控制论
cybernetics
研究生命体、机器和组织的内部或彼此之间的控制和通信的科学。控制论的建立是20世纪最伟大的科学成就之一，现代社会的许多新概念和新技术往往与控制论有着密切的联系。 控制论的奠基人美国数学家 N.维纳1948年为控制论所下定义是：“研究动物和机器中控制和通信的科学”。70年代以来，电子数字计算机得到广泛的应用，控制论的应用范围逐渐扩大到社会经济系统，控制论的定义也因之扩展。苏联和东欧各国学者认为控制论是研究系统中共同的控制规律的科学，把控制论的定义又作了进一步的扩展。英文 cybernetics(控制论)一词来源于希腊文，原意为“掌舵人”,转意是“管理人的艺术”。1947年,维纳选用cybernetics这个词来命名这门新兴的边缘科学有两个用意：一方面想借此纪念麦克斯韦1868年发表《论调速器》一文，因为governor(调速器)一词是从希腊文“掌舵人”一词讹传而来的；另一方面船舶上的操舵机的确是早期反馈机构的一种通用的形式。
控制论的诞生和发展 20世纪30～40年代人们对信息和反馈有了比较深刻的认识，一些著名科学家环绕信息和反馈进行了大量的研究工作。英国统计学家R.A.费希尔从古典统计理论的角度研究信息理论，提出单位信息量的问题。美国电信工程师C.E.香农从通信工程的角度研究信息量的问题，提出信息熵的公式。美国数学家维纳则从控制的观点研究有噪声的信号处理问题，建立了维纳滤波理论，并分析了信息的概念，提出测定信息量的公式和信息的实质问题。他们几乎在同一个时候解决了信息的度量问题。这一时期，人们逐渐深入了解反馈控制系统的工作原理。1932年美国通信工程师H.奈奎斯特发现负反馈放大器的稳定性条件，即著名的奈奎斯特稳定判据。1945年维纳把反馈概念推广到一切控制系统，把反馈理解为从受控对象的输出中提取一部分信息作为下一步输入，从而对再输出发生影响的过程。巴甫洛夫条件反射学说证明了生命体中也存在着信息和反馈问题。
维纳在改进防空武器时发现，动物和机器中控制和通信的核心问题是信息、信息传输和信息处理。维纳与墨西哥神经生理学家A.罗森布卢埃特合作对这个课题进行了长达10多年(1934～1947)的研究。参加这一研究工作的还有数学家、逻辑学家、物理学家、电信工程师、控制工程师、计算机设计师、神经解剖学家、神经生理学家、心理学家、医学家、人类学家和社会学家。他们进行了生理学、病理学和心理学方面的许多实验，吸收来自火力控制系统、远程通信网络和电子数字计算机的设计经验，以及对预测和滤波理论等数学统计理论的研究，终于找到了控制论的核心问题。1942年 5月梅西基金会举行的关于大脑抑制问题的科学讨论会提出，通信工程和控制工程领域内已经研究成熟的信息和反馈的概念和方法，可能有助于神经生理学的研究。这时控制论的思想已经形成，但还没有正式命名。1943年末到1944年初在普林斯顿召开了一次控制论思想的科学讨论会，进一步确认了控制论思想，认为在不同领域的工作者之间存在着共同的思想基础，一个科学领域可以运用另一个科学领域发展得比较成熟的概念和方法。1946～1953年间梅西基金会发起一系列关于反馈问题的科学讨论会，对于控制论的发展产生很大的推动作用。
1948年维纳发表奠基性著作《控制论》，这本书的副标题是“关于动物和机器中控制和通信的科学”，控制论的名称因此而定。维纳抓住了一切通信和控制系统的共同特点，即它们都包含着一个信息传输和信息处理的过程。维纳指出：一个通信系统总是根据人们的需要传输各种不同的思想内容的信息，一个自动控制系统必须根据周围环境的变化，自己调整自己的运动，具有一定的灵活性和适应性。通信和控制系统接收的信息带有某种随机性质，具有一定的统计分布，通信和控制系统本身的结构也必须适应这种统计性质，能对一类在统计上预期要收到的输入作出统计上令人满意的动作。
维纳的《控制论》发表以后，科学家们沿着两个不同的方向发展控制论。心理学家、神经生理学家和医学家用控制论方法研究生命系统的调节和控制问题，促进了对生命有机体的了解，建立了神经控制论、生物控制论和医学控制论。维纳本人对生物控制论和神经控制论表现了极大的兴趣，曾于1946年与罗森布卢埃特进行了一系列直接涉及反馈主题的神经生理学实验，为生物控制论奠定了基础。控制理论家用控制论方法研究工程系统的调节和控制问题。中国科学家钱学森创立了工程控制论，并于1954年在美国出版了《工程控制论》的专著。他提出，工程控制论的对象是控制论这门学科能够直接应用于工程设计的那些部分。到了60年代，苏联和东欧各国出现了军事控制论，把控制论的思想和方法应用于军事指挥和武器控制。
70年代以后，由于科学技术的高度发展，人类面临着复杂的社会经济问题，同时由于微电子技术的发展，计算机得到广泛应用，全球信息系统逐渐形成，为控制论的发展提供了条件。1965年在华沙出版了《经济控制论导论》一书。1975年在布加勒斯特召开的第三届国际控制论与系统大会上以控制论与经济系统作为主题，确认了经济控制论这一新兴学科。与此同时，在西欧和日本、美国还出现了管理控制论。1978年在荷兰阿姆斯特丹召开的第四届国际控制论与系统大会上以控制论与社会作为主题，确认了社会控制论这一独立的分支学科。1979年，中国控制论科学家宋健等人用控制论的思想和方法解决了人口发展趋势的中长期预报和最优控制等问题，并在中国人口控制的社会实践中取得成功，从而创立了人口控制论。
控制论的核心问题 控制论的核心问题是信息，包括信息提取、信息传播、信息处理、信息存储和信息利用等一般问题。控制论与信息论的主要区别是：控制论是在理论上用较抽象的方式来研究一切控制系统（包括生命系统、工程系统、经济系统和社会系统）的信息传输和信息处理的特点和规律，研究用不同的控制方式达到不同的控制目的，不考虑具体信号的传输和处理问题；信息论研究信息的测度，并在此基础上研究与实际系统中信息的有效传输和有效处理有关的问题（如编码、译码、滤波、信道容量和传输速率等）。
通信和控制之间存在着不可分割的关系。人控制机器，或者，计算机控制机器，都是一种双向信息流的过程。研究动物和机器中的控制和通信的关系，是控制论的基本出发点。
控制论的对象是一切控制系统，控制论着重研究系统中控制和信息这两个方面。有效的控制必然是一种双向信息流的过程，这就是说有效的控制一定要有信息反馈。一切系统为了达到预定的目的必须经过有效的控制。有效控制的全过程包括信息提取、信息传输和信息处理。
人们获取信息和利用信息的过程就是对外界环境中的种种偶然性进行调节并在这个环境中有效地生活的过程。所谓有效地生活，就是在拥有足够的信息量的条件下生活。因此，信息和反馈是与适应有联系的。
反馈具有能用过去的行为来调节未来行为的性能。反馈可以是像普通反射那样的反馈，也可以是比较高级的反馈，即过去的经验不仅用来调节特定的动作，而且用来调节行为的全盘策略。这种策略性质的反馈还具有学习的性质。因此，信息和反馈是与学习有联系的。
生命体在进化的过程中一方面表现有多向发展的自发趋势，另一方面又有保持自己祖先的模式的趋势。这两种效应结合，通过自然选择就淘汰掉那些不适应周围环境的有机体。留下来的是能够适应周围环境的生命形式的剩余模式，这种剩余模式就是广义的合目的性的表现。这就说明，信息和反馈是与进化有联系的。
人们根据神经细胞的新陈代谢现象和神经细胞之间形成突触的随机性质，认识了信息与系统结构的关系。可以认为，记忆的生理条件以至于学习的生理条件，就是组织性的某种连续，即把来自外界的信息变成结构或机能方面比较经久的变化。
控制论的数学理论 控制论的数学理论基础就是用吉布斯统计力学来处理控制系统的数学模型。任何一个控制系统都有两组状态变量，一组是可控的，一组是不可控的。控制论问题就是如何根据不可控变量从过去到现在的信息来适当地确定可控变量的最优值，使系统达到最合适和最有利的状态（即预期的目标）。控制论向人们提供解决这样一些问题的方法和途径。维纳为了解决这个数学问题，在1954年建立了非线性随机理论，后来又在此基础上建立了自组织理论和学习理论。
控制论的数学问题可表述为：①对不可控变量的时间序列作出恰当的数学描述。维纳用样本函数与概率空间相对应的方法来构造随机变量，这一过程被称为维纳过程，用以决定输入函数族。②设计一个将输入函数变换为输出函数的非线性算子。③在设计算子时确定最优性判据。
维纳方法属于统计方法的范畴，因而产生无偏性、最小方差、输入输出函数的自相关函数和相关分析等概念。用广义调和分析和遍历定理，可从每个个别的样本函数获取所需信息。维纳就是用这种方法建立了时间序列的预测和滤波理论，通常称为维纳滤波。非线性算子可展开成正交算子的级数，对于处理自组织和自繁殖问题很有用处。非线性随机理论已在生物控制论和经济控制论方面得到广泛的应用。非线性随机理论不但是控制论的数学理论基础，而且是处理一切大规模复杂系统的重要数学工具。
控制论的基本方法 控制论是从信息和控制这两个方面来研究系统。控制系统的作用就是以某种智能方式从外界提取必要的信息（称为输入），按一定的法则进行处理，产生新的信息（称为输出）反作用于外界，以达到一定的目的。输入输出变量不仅可以表示行为，也可以表示信息。
系统的输入输出变量确定以后，还要找出两种变量之间存在的函数关系，也就是建立该系统的数学模型。根据系统的输入输出变量来建立系统模型的方法，就是著名的黑箱方法。黑箱方法是一种重要的控制论方法，可用来研究复杂的大系统和巨系统，现在已经发展成为系统辨识分支学科。
为了建立系统模型，就要引入仅与该系统有关的状态变量，从而可能用两组方程来描述这一系统。一组称为转移方程（又称状态方程），用以描述系统的演变规律；一组称为作用方程（又称输出方程），用以描述系统是怎样与外界发生作用的。设x是输入向量，y是状态向量，z是输出向量，t为时间变量，Δt为时间增量,则系统的数学模型可以表达为：
y(t＋Δt)＝f(x(t)，y(t)，t)
z(t＋Δt)＝g(x(t)，y(t)，t)
其中第一个方程是转移方程，第二个方程是作用方程。经过这样抽象之后，便可对系统进行一般性的研究，确定系统的类别和特性。系统的特性是通过系统特定的结构产生的（如伺服系统存在反馈，自适应系统要有一定容量的记忆），所以同一类系统往往有同一类结构。这样就可以进一步研究这种结构如何发挥作用。这种控制论推理方式，使控制论适用于一切控制系统的领域，而对于研究大规模的复杂的控制系统，尤有独特的作用。
上述建立控制系统数学模型的方法并不是惟一的。在自动机理论中还常常采用状态转移表或状态转移图的方式。自动机理论的研究成果充分证明了这种控制论方法有其独特的优点。控制论方法有助于人们对控制系统一般特性的研究。用控制论方法来研究大系统和巨系统时往往需要使用同态和同构的概念，以及分解和协调的概念。
控制论的跨学科性质 控制论通过信息和反馈建立了工程技术与生命科学和社会科学之间的联系，因此控制论具有明显的跨学科性。这样一来，不但可以把一个科学领域中已经发展得比较成熟的概念直接用于另一科学领域，促进其发展，避免不必要的重复的研究工作，而且可以采用类比的方法特别是功能类比的方法（又称功能模拟法）得到许多新的启发，产生新的设计思想和新的控制方法，取得意想不到的成果。例如，生物控制论与人造系统控制论（包括工程控制论、经济控制论和社会控制论）之间存在着类比关系。自动控制、自适应、自学习这三种类型的系统均可与生物系统进行类比以了解其功能，这就能向工程师提出某些实际问题的解决途径。
参考书目
N.维纳著，郝季仁译：《控制论》，科学出版社，北京，1963。(N.Wiener, Cybernetics,or Control and Communication in the Animal and the Machine, MIT Press, Cambridge, MA.，1948.)
控制论
cybernetics
研究不同领域的各种控制系统的共性，研究各种控制过程及相应的信息传递、变换与处理过程的共同规律，研究适用于各种控制系统的分析方法与设计原理的技术科学。控制论一词来源于希腊文，原义是掌舵术。后“控制”术语的应用已经泛化，包括调节、操纵、管理和指挥等含义。控制论与信息论、系统论密切联系，它们是继相对论、量子力学之后，20世纪的又一重大科学成就。控制论跨越了工程与生物领域之间的鸿沟，研究机器与生物有机体中控制和通信的理论。它突破了自然科学与社会科学的分界，既研究自动控制与调节装置，又研究生命活动与行为，还探讨社会现象与经济管理问题，促进社会科学的数学化。控制论横跨技术、生物、社会和思维等领域，是一门横向科学。
形成和发展 控制论是随着生产实践与学科发展的需要而形成与发展的。控制论的奠基人N.维纳曾经从事防空火炮自动控制系统的研究工作，为了提高火炮的命中率，需要预测飞机的速度和航向，他从统计学观点给出了由时间序列的过去数据对未来的行为进行预测的方法，建立了维纳最优滤波理论。这里，维纳把信息作为控制与通信过程的本质因素，从具体系统的物质和能量形态中抽象出来，用概率统计方法来统一处理控制与通信系统中的随机性问题。突破了牛顿力学的传统框架与机械论的束缚，奠定了随机过程论的理论基础。同时，为了改善炮手操纵火炮的性能，减少瞄准误差 ，提高操纵速度，保证火炮伺服系统的稳定性，在设计中采用了负反馈原理（见反馈），并研究反馈系统稳定的条件 。1943年 ，N.维纳 、A.S.罗森布拉斯和 J.比奇洛合作发表了《行为、目的和目的论》一文，用反馈原理分析了目的性行为，阐明了神经系统与自动机器之间在控制方面的共性：无论是机器还是生物有机体，或者社会、经济系统，反馈都是系统稳定的关键因素，通过反馈获取信息，是各种控制系统实现有目的行为的重要条件。可以认为，这是孕育控制论思想的第一篇论文。
由于不同领域的各种专家，包括控制、通信、计算机工程师、数学家、生理、病理学家等的共同努力，对共同关心的信息和反馈问题进行了多次研讨、交流启发，在自动控制、通讯工程、计算技术、神经生理学、病理学、数学等多学科相互渗透 、相互结合的基础上产生了新的横向学科控制论 。1948 年维纳总结了有关成果 ，出版了奠基性著作《控制论 》一书 ，宣告了关于机 器和生物的 通 讯和控 制 的科学控制论的诞生。
控制论学科的发展，可以分为3个阶段 ：第一阶段为形成期（40年代） ，从1943年第一篇控制论思想的论文 《 行为 、目的和目的论》的发表到 1948 年奠基性著作《控制论》的出版，标志着控制论学科进入了形成时期。第二阶段为成长期（50～60年代），控制论出现两个新学科分支工程控制论和生物控制论。1954年，钱学森的《工程控制论》的出版，奠定了工程控制论学科分支的基础，总结了经典控制理论的成果，开拓了新的研究领域，促进了现代控制理论的深入发展。W.R.艾什贝的《脑的设计》问世，是生物控制论学科分支的代表作。作者运用控制论的观点和方法，研究和阐述了生物有机体的生理调节过程和神经系统的控制和信息处理问题 ，促进了人工智能与仿生学的发 展 。第 三阶段为发展期（70年代以后），控制论向社会、经济领域渗透，从工程领域向非工程领域扩散，在更宽广范围内得到应用和发展。在此期间，不仅出现了经济控制论、社会控制论和人口控制论等多方面的论者，而且产生和发展了大系统控制论。
概念和方法 信息是控制论的基本概念之一。维纳认为，信息既不是物质，也不是能量。信息、物质和能量是现实世界的三大要素，是人类社会文明的三大支柱。信息与控制相联系，它是在各种控制与通讯过程中，进行传递、变换和处理的本质因素。信息的正常流通是各种控制系统正常运转的基本条件。
由于把握了控制与通讯过程的基本因素——信息，控制论才能从信息的传递、变换、处理过程，统一认识和解决控制和通讯技术问题。由于利用了信息存在的普遍性及其相对独立性，控制论才能把信息从具体的物质构造和能量形态中抽象出来，研究各种不同领域的控制系统和通讯系统的共性，揭示出各种控制和通讯过程中信息运动的共同规律。
反馈 控制论中的基本概念和基本原理。所谓反馈，就是把被控制对象在控制信息作用下产生的输出信息返回传送给控制器，以便根据控制效果来调整控制作用。根据反馈的方式和特性的不同，可以分为负反馈与正反馈、软反馈与硬反馈、单路反馈与多路反馈、输出反馈与状态反馈等等。如果反馈信号的变化方向与输入信号的变化方向相反便是负反馈。它可以用来减少或消除被控制对象的运行状态与预期的目标状态的偏差，保持系统的稳定性，改善系统的控制性能，克服外界干扰的影响，完成有目的性的控制任务。由于通过反馈获取了关于控制效果的信息，才能检验控制作用是否达到了预期目标，所以，反馈是各种控制系统实现其目的性行为的重要条件。反之，如果反馈信号的变化方向与输入信号的变化方向相同，便是正反馈。它在一些情况下破坏系统稳定性，但可强化控制作用或产生所需的增益。特别是社会经济系统要求有好的经济效益，则需正反馈。一般地讲，系统总存在无规则的“涨落”，不断发生小规模的变化，通过正反馈使之增大，最终会导致系统的变革。正反馈与负反馈是对立的统一，彼此相互作用。对于一个处于变革状态的系统来说，正反馈起主导作用。
没有反馈的控制系统，称为开环控制系统，只有前馈的控制信息通道，应用于简单的场合。一般情况下，控制系统都具有反馈信息通道，与前馈控制信息通道相联系，组成闭环控制系统，即闭环的信息流的回路，“控制信息→反馈信息→控制信息”形成闭环的信息通道，可以应用于各种场合，完成具有各种目的性的控制任务。按照反馈信息通道的多少，单路或多路反馈可以构成多级闭环控制系统。为了进一步提高控制性能，还可以采用相互耦合的方法，构成开环与闭环复合控制系统。
黑箱和类比 控制论的基本方法是黑箱方法和类比方法，从方法学的角度来看，对黑箱和类比方法的创造性运用和发展，是控制论的重要贡献。
黑箱是指不知其内部构造细节，只知其外部功能特性的系统。所谓黑箱方法，就是通过对系统的输入（外界对系统的影响）和输出（系统对外界的影响）的外部观测，而不需要对系统内部结构进行剖析，来对系统的功能和行为特性进行分析和研究的方法。利用黑箱方法，可以不考虑系统内部具体的物质构造细节和能量转换形态，只需将其中的信息传递、变换和处理过程抽象出来，通过对输入与输出的信息观测、分析研究，就可以探索各种不同领域的、不同物质构造和能量形态的控制系统的内部的过程和机理。特别是利用黑箱方法，可以研究那些难以剖析其内部构造细节的系统。例如，活的有机体，人的脑组织等，通过从外部功能和行为进行研究，去揭示其内部的某些过程和机理，所获得的研究效果，更是十分显著的。从控制论的角度看，人脑可以看作是特大黑箱，即不能打开的特大系统，一旦打开便失去活脑的功能。通常可采用黑箱方法从功能上模拟人脑开展研究。以电子计算机为支持手段的人工智能，基本上还是这种功能模拟。然而，结构与功能是辩证统一的，神经网络从结构和功能两个方面模拟人脑，将会进一步放大人的智力。
类比就是类似、比较的意思。类比方法是基于各种不同事物之间的相似性（共性），进行模拟、比较、联想、推理的科学方法。在控制论中，利用类比方法，研究了自动机器与生物有机体之间的相似性，发现了它们在控制与通信过程中都以获取反馈信息作为实现有目的性行为的重要条件的共同规律。并且，从生物的自适应、自学习、自组织、自修复、自繁殖等控制和调节机制中得到启发，提出了自动机器设计的新概念、新原理，产生和发展了控制论系统的新的设计思想；研制了具有类似于动物的某些行为，被称之为控制论动物的自动装置，例如，申农研制的能自动学习走迷宫的机器“老鼠”就是这种自动装置的一例。
在控制论的研究中，运用黑箱方法和类比方法，还进一步发展了系统辨识与系统仿真方法和技术。所谓系统辨识就是利用实验观测数据，建立系统的数学模型，辨识模型的参数。所谓系统仿真，就是用数学模型、物理模型或技术模型，对实际系统的功能和行为特性，进行模拟试验和分析研究 。
哲学问题 从认识论的角度分析，如果说，在40年代 ，由自动控制、通讯工程、计算技术和神经生理学、病理学等学科的相互渗透，产生了控制论，是人们对控制系统从特殊认识到一般认识的飞跃和发展的话，那末，从50年代以后 ，控制论分为工程控制论、生物控制论、社会控制论、智能控制论等分支，就是人们对控制系统从共性认识到个性认识的再次飞跃和深入发展；而大系统控制论的产生和发展，着眼于各种不同领域（工程技术、社会经济、生物生态、人脑思维）大系统的共性的研究，这将是对控制系统再一次从特殊认识到一般认识的新的飞跃和发展。
在控制论的哲学争论中，主要集中在信息的本质与机器思维两个问题上。这涉及哲学的基本问题，即精神与物质 、意识与存在的问题。诸如提出信息究竟是物质还是精神，或者是与这两者并列的“第三种东西”？这涉及唯物主义和唯心主义两个基本哲学派别的划分。因此，需要对信息作具体分析。一方面，信息离不开物质载体，但它本身不是物质 ，而是物质的结构、状态和属性的表征，是物质系统序性的标志。把信息归结为物质的观点是不能成立的。另一方面，信息是处于各个不同发展阶段的物质系统的组织程度，只有最高级的物质系统的信息才体现出主观性。把全部信息都概括为精神的观点也是站不住脚的。第三种观点认为信息既非物质又非精神，而是与物质和精神并列的“第三种东西”，并断言信息概念消灭了唯物主义与唯心主义的根本对立，这种观点也是错误的。信息概念有助于揭示从无感觉物质到有感觉物质的过渡，揭示从物理反映到意识反映的不同水平，从而更确凿地阐明意识从物质派生的过程，而决不会消除唯物主义与唯心主义的对立。信息概念具有重大的哲学意义。人们从认识质量和能量到认识信息是人类认识史上的一次巨大飞跃，必定会使唯物主义的形式发生改变。随着控制论的发展和逐步完善，必将深刻地展示着信息的本质，辩证唯物主义的内容将更加丰富，更加新颖。
控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”，是自动控制、电子技术、无线电通讯、神经生理学、心理学、医学、数学逻辑、计算机技术和统计力学等多种学科相互渗透的产物。控制论的奠基人是维纳，他于1943年在《行为、目的和目的论》中，首先提出了“控制论”这个概念，第一次把只属于生物的有目的的行为赋予机器，阐明了控制论的基本思想。1948年维纳又发表了《控制论》，为控制论奠定了理论基础，标着着它的正式诞生。控制论、系统论和信息论是现代信息技术的理论基础。
参见
补充
控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。它是自动控制、通讯技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门横断性学科。它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通讯和控制的过程，探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制，从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。控制论创始人维纳在他的《控制论》一书的副标题上标明，控制论是“关于在动物和机器中控制和通讯的科学”。
控制论一词Cybernetics，来自希腊语，原意为掌舵术，包含了调节、操纵、管理、指挥、监督等多方面的涵义，维纳以它作为自己创立的一门新学科的名称，正是取它能够避免过分偏于哪一方面，“不能符合这个领域的未来发展”和“纪念关于反馈机构的第一篇重要论文”的意思。
控制论是多门科学综合的产物也是许多科学家共同合作的结晶。但是，控制论的诞生和发展是与美国数学诺伯特.维纳的名字联系在一起的。 维纳少年时是一位天才的神童，他11岁上大学，学数学，但喜爱物理、无线电、生物和哲学，14岁考进哈佛大学研究生院学动物学，后又去学哲学，18岁时获得了哈佛大学的数理逻辑博士学位。1913年刚刚毕业的维纳又去欧洲向罗素和希尔伯特这些数学大师们学习数学。正是多钟学科在他头脑里的汇合，才结出了控制论这颗综合之果。维纳在1919年研究勒贝格积分时，就从统计物理方面萌发了控制论思想。第二次世界大战期间，他参加了美国研制防空火力自动控制系统的工作，提出了负反馈概念，应用了功能模拟法，对控制论的诞生起了决定性的作用。1943年维纳与别格罗和罗森勃吕特合写了《行为、目的和目的论》的论文，从反馈角度研究了目的性行为，找出了神经系统和自动机之间的一致性。这是第一篇关于控制论的论文。这时，神经生理学家匹茨和数理逻辑学家合作应用反馈机制制造了一种神经网络模型。第一代电子计算机的设计者艾肯和冯.诺依曼认为这些思想对电子计算机设计十分重要，就建议维纳召开一次关于信息、反馈问题的讨论会。1943年底在纽约召开了这样的会议，参加者中有生物学家、数学家、社会学家、经济学家，他们从各自角度对信息反馈问题发表意见。以后又连接举行这样的讨论会，对控制论的产生起了推动作用。1948年维纳的《控制论》出版，宣告了这门科学的诞生。
控制论的研究表明，无论自动机器，还是神经系统、生命系统，以至经济系统、社会系统，撇开各自的质态特点，都可以看作是一个自动控制系统。在这类系统中有专门的调节装置来控制系统的运转，维持自身的稳定和系统的目的功能。控制机构发出指令，作为控制信息传递到系统的各个部分（即控制对象）中去，由它们按指令执行之后再把执行的情况作为反馈信息输送回来，并作为决定下一步调整控制的依据。 这样我们就看到，整个控制过程就是一个信息流通的过程，控制就是通过信息的传输、变换、加工、处理来实现的。反馈对系统的控制和稳定起着决定性的作用，无论是生物体保持自身的动态平稳（如温度、血压的稳定），或是机器自动保持自身功能的稳定，都是通过反馈机制实现的。反馈是控制论的核心问题。控制论就是研究如何利用控制器，通过信息的变换和反馈作用，使系统能自动按照人们预定的程序运行，最终达到最优目标的学问。
控制论是具有方法论意义的科学理论。控制论的理论、观点，可以成为研究各门科学问题的科学方法，这就是撇开各门科学的质的物点，把它们看作是一个控制系统，分析它的信息流程、反机制和控制原理，往往能够寻找到使系统达到最佳状态的方法。这种方法称为控制方法。控制论的主要方法还有信息方法、反馈方法、功能模拟方法和黑箱方法等。信息方法是把研究对象看作是一个信息系统，通过分析系统的信息流程来把握事物规律的方法。反馈方法则是动用反馈控制原理去分析和处理问题的研究方法。所衷肠反馈控制就是由控制器发出的控制信息的再输出发生影响，以实现系统预定目标的过程，正反馈能放大控制作用，实现自组织控制。但也使偏差愈益加大，导致振荡。负反馈能纠正偏差，实现稳定控制，但它减弱控制作用、损耗能量。功能模拟法，就是用功能模型来模仿客体原型的功能和行为的方法。所谓功能模型就是只以功能行为是相似为基础而建立的模型。如猎手瞄准猎物的过程与自动火炮系统的功能行为是相似的，但二者的内部结构和物理过程是截然不同的，这就是一种功能模拟。功能模拟法为仿生学、人工智能、价值工程提供了科学方法。黑箱方法也是控制论的主要方法。黑箱就是指那些不能打开箱盖，又不能从外部观察内部状态的系统。黑箱方法就是通过考察系统的输入与输出关系认识系统功能的研究方法。它是探索复杂大系统的重要工具。
研究生物(包括人类)和机器中的控制和通信的普遍原则和规律的学科。有工程控制论、生物控制论、经济控制论等分支。主要研究控制过程的数学关系，而不涉及过程内在的物理、化学、生物、经济等方面的现象。控制论涉及信息论、电子计算机理论、自动控制理论、现代数学和对动物神经系统的科学分析等学科。广泛应用于工业、交通、军事等方面。
