Джордж Ф. Основы кибернетики: Пер. с англ./Под ред. А. Л. Горе- лика. - М.: Радио и связь, 1984.- 272 с., ил. Впер.: 1 р. 70 к. Дается обзор современного состояния кибернетики и путей ее развития за последние 25 лет. Рассматриваются теоретические основы кибернетики, ее биологические аспекты, а также моделирование моз- га и синтез искусственного интеллекта. Обсуждаются проблемы ис- пользования вычислительных машин в задачах принятия решений и распознавания образов. Для инженерно-технических работников, специализирующихся в различных областях применения кибернетики и вычислительной техники. Может быть рекомендована студентам старших курсов и аспирантам. -КБ-15-60-83 1502000000-053 ^..<.^«, ББК32Л1 - 046(01)-84 6Ф0.1 Редакция литературы по кибернетике и вычислительной технике F. H. George Brunei University and The Bureau of Information Science, U. K. THE FOUNDATIONS OF CYBERNETICS GORDON AND BREACH SCIENCE PUBLISHERS London Paris New York CoDvrieht ©1977 by Gordon and Breach Science Publishers Ltd. ©Перевод на русский язык, предисловие к русскому изданию и примечания переводчика, издательство "Радио и связь", 1984 ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ Кибернетика стала неотъемлемым элементом нашей жизни. Обстоятельства этого кибернетиэированного мира и сам факт осознания его существования (и, быть может, особенно последствия последнего) создают ситуацию столь же новую, как и та, которая возникла тридцать пять лет назад, когда вместе со словом "кибернетика" в наш мир ворвался целый поток совершенно новых идей и представлений. В 1974 г. Айзек Азимов, американский ученый, автор множества научно-популяр- ных книг, писал в предисловии к книге, посвященной искусственному интеллекту: "... я придумал в 1942 г. три закона роботехники и написал на их основе несколько десятков рассказов, относясь ко всем этим работам и искусственным интеллектам как к экзотическим плодам воображения. ... Я считал, что робот (или вычислительная машина, или искусственный интеллект) необходим человечеству. Я рассматривал их как средство, быть может, даже единственное средство, с помощью которого человек в состоянии обеспечить устойчивый технический прогресс. Затем я обнаружил, что, в конце концов, вычислительные машины смогут достичь интеллектуального уровня, сравнимого с человеческим... и даже намного превзойти его. Я наслаждался игрой своего воображения и тем, как мне удавалось обыгрывать различные аспекты роботов, вычислительных машин и искусственного интеллекта. Но тем не менее я должен от- крыть Вам одно обстоятельство: я никогда не верил в реальность всего этого - в этом отношении мое воображение отказало. Я никогда в действительности не предполагал, что искусственный интеллект возможен, и я совершенно определенно никак не предпо- лагал, что застану время, когда люди будут серьезно работать в этой области" [1 ] *. В 1948 г., когда Норберт Винер провозгласил "кибернетику", искусственный ин- теллект, да и сама кибернетика были в определенной степени заявкой, лозунгом, титу- лом для программы работ, временами - игрой и в любом случае чем-то, что станет ося- заемой реальностью потом, в отдаленном будущем. Как ясно многим сегодня и было понятно серьезным исследователям сразу, "новая наука была названа, но новой науки как таковой не было" [2J. Винер ввел новую категорию "управление", показал существенные отличия этой категории от других, например энергии, описал несколько задач, типичных для кибер- нетики, и привлек всеобщее внимание к особой роли вычислительных машин, считая их (как сейчас понятно, вполне справедливо) индикатором наступления новой научно- технической революции. Выделение категории управления позволило Винеру восполь- зоваться понятием информации, положив в основу кибернетики изучение законов пе- редачи и преобразования информации. Сущность принципа управления заключается в том, что движение и действие больших масс или передача и преобразование больших количеств энергии направляются и контро- таруются при помощи небольших количеств энергии, несущих информацию. Этот принцип управления лежит в основе организации и действия любых управляемых вистем: автоматических машин и живых организмов. Подобно тому, как введение См. список литературы к данному предисловию ШИЩК ЛИТЕРАТУРЫ 1. The Robots are Coining. Ed. by F. H. George and J. D. Humphries with a foreword by Isaac Asimov. - National Computing Centre Limited ,197 4. 2. Ю. И. Журавлев. А. А. Ляпунов и становление кибернетики в нашей стране. - А. А. Ляпунов. Проблемы теоретической и прикладной кибернетики. - М. : Наука, 1980,с. 4 -17. 3. А. А. Ляпунов. Проблемы теоретической и прикладной кибернетики. - М.: На- ука, 1980. - 336 с. 4. А. А. Ляпунов, С. В. Яблонский. Теоретические проблемы кибернетики. - Проб- лемы кибернетики /Под ред. А. А. Ляпунова. - М.: Физматгиз, 1963, вып. 9, с.5-22. 5. А. А. Ляпунов. О некоторых общих вопросах киберентаки. - Проблемы кибер- нетики /Под ред. А. А. Ляпунова. - М.: Физматгиз, 1958, вып. 1, с. 5-22. 6. А. А. Ляпунов, М. А. Беликова. О кибернетических вопросах биологии. - В кн. : О некоторых вопросах кодирования и передачи информации в управляющих системах живой природы. - Новосибирск, 1971, с. 3 - 98. СПИСОК РАБОТ, ВЫПУЩЕННЫХ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ* 3. Аптер М. Кибернетика и развитие: Пер. с англ. / Под ред. И. И. Пятецкого-Шапиро. - М.: Мир, 1970.-215 с. 4. Арбиб М. Мозг, машина и математика: Пер. с англ./Под ред. М. И. Кратко. - М.: Наука, 1968. - 224 с. 7. Эшби У. Р. Конструкция мозга: Пер. с англ./Под ред. П. К. Анохина и В. А. Шид- ловского. - М.: ИЛ, 1962. - 398 с. 8. Эшби У. Р. Введение в кибернетику: Пер. с англ./Под ред. В. А. Успенского. - М.: ИЛ, 1959.-432 с. 13. Бенерджи Р. Теория решения задач. Подход к созданию искусственного интеллек- та: Пер. с англ. / Под ред. Ю. В. Буркина. - М. : Мир, 1972. - 224 с. 19. Беллман Р. Динамическое программирование: Пер. с англ./Под ред. Н. Н. Воробь- ева. - М.: ИЛ, 1960. - 400 с. 20. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования: Пер. с англ. / Под ред. А. А. Первозванского. - М.: Наука, 1965. - 458 с. 25. Блюм М. Свойства нейрона со многими входами. — В кн.: Принципы самооргани- зации: Пер. с англ. - М.: Мир, 1966, с. 136-162. 30. Бриллюен Л. Наука и теория информации: Пер. с англ./Пер. А. А. Харкевича. - М.: Фиэматгиз, 1960. - 392 с. 31. Бриллюен Л. Научная неопределенность и информация: Пер. с англ. / Под ред. И. В. Кузнецова. - М.: Мир, 1966. - 271 с. 36. Буш Р., Мостеллер Ф. Стохастические модели обучаемости: Пер. с англ./Под ред. Ю. А. Шрейдера. - М.: Физматгиз, 1962. - 483 с. 37. Кеннон В. Физиология эмоций. Телесные изменения при боли, голоде, страхе и ярости: Пер. с англ. /Под ред. и с предисл. Б. М. Завадского. - Л.: Прибой, 1927. - 173с. 40. Карнап Р. Значение и необходимость. Исследование по семантике и модальной логике: Пер. с англ./Под ред. Д. А. Бочвара. - М.: ИЛ, 1959. - 382 с.(Пер.сиэд. 1956г.) 46. Хомский Н. Синтаксические структуры: Пер. с англ. - Новое в лингвистике. - М.: ИЛ, 1962, вып. 2. 47. Хомский Н., Шютценберже М. П. Алгебраическая теория контекстно-свободных язы- ков. - Кибернетический сборник. Новая серия: Пер. с англ./Под ред. А. А. Ляпу- нова и О. Б. Лупанова. - М.: Мир, 1966, вып. 3, с.195-242. 50. Кларксон Дж. Модель процесса доверительной инвестиции. — В. кн.: Вычислитель- ные машины и мышление: Пер. с англ./Под ред. Э. М. Бравермана, А. В. Напал- кова и Ю. В. Орфеева. - М.: Мир, 1967, с. 358-383. 56. Коуэн Дж. Многозначные логики и надежные автоматы. — В кн.: Принципы само- организации: Пер. с англ. - М.: Мир, 1966, с. 178-225. 61. Калбертсон Дж. Т. Некоторые неэкономичные роботы. - В кн.: Автоматы: Пер. с англ./Под ред. А. А. Ляпунова. - М.: ИЛ, 1956, с. 140-163. 81. Вычислительные машины и мышление: Пер. с англ./Под ред. Э. М. Бравермана, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. - М.: Мир, 1967. - 552 с. 84. Фу К. Последовательные методы в распознавании образов и обучении машин: Пер. с англ./Под ред. Л. А. Мееровича и Я. 3. Цыпкина. — М.: Наука, 1971. — 256 с. 86. Гелернтер Г. Реализация машины, доказывающей геометрические теоремы. — В кн.: Вычислительные машины и мышление: Пер. с англ. / Под ред. Э. М. Браверма- на, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. - М.: Мир, 1967, с. 145-164. 92. Джордж Ф. Мозг как вычислительная машина: Пер. с англ./Под ред. и с предисл. П. К. Анохина. - М.: ИЛ, 1963. - 528 с. 112-Гродинз Ф. С. Теория регулирования и биологические системы: Пер. с англ. / Под ред. Л. И. Розоноэра. - М.: Мир, 1966. - 254 с. 121. Хилл А. В. Механика мышечного сокращения. Старые и новые опыты: Пер. с англ. / Под ред. и с предисл. Г. М. Фриша. - М.: Мир, 1972. - 188 с. 129. Кемени Д. Д., Снелл Д. Л. Конечные цепи Маркова: Пер. с англ./Под ред. А. А. Юшкевича. - М.: Наука, 1970. - 271 с. 130. Киносита Г., Лида С., Мори М. Распознавание образов искусственным тактиль- ным анализатором. — В кн.: Интегральные роботы: Пер. с англ. — М.: Мир, 1973, с. 313 -325. 132. Клини С. К. Представление событий в нервных сетях и конечных автоматах. — В кн.: Автоматы: Пер. с англ./Под ред. А. А. Ляпунова. — М.: ИЛ, 1956. с. 15 — 67. 133. Клини С. К. Введение в математику: Пер. с англ. / Под ред. В. А. Успенского. — М.: ИЛ, 1957. - 526 с. 137-Келер В. Исследование интеллекта человекоподобных обезьян: Пер. с нем./Под ред. и со вступ. статьей Л. С. Выготского. — М.: ИЗД.-БО Коммунистической Акаде- мии, 1930. - 216 с. 143. Лернер А. Я. Начала кибернетики. - М.: Наука, 1967. 400 с. 144. Линдсей Р. Память, способная к выводам, как основа машин, понимающих чело- веческий язык. — В кн.: Вычислительные машины и мышление: Пер. с англ. / Под ред. Э. М. Бравермана, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. - М.: Мир, 1967, с. 233 - 253. 146. Лофгрен Л. Кинематические и клеточные модели самовосстановления. — В кн.: Проблемы бионики: Пер. с англ. - М.: Мир, 1965, с. 475 - 517. 148. Льюс Р. А., Райфа X. Игры и решения. Введение и критический обзор: Пер. с англ. — М.: ИЛ, 1961. 151. Маккей Д. М. Проблема образования понятий автоматами. — В кн.: Автоматы: Пер. с англ. / Под ред. А. А. Ляпунова. - М.: ИЛ, 1956, с. 306 -325. 266 155. Маккалок У. С., Питтс У. Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности. - В кн.: Автоматы: Пер. с англ./Под ред. А. А. Ляпунова. - М.: ИЛ, 1956,с. 362 - 384. 160. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем. Математические основы: Пер. с англ./Под ред. С- В. Емельянова. - М.: Мир, 1978. - 311 с. 163. Минский М. На пути к созданию искусственного разума. - В кн.: Вычислительные машины и мышление: Пер. с англ./Под ред. Э. М. Бравермана, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. - М.: Мир, 1967, с. 402 - 457. 164. Минский М. Вычисления и автоматы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1971. - 365 с. 166. Мур Э. Ф. Умозрительные эксперименты с последовательностными машинами. — В кн. - Автоматы: Пер. с англ./Под ред. А. А. Ляпунова. - М.: ИЛ, 1956, с. 179 - 212. 170. Мансон Дж. Робот планирует, выполняет и контролирует в неопределенной сре- де. - В кн.: Интегральные роботы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1973, с. 355 -381. 178. Ныоэлл А., Шоу Дж., Саймон Г. Эмпирические исследования машины "Логик-те- оретик"; пример изучения эвристики. - В кн.: Вычислительные машины и мыш- ление: Пер. с англ./Под ред. Э. М. Бравермана, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. - М.:Мир, 1967, с. 113 - 144. 184. Пол Р. Управление траекторией руки с помощью вычислительной машины. — В кн.: Интегральные роботы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1973, с. 326 - 338. 192. Рабин М. О., Скотт Д. Конечные автоматы и задачи их разрешения. - Кибернетичес- кий сборник: Пер. с англ. / Под ред. А. А. Ляпунова, О. Б. Лупанова, Н. Н. Рикко. - М.: ИЛ, 1962, вып. 4, с. 58 - 91. 201. Роберте Л. Дж. Распознавание изображений при помощи приспосабливающихся систем. - Кибернетический сборник: Пер. с англ. / Под ред. А. А. Ляпунова, О. Б. Лу- панова, Н. Н. Рикко. - М.: ИЛ, 1962, вып. 4, с. 212 - 218. 203. Роджерс X. Теория рекурсивных функций и эффективная вычислимость: Пер. с англ. / Под ред. В. А. Успенского. - М.: Мир, 1972. - 624 с. 206. Розенблат Ф. Обобщение восприятии по группам преобразований. — Кибернетичес- кий сборник: Пер. с англ. /Под ред. А. А. Ляпунова, О. Б. Лупанова, Н. Н. Рикко. - М.: ИЛ, 1962, вып. 4, с. 150 - 182. 208. Розенблат Ф. Принципы нейродинамики мозга. Перцептроны и теория механизмов мозга: Пер. с англ. / Под ред. С. М. Осовца. - М.: Мир, 1965. - 480 с. 209. Розенблют А., Винер Н., Бигелоу Д. Поведение, целенаправленность и телеология. - Вкн.:ВичерН. Кибернетика или управление и связь в животном и машине: Пер. с англ. - М.: Сов. радио, 1968. 212. Сэмюэль А. Некоторые исследования возможности обучения машин на примере игры в шашки. — В кн.: Вычислительные машины и мышление: Пер. с англ./Под ред. Э. М. Бравермана, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. - М.: Мир, 1967, с. 71 - 110. 215-Шаде Дж., Форд Д. Основы неврологии: Пер. с англ. - М.: Мир, '1976. - 350 с. 218. Шеннон К. Сообщение о машине, решающей лабиринтную задачу. - В кн.:К. Шен- нон. Работы по теории информации и кибернетике: Пер. с англ. / Под ред. Р. Л. До- брушина и О. Б. Лупанова. - М.: Мир, 1963, с.223 - 231. 219. Шеннон К. Математическая теория связи. — В кн.: К. Шеннон. Работы по теории информации и кибернетике: Пер. с англ./Под ред. Р. Л. Добрушина и О. Б. Лу- панова- - М.: Мир, 1963, с. 243 -332. 221. Шепердсон Дж. К. Сведение двусторонних автоматов к односторонним автома- там. - Кибернетический сборник: Пер. с англ./Под ред. А. А. Ляпунова, О. Б. Лу- панова, Н. Н. Рикко. - М.: ИЛ, 1962, вып. 4, с. 92 - 98. 267 223. Шеррингтон Ч. С. Интегративная деятельность нервной системы. Пер. с англ. - Л.: Наука, 1969. 226. Симмонс. ЭЦВМ, отвечающие на вопросы, заданные по-английски. - Зарубежная радиоэлектроника, 1965, № 7. 236. Тонг Ф. Эвристические методы балансирования работы сборочного конвейера. - В кн.: Вычислительные машины и мышление: Пер. с англ. /Под ред. Э. М. Бравер- мана, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. - М.: Мир, 1967, с. 178 - 204. 239. Тьюринг А. М. Может ли машина мыслить? — В кн.: А. Тьюринг. Может ли машина мыслить? С приложением статьи Дж. фон Неймана "Общая и логическая теория атоматов": Пер. с англ. /Под ред. и с предисл. проф. С. А. Яновской. - М.: Физ- матгиз, I960, с. 19 - 58. 241. Юр Л. и Фосслер Ч. Программа распознавания образов, которая вырабатывает, оценивает и улучшает свои операторы. - В кн.: Вычислительные машины и мыш- ление; Пер. с англ. / Под ред. Э. М. Бравермана, А. В. Напалкова и Ю. В. Орфеева. — М.: Мир, 1967, с. 255 - 272. 247. Вербик Л. О нейронных сетях с минимизацией ошибки. - В кн.: Принципы само- организации: Пер. с англ. - М.: Мир, 1966, с. 163 - 177. 251. Фон Нейман Дж. Теория самовоспроизводящихся автоматов: Пер. с англ. / Под ред. В. И. Варшавского. - М.: Мир, 1971. - 384 с. 252. Фон Нейман Дж., Моргенштерн О. Теория игр и экономическое поведение: Пер. с англ. / Под ред. и с добавлением Н. Н. Воробьева. — М.: Наука, 1970. - 708 с. 254. Уолтер Г. Живой мозг : Пер. с англ./Под ред. и с предисл. Г. Д. Смирнова. - М.: Мир, 1966. - 300 с. 256. Ван X. На пути к механической математике. — Кибернетический сборник. — М.: ИЛ, 1962, вып. 5, с. 114 - 165. 262. Винер Н. Кибернетика: Или управление и связь в животном и машине: Пер. с англ. / Под ред. Г. Н. Поварова. - М.: Сов. радио, 1968. — 326 с. 268. Ямала X. Вычисления в реальное время и рекурсивные функции, не вычислимые в реальное время. - В кн.: Проблемы математической логики: Пер. с англ. — М.: Мир,1970,с. 139 - 155. Глава 5. Конечные автоматы ............................... 5.1. Введение........................................... 5.2. Теория автоматов ..................................... 5.3. Некоторые результаты теории автоматов. ...................... 5.4. Основные направления исследований ............. . .'. ......... Глава 6. Бесконечные автоматы и математика .................... 6.1. Метаматематика ...................................... 6.2. Машины Тьюринга. .................................... 6.3. Функции, вычисляемые машинами Тьюринга .................... 6.4. Универсальные машины Тьюринга ........................... 6.5. Рекурсивные функции .................................. 6.6. Теоремы Гёделя о неполноте .............................. 6.7. Выводы ........................................... Глава 7. Нейронные сети.................................. 7.1. Нейронные сети. ...................................... 7.2. Свойства нейронных сетей ................................. 7.3. Регулярные события. ................................... 7.4. Эквивалентность. ..................................... 7.5. Сети и кибернетика .................................... 7.6. Матричное представление нейронных сетей. ..................... 7.7. Основные направления исследований ............................. 7.8. Выводы ........................................... Глава 8. Цифровые вычислительные машины в кибернетике ........... 8.1. Типы вычислительных машин. ........................... у. 8.2. Машинные языки ..................................... 8.3. Обработка списков .................................... 8.4. Обучающиеся программы ................................ 8.5. Эвристическое программирование........................... 8.6. Вычислительные машины и теория автоматов .................... 8.7. Программирование на вычислительных машинах и математическая логика. . 8.8. Выводы ........................................... Глава 9. Теория информации ............................... 9.1. Введение. .......................................... 9.2. Анализ языка........................................ 9.3. Вероятностные процессы.. ............................... 9.4. Теоретико-информационные модели в кибернетике ................ 9.5. Семантическая информация............................... 9.6. Теория информации и автоматы ............................ 9.7. Выводы ........................................... Глава 10. Поведение человека и поведение животного ............... 10.1. Психология как наука. .................................. 10.2. Психологические теории ................................ 10.3. Автоматы и психология. ................................ 10.4. Восприятие. ........................................ 10.5. Модели восприятия ................................... 10.6. Перцептроны ....................................... 10.7. Мышление, решение задач и память. ......................... 10.8. Некоторые интересные результаты .......................... 10.9. Выводы. .......................................... Глава 11. Физиологические модели ........................... 11.1. Биокибернетика и нейрокибернетика ........................ 11.2. Корковая локализация ................................. 270 11.3. Некоторые интересные результаты. ................•.••••••• 11.4. О модели мозга. ...........................••.••••••• 11.5. Выводы. .............................•.••••••••••• Глава 12. Программированное обучение и кибернетика. .............. 12.1. Введение ...........................•.•.••••••••••• 12.2. Обучающие машины................................... 12.3. Программируемые обучающие машины. ...................... 12.4. Развитие обучения с помощью вычислительных машин .......... . . . . . 12.5. Машины для группового обучения ........................... 12.6. Обучение с помощью вычислительных машин (CAI) ..... ........... 12.7. Выводы. ........................................... Глава 13. Проблема искусственного интеллекта .................... 13.1. Введение ........................................... 13.2. Обработка словесной информации ........................... 13.3. Искусственный интеллект ................................ 13.4. Методы программирования, используемые в искусственном интеллекте . . . 13.5. Общий случай........................................ 13.6. Некоторые интересные результаты . .......................... 13.7. Выводы. ........................................... Глава 14. Реализация вывода на вычислительной машине. .............. 14.1. Дедуктивная логика. ................................... 14.2. Доказательство теорем .................................. 14.3. Логика и язык ....................................... 14.4. Вероятностная логика. .................................. 14.5. Индукция .......................................... 14.6. Индуктивная логика. ............'....................... 14.7. Методы обобщения. .........................._.......... 14.8. Основные направления исследований ......................... 14.9. Выводы. ........................................... Глава 15. Программирование на естественных языках ................ 15.1. Прагматика ......................................... 15.2. Семантика .......................................... 15.3. Синтаксис .......................................... 15.4. Грамматика и синтаксический анализ ......................... 15.5. Использование естественного языка при работе на цифровых вычислитель- ных машинах ........................................ 15.6. Искусственные языки • .................................. 15.7. Машинный перевод. .................................... 15.8. Программы на естественном языке. .......................... 15.9. Выводы. ........................................... Глава 16. Распознавание образов. ............................. 16.1. Общие замечания. ..................................... 16.2. Пандемониум ........................................ 16.3. Другие модели распознавания образов ........................ 16.4. Распознавание. ....................................... 16.5. Содержание и организация запоминающего устройства ........'...... 16.6. Запоминающее устройство вычислительной машины С, .............. 16.7. Классификация....................................... 16.8. Припоминание. ....................................... 16.9. Некоторые интересные результаты ........................... 16.10. Выводы...........................................: Глава 17. Статистические и вероятностные методы .................. 17.1. Введение ........................................... 17.2. Исчисление вероятностей ................................. 17.3. Модель Уорда Эдуардов .................................. 17.4. Принятие решений ..................................... 17.5. Исследование степени риска ............................... 17.6. Исследование степени риска в предпринимательской деятельности . ...... 17.7. Теория игр.......................................... 17.8. Динамическое программирование ........................... 17.9. Некоторые интересные результаты ........................... Глава 18. Следующие этапы развития кибернетики .................. Список литературы ........................................ Список работ, выпущенных на русском языке........................