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然科学和数学之大成而产生出来的多学科综合体，即具有形成结构上的多学
科性，研究方法上的综合性等显著特点。因此，控制论享有“交叉科学”、
“边缘科学”和“横断科学”的美称。
我们可以看到，当今众多的学者和科技人员，都在他们自己的领域，如
政治学、经济学、社会学、工程学、生物学、医学、教育学等方面，探讨和
运用以控制论方法为主的现代科学方法。控制论与每门学科的具体方法有机
地结合以后，又产生了一个又一个的边缘学科。
控制论的诞生
美国科学家维纳是世界公认的控制论的奠基人。他于 1048 年出版发行的
《挖掘论》一书被认为是控制论学科诞生的重要标志。
说起维纳创立控制论学科的过程，还有一段传奇般的故事呢！
那是在本世纪 30 年代末期，美国马萨诸塞州府波士顿市附近的剑桥，一
家装修并不豪华的小酒店里，每月都可看到一群年轻人在这里围着了一张大
圆桌饮酒、交谈。有的衣冠楚楚、西装革履，有的衣衫不整、不修边幅，让
人猜不透这群人的真实身份。他们偶尔轻言细语偶尔又争论不休。交谈和争
论的话题也是海阔天空、相当广泛，涉及数学、物理、生物、医学、工程、
机械、社会、经济等。他们的思想和观点，在当时是非常新颖而略显出格的，
但听了使人耳目一新。
别以为这是一群年轻人在发酒疯、过酒瘾，其实是哈佛医学院的神经生
理学家阿托罗·罗森勃吕特博士领导的关于科学方法论的午餐讨论会。讨论
会的成员包括许多学科的年轻科学家，大都在本专业和其他科学领域有着广
博的知识，思想异常活跃，具有独特的科学见解。该讨论会的一些积极成员，
后来都成为名闻遐迩的大科学家，如诺伯特·维纳（创立控制论）、冯·诺
依曼（V·Neuman）（计算机科学之父）、C．E．申农（Shannon）（信息论的
奠基人）等。
正是因为积极参与这个讨论会，维纳的思想受到极大的影响。首先，维
纳认识到，在科学发展上可以得到最大收获的领域，是已经建立起来的各门
学科之间容易被人忽视的科学边缘（维纳称之为“科学处女地”）。控制论
的创立正是他在这块“科学处女地”上辛勤耕耘的结果。其次，讨论会集中
了大批的各种学科的杰出人材，讨论中往往是从不同科学领域的不同角度去
谈论问题，同时也从本学科的角度去理解别人提出的问题。这使维纳极大地
开阔了眼界，增长了见识，活跃了思想，融汇贯通了他自己过去在许多领域
中的独特见解。再加上他本人渊博的知识，以及与几位合作者（如罗森勃吕
特、别格罗以及当时在麻省理工学院任教的中国学者李郁荣博士等）的共同
研究，最后才形成了控制论的基本思想。
诺伯特·维纳不仅勤奋好学，还十分聪慧。正如他自己在自传《昔日神
童》中写的：“我曾经是个名副其实的神童。因为我不到十二岁就进入大学，
不到十五岁就获得学士学位，不到十九岁就成了哈佛大学的哲学博士。”他
又是一位数学家，曾经在赫赫有名的英国数学家罗素教授的影响下专攻数
学，在纯数学理论上取得了很大进展。但是他成长为一个著名的数学家却相
当缓慢。他从小无书不读，家庭教育过分苛刻，使他成为一个性格奇特的人。
他对数学、物理学、博物学等许多学科都有着浓厚的兴趣，加上他严谨的科
学态度、孜孜不倦的探索精神和敢于创新的意识，使他成为一个对社会、对
人类大有贡献的杰出人物。
钱学森与控制论
与控制论其他分支比较起来，工程控制论是最早形成的一门学科，其研
究方法也最为成熟。而其他控制论分支大多是借鉴工程控制论的分析方法，
在各自领域内开展研究。工程控制论，也就是人们通常说的控制理论，是我
国著名科学家钱学森创立的。他于 1954 年出版的专著《程控制论》，标志着
这门学科的诞生。该书从技术观点出发对各种工程控制系统的自动控制原理
作了全面总结和探讨，奠定了工程控制论的基础，指出了工程控制论的发展
方向，推动了自动化技术在工程中的广泛应用，是世所公认的工程控制论经
典著作。
纵观控制理论几十年的发展过程，人们习惯上把它分为经典控制理论、
现代控制理论和大系统理论 3 个阶段，下面我们就分别加以叙述。
1．经典控制理论（40～50 年代末）
本世纪 40 年代，为了改善工业自动调节系统，特别是第二次世界大战中
为解决军事装备自动控制系统的性能，逐渐形成了以分析和设计单变量（即
一个物理量）控制系统的经典控制理论和方法。这期间，着重研究的是单机
自动化或局部自动化。例如，用自动调节器来控制锅炉的水位、发电机的电
压及电动机的转速。更为复杂的控制系统有大炮的自动瞄准、飞机、舰艇的
自动导航和舵位控制系统等。经典控制理论应用于工程实践，最成功的例子
是美国的陆军于 1944 年发明的自动防空火炮系统。该系统中包括雷达自动搜
索和跟踪目标（敌机），同时控制高炮自动对准飞行中的敌机，自动计算出
炮弹发射方向，自动装入定时起爆引信，炮弹自动上膛和发射，直到击落敌
机或敌机逃跑为止。这样一个复杂的作战过程，居然能够全部自动化，而且
比人操作更灵巧，命中率也高得多，在当时看来，的确是个奇迹。
2．现代控制理论（60 年代初～现在）
50 年代以来，控制理论在航空航天部门的应用进展很快，许多更复杂、
更精密的自动控制系统相继出现，如自寻目标导弹、人造卫星、登月飞行、
火星着陆、载人飞船等。与此同时，随着电子计算机技术的发展和普及，许
多重要的工业生产部门也逐渐由局部自动走向综合自动化，因为这样可以最
大限度地提高劳动生产率和产品质量，节约原材料和能源，从而实现现代化
生产的最优化。
随着自动化水平的不断提高，控制系统本身也日渐复杂，系统中的控制
变量数也随之增多，对控制性能的要求也逐步提高，很多情况都要求系统的
性能是最优的，如时间最短，误差最小、燃料最省、产量最高、成本最低、
效益最大等，而且要求对环境的变化有较强的适应能力，但现在所依据的稳
定性、快速性和准确性等设计指标难以满足新的控制要求。为了适应航空航
天事业和生产综合自动化的需要，1960 年出现了以状态空间描述为基础，以
最优控制理论为核心的现代控制理论。现代控制理论这一概念，最早是在
1960 年由美国著名科学家、控制理论界权威人士卡尔曼（R．E．Kalman）（时
年仅 27 岁）提出的。其主要标志是卡尔曼提出的能控性和能观测性的新概
念，还有贝尔曼的动态规划和庞特里亚金的极大值原理和卡尔曼滤波器。
3．大系统理论（70 年代初～现在）
70 年代以来，控制理论向深度和广度进一步发展，进入了所谓的“大系
统理论”阶段。因为大系统理论可以用来解决大系统最优设计、最优管理和
最优控制等问题，所以在国际上受到了日益广泛的重视。一方面，许多国家
的研究机构、大学、军事部门，都在积极进行各种大系统的研究、分析、设
计等工作；另一方面，国际上相继成立了跨国的大研究机构，如 1972 年在维
也纳成立的国际应用系统分析研究所（ⅡASA），旨在专门研究涉及全世界范
围的大系统问题，如地球资源问题、能源问题、人口问题、世界模型等。
但是，什么是大系统呢？因为它尚处于不断发展和完善之中，很难给它
下一个确切的定义。通常所说的大系统，指的是包括工程技术、社会经济、
生物、生态等各个领域的复杂系统。如各类文献中提到的大型钢铁厂、化工
厂的多级计算机控制与管理系统；区域性火力电网的动态稳定、自动保护与
最佳运营系统；水源供应系统、农田水力灌溉网、输油、输气管道系统；铁
路、航空、城市交通管理与控制系统等等。
现代经济控制论
对于一个家庭而言，每个月的经济总收入是有限的，而要消费和支出的
项目又很多，如衣、食、住、行，购买书籍、文具和其他娱乐消费等。如何
合理安排和控制各项开支，做到既满足生活要求，又能略有节余以应不时之
急需，乃是家政管理的一大学问。
对一个家庭是如此，对一个企业、一个地区乃至一个国家，更是如此。
国民经济发展水平，是衡量一个国家综合国力的重要依据。而对国民经济的
宏观遥控和微观搞活，就正如一个善于理财、精打细算的好管家对于一个家
庭一样，是国民经济适度增长的必要保证。
经济学，作为一门完整的学科，已有数百年的历史。发展到今天，就像
是一棵大树，深植在社会经济活动的土壤中，其粗壮的主干上分枝丛生，花
繁叶茂，色彩缤纷。近几十年来人们尝试用控制论的思想和方法给这棵古老
的参天大树嫁接上一枚并不显眼的新芽。在斗艳争芳的盛况中，在绿叶浓荫
的掩映下，这枚嫩芽默默地成长着。通过母体发达的根系吸收土壤中的养分，
以自己强大的生命力，迅速成长壮大起来。短短时间里，崭露头角，成了经
济学这棵大树上独树一帜的新分支——经济控制论。特别是近十几年来，这
一新的分支更是奇葩竞放，硕果累累，令人刮目相看。
我们说，控制论与经济学的结合产生了新的边缘学科经济控制论。但这
并不意味着是先有控制论，而后才有经济控制论。事实上，早在控制论诞生
之前，从古典经济学起，就有大量的经济学者在研究经济系统的调节、反馈、
控制及稳定性问题，只是他们还没有上到控制论的高度来分析罢了。很明显，
无论是古典政治经济学家还是现代经济学家，都在一定程度上认识到价值规
律对经济发展起着重要的“调节器”作用，任何一种社会经济过程中都存在
着某种自动调节与控制现象，用控制论的术语来说，就是“负反馈调节”。
经济控制论的最终形成是建立在现代自然科学和社会科学基础上的。
1952 年在法国巴黎召开的世界控制论大会上，与会学者首先提出了“经济控
制论”一词。1951～1953 年间，美国加利福尼亚大学史密斯教授运用电子模
拟装置模拟资本主义经济体系，分析体系的稳定性和各种干扰影响的反应，
指出了资本主义危机的必然性与周期性。1953 年，英国电子工程学教授 A．
图斯丁（A·Tustin）发表了《经济系统的机制》，把二次世界大战中发展起
来的经典控制理论应用于进行控制的问题上，1954 年和 1957 年，美国数学
家 A．菲利甫斯（A．Phillips）在《封闭经济中的稳定政策》和《稳定政策与
滞后反应的时间形式》等文中，开始用二次常微分方程来描述宏观经济系统，
讨论了它的开环控制与闭环控制问题，并提出了一种新的控制方案来改进经
济政策的稳定性。
随后，运筹学、系统工程、现代控制理论、大系统理论、微分对策理论
等新的现代科学理论被陆续引用到经济学的研究领域，极大地推动了经济控
制论进一步向前发展。
现代经济控制论的一个主要内容，是将控制论与数量经济学、管理学、
经济系统学、运筹学等学科相结合，对具体的经济过程实现控制与管理。这
类经济控制论问题把人和物及各种参数均视为被动的受控对象。典型的应用
包括：宏观经济的最优控制、建立最优经济增长模型、最佳消费投资比例、
最佳广告费用、有价证券选择、金融市场最优控制、基本建设投资优化问题
等等。
现代经济控制论的另一方面是由对策论发展起来的。在这里，经济控制
论把人视为其内在的动力因素，人与人之间的关系是既协作又竞争的，这种
关系形成社会经济的唯一主动结构，从而形成了经济系统的控制功能，简单
地说，这类经济控制论问题研究的是人的积极性、主动性，涉及到物质刺激、
责任问题、竞争的控制功能等等。所谓“小智善于治事，大智善于治人，睿
智善于立法”，就可喻指为控制的几个不同层次。
现代经济控制论作为一种管理过程的科学的基本工具，在社会主义经济
中有着巨大的潜力。经济控制论的重要性表现在两个方面：一是它提供了一
种关于使经济管理有效、准确和可靠的精确分析工具；二是它发展了一种处
理和解决问题的合适的思想方法，我们称之为“控制论思想”。其实，经济
控制论的原理和方法并非高深莫测，全部思想方法也都是辩证唯物的。大家
都来学点经济控制论知识，对我们的国家、对我们的企业、对我们的人民，
都将是有百利而无一害的。
生物控制论
我们知道，工程自动控制系统可以无需人的直接干预而完成各种生产任
务，这是由于其内部有完善的通讯和反馈控制机制。同样，大千世界中存在
数百万种生物，在长期的进化过程中，沿着从无序到有序、从低级到高级的
发展途径，在其体内形成了复杂精巧的自动调节系统，使得生物能在千变万
化的竞争环境中生存和发展。自然界中每一种生物都能按照自己的方法，适
应各自所处的环境，就像一部部最灵巧的自动机器。正是由于自动机器和生
物都具有反馈控制的共性，人们创立了生物控制论这一崭新的边缘学科，其
基本思想就是根据控制论的思想和方法，研究生物体各部分以及生物体内与
周围环境之间的信息传递、加工和自动调节规律，以及有关生物医学的信息
加工和控制问题。
生物体的结构是多层次的，由亚细胞、细胞到器官和整体，每一层次都
有其特殊的调节和控制方式。而且，地球上现存的数百万种生物，它们的控
制和处理形式又千差万别。因此，生物控制论研究的范围是极其广泛的，它
既为生物医学服务，也为工程技术的发展作出贡献。一方面，利用控制论的
理论与方法可解决生物学中的问题，为深入了解生物医学的原理以及解决生
物医学中的实际问题提供新的方法与工具；另一方面，通过对光怪陆离的生
物世界中各种生物控制和信息处理原理的研究，反过来又为新的工程技术设
计提供新的思路。人们在这两方面都已做了大量的工作。
在生物医学领域，很需要控制论这样的跨学科的理论和研究方法。由于
生物系统十分复杂，大部分还处于疑谜阶段。比如动物和人的脑系统，它是
当前生物科学的重大研究课题。研究感觉信息加工的机理，探索学习和记忆
的奥秘，都要研究这个系统。脑与感觉器官都具有巨大的信息处理能力和灵
活性，它们不断接受、传递、加工和储存信息，并对身体各部分发出相应的
动作指令。据估计，人的大脑皮层约有 100～1000 亿个神经细胞，这些细胞
通常被称为神经元，神经元是脑内信息处理的基本单元。每一个神经元通过
称为“突触”的树枝状通道，从数以千计的其他神经元接受输入信号，又对
其他许多神经元提供输出，因而神经元之间的联系网呈犬牙交错的立体分
布。神经元通常有两种基本状态：兴奋与抑制，决定于神经元从突触接受到
的神经脉冲。神经元所传递的信号是在千分之一秒的时间内完成的局部电位
变化。当大脑皮层中的神经元兴奋而载有外界有关信息时，通过神经元内部
与外部的化学物质的作用，信号从一个神经元传递到另一个神经元，最后由
大脑中有关神经细胞进行综合处理，将它们变成所需要的决策，并对外界的
各种刺激作出反应。大脑真不愧为自然界中最高级的、最复杂的信息加工与
调节控制系统之一。
除了对人脑研究以外，应用控制论解决生理学问题也取得了重要进展。
记得前些年有一家外国报纸报道说用遗传工程的方法育成了“牛肉西红
柿’，这种新型西红柿体较硬，而且有牛肉的味道。该报道立刻引起强烈反
响，各国报纸纷纷转载，事后才知道这是在“愚人节”登出的玩笑的新闻。
如果在 20 年前有人杜撰这样一条消息，恐怕谁也不相信，而今天居然连科学
家都跟着“上当”了。这的确说明遗传工程的发展为实现人们对生物生长的
控制和调节，获得各种优良运行和植物的愿望，带来了新的曙光。尤其是遗
传工程近年来的一系列惊人成果更是引起了世人的极大关注和�