Průkopníci informačního věku (11.): Norbert Wiener

Je považován za „otce kybernetiky“, nauky zkoumající abstraktní principy komplexních systémů a způsoby přenosu a zpracování informací. Jeho teorie zásadním způsobem ovlivnila nejen IT.

Průkopníci informačního věku (11.): Norbert Wiener


Jestliže von Neumanna fascinovala možnost matematického popisu mozkových buněk, kterou nastínili v té době neurofyziologové Warren McCulloch a Walter Pitts, jeho kolega Norbert Wiener šel ještě o pár kroků dál. Když pracoval na matematických konceptech souvisejících s konstrukcí analogových počítačů a dělostřeleckých zaměřovacích systémů, uvědomil si obecnou zákonitost některých principů, které jsou charakteristické jak pro práci stroje, tak pro činnost živých organizmů či projevy společenských jevů.

 

Malý génius

Norbert Wiener byl od útlého dětství považován za zázračné dítě. Narodil se v roce 1894 v městečku Columbia ve státě Missouri, ale ještě v dětství se s rodiči přestěhoval do amerického Cambridge, neboť jeho otec Leo Wiener, polský imigrant židovského původu, získal místo profesora slovanských jazyků na Harvardově univerzitě. Norbert vyrůstal v univerzitním prostředí, což předznamenalo jeho budoucnost. Když se ve třech letech naučil číst, rozhodl se jeho otec, že jej začne vzdělávat sám, a učil ho pomocí své vlastní vzdělávací metody cizím jazykům a matematice, pro niž Norbert vykazoval obzvláštní vlohy. (Na tomto místě je třeba poznamenat, že otec zakladatele kybernetiky rovněž zčásti přispěl k tomu, že po první světové válce mohlo vzniknout samostatné Československo. Byl to právě on, kdo umožnil Tomáši Garriquovi Masarykovi přístup k vysoce postaveným americkým politikům.)

Vzdělávací metoda zohledňující vrozené vlohy chlapce slavila úspěch. I přes závažné potíže se zrakem, které prodělal ve věku sedmi a osmi let, absolvoval Norbert Wiener střední školu v pouhých jedenácti letech. O tři roky později získal bakalářský titul na Tuft College a pak nastoupil na Harvardovu univerzitu, kde studoval nejdříve zoologii a posléze filozofii a matematiku. Doktorát z matematické logiky získal v pouhých osmnácti letech, a to na základě své dizertační práce, v níž jako první definoval uspořádanou dvojici s využitím elementární teorie množin.

Díky stipendiu pro nadané studenty zamířil mladý doktorand na svou první cestu do Evropy. Ve studiu matematiky a filozofie pokračoval nejprve v anglickém Cambridgi, kde navštěvoval přednášky proslulých matematiků Bertranda Russela a Alfreda N. Whiteheada, díky nimž se rozhodl, že se bude věnovat filozofii matematiky. Aby si rozšířil vzdělání, vypravil se na univerzitu v Göttingenu, kde se jeho učitelem stal David Hilbert, jeden z nejslavnějších matematiků té doby.

Ještě před vypuknutím první světové války se Wiener vrátil zpět do vlasti. Stal se asistentem profesora matematiky na Massachusettském technologickém institutu (MIT) a v průběhu války pracoval na balistických výpočtech na vojenské základně v Aberdeenu, tam, kde později byly k výpočtům využívány analogové počítače. Po válce začal opět vyučovat matematiku na MIT, kde vyjma několika přestávek pak působil po celý svůj profesní život.

 

Roztržitý profesor

První z oněch zmíněných přestávek si vyžádala Wienerova druhá studijní cesta do Evropy v roce 1926. Téhož roku se také oženil. Jeho manželkou se stala Margaret Egemannová, učitelka jazyků, s níž měl později dvě dcery a která, jak udávají někteří pamětníci, měla velkou zásluhu na tom, že v důsledku své roztržitosti neskončil v ústavu pro choromyslné.

Wienerova cesta vedla z Kodaně do Cambridge. Než se opět vydal do Göttingenu, přijal pozvání Tomáše G. Masaryka a navštívil Prahu. (Patrně právě zde slyšel pověst o Golemovi, která jej zaujala a o které píše v jedné ze svých knih, když se zamýšlí nad perspektivou vývoje umělé inteligence.) V polovině třicátých let působil rok na univerzitě Čching-Chua v Pekingu, než se posléze, již coby matematik světového jména, vrátil zpět na MIT.

V těchto letech, kdy se pohyboval od univerzity k univerzitě, se dostal takříkajíc do prvního patra soudobé matematiky. Rozptyl jeho zájmů byl stejně široký jako vzdálenosti mezi katedrami matematiky, na nichž přednášel. Zabýval se teorií pravděpodobnosti a náhodných procesů, topologií, teorií čísel, lineárními prostory, analytickými funkcemi, teorií integrálů atd. Dalo by se říci, že v moderní matematice nebylo oblasti, která by ušla jeho pozornosti. Na cestách jej provázela pověst geniálního matematika stejně jako poněkud roztržitého pošetilce, jenž čas od času kvůli svému matematickému zaujetí nedokáže věnovat pozornost všedním drobnostem života. Byl považován za originálního myslitele a pohotového debatéra, který sice dokáže bravurně formulovat řešení jakkoli složitého problému, ale zároveň si nepamatuje, jakou barvu má jeho auto. Není se co divit, že historky o jeho roztržitosti se staly proslulými. Částečně byla důsledkem jeho špatného zraku, který mu znesnadňoval pros­torovou orientaci, částečně vycházela z neobyčejného zaujetí, jež věnoval matematickým a filozofickým problémům.

 

Zrození kybernetiky

Ve druhé polovině třicátých let, kdy začala politická atmosféra v Evropě i Asii povážlivě houstnout, skončilo na delší čas i Wienerovo světoběžnictví. V této době jej poprvé zaujala myšlenka na konstrukci výpočetního zařízení, které by na základě programu bylo schopné řešit složité matematické výpočty v něko­lika krocích. To byl i důvod, proč začal v rámci svého působení na MIT úzce spolupracovat s tamní elektrotechnickou fakultou, kde se rodil projekt diferenciálního analyzátoru. Jednalo se o moderní analogový počítač, jehož vývoj řídil Vannevar Bush, děkan elektrotechnické fakulty.

Po vstupu USA do druhé světové války se Wiener stejně jako většina amerických vědců podílel na armádním vývoji. Pracoval na zdokonalení dělostřeleckých automatických zaměřovačů, při nichž se využívaly Bushovy diferenciální analyzátory. Jeho přínos však nespočíval v návrzích technického řešení, ale v teoretických východiscích. V souvislosti s touto prací se začal hlouběji zabývat principem zpětné vazby, na jehož základě vypracoval svou teorii filtrace a predikce.

Tato teorie – společně s možností programovatelného výpočetního stroje – Wienera dovedla k ustanovení nového vědního oboru. Na rozdíl od elektrotechniků, které zaměstnávaly ryze praktické problémy, jej perspektiva rodící se výpočetní techniky vedla k formulaci zcela obecných pravidel řízení a komunikace, a to nejen elektronických, nýbrž jakýchkoli složitých systémů. Studium těchto obecných principů ho rovněž přivedlo ke spolupráci s neurofyziologem Arturem Rosenbluethem a matematikem Juliánem Bigelowem. Společně s nimi publikoval článek Chování, účel a teleologie (Behaviour, Purpose and Teleology), v němž upozornili na podobnosti činnosti ideálního počítacího stroje a živého organizmu. Také zde poprvé popsali základní koncept nového odvětví vzniklého jako průnik znalostí několika oborů – matematiky, termodynamiky, biologie, neurofyziologie, logiky a ekonomie. Později Wiener tento nový obor nazval „kybernetika“ (podle řeckého kybernétés, což znamená lodivod či kormidelník).

V první polovině let čtyřicátých Wienera plně zaměstnávala formulace obecných zákonitostí, které jsou společné jak pro živé organizmy, tak pro stroje. Tyto myšlenky jej v jeho interpretaci vyústily postupně k filozofii vědy. V tom se zřejmě skrývá i důvod, proč se na rozdíl od řady jiných vědců, např. Johna von Neumanna, odmítl podílet na tajném Projektu Manhattan, jehož cílem byla konstrukce atomové bomby. Později, jakkoli je tento jeho postoj sporný, dokonce ostře odsuzoval vědce, kteří v době vrcholící studené války pracovali na vývoji moderních zbrojních systémů.

 

Reakční věda

Ačkoli byly poznatky kybernetiky nesporně inspirativní, její koncept narazil zpočátku na nepochopení. Zatímco matematikům se zdál přízemní a odmítali jej brát vážně, technici ho považovali za něco, co se příliš vznáší v oblacích. To však Wienera neodradilo. Stal se vůdčí osobností skupiny matematiků, fyziků a neurologů, kteří principy kybernetiky začali hlouběji zkoumat, a když byl po přednášce v Paříži v roce 1946 vyzván, aby své myšlenky shrnul, okamžitě na tom začal pracovat.

Výsledkem byla kniha Kybernetika neboli Sdělování a řízení v živém organizmu a stroji (Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machina, 1948), v níž Wiener formuloval matematické vztahy související se základními principy kybernetiky, např. při využívání tzv. zpětné vazby. Kniha se záhy stala vědeckým bestsellerem a rok jejího vydání je vše­obecně považován za vznik kybernetiky, ačkoli je to vzhledem k její mezioborovosti údaj poněkud zavádějící. Nemenší ohlas provázel i Wienerovu druhou knihu Kybernetika a společnost (The Human Use of Human Being. Cybernetics and Society, 1950), kde popsal principy kybernetiky stylem přístupným pro širší veřejnost. Zaměřil se zde také více na filozofické a sociologické dopady poznatků z kybernetiky, např. nad vlivem robotizovaných technologií na lidskou společnost. Pokud bychom měli jmenovat desítku knih, které nejvíc ovlivnily druhou polovinu 20. století, Wienerova Kybernetika a společnost by v ní rozhodně neměla chybět. Ovlivnila nejen generace vědců, ale měla nesporný vliv i na literaturu a umění.

Od konce čtyřicátých let zažívala kybernetika období prudkého rozvoje, zejména ve Spojených státech, západní Evropě a později i v Japonsku. K hlavním osobnostem patřili vedle Norberta Wienera matematici a fyzikové John von Neumann, Claude Shannon, Heinz von Foester a Julian Bigelow, biologové Arthuro Rosenblueth, W. Ross Ashby a Gregory Bateson, antropoložka Margaret Meadová či sociolog Karl Wolfgang Deutsch. Ale zatímco na západě poznatky kybernetiky měnily tradiční vědecké nauky a staly se základem pro obory nové od informatiky po teorii managementu, ve východní Evropě byla situace odlišná. I zde se kybernetika rozvíjela, ale zpočátku víceméně tajně, jakoby na zapřenou. Důvody byly čistě ideologické. Vycházely ze skutečnosti, že v první polovině padesátých let získala tato oblast nálepku „buržoazní a reakční pavědy“.

Tento postoj byl samozřejmě absurdní, neboť řada sovětských matematiků k rozvoji kybernetiky nemalým dílem přispěla, např. Andrej N. Kolmogorov, jehož přínos k teorii pravděpodobnosti vedl k tzv. stochastickému kalkulu a později k stochastickým diferenciálním rovnicím. Osud kybernetiky v Sovětském svazu dnes patří k příkladům ideologické zaslepenosti, příznačným pro uzavřené totalitní režimy. (Není bez zajímavosti, že určitým signálem k rehabilitaci kybernetiky ve východním bloku se stal článek kontroverzního českého akademika Arnošta Kolmana Co je to kybernetika, uveřejněný v sovětském časopise Otázky filozofie v roce 1955.) Po smrti Stalina se situace brzy vyjasnila, a když Wiener v roce 1960 navštívil Moskvu, mohl s překvapením konstatovat, že rozvoj kybernetiky je zde vzdor nedávnému ideologickému embargu na značně vysoké úrovni.

 

Kybernetika druhého řádu

Že vývoj vědy připomíná růst stromu, jehož haluze se dělí na větve a ty dále na větvičky, se v případě kybernetiky potvrdilo dvojnásobně. Díky poválečným objevům na poli výpočetní technologie toužili raní stoupenci kybernetiky prozkoumat podobnosti mezi elektronickými a biologickými systémy. Ačkoli zpočátku prostřednictvím teorie informace, prvních digitálních počítačů a Booleovy logiky mylně považovali digitální obvody za modely mozku, vytvořili první koncepty, jejichž praktické aplikace začaly posléze měnit svět. Kybernetika tak měla obrovský vliv na vznik moderních oborů, jakými jsou počítačová věda, teo­rie řízení, umělá inteligence a umělé neuronové sítě, počítačové modelové vizualizace a simulační teorie atd.

Poté, co se tyto inženýrské přístupy vyčerpaly a systémy řízení a počítačových technologií se rozvinuly v samostatné obory, považovala nepočetná kybernetická obec za nezbytné stanovit jasná hlediska, pomocí nichž se vůči těmto technologickým disciplínám vymezí. Tak vznikla takzvaná kybernetika druhého řádu. Počátek tohoto oboru se odvíjel od poznatku, že naše znalost systémů je vždy tvořena zjednodušenými výklady těchto systémů, jejich modely, které ignorují takové vlastnosti systémů, jež jsou pro účel, k němuž byl model stvořen, nepodstatné. Proto kybernetika druhého řádu, neboli nová kybernetika, považuje za nutné oddělit vlastnosti systémů od vlastností jejich modelů, které jsou dány námi, jejich stvořiteli.

A Norbert Wiener? I když je dnes tento „otec kybernetiky“ v informatice poněkud opomíjen, patří k osobnostem, které zásadním způsobem ovlivnily nejen podobu tohoto exponovaného oboru, ale i prakticky všechny vědní obory od matematiky a fyziky po ekonomii a lingvistiku.

„Pokrok nevytváří jenom nové možnosti pro budoucnost, ale klade na nás i nová omezení,“ napsal Wiener. „Člověk stále více ovládá přírodu, což se na planetě, jakou je naše Země, může nakonec projevit naopak větší závislostí člověka na přírodě. Neboť čím více bereme ze světa, tím méně v něm nacházíme, takže nakonec budeme muset platit své dluhy v době, která může být velmi nepříznivá pro naše vlastní přežití. Stáváme se tak otroky svých technických vymožeností…“

 

 

Norbert Wiener (1894–1964), americký matematik, zakladatel kybernetiky. Vystudoval matematiku na Tufts College (1909 – titul BC) a matematiku a filozofii na Harvardově univerzitě (1913 – titul PhD). Jako lektor a později profesor matematiky působil v letech 1919–1960 na Massachusettském technologickém institutu (MIT). V roce 1943 společně s A. Rosenbluethem a J. Bigelowem publikoval článek Chování, účel a teleologie (Behaviour, Purpose and Teleology), v němž nastínil matematicky pojaté principy oboru, pro který později zvolil název kybernetika.

 

Vyšlo v CIO Business World 12/2010





Komentáře