Норберт Винер

В нынешнем году исполняется 125 лет со дня рождения Норберта Винера. Определение «человека гениального» — самим гением – А.Эйнштейном полностью относится к великому американскому ученому Норберту Винеру. Он по праву считается отцом кибернетики, именно этот человек создал мир, в котором мы живем, — мир компьютеров, роботов и искусственного интеллекта. Его детище – кибернетика (от греч. «искусство управления») — наука об управлении и связях в машинах и живых организмах, родилось из сплава прежде не пересекавшихся математики, биологии, социологии и экономики.

Кибернетика, в отличие от большинства других наук, имеет точную дату рождения и автора. В 1948 году вышла книга Н.Винера, которая называлась «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Это гениальный вклад в мировую науку — исследование возможностей перенесения принципов поведения животных в систему обучения машин. Необходимо отметить, как точно название книги определяет суть науки и одновременно вводится новый термин.

Но была и предыстория этой науки, начавшаяся с античных времен, еще у Платона можно найти, что это искусство управлять судном — «искусство кормчего».

Известный учёный Анри-Мари Ампер в XIX веке создал классификацию наук, и обозначил кибернетику как науку об управлении государством, конечной целью, которой является обеспечение граждан достойной жизнью. То есть вопросы управления общественными процессами подчиняются законам кибернетики.

Основополагающим принципом кибернетики, является «обратная связь». Без неё не смогла бы работать ни одна система автоматического управления. Но этот принцип не менее важен и для управления общественными процессами, а также в медицине, биологии, фармацевтики и других сферах человеческой деятельности.

Обратная связь в общественных процессах – взаимодействие между управляющим и управляемым объектами на базе передачи информации от управляющего, например — власть к управляемому объекту — народ и служит важнейшим фактором стабильности политической системы. Обратная связь даёт возможность осуществлять контроль и реакцию «снизу» за действиями управляющего объекта – власти.

Глубина использования обратной связи в общественных процессах является показателем зрелости политического и демократического развития общества, что даёт возможность оценивать эффективность политической системы в целом и последствий политических решений.

Незнание или игнорирование этого принципа в управлении общественными процессами вызывают непредсказуемые последствия в жизни многих государств и всей планеты.

Пример этого – глобальное потепление – угроза жизни для всей нашей планеты. Для исследования причин и возможности минимизации этого явления, ООН создала компетентную Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК), она установила с девяностопроцентной вероятностью, что большая часть изменения температуры на планете вызвана повышением количества парниковых газов, в пересчёте на углекислый газ (CO2), вследствие человеческой деятельности. Цифры говорят сами за себя. В 1970—2000 годах рост выброса парниковых газов, в среднем, составлял 0.4 гигатонны (1 гигатонна = 109 тонн), или 1,3 % в год, а в 2000—2010 годах выброс уже составил 1 гигатонну, или 2,2 % в год т.е. увеличивался почти вдвое. А где же адекватный ответ мирового сообщества на угрозу для всей жизни на нашей планете? В этом вопросе и у политиков согласья нет. Но это уже совсем другой разговор.

Норберт Винер родился 26 ноября 1894 г. в городе Колумбия, штат Миссури. Его родители были иммигрантами — выходцами из России. Если быть более точным, то из белорусского городка Белосток. По семейному преданию, Винеры происходят от известного еврейского ученого и богослова Маймонида (1155—1204), лейб-медика при дворе египетского султана Салах-ад-дина. Норберт был бы рад оказаться потомком такого человека. Но эта легенда не имела подтверждения.

В семье не придерживались еврейских традиций и не старались афишировать своего происхождения. Но в пятнадцатилетнем возрасте Норберт узнал, что он еврей, т.е. не такой как все и это породило в нём чувство беспокойства, которое со временем сменилось уверенностью в себе. От своего еврейства Норберт никогда не отказывался.

Отец Норберта, Лео Винер, был личностью весьма незаурядной: в юности он учился в Польше и Германии, провел достаточно бурную, полную приключений, молодость. Он был убежденным последователем Толстого и одним из первых его переводчиков на английский язык. Идеи Толстого подтолкнули его к авантюрному шагу: податься в Америку и организовать колонию вегетарианцев, но там его ожидала другая судьба.

В США Лео Винер посвятил себя филологии: был преподавателем современных языков в Университете Миссури, а затем в Гарвардском университете занял пост заведующего кафедрой славянских языков и литературы. О его незаурядных способностях как лингвиста говорит такой факт — он знал около сорока языков. К этому времени вся семья Винер жила в Кембридже.

От коллег его отличала широкая эрудиция и весьма нестандартные взгляды на мир, которые он в максимальной степени постарался привить собственному сыну.

И это ему вполне удалось. Отец учил Норберта по собственной программе: в 4 года он был допущен к родительской библиотеке, а в семь лет уже читал Дарвина и Данте, в девять начал учиться в средней школе, а в одиннадцать окончил её! Его страсть к новым знаниям, и их неупорядоченность направлялись в одно русло жесткой рукой отца. Он первый дал Норберту твёрдые знания по древним и современным языкам, и математике.

Но самое главное, что он унаследовал от отца – работать, работать и работать, не считаясь, ни с чем. И пример этому перевод Лео Винером 24-х томов сочинений Льва Толстого на английский за два года! Поэтому он и от сына требовал той же самоотдачи, на которую был способен сам. И с того момента как Норберт вышел из детского возраста, отец не давал ему жить спокойно и радоваться своими успехами.

Власть отца была настолько сильной, что даже когда он женился, все равно не мог противоречить родителям. По этому поводу бывший вундеркинд писал: «Я настолько привык к своему рабству, что не посмел ослушаться».

Достаточно сложный курс домашнего обучения превратил мальчика в отшельника, а скептическое отношение ко всему другому, кроме науки, вызывало у окружающих раздражение и антипатию. Общение с другими детьми осложнялось сильной близорукостью. Неуклюжесть и близорукость были причиной замкнутости, нежелания принимать участия в играх и предметом вечных насмешек от соучеников.

Этот вундеркинд сразу же поступил в высшее учебное заведение Тафтс-колледж, который закончил с отличием уже через три года, получив степень бакалавра искусств. Затем он учился в Гарвардском и Корнельском университетах. В 17 лет стал магистром искусств, то есть был хорошо подготовлен к блестящей академической карьере.

По признанию нашего героя, в молодости он страдал «целой коллекцией клинических проявлений неврозов и душевных недугов». За его чудачества, экстраординарные знания и способности, ему дали кличку «яйцеголовый». И «яйцеголовый» оправдал кличку. В 18 лет получил степень доктора философии по математической логике в Гарвардском университете.

В 1913 году Гарвардский университет выделил Винеру стипендию для учебы в Кембриджском (Англия) и Геттингенском (Германия) университетах, и он отправился в Европу. Домашняя атмосфера – тотальная опека отца угнетали Норберта, тем более что окружающие относились к нему, как к сыну Лео Винера. Поэтому Норберт был рад обрушившейся на него свободе.

В Кембридже самое большое влияние на становление Винера, как учёного, оказали общение с известным философом, математиком и общественным деятелем Бертраном Расселом и блестящим математиком Дж. Х. Харди.

Весной 1914 года, перед самым началом Первой мировой войны Норберт переехал в Геттинген, где продолжал занятия, начатые в Кембридже, его учителями стали выдающиеся математики: Эдмунд Ландау и Давид Гильберт.

В начале Первой мировой войны Винер возвращается в Америку и ищет своё место под солнцем. Он работал на заводе «Дженерал электрик», потом перешел в редакцию Американской энциклопедии, перебивался статьями в газетах, а в 1915—1916 учебном году Винер в должности ассистента, преподавал математику в Гарвардском университете.

Все эти метания окончились в 1919 году, когда Норберт Винер получил должность преподавателя кафедры математики Массачусетского технологического института. Здесь он проработал всю жизнь. Более высоких постов душа великого математика не требовала.

В 1920-е годы Норберт снова едет в Европу. Он посещает лекции европейских знаменитостей, читает лекции сам. В Копенгагене знакомится с известным датским физиком Нильсом Бором, в Париже с французским математиком Жаком Адамаром. Теперь у него нет преград в общении. Его обширные познания, научная и преподавательская деятельность делают его интересным собеседником.

Общение с известными учёными было для Норберта праздником: он продолжает учиться сам и учить других. Вот что он говорил о своей тяге к знаниям:

«Когда я переставал учиться хотя бы на минуту, мне казалось, что я перестаю дышать».

В 30-е годы Норберт Винер профессор Гарвардского, Корнельского, Колумбийского университетов. В тот же период кафедру математики в Массачусетском институте передают под его безраздельное руководство. Эти годы для него особенно плодотворны. Он пишет сотни статей по теории вероятностей и статистике, по теории потенциала и теории чисел, по обобщенному гармоническому анализу и т.д.

1926 г. был знаменательным в жизни Винера. Он познакомился с Маргарет Эндеман, работавшей преподавателем современных языков в Джуниата-колледже, в Пенсильвании. Их знакомство закончилось свадьбой весной 1926 года. Маргарет была надёжным другом, сиделкой и хозяйкой для своего, рассеянного и неуклюжего мужа. Они не расставались, даже во время многочисленных поездок Винера.

В это же время супруги совершили путешествие по Европе, во время которого Винер встречался с известными математиками. В Дюссельдорфе он сделал доклад на съезде Немецкой лиги содействия науке. В Копенгагене он познакомился с датским математиком Харальдом Бором (брат физика Нильса Бора) и они решили некоторое время поработать вместе. Однажды будучи в гостях у братьев, Винер услышал от них забавную, для великих, историю.

В их доме частенько, в годы их детства, собирались друзья и знакомые, чтобы поговорить о всякой всячине, или вместе пообедать. Во время одной из таких встреч, одна посетительница выразила мадам Бор соболезнование по поводу того, что у нее такие неудачные дети. Винер, глядя на детские фотографии обратил внимание на грубые черты лица братьев. И действительно она «как в воду глядела»: Нильс Бор стал выдающимся учёным-физиком, лауреатом Нобелевской премии и национальным героем Дании, а Харальд Бор известным математиком, но, пожалуй, трудно найти другой такой случай, в молодости он был известным футболистом. Сборная Дании, за которую играл Харальд, была серебряным призёром Олимпийских игр 1908 года в Лондоне.

Винер, глядя на детские фотографии, обратил внимание, как и посетительница на грубые черты лица братьев, хотя их мама Эллен Адлер, дочь влиятельного английского банкира–еврея была очень красивой женщиной.

1927 год принес семье Винеров радостное событие. У них родилась дочь Барбара и ради ребёнка, и самих себя, они купили дом в сельской местности, чтобы наслаждаться тишиной и чистым воздухом.

Норберт Винер был убежден, что умственный труд «изнашивает человека до предела», поэтому должен чередоваться с физическим отдыхом. Он всегда пользовался всякой возможностью совершать прогулки, плавал, и играл в различные игры.

В это время в кругу молодых учёных произошел забавный случай. Макс Борн пригласили Норберта, а также преподавателей и студентов МТИ, посмотреть новинку: электрическую железную дорогу, полученную из Германии. Все хотели скорее увидеть, как помчится этот миниатюрный поезд. Подключили игрушку к электрической сети, и на глазах у изумлённых учёных сгорел трансформатор. Не ожидая такого «подарка», все будущие светила были в растерянности. Но, когда начали «разбор полёта» оказалось, что часть города, где жил Борн, была подключена к электрической сети постоянного тока, тогда как игрушка работала на переменном токе и поэтому трансформатор сгорел. Вот такой курьез произошел с будущими светилами науки.

Голова учёного всегда в плену задач, которые он определил для себя в краткосрочный или долгосрочный период. Однажды когда Винер был в театре, ему пришла в голову идея, настолько его увлёкшая, что он отключился от сцены. У него возникла идея создать оптический прибор для гармонического анализа. Он тот час же ушел из театра, чтобы обдумать детали своего, как теперь сказали бы, проекта.

Для разработки прибора и воплощения его в жизнь Винер пригласил одного из самых блестящих в Америке инженеров–прибористов Венивара Буша. Сам он признавался, что его участие было ограничено только теорией: «Трудно найти человека с более неловкими руками, чем у меня». Зато у Буша были, как говорится, золотые руки и благодаря этому симбиозу они сумели воплотить в жизнь идею Винера.

Между двумя мировыми войнами Винер успел стать профессором Гарвардского, Корнуэльского, Колумбийского, Брауновского и Геттингенского университетов и написал сотни статей по теории вероятностей и статистике, по рядам и интегралам Фурье, по теории потенциала и теории чисел, по обобщенному гармоническому анализу и прочая, и прочая. Это были счастливейшие годы в его жизни. Винер быстро стал заметной величиной в мировой математической науке. К примеру, именно в те годы появляется уравнение Винера-Хопфа.

В 1934 году Винер получил приглашение из Университета Цинхуа (в Пекине) прочитать курс лекций по математике и электротехнике. Год работы в Китае он считал годом полного своего становления как ученого.

С возрастом, нестабильность его психики в основном прошла, а на смену ей пришли совершенно анекдотические чудачества университетского профессора. Говорят, в американской академической среде анекдоты про Винера гуляют до сих пор.

Среди студентов Винер имел славу преподавателя «с причудами». Заходя в аудиторию, он не здоровался, как правило громко сморкался, брал мел и начинал что-то быстро писать на доске. Причем порой, не окончив фразу, он хватался за тряпку и все стирал со словами: «Нет, это совершенно неверно». Покидал аудиторию Винер также без слов, он ни разу не объявил тему лекции, не принес на лекцию ни единого конспекта.

В свое время ходил популярный анекдот про Винера. Как-то раз между административным зданием и столовой в институте, Винера остановил студент, задавший ему вопрос по математике. После обсуждения проблемы Винер спросил у собеседника: «Куда я шел? В сторону столовой или в сторону административного здания?» Студент ответил, что в сторону столовой. «Ага, я ещё сегодня не обедал!» — воскликнул учёный и отправился обедать.

Существование таких баек в большом количестве не умаляли его значимость как ученого. В те годы молодой доктор наук пользовался большим авторитетом в научном сообществе Европы, не меньшим, чем в своем Массачусетском технологическом институте.

Винер был крайне требователен и к себе и к учащимся. По воспоминаниям одного из студентов, однажды по дороге домой он увидел на обочине автомобиль с пробитой шиной и его владельца, стоявшего рядом, того самого преподавателя с «причудами». Парень остановился и предложил помочь, на что Винер потребовал у него зачетку. Норберт принял помощь, лишь убедившись, что у молодого человека сдан зачет по математике.

Приход к власти Гитлера глубоко встревожил Винера, он прекрасно понимал, каким кошмаром может обернуться коричневая чума для мира. Все честные люди и не в последнюю очередь учёные должны противостоять этому кровавому чудовищу.

Но вот грянула Вторая мировая война и в Пентагоне вспомнили о Винере. Ему поручили разработать математический аппарат для систем наведения зенитного огня. Он блестяще выполнил эту работу, «научив» зенитные комплексы, самонаведению без посторонней помощи. Он стал первым, кто предложил применять «массированный огонь» вместо стрельбы по отдельным воздушным целям.

Именно при создании военных разработок и начала зарождаться наука кибернетика. Винер впервые столкнулся с тем, что машина должна выполнять сложные действия по предсказанию поведения цели, заменяя собой наводчика. В основе этого лежит теория обратных связей в технике, живых организмах и общественных процессах.

Так концепция кибернетики родилась из синтеза ряда совершенно различных научных направлений. Во-первых, как общий подход к описанию и анализу действий живых организмов и вычислительных машин или иных автоматов. Во-вторых — из аналогий между поведением сообществ живых организмов и человеческого общества, и возможностью их описания с помощью общей теории управления.

В эти же годы Норберт Винер и мексиканский учёный профессор медицины Розенблют разработали требования к вычислительным машинам. Сама наука кибернетика на тот момент была только на этапе зарождения и в том числе такие машины должны обладать способностью к самообучению, в них должна быть использована более экономичная двоичная, а не десятичная система счисления.

Пример такой самообучающейся системы Винер нашел в самой природе и назвал его «Мышь в лабиринте». Если животное запустить в совершенно незнакомое место с запутанными ходами, оно будет наугад тыкаться во все углы подряд, пока не найдет проход. Но во второй раз мышь, учтя все ошибки и запомнив правильный путь, безошибочно пройдет лабиринт и достигнет цели. Это и есть самообучающаяся система в действии.

Сам термин «кибернетика» впервые в современном смысле был применен Винером в 1947 году. А в 1948 вышла главная книга Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». Машина может обучаться как человек! Вот что прочтут в его книжке в первую очередь.

Эта книга всколыхнула весь научный мир и, по сути, стала началом эпохи научно-технической революции. Без современных методов обработки и использования информации мы жили бы в совершенно другом мире, где не было бы современных компьютерных технологий и столь милых нашему сердцу разнообразных гаджетов. Та самая книга «Кибернетика» и заложила основы современного компьютерного мира. По сути, кибернетика в большей степени наука о живых организмах, человеке и обществе, чем о машинах.

В понимании самого Винера кибернетика это наука об управлении, связях и обработке информации. Наука, позволяющая творить искусственный интеллект и управлять искусственным интеллектом. Машина, полагал Винер, должна обладать способностью к самообучению т.е. становиться умной и соответственно приобретать интеллект.

Появление этой книги мгновенно превратило его из просто авторитетного ученого в настоящую фигуру общественной значимости.

Понятно, что он не был единственным автором новой науки, большой вклад внесли и другие учёные. Но Винеру несомненно принадлежит ведущая роль в использовании идей кибернетики во всех сферах человеческой деятельности.

Книги Винера привлекли внимание широкой аудитории не только специалистов. Можно предположить, что Норберт Винер мог бы состояться и как писатель, но он стал гениальным учёным.

В январе 1964 года, за несколько месяцев до смерти, Винер был удостоен высшей для американского ученого награды – Национальной медалью науки США.

На торжественном обеде в Белом доме, посвященном этому событию, президент США Линдон Джонсон обратился к Винеру:

«Ваш вклад в науку на удивление универсален, ваш взгляд всегда был абсолютно оригинальным, вы потрясающее воплощение симбиоза чистого математика и прикладного ученого».

По прошествии более 70 лет, созданная Винером наука определяет путь развития всего человечества.

Умер Норберт Винер 18 марта 1964 года в Стокгольме.

Дата публикации: 23 января 2020