Норберт Винер

Норберт Винер — американский учёный еврейского происхождения, выдающийся математик и философ, основоположник кибернетики и теории искусственного интеллекта.

Винер родился 26 ноября 1894 года в городе Колумбия штата Миссури, в еврейской семье. Отец его, Лео Винер, уроженец принадлежавшего раньше России Белостока, учился в Германии, затем переехал в США, стал филологом, заведовал кафедрой славянских языков и литературы Гарвардского университета в Кембридже.

В своей автобиографической книге  Н.Винер уверял, что помнит себя с двух лет. Читать он научился с четырех лет, а в шесть уже читал Чарльза Дарвина и Алигьери Данте. В 7 лет написал свой первый научный трактат по дарвинизму. В девять лет он поступил в среднюю школу, в которой начинали учиться дети 15—16 лет, и закончил её, когда ему исполнилось одиннадцать. Сразу же Винер поступил в высшее учебное заведение Тафтс-колледж, а после его окончания  в возрасте четырнадцати лет, получил степень бакалавра искусств. Затем учился в Гарвардском и Корнельском университетах, в 17 лет в Гарварде стал магистром искусств, в 18 — доктором наук по специальности «математическая логика»

Гарвардский университет выделил  Винеру стипендию для учебы в  Кембриджском (Англия) и Геттингенском (Германия) университетах. В Кембридже  Винер слушал лекции английского философа, логика, математика и общественного деятеля Бертрана Рассела, участвовал в его семинаре, посещал рекомендуемые им лекции математика Годфри Харолда Харди. Перед первой мировой войной, весной 1914 года, Винер переехал в Геттинген, где в университете учился у Э. Ландау и великого немецкого математика Давида Гильберта.

В начале войны Норберт Винер  вернулся в США. В Колумбийском университете он стал заниматься топологией (раздел математики, изучающий в самом общем виде явление непрерывности, в частности свойства пространства, которые остаются неизменными при непрерывных деформациях, например, связность, ориентируемость.), но начатое до конца не довел. В 1915-1916 учебном году Винер в должности ассистента преподавал математику в Гарвардском университете, а в 1919 году поступил на должность ассистента кафедры математики Массачусетского технологического института (МТИ). Так началась его работа в этом институте, продолжавшаяся всю жизнь.

Здесь Норберт Винер ознакомился с  содержанием статистической механики американского физика-теоретика Джозайя Уилларда Гиббса. Ему удалось связать основные положения ее с лебеговским интегрированием при изучении броуновского движения и написать несколько статей. Такой же подход оказался возможным в установлении сущности дробового эффекта в связи с прохождением электрического тока по проводам или через электронные лампы.

В 20—30 годах он вновь посещает Европу. Он читает курс лекций в пекинском  университете Цинхуа. Среди его знакомых — Н. Бор, М. Борн, Ж. Адамар и другие известные учёные. Во Франции Норберт Винер встретился с французским математиком Морисом Рене  Фреше и после бесед с ним заинтересовался обобщением векторных пространств. Фреше не сразу оценил результат, полученный молодым ученым, но через несколько месяцев, прочитав в польском математическом журнале публикацию польского математика Стефана Банаха на ту же тему, изменил мнение. Некоторое время такие пространства назывались пространствами Банаха—Винера.

Возвратившись в США, Винер усиленно занимается наукой. В 1920-1925 годах он решает физические и технические задачи с помощью абстрактной математики и находит новые закономерности в теории броуновского движения, теории потенциала, гармоническом анализе. Когда Винер занимался теорией потенциала, в «Докладах» Французской академии наук печатались аналогичные материалы французского математика Анри Лебега и его ученика Ж.Л. Булигана. Винер написал работу и послал Лебегу для направления в «Доклады». Булиган также оформил статью. Обе заметки вышли в одном номере журнала с предисловием Лебега. Булиган признал превосходство работы Винера и пригласил его к себе. Это было второе выигранное Винером соревнование; в первом он опередил двух докторантов профессора Гарвардского университета О.Д. Келлога в исследовании потенциала.

В 1925 году он выступил в Геттингене с сообщением о своих работах  по обобщенному гармоническому анализу, заинтересовавшим Гильберта, Рихарда  Куранта и Макса Борна. Впоследствии Винер понял, что его результаты в некоторой степени связаны с развивавшейся в то время квантовой теорией.

Тогда же Винер познакомился с одним из конструкторов вычислительных машин — Ванневаром Бушем (американский ученый, создатель дифференциального анализатора, первого дифференциального аналогового компьютера) и высказал пришедшую ему однажды в голову идею нового гармонического анализатора. Буш претворил ее в жизнь.

В 1926 году в Массачусетский технологический институт приехал работать Д.Я. Стройх. После возвращения из Европы Винер вместе с ним занялся применением идей дифференциальной геометрии к дифференциальным уравнениям, в том числе к уравнению Шредингера. Работа увенчалась успехом.

Особо значимой оказалась совместная деятельность Винера с приехавшим из Германии в Гарвардский университет  Э. Хопфом, в результате чего в науку вошло «уравнение Винера-Хопфа», описывающее радиационные равновесия звезд, а также относящееся к другим задачам, в которых ведется речь о двух различных режимах, отделенных границей. Первоначально оно было разработано в качестве метода для решения систем интегральных уравнений, но позже данное уравнение нашло более широкое применение в решении двумерного уравнения в частных производных со смешанными граничными условиями на той же границе.

С 1932 года Норберт Винер — профессор  МТИ. В Гарварде он познакомился с  физиологом А. Розенблютом и стал посещать его методологический семинар, объединявший представителей различных  наук. Этот семинар сыграл важную роль в формировании у Винера идей кибернетики. После отъезда Розенблюта в Мехико заседания семинара проводились иногда в Мехико, иногда в МТИ.

Тогда же Н. Винера пригласили принять  участие в деятельности Национальной академии наук. Познакомившись с царившими  там порядками, процветавшим интриганством, он покинул ее. Он по-прежнему активно работал в Математическом обществе, в 1935—1936 годах был его вице-президентом и ему была присуждена престижная премия общества за работы по анализу.

В 1934 году Норберт Винер получил  приглашение из университета Цинхуа (в Пекине) прочитать курс лекций по математике и электротехнике. Инициатором этого был Ли, работавший в университете. Винер с семьей поехал через Японию в Китай; в Токио его встречал Икехара. Одновременно он работал с Ли по совершенствованию аналоговой вычислительной машины Буша. При возвращении решено было попасть на Международный математический конгресс в Осло. Во время длительного путешествия по океанам и морям Винер, воспользовавшись вынужденным досугом, написал роман «Искуситель» о судьбе одного изобретателя (опубликован в 1959 году). Год посещения Китая он считал годом полного становления его как ученого.

Во время войны Винер почти  целиком посвятил свое творчество военным  делам. Он исследует задачу движения самолета при зенитном обстреле. Обдумывание и экспериментирование убедили Норберта Винера в том, что система управления огнем зенитной артиллерии должна быть системой с обратной связью, что обратная связь играет существенную роль и в человеческом организме. Все большую роль начинают играть прогнозирующие процессы, осуществляя которые нельзя полагаться лишь на человеческое сознание.

Существовавшие  в ту пору вычислительные машины необходимым  быстродействием не обладали. Это  заставило Винера сформулировать ряд  требований к таким машинам. По сути дела, им были предсказаны пути, по которым в дальнейшем пошла электронно-вычислительная техника. Вычислительные устройства, по его мнению, «должны состоять из электронных ламп, а не из зубчатых передач или электромеханических реле. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточное быстрое действие».

Следующее требование состояло в том, что в вычислительных устройствах  «должна использоваться более экономичная  двоичная, а не десятичная система  счисления». Машина, полагал Норберт  Винер, должна сама корректировать свои действия, в ней необходимо выработать способность к самообучению. Для этого ее нужно снабдить блоком памяти, где откладывались бы управляющие сигналы, а также те сведения, которые машина получит в процессе работы. Если ранее машина была лишь исполнительным органом, всецело зависящим от воли человека, то ныне она становилась думающей и приобретала определенную долю самостоятельности.

В 1943 году вышла статья Винера, Розенблюта, Байглоу «Поведение, целенаправленность и телеология», представляющая собой набросок кибернетического метода.

В своих  воспоминаниях Винер писал, что  летом 1946 года он был приглашен во Францию в город Нанси на математическую конференцию. По пути в Нанси он останавливается  в Лондоне и знакомится с исследованиями своих коллег. В голове его уже давно зрела мысль написать книгу и рассказать в ней об общности законов, действующих в области автоматического регулирования, организации производства и в нервной системе человека. Он сумел даже уговорить парижского издателя Феймана издать эту будущую книгу. Тот долго сомневался, но решил рискнуть.

После возвращения с конференции  Норберт Винер уехал в Мексику  и около года у Розенблютов  работал над заказанной книгой. Сразу  же возникла трудность с заглавием, уж слишком необычно было содержание. Требовалось найти слово, связанное с управлением, регулированием. Пришло на ум греческое, похожее на «рулевой», что по-английски звучит как «кибернетика». По Винеру, кибернетика - это наука об управлении, связях и обработке информации в технике, живых организмах и человеческом обществе. Наука, позволяющая творить искусственный интеллект. Наука, позволяющая управлять искусственным интеллектом. Так Винер его и оставил. Полное название главной книги Винера выглядит следующим образом «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Книга «Кибернетика» вышла в 1948 году в нью-йоркском издательстве «Джон Уили энд Санз» и парижском «Херманн эт Ци»

С выходом  в свет «Кибернетики» Норберт  Винер, как говорят, «проснулся знаменитым». «Появление книги, — писал он, — в мгновение ока превратило меня из ученого-труженика, пользующегося определенным авторитетом в своей специальной области, в нечто вроде фигуры общественного значения. Это было приятно, но имело и свои отрицательные стороны».

К проблеме "человек и компьютер" Норберт Винер обратился по ряду причин. Прежде всего потому, что его интересовали вопросы коммуникаций в технике, в живой природе и в обществе. Кроме того, ученый хотел уйти от военной тематики, которая заняла у него несколько лет жизни. В контексте истории Интернета важно понять, что проблемой взаимодействия человека и компьютера занялся исследователь с колоссальным научным потенциалом. В ту область, которую мы сегодня называем информационными технологиями, пришел ученый, обладающий классической университетской и академической культурой (полагаю, что эта культура теперь уже потеряна, причем навсегда).

Не стоит удивляться тому, что  за Винером не числится никаких практических работ, связанных с компьютерами, в то время его занимали более  серьезные вещи. Винер стал основателем кибернетической философии, основателем собственной школы, и его заслуга в том, что эта философия была передана ученикам и последователям. Именно школе Винера принадлежит ряд работ, которые, в конечном счете, привели к рождению Интернета.

Возможно, Винер первым понял, что появление цифрового компьютера поднимает вопрос о качественно новом уровне взаимодействия человека с машиной. Сегодня, когда каждый персональный компьютер снабжен различными интерактивными устройствами, можно говорить о том, что многое уже достигнуто. Но тогда, в 40-х и 50-х годах, сосуществовали диаметрально противоположные взгляды на роль вычислительных машин: одни ученые видели в них просто инструмент для расчетов, а другие прочили им судьбу некоего сверхчеловеческого разума. Винер считал ошибочными обе эти точки зрения.

Он был не согласен с распространенным мнением о том, что вычислительные машины могут самостоятельно порождать  полезные результаты. Винер отводил  им функцию лишь инструмента, средства для переработки данных, а человеку — функцию извлечения полезных результатов. Но как найти решение в ту пору, когда не было ни клавиатуры, ни мыши, ни экрана, когда существовал колоссальный разрыв между философским пониманием проблемы и ее технологическим воплощением? Было понятно, что оно находится где-то на междисциплинарном уровне, поэтому Винер пришел к необходимости организовать в МТИ еженедельный семинар с привлечением самых разных специалистов.

Семинар начал работать весной 1948 г. Его участники вспоминают, что  первое время он напоминал строительство Вавилонской башни, поскольку к нему были привлечены ученые разных, порой далеких друг от друга специальностей — математики, инженеры, психологи, философы, медики, биологи и т. д. Несмотря на то, что значительное время ушло на формирование общего языка новой науки, семинар оказался весьма результативным.

В конечном итоге удалось выработать несколько принципиальных концепций, которые можно рассматривать  как первые основополагающие идеи будущей  Сети. Во-первых, на семинаре в процессе обсуждений было высказано предположение, что компьютер должен стать одним из важнейших средств коммуникации (хотя представить себе компьютер в качестве коммуникационного устройства в начале 50-х было непросто). Отметим, что до появления первой компьютерной сети оставалось не менее 15 лет. Роберт Меткалф, изобретатель протокола Ethernet, афористично определил предназначение компьютера: "Communication is the most important thing computers can do" (коммуникация — наиболее важное из того, что может делать компьютер), но это случилось намного позже. В зародышевом виде компьютер появился как уникальный для своего времени Whirlwind ("Ураган"), построенный в МТИ в 1950 г.

Заслуга Норберта Винера в том, что  он впервые понял принципиальное значение информации в процессах управления. Говоря об управлении и связи в живых организмах и машинах, он видел главное не просто в словах «управление» и «связь», а в их сочетании, точно так же, как в теории относительности важен не сам факт конечности скорости взаимодействия, а сочетание этого факта с понятием одновременности событий, протекающих в различных точках пространства. Кибернетика — наука об информационном управлении, и Винера с полным правом можно считать творцом этой науки.