格机械决定的自然观。”[2]

现代系统科学的兴起,从科学的角度给予目的概念以新的解释,把“目的”带到科学的殿堂。贝塔朗菲把目的性问题看作一般系统论的最基本问题之一来加以讨论。他所谓的等终极性(果决性)就是目的性。贝塔朗菲认为,作为绝大多数无生命系统的基本对立标志的目的性,首先就是与系统的开放性相联系的,开放系统才有异因同果或等终极性。“对开放系统行为的研究导致自然哲学上具有深远意义的结果:在生命事件中尤为明显的目标追求性的等终极形式,是从作为一个开放系统的有机体的特性中必然地合乎规律地得出的,而人们曾把目标追求看作只有活力论才能得到解释的生命本质。”[3]

维纳等人对目的性行为的研究得出一个重要的结论,人的随意活动中的一个极端重要的因素就是控制工程师们所谓的反馈作用。就是说,从结构上看,技术系统与生物系统都具有反馈回路,表现在功能上则是它们都具有自动调节与控制的功能。说得更具体一些,由于负反馈使得一个控制过程得以趋近其目标值(目的),因此,“一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为。”[4]这就是说,行为、目的以及控制都是以系统的反馈为基础的。他们还写道:“目的性行为成了受负反馈控制的行为的同义语,它由于充分限制了内涵而得到了精确的含义。按照这个作为限制的定义,目的论与决定论不是对立的。”[5]

所以我们可以说控制系统的认知都是有目的的行为,因为它们无一例外的都是反馈行为。鲍威斯的认知系统是一个典型的控制论认知系统,我们可以明显地从中看到这个反馈环的存在。控制论认知系统是一个闭合的环路,其中描述的系统是一个闭环系统,系统的输出端与输入端存在反馈,系统的输出能够影响输入,使得系统的基准信号能够和输入信号一致,系统的目的得以实现。

四、结语

控制论在认识论上给予主体极大的自主空间,并从反馈的角度给目的性以解释。这使认知主体能动性有了一个更牢靠的科学基础。控制论的建构主义认识论给我们提供一种新的视野,即使我们不能从中完全把握复杂世界,它仍不失为理解复杂世界的一种途径。

参考文献

[1]庞元正,李建华.《系统论控制论信息论经典文献选编》北京:求实出版社1989年版,第294页

[2]贝塔朗菲《一般系统论》,林康义、魏宏森译,北京:清华大学出版社1987版,第14页

[3]庞元正,李建华编.《系统论控制论信息论经典文献选编》,北京:求实出版社1989年版,第19页

[4]同上第284页

[5]同上第289页