几种通讯机器及其未来

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1、几种通讯机器及其未来我专门讨论了某些控制机器对于工业和社会的影响，这些机器在代替人的劳动上已经开始显示出种种重要的可能性了。但是，还有许多问题和下述的自动机有关：它们和我们的工厂体系没有任何关系，它们或是用来说明和揭示一般通讯机制的种种可能性，或是为了半医疗的目的供作某些不幸患者所丧失了的或衰老了的生理机能之补充或代替物。我们下面将要讨论的第一类机器就是为了理论目的而设计的，它是我在若干年前和我的同事A．罗森勃吕特（Rosenblueth）、J．毕格罗（Bigelow）两位博士合写在一篇论文上的早期工作的实例说明。在这项工作中，我们

2、猜想，随意活动的机构是反馈性质的，据此，我们在人的随意活动中寻求反馈机构在负载过度的情况下所表现出来的发生障碍的特征。最简单的障碍类型就是在寻求目的物的过程中所发生的振荡，这种振荡仅当该过程是主动地激发起来时才会发生。这种现象同人的所谓目的震颤（intentiontremor）现象颇为近似，例如，当患者用手去取一杯水时，他的手会摆动得愈来愈厉害，以致他拿不到杯子。人的震颤还有另外一种类型，它在某些方面和目的震颤的情况正好相反。它叫做巴金森症候群（Parkinsonianism），是我们大家常见的属于老年人的一种麻痹性震颤。患有这种症

3、候的人甚至会在休息的时候出现震颤，事实上，如果病症不太严重，震颤就只在休息时发生。当患者企图完成确定的目的时，这种震颤便会在相当程度上平息下来，以致早期的巴金森症患者甚至可以成为一个成就卓著的眼科医生。我们三人把这一种巴金森震颤同某种形式的反馈联系起来，该反馈与完成目的的反馈略有区别。人们为了成功地达到一个目的，他的许多关节部位虽然与合目的的运动没有直接的联系，但也必须保持适度的强直成紧张状态，以便使肌肉的最后的合目的的收缩刚好跟上。为了做到这一点，就必须有一个第二级的反馈机构，这个机构在脑中的位置好象不是小脑，因为小脑是那种机构的

4、中央控制站，如果它受到损害，就会引起目的震颤。这种第二类的反馈叫做姿势反馈。数学能够表明，在这两种震颤的场合中，反馈都是过头了。现在，当我们研究在巴金森症候群中具有重要意义的那种反馈时，我们弄清楚了，就姿势反馈所调节的那部分器官的运动而言，调节主要运动的随意反馈和姿势反馈的方向相反。因此，目的的存在就有阻止姿势反馈过分加强的趋势，并且可以使它完全避免发生振荡。这些事情，我们在理论上已经知道得很清楚了，但是，直到最近之前，我们还没有决心去造出一个关于它们的活动状况的模型来。然而，我们是愈来愈希望去制造出一部能够证明它是按照我们的理论来

5、工作的机器的。正是因为这个原故，麻省理工学院电子学实验室的维斯纳（J．B．Wiesner）教授同我一起讨论过制造向性机器或装人单一固定的目的的机器之可能性问题，要求这种机器的各个部分能够调节到足以说明随意反馈的基本现象，足以说明我们刚才讲到的姿势反馈的基本现象以及它们被破坏时的情况。在我们的建议下，H．辛格莱顿（HenrySingleton）先生解决了制造这种机器的问题，并且得到了辉煌成功的结论。这部机器有两种主要的活动样式，其一是正感光，即趋光的；另一是负感光，即避光的。我们把机器的这两种功能分别叫做“飞蛾”和“臭虫”。机器是由一

6、个小小的三轮推车组成，推车后轴上有一推进器。前轮是一个小脚轮，由杠杆来操纵。车上装有一对方向向前的光电管，其中一个检查左半边是否有光，另一个检查右半边。这两个光电管是一个小桥的两个扶手。桥的输出是不可逆的，它进入一个可以调节的放大器。放大器的输出通向一个伺服电动机，以调节与电位计相连的一个接头的位置。另一个接头也是由一个伺服电动机来调节的，这个何服电动机还推动着那根操纵前轮的杠杆。电位计的输出表示两个同取电动机的位置之差，这个输出经由第二个可调节的放大器通到第二个伺服电动机，由是来调节那根操纵前轮的杠杆。这个仪器究竟趋向光线较强的半

7、边或是避开它，要着桥的输出的方向而定。但无论是哪一种情况，它都自动地使自身趋于平衡。因此，这是一种取决于光源的反馈，即光行进到光电管，再从光电管行进到舵控制系统，仪器就是通过这个系统最后来调节自己的运动方向并改变光的入射角的。这种反馈倾向于达到趋光或避光的目的。它是随意反馈的模拟，因为我们认为，人的随意活动本质上就是在种种向性之中作出一项选择。当这种反馈由于放大倍数增加而过载时，这个小推车，即“飞蛾”或“臭虫”，将按照其向性方向以振荡方式觅光或进光，而且它的振荡愈来愈大。这和小脑受伤所引起的目的震颤现象极为类似。舵的定位机构含有第二

8、级反馈在内，这种反馈可以看作姿势反馈。这个反馈经由的途径是从电位计到第二个电动机再回到电位计的，而其零点是由第一级反馈的输出来调节。如果这个反馈过载，舵就开始出现第二类震颤。第二类震颤是在无光的时候发生，即当我们不给机器安排目的时发生