美文网首页
提高底层认知--读《控制论与科学方法论》1

提高底层认知--读《控制论与科学方法论》1

作者: 怀雁 | 来源:发表于2020-05-07 13:44 被阅读0次

    《控制论与科学方法论》是一本阐述系统与控制方法的书,但我发觉用这本书里的思想也能很好的对应到我们的日常生活中,是一本很好的可以用来提高自己的认知的书籍。

    我觉得市面上的,用于提高能力的读物可以分为三种。

    一种是器,是直接给你一些资源。例如【xx可以用来给公众号排版】,【xx方法可以用来砍价】,【电脑黑屏以后使用xx方法试试是哪一种可能性】。

    一种是术,是告诉你你应该以怎样的方法来做决策下判断。例如【人际交往中必须要注意的10个关键点】,【初入职场过程中要提前做到的8件事】。类似于一些人为总结的法则,知乎等很多平台都有很多流传的这种法则。

    还有一种是道,是告诉你万事万物发展背后的规律。例如毛泽东选集中的《实践论》,也包括我今天要介绍的这本书《控制论与科学方法论》。是用来培养人的基本的认知模式的。它可能慢,可能直接看上去没多大用,但用它构造的你的底层思维模式,对你今后的生活会产生巨大的影响。

    其实道家中不止是道,术和器,还加上了一个法,是道法术器。但我了解的不多,才疏学浅,便不展开讲了。

    今天讲讲《控制论与科学方法论》第一章,控制与反馈

    以下跟随书籍本身的章节目录前进,并用生活中的事实举例子。

    1 可能性空间

    首先我们把控制,这个过程,分解一下。任何事物的发展都有可能性空间。例如对于一个鸡蛋而言,它在下一时刻都有三种可能性,破掉、仍然是鸡蛋、小鸡。这三种可能性便是可能性空间。

    而控制,则是我们对这个对象施加一定的手段,让它朝着可能性空间中的某一种来发展。例如对于鸡蛋,我们施加手段让它朝着小鸡的方向发展,这就是控制。

    如果我们想要控制一个事物,则需要满足两个条件:1 它存在多种发展的可能性。例如我们无法控制光速,因为光的速度就约为3亿米每秒,它不存在多种发展的可能性。2 我们施加的方法足够让它朝着某个可能性发展。例如太阳存在爆炸的可能性,但我们目前的技术 还不足以让它爆炸。

    2 人通过选择改造世界

    还是拿上面的鸡蛋来举例子。对于鸡蛋而言,如果我们想要让它发展到小鸡的状态。那么我们就要施加一定的外力,使鸡蛋沿着可能性空间中的小鸡这条道路前进。

    对于其他事物也是一样,如果我们想要控制某一个事物,则我们需要首先弄清楚它的可能性空间,然后在这个可能性空间中选择一个作为目标,最后我们通过控制条件,使得它朝着我们选择的道路前进。

    人能够在自然界中制造出人造纤维,人能够在自然界中制造CPU。这都是通过选择来实现控制的事情。通过不断对事物的发展做出选择,人类得以改造世界。

    3 控制能力

    对于控制而言,我们还有一个控制能力的概念。例如鱼缸里有金鱼,我们拿着网去网它。我们要将鱼的状态从 在鱼缸里,变换到,在网里,这就是一个控制的过程。

    我们将模型抽象简化一下,假设对于我们的鱼,它的可能性空间为这整个鱼缸的范围,而我们也将这个鱼缸简化为一个平面。有两个人去网鱼,第一个人的网面积为这个鱼缸的1/2大小,第二个人的网面积为这个鱼缸的1/8大小。第一个人网到了鱼,第二个人没网到。

    在这里,因为每个人的,将可能性空间缩小的能力,都是有限的。第一个人利用网将可能性空间缩小了2倍,他做到了。我们将控制能力定义为【控制前的可能性空间】/【控制后的可能性空间】,第一个人网鱼的控制能力为2。

    实际上,任何事物对于一个控制过程的控制能力都是有限的。天平的精度有0.1克,0.01克,0.001克。超过了它规定精度的重量是它所不能够确定的。小孩子吃饭时拿着勺子把饭送到嘴里,常常会弄到面颊鼻子上都是饭,这也是因为他的控制能力有限。

    在使用一个工具来达到一个目标之前,我们一定要知道它的控制能力是否满足我们的要求。如果不满足,就像拿很小的网去捕鱼。其实第二个捕鱼的人的控制能力可能比第一个人高,但第一个人只需要很低的控制能力就可以驾驭这个网,而第二个人则不然。

    4 随机控制

    前面我们提到了,控制就是可能性空间的缩小。那么随机控制,就是对于我们想要控制的对象,我们随机的进行控制。如果不成功,那么可能性空间就不缩小。如果成功了,那么我们一下就找到了答案。

    例如普通人买彩票就是一种随机控制的过程。我们要从浩瀚的数字中找到属于彩票的那一组数字。假设有个天神能直接告诉我们数字对或者是不对,首先我们随机找一组数字试试对不对。如果不对,我们再随机找一组数字试试行不行,不断重复。一旦找到了正确的数字,那么我们就控制成功了。

    5 有记忆的控制

    随机控制的缺点在于我们是真的纯随机来试,往往很难碰到对的。所以我们可以将过去我们选择过的方式记下来,接下来我们在剩下的可能性中随机测试。这样,最坏的情况下我们将所有的可能性都穷举了一遍,最终也能找到答案。

    还是拿买彩票的例子举例,我们记录下我们选择过了的数字,在剩下的数字里进行选择。这就是有记忆的控制。

    6 共轭控制

    实际上,人类只依靠自己的双手的时候,控制能力是很有限的。而人类制造了很多的工具,这些工具帮助人类提高了人类的控制能力。例如人类利用自己的双手刨地和人类利用锄头锄地。然而问题在于,往往人类发明的这些工具,其控制能力也是有限的,为了完成需要更高控制能力的工作,人类往往会发明一些工具的工具,辅佐某些工具从而得到更高的控制能力以完成工作。

    这么说有点迷糊,举个例子吧。曹冲称象。直接的秤是无法称出大象的重量的,这超出了秤的控制能力。而曹冲利用船,将大象与石头做了个转换,从而依靠秤石头的方式完成了秤大象的工作。这种模式就叫做共轭控制。船之于秤,大概就是工具的工具。

    现实生活中也有很多例子。例如当没有互联网电商平台的时候,我们购买东西的能力是很有限的,卖家买货的能力也是受到了限制的。然而当把互联网电商平台作为卖货的工具的时候,卖家卖东西的能力大大提高。实质上还是卖东西,但控制能力提高了。

    就连人本身也有共轭控制的成分。我们的大脑只能获取一些电信号,而工具——手,眼睛等都作为辅佐大脑的工具,于是整个系统的控制能力得到了大幅度的提高。

    7 负反馈调节

    负反馈调节便是,系统自身有着向着中间态(或是目标态)修正的倾向。例如跟踪导弹便包含着负反馈调节。导弹如果要追踪某目标,它并不是在最开始算好了一切的参数然后发出去就不管导弹,等待着命中目标的。一来导弹的控制能力没有那么强,并不能在很远的地方发射导弹后肯定就命中。二来如果目标的位置发生了偏移该怎么办?导弹在前进过程中在不断的计算自己和目标之间的差距,并对自己的前进方向做出应有的控制,从而逼近于目标。

    自然界也是这样,在一个稳定的生态圈里,当某一种生物因为某种原因减少了一部分,那么由于:1 该生物的食物的量对于目前该生物的数量而言,供给充足。2 可能该生物的捕食者数量也变少或是更多的吃掉该生物的竞争者。由于种种作用,目前的环境对于该种生物而言是有利的,它会慢慢恢复到原来的水平。(我生物圈的知识较少,如有错误请指出)

    8 负反馈如何扩大了控制能力

    在追踪导弹的例子中,导弹的控制能力确实是有限的,但由于导弹不断评估当前情况+对现状做出调整,于是新的可能性空间不断缩小,导弹的总控制能力不断提升。

    在决策树算法中,梯度提升GBDT算法也用到了相应的思想。不断对目标和自己当前的现状进行评估,然后不断得到自己应该进行怎样的控制行为。虽然每一次控制能力都不大,但当不断迭代控制时,总的控制能力是很恐怖的。如下式,第一次我们将可能性空间从A变成了B,第二次从B变成了C,第三次从C变成了D……最后变成了m。虽然每一次的控制能力都不大(但总归是大于1的),第一次控制能力为A/B……最终我们的控制能力就会非常大。

    (A/B)\times (B/C)\times (C/D)\times···\times (n/m)=A/m

    9 正反馈与恶性循环

    正反馈与负反馈相反,它是不断朝着非稳态方向发展的。例如上课时老师们没有调节好的麦克风,麦克风自己发出的回声再进入麦克风本身,于是声音被扩的更大,最终发出极为刺耳的声音。

    正反馈的目标是非稳态,而其很容易造成恶性循环。


    《控制论与科学方法论》的内容很棒,书本身也不厚。第一章主要的内容是引出了很多概念,并加以描述,略显枯燥。但后面的内容很棒,我也会慢慢码完。欢迎关注一波呀!

    相关文章

      网友评论

          本文标题:提高底层认知--读《控制论与科学方法论》1

          本文链接:https://www.haomeiwen.com/subject/dxxaghtx.html