Але ці вчені заслуговують на нашу пам'ять, і хочеться розповісти про одного з них, який запровадив сам термін «кібернетика» в наш ужиток. Згадаємо вченого, життя якого була насиченою та яскравою, який багато знав, але ще більше хотів знати, багато мандрував, народився в США, а математичну освіту здобув у Європі, працював у США та Мексиці, викладав у провідних університетах Америки, Азії та Європи, а смерть застала його далеко від батьківщини, в Швеції.
Отже, згадаємо Норберта Вінера (1894 –1964) — американського математика і вченого, якого називають батьком кібернетики — науки про управління і зв'язок у живих організмах і машинах. Його ідеї лежать в основі сучасних технологій — від роботів до штучного інтелекту, які вже сьогодні впливають на наше життя.
Він народився 26 листопада 1894 року в штаті Міссурі в родині з німецько-єврейським корінням. Батьки матері, Берти Кан, були вихідцями з Німеччини. Батько науковця, Лео Вінер (1862—1939), вивчав медицину у Варшаві і інженерну справу в Берліні, а після переїзду в США став у результаті професором на кафедрі слов'янських мов і літератури в Гарвардському університеті.
Вже з дитинства Норберт виявляв надзвичайні здібності: у 4 роки навчився читати і з самого початку почав захоплюватись науковою літературою, яка охоплювала різноманітні галузі знань, у 7 років написав своє перше наукове дослідження, в 11 років закінчив середню школу, а в 14 отримав ступінь бакалавра в престижному Тафтс-коледжі недалеко від Бостона. Норберт був дуже розумною дитиною та його батько, Лео Вінер, професор, з ранніх років спеціально розвивав у сина інтелект та здібності, що допомогло майбутньому вченому глибоко зануритися в науку і літературу. Сам Норберт описав свій шлях становлення від дитини-вундеркінда до видатного вченого в двох автобіографічних книжках «Колишній вундеркінд: моє дитинство та юність» (англ. Ex-Prodigy: My Childhood and Youth. MIT Press, 1953.) та «Я — математик» (англ. I am a Mathematician. MIT Press, 1956.)
Цікаво, що вступаючи в аспірантуру Гарвардського університету, він планував вивчати зоологію. Але його батько наполегливо порадив йому зайнятися математикою та логікою, і Норберт став доктором філософії з математичної логіки в Гарварді. Його дисертація була присвячена формальній логіці і була найвищою мірою математичною.
Ключові результати його дослідження були опубліковані в статті «Спрощення у логіці відносин» у 1914 році в працях Кембриджського філософського суспільства. Після захисту дисертації молодий вчений отримав стипендію для навчання за кордоном.
Цей етап кардинально змінив напрямок наукової діяльності вченого. У Кембриджі він вивчав філософію і математичну логіку під керівництвом Бертрана Рассела (1872 – 1970 – англійський філософ, математик, логік, громадський діяч) та відвідував лекції Гарольда Харді (1877 - 1947 — англійський математик; відомий своїми дослідженнями з теорії чисел і теорії функцій).
Згодом Норберт писав: «Лекції Харді давали мені справжню насолоду. Я й раніше робив спроби проникнути в сферу вищої математики, але кожного разу в мене залишалось почуття невдоволення. Я завжди відчував, що в ряді доведень є якісь прогалини, і в мене не було бажання прикидатися, що я цього не помічаю. Далі з'ясувалось, що я мав рацію і що логічні прогалини в обґрунтуваннях математики непокоїли не тільки мене, а й моїх учителів».
Для поглибленого вивчення математики молодий вчений переїздить до Геттінгену (Німеччина), щоб вивчати диференційні рівняння під керівництвом Девіда Гілберта (1862-1943), видатного математика своєї епохи, якого Вінер пізніше назве «по-справжньому вселенським генієм математики».
Але з початком Першої світової війни у 1914 році, молодий вчений повертається до США, де попрацював на випадкових роботах в різних галузях промисловості, але зрештою його прийняли до M.I.T (Massachusetts Institute of Technology - один з найпрестижніших вузів світу), де він залишився до кінця свого життя займаючись науковою та викладацькою діяльністю.
Наукова діяльність
За перші п’ять років своєї кар’єри в М.І.Т він опублікував 29 статей, нотаток та повідомлень у різних галузях математики, підписаних одним автором. Саме тут у 1920х роках Вінер познайомився з одним з конструкторів обчислювальних машин і висловив ідею нового гармонійного аналізатора.
Обчислювальні машини (їх здебільше називали калькуляторами), які існували на той час, не мали необхідної швидкодії . Це змусило Вінера сформулювати низку вимог до таких машин. На думку Вінера машина має сама коригувати свої дії, у ній необхідно виробити здатність до самонавчання. Для цього машину необхідно забезпечити блоком пам’яті, де відкладалися б сигнали, що управляють нею, а також та інформація і відомості, які отримає машина в процесі роботи.
Також у 1920х роках він досліджує Броунівський рух – безперервний, хаотичний рух дрібних частинок, завислих у рідині або газі, спричинений тепловим рухом молекул середовища. Цей «незвичайний рух» вперше спостерігався ботаніком Робертом Броуном у 1827 році, але не був формально досліджений у математиці. Вінер підійшов до цього феномену з погляду того, що «було б математично цікаво розробити міру ймовірності для наборів траєкторій». Він розширив формулювання Броунівського руху Ейнштейна, щоб описати ці траєкторії, надав математичне формулювання для опису одновимірних кривих, зв’язаних з броунівськими процесами. Його роботу, яку на його честь часто називають Вінеровським процесом, було надруковано в статтях, розроблених у період між 1920 та 1924 роками.
У 1930х роках вчений продовжує поглиблено досліджувати прикладні задачі та розробляти математичний апарат для їх вирішення. Серед фундаментальних теорем, які сформульовані та доведені вченим слід відзначити Теорему Вінера – Хінчіна (1930), Тауберову теорему Вінера (1932), теорему Пелі-Вінера (1934).
Галузь науки, яка невід’ємно пов’язана з іменем Норберта Вінера, багато в чому стала результатом інтересу вченого до стохастичних і математичних шумових процесів, які розглядаються в електротехніці та в теорії зв’язку.
У лекції під назвою «Люди, машини та світ навколо них», Вінер розповідає, що його новаторська робота з’явилась в результаті спроби зробити свій внесок у військові дії 1940х років. Як сам Вінер відзначає у своїй лекції, його перші дослідження в теорії цифрових обчислень, які вже зароджувались на той час, не давали достатньо надійних результатів, які б були корисними для ведення війни, тому вчений почав шукати щось нове.
Його перші спроби займатися балістикою відносяться до часів Першої світової війни, коли його запросили в складі групи вчених до випробувального полігону в Абердіні штату Меріленду з метою покращати влучність артилерійських гармат. Він знову повернувся до цих досліджень в період наступної світової війни.
Таким чином його друга ініціатива була пов’язана з балістикою, зокрема протиповітряною обороною. Він працював над цією проблемою з Джуліаном Бігелоу (1913-2003 – американський інженер-комп’ютерник, який вважається піонером у галузі комп’ютерної інженерії).
Вінер і Бігелоу розглядали навідника, зброю, літак та пілота як інтегровану ймовірнісну систему. Теорія ймовірності була на боці пілота: в 1940 тільки один з приблизно 2500 зенітних снарядів потрапляв в ціль. У своєму звіті вчені пояснили, що мають намір «поставити аналіз проблеми прогнозування на суто статистичну основу, визначивши, якою мірою рух мети передбачуваний на основі відомих фактів та історії спостережень, а також якою мірою рух мети непередбачуваний».
У 1942 році робота Вінера над проблемою управління зенітним вогнем привела до винаходу фільтра (в подальшому названому фільтром Вінера на честь вченого), використовуваного для обчислення статистичної оцінки невідомого сигналу шляхом отримання на вході і фільтрації на виході.
Хоча фільтр був розроблений в Радіаційній лабораторії М.І.Т, результат був опублікований тільки в секретному документі. Перший відкритий документ, який описує фільтр, з’явився у книзі Вінера 1949 року «Екстраполяція, інтерполяція та згладжування стаціонарних рядів».
У 1947 році Вінеру запропонували написати роботу про «об’єднуючий характер тієї частини математики, який стосується Броунівського руху та телекомунікаційної інженерії», а роком пізніше Норберт Вінер вигадав неологізм «кібернетика», щоб визначити вивчення таких «телеологічних механізмів». Його рукопис послужить основою науково-популярної роботи «Кібернетика, або управління та зв’язок у тварині та в машині», яка побачила світ у 1948 році. В подальшому вчений багато подорожував з лекціями в університетах по всьому світу, керував науковими дослідженнями аспірантів, керував кафедрою в M.I.T. тощо.
За декілька місяців до смерті Норберт Вінер був удостоєний Національної наукової медалі США, найвищої нагороди для науковця в Америці. На урочистих зборах, присвячених цій події, президент Джонсон сказав: «Ваш внесок у науку напрочуд універсальний, Ваш погляд завжди був абсолютно оригінальним, Ви - приголомшливе втілення симбіозу чистого математика і прикладного вченого».
Норберт Вінер помер від серцевого нападу 18 березня 1964 року у Стокгольмі, де читав лекцію у Королівській академії наук. Йому було 69 років.
Спадщину Норберта Вінера заслужено вважають проривом у розвитку нової наукової дисципліни, кібернетики, та теорії управління, яка визначила епоху науково-технічної революції. Деякі з ключових внесків видатного вченого:
- Вінер сформулював основні принципи кібернетики як науки про управління і зв'язок у живих організмах і машинах, що стало революційним науковим проривом, давши новий погляд на складні системи організації та регулювання.
- Вінер увів ідею зворотного зв'язку (feedback), яка дозволяє системам саморегулюватися, коригувати власні дії на основі отриманої інформації. Це стало фундаментом для розробки автоматичних систем управління і складних машин, у тому числі роботів.
- Вінер розробив фільтр Вінера – математичний апарат для обчислення статистичної оцінки сигналів, що є базою для обробки інформації і управління в реальному часі, зокрема у військових застосунках.
- Роботи Вінера поєднали теорію управління, інформаційні процеси і математичні методи (наприклад, стохастичні процеси, теорія ймовірностей) у єдину цілісну науку, що стала основою для розвитку сучасних робототехніки, штучного інтелекту і автоматизації.
- Вінер висунув вимоги до обчислювальних машин, заклавши принципи створення програмованих «думаючих» систем, здатних до самонавчання і самокоррекції, що відокремило кібернетику від звичайного машинобудування.
На завершення хочеться підкреслити, що Норберт Вінер – це не просто видатний математик і вчений свого часу, а справжній піонер, що відкрив нові горизонти людського пізнання. Його життєвий шлях – від дивовижного дитини-вундеркінда до засновника кібернетики демонструє силу невгамовної допитливості, глибокої інтелектуальної праці та прагнення зрозуміти світ у всій його складності.
У світі, де інформаційні технології стали невід'ємною частиною повсякдення, спадщина Норберта Вінера нагадує нам про важливість наукової творчості та інновації, які відкривають нові можливості і визначають майбутнє людства.
Література:
- Veisdal Jorgan. The Absent-Minded Father of Cybernetics: Norbert Wiener.
- Wiener N. Ex-Prodigy: My Childhood and Youth. M.I.T Press, 1953.
- Wiener N. I am a Mathematician. M.I.T Press, 1956.
- Wiener N. Extrapolation, Interpolation, and Smoothing of Stationary Time Series: With Engineering Applications. M.I.T Press, New – York, 250 p. (1949).
- Wiener N. Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine. M.I.T Press, reissue of the 1961 second edition.
О.І. Воловик, аспірантка Інституту кібернетики ім. В.М.Глушкова НАН України
Засновник та видавець