Выдающиеся математики

Норберт Винер

О некоторой общности процессов управления и передачи сигналов, протекающих в автоматических устройствах, живых организмах и всякого рода обществах, начиная с муравейника и кончая человеческим, люди задумывались давно. Однако лишь бурное развитие научной и технической мысли нашего столетия привело к необходимости осознания этой общности, выделения и изучения этих процессов. Эта необходимость стала особенно ощутимой во время второй мировой войны, когда усилия ученых были сосредоточены на разработке проблем, так или иначе связанных с технической стороной ведения войны, и задачи автоматического управления, автоматической связи, совершенствования вычислительной техники приобрели особую важность. В 1944 г. в Принстоне (США) собрались инженеры, физиологи и математики. Темой их беседы послужили общие проблемы управления, осуществляемого в живых организмах и автоматических устройствах. Выступления участников и оживленный обмен мнениями показали, что наступило время объединения разрозненных наблюдений и концепций, сложившихся в рамках специальных наук, в единую общую теорию, использующую математические методы, о процессах управления и передачи сигналов в машинах и живых организмах. Первым шагом на этом пути должно было явиться создание программного труда, в котором был бы определен предмет новой науки, намечены основные ее Методы, выделены главные направления развития и сформулированы важнейшие проблемы. Задача создания такого труда в значительной мере осложнялась тем, что его автор должен был быть первоклассным математиком и обладать обширными познаниями в самых разнообразных областях современного знания, таких, например, как физика, техника, социология, физиология, и многих других. Человеком, в котором счастливо соединились эти качества и который блистательно разрешил эту задачу, оказался известный уже тогда математик из Массачусетского технологического института Норберт Винер. Придуманное им название "кибернетика" (от греческого kybernetes, означающего "кормчий") стало именем новой науки, а написанная в 1948 г. книга "Кибернетика или управление и связь в животном и машине" открыла ее официальную историю.

Норберт Винер родился в 1894 г. в США, в г. Колумбии, штат Миссури. Его отец Лео Винер, известный лингвист, заведующий кафедрой славянских языков и литературы Гарвардского университета, переводчик 24-томного собрания сочинений Л. Н. Толстого на английский язык, разработал для сына специальную, очень сложную программу образования, важными частями которой было изучение языков и математики. По окончании Тафт-колледжа близ Бостона, Винер получил степень бакалавра искусств, а в 18 лет в стенах Гарвардского университета, защитив диссертацию по философии математики, стал доктором философии. 1913-1915 годы молодой Винер проводит в Европе.

Первые годы по возвращении на родину стали для Винера временем мучительного поиска собственного пути в математике. Вначале он занялся топологией, через некоторое время, забросив ее, написал две работы по алгебре.

За время с 1915 по 1919 г. он успел поработать преподавателем-стажером Гарвардского университета, преподавателем университета штата Мэн, сотрудником завода "Дженерал электрик" в Линне, в Американской энциклопедии, на Абердинском полигоне, в газете "Бостон геральд", пока, наконец, в 1919 г. не устроился преподавать в Массачусетском технологическом институте, в котором работал уже до последнего дня своей жизни в качестве доцента (с 1929 г.), а затем профессора (с 1932 г.).

Начало работы в институте совпадает по времени с появлением первых важных математических работ Винера, посвященных теории броуновского движения. Броуновское движение можно наблюдать в микроскоп, если достаточно маленькую каплю черной туши поместить в воду. Оно будет состоять в беспорядочном движении частицы туши под действием толчков молекул. Для решения задач теории броуновского движения Винер удачным образом скомбинировал методы так называемой теории интеграла Лебега с физическими идеями американского физика Гиббса. Уже в этих ранних исследованиях проявилась важная черта, характерная для всего дальнейшего творчества Винера, - углубленный "интерес к физическим аспектам математики" ("Я -математик", стр. 26), убеждение, что "природа, в широком смысле этого слова, может и должна служить не только источником задач... но и подсказывать аппарат, пригодный для их решения" (там же, стр. 27). Вслед за работами по теории броуновского движения появляются исследования по самым разнообразным современным математическим теориям.

Имя Винера становится известным. Он часто приезжает в Европу, где выступает с лекциями, работает в содружестве с математиками различных стран.

Уже в предвоенные годы наметились интересы Винера к применениям математики для решения технических проблем. Однако лишь в военные годы (потребовавшие от ученых значительных усилий, направленных на разрешение задач, связанных с военными нуждами) они становятся основной частью его творчества. Главной проблемой, занимавшей Винера в эти годы, было создание математической теории прогнозирования. Эта проблема непосредственно связана с задачей управления огнем противовоздушной артиллерии. Если орудие нацелить в ту точку, в которой в момент выстрела находится самолет, то к тому времени, когда туда прилетит снаряд, самолет будет уже далеко. Поэтому нужно стрелять с некоторым упреждением и уметь находить величину упреждения достаточно правильно и быстро. Ясно, что такая задача не имеет абсолютно точного решения, ибо траектория самолета зависит в первую очередь от управляющего им пилота, а его поведение предугадать трудно. Поэтому вопрос сводится к нахождению наиболее вероятного положения самолета в момент его встречи со снарядом. Винер явился одним из пионеров математической теории прогнозирования, история которой открывается работами выдающегося советского математика А. Н. Колмогорова.

При исследовании задачи управления противовоздушным огнем Винер столкнулся с необходимостью строить механические модели поведения наводчика зенитного орудия и пилота самолета. И в том и другом случае метод их управления сводился к тому, чтобы следить за совершаемыми ошибками и стараться исправить их, действуя в направлении, обеспечивающем уменьшение этих ошибок. Такой метод управления широко применялся в электротехнике и носил название отрицательной обратной связи. Широкое применение этого метода в самых разнообразных автоматических системах навело Винера на мысль, что этот принцип является универсальным методом управления в различных, в том числе и живых, системах. Этот вопрос, а также ряд других, так или иначе связанных с управлением и регулированием в различных областях, стал предметом исследований Винера, предпринятых им совместно с мексиканским физиологом А. Розенблютом. Результаты этих исследований, работы К. Шеннона и Винера в области теории информации (о которой рассказать здесь, к сожалению, не представляется возможным), а также А. Н. Колмогорова и П. Винера по теории прогнозирования легли в основу упоминавшегося выше сочинения "Кибернетика". Изданное в 1948 г., оно, к удивлению издателей и самого автора, стало быстро раскупаться и вскоре сделалось бестселлером, а имя автора, известное до этого лишь ограниченному кругу специалистов-математиков, стало знакомо всему читающему миру. Идеи новой науки привлекали всё новых приверженцев, а слава ее "крестного отца" росла и ширилась.

В непрерывном потоке книг, брошюр и статей, выходивших гигантскими тиражами на многих языках, в лекциях, читаемых в различных странах мира, Винер популяризировал идеи кибернетики, обсуждал и развивал различные ее аспекты. Наряду с этим он продолжал исследования в области математики, занимался литературным творчеством. В 1951 и 1956 гг. вышли в свет две его автобиографические книги, а в 1959 г. единственный беллетристический опыт - роман "Искуситель". Напряженная творческая жизнь Винера оборвалась в 1964 г.

Человек исключительной преданности науке, проживший в ней яркую и счастливую жизнь, он превосходно понимал, какие блестящие возможности для человечества таятся в дальнейшем ее развитии, но вместе с тем он отчетливо представлял себе опасности, которые наука может воздвигнуть на пути развития человеческого общества, предостерегал людей от бездумного отношения к моральной стороне их деятельности. "Добросовестный ученый, - говорил Винер, - обязан задумываться над будущим", будущим человечества, к которому было обращено все его творчество.