黑箱，black box，這個詞是如此直觀而具有畫面感：一個黑色的盒子——很容易喚起諸多感覺：神秘、模糊、未知……這些情感清晰地指向某種亟待探索的未知事物。我想也正是這一特點，讓這個源於電氣工程專業的術語最終在大眾語言中占有一席之地。
如今，「黑箱」一詞已經成為一個相當常見的隱喻符號，用來描述我們無法完全瞭解內部機制的某件事物，而且似乎經常帶著些許貶義。被貼上黑箱標簽的東西，好像大多都決定了我們的某部分生活，可我們卻無法瞭解或掌控。伊藤紗織就用「黑箱」來比喻性侵事件映射出的日本社會的一系列潛在規則。當然也有黑箱的含義更偏中性，僅僅代指某一塊尚未被拆解的整體知識，等待好奇的人們去學習。
當人們在日常中使用「黑箱」一詞時，其中包含了一種我們需要將其打開的願望，似乎「黑箱」代表一種「非正常」的狀態。如果追求「正常」的狀態，那麼辦法就是打開它，讓它變得透明，換言之就是讓「黑箱」消失。這似乎是面對「黑箱」時唯一能被接受的立場，它的背後是一種科學主義式的信仰，是一種征服自然的雄心，認為萬物都可以用科學的方式條理化。
現代科學的確打開了自然世界的一個又一個「黑箱」，而且每一次都將人類對世界和自我的認識提升到新的水平。但是假若某一天人類遇到了無法打開的「黑箱」，抑或是發現我們從來就沒有真正的打開過任何「黑箱」時。人類該如何認識「黑箱」並與其相處？這是一個科學的問題，更是一個哲學問題：如何認識並存在於這樣的世界。
下文我將介紹一下「黑箱」與控制論（Cybernetics）的故事，以及英國控制論學家羅斯·艾什比（Ross Ashby）理論，順便聊聊控制論中的黑箱認識論。
關於「黑箱」
據考證「黑箱」最早出現是在1943年蘭德公司名為《從一個黑箱中建造出轟炸機防禦系統》（Bomber Defense from a Little Black Box）的報告之中。軍方出於保密和技術復雜性的考量將磁控管部件稱為一個「黑箱」。在此後的一段時間內「黑箱」便成為當時許多軍事機密技術的代稱。但這一說法我僅見於中文網際網路，未找到相應的原文。在我查閱的更多的資料中也沒有明確指出「黑箱」一詞的明確來源，但普遍認為該詞在20世紀40年代早期出現在電氣工程領域，特指無法打開具有輸出輸入埠的密封設備。當工程師在調試或使用時，只能通過輸入電壓或其他幹擾，觀察輸出端的結果來判斷設備狀態。但無論是哪一種，都和控制論這門學科頗有淵源。
同樣在40年代，控制論的創始人諾伯特·維納（Norbert Wiener）和學生朱利安·畢格羅（Julian Biglow）正在為軍方開發對空火炮自動控制系統。雖然軍方最終沒有採用維納的方案，但是他們在1942年提交的一份報告《外推法、內推法和平穩時間序列平滑法》卻對軍方的後續研發產生了重要的影響。報告闡述了維納發明的一種基於機率理論的非線性統計方法，用來預測飛彈位置並自動控制火炮系統。
維納以此為基礎設計的的電路系統能夠將10秒到20秒內觀測到的目標飛機的位置信息轉換成一系列電子信號，並計算出未來某一特定時刻飛機在空中的位置。但維納過於追求位置的精確性，加之當時的技術水平限制，導致系統最終沒有投入使用。最成功的一次他們的樣機提前半秒預測了飛機的位置，但這在實際應用中遠遠不足夠讓火炮響應。但在之後，這篇報告和系統方案卻產生了超出軍事領域的影響，甚至可以說重新定義了通信技術科學。
而且維納發現，在這套系統中除了電路與機械之外，飛行員的動機、目的、感官運動能力以及火炮操作員犯錯後過度補償的條件反射都會對系統的准確度產生影響。因此他邀請哈佛醫學院的阿圖羅·羅森布魯斯（Arturo Rosenblueth）來解決防空火炮系統中「糾纏不清的物理、神經生理學問題」。最終，維納通過反饋串聯起了機械和生理，建立了完整的電信號迴路。由此伴隨的一系列通信過程中的具體問題的回應，構成了後來控制論的基礎。維納在1948年出版的《控制論》一書的副標題就是「動物和機器中控制和通信的科學」。
我們可以稍加簡化的說，控制論最初關注的是各個系統之間的關系，它們（他們）如何互動，如何反饋。維納基於機率理論的統計方法，就是為了對系統反饋過程中產生的海量的、非線性的數據進行有效建模。從而通過這種方式瞭解極其復雜事物的狀態。
艾什比的大腦研究與黑箱
第一個將「黑箱」帶入嚴肅討論的人，是英國控制論學家羅斯·艾什比（Ross Ashby）。如果說維納是從機器一端切入並總結出控制論的話，那麼艾什比的路徑則完全相反，他的起點在生理和病理的領域。這是因為艾什比在控制論學家之外，首先是一名長期工作於精神病院的病理學家。
羅斯·艾什比1903年生於倫敦，在32歲之前，都在盡力走一條符合父親期望的道路—成為一名外科醫生。雖然他少年時期接受的教育算不上良好，而且第一個大學學位是劍橋西德尼蘇塞克斯學院（Sidney Sussex College）頒發的動物學學士，但他之後還是堅持繼續在聖巴塞羅繆醫學院（St Bartholomew）進修醫學。盡管如此，艾什比在畢業之後，也沒能成為一名外科醫生。從1930年起，他先後在幾所精神病院擔任精神科醫生和病理學家。艾什比屬於弗雷德里克·戈拉（Frederick Golla）領導的一個非常唯物主義的精神病學流派。他們相信所有的心理現象都在大腦中有對應的物理基礎。
從1928年起，艾什比開始在日記中持續記錄他對人類大腦的持續思考。但他明確表示這些內容和日常工作無關，僅僅是純粹的愛好，是為了「編織令人愉快的純思想模式，不受社會、財務和其他幹擾。」我們可以說他對大腦的興趣或許和工作不存在功利上的聯系，但是這顯然與精神病臨床工作關系密切，因為正常的大腦和病理性的大腦是一體兩面的。艾什比從這里開始無意間走入了控制論的世界。
大腦作為人類身體上最復雜神秘的器官，是一種經典的「黑箱」。著名學者金觀濤和華國凡先生在《控制論與科學方法論》一書中總結了三類「黑箱」
作為一名精神病醫生，艾什比面對的大腦就屬於極端復雜（1類），打開又會嚴重干擾其自身結構（3類）的「黑箱」。因此他的關注點不是大腦的結構和功能，而是大腦和神經系統的適應性行為。在他看來，「適應」意味著能發現並保持與週遭世界的動態平衡關系。他斷言，精神病學中「適應能力是核心，病人正是因為喪失了適應能力才會被送到精神病院。」而正常大腦（系統）所具有的最重要的特徵，就是穩態機制（homeostatic mechanism）。
艾什比的控制論理論的要點在於系統（大腦或者其他復雜黑箱）和外界交互時如何適應外界，保持內部穩態。他在《控制論導論》（An Introduction to Cybernetics）開篇寫到「全書的目的在於說明當我們打算使一個非常復雜的有病機體，例如病人，恢復他的正常機能時，我們應該遵循什麼原則去做。」艾什比圍繞此提出了一系列描述系統狀態的概念和術語變異度、穩定性、調節、反饋……他使用抽象的數學和統計學語言定義和說明這些詞語，這使他的理論看上去完全與當時的醫學無關。我想這也是艾什比早期發表於期刊《精神病學雜誌》上的論文反響平平的原因，它們對臨床實踐幾乎沒有指導意義。
不過我們可以從中發現艾什比將自己的理論普遍化的願望。他意識到「所有的事物實際上就是黑箱，並且我們從小到大一輩子都在跟黑箱打交道。」而控制論關於輸入、輸出和反饋調節的一般性原理就是在默認「黑箱」存在的前提下與其打交道的絕佳方法。因此艾什比有意識的將自己的概念和方法應用在科學和社會等領域，擴展控制論理論的邊界。
黑箱認識論
對於接受了現代科學將一切透明化、清晰化的信念的我們來說，艾什比圍繞「黑箱」發展出的這套理論有些難以理解。尤其是如今的「黑箱」在作為大眾語言中隱喻符號時，顯露出的「亟待打開」的潛意識傾向。我們似乎認為打開了「黑箱」才能算是認識黑箱，而在外部通過輸入和輸出的統計進行建模來瞭解「黑箱」只是「知其然不知其所以然」。艾什比的理論建構可能與他的職業經歷和他不可知論者的標簽有關，但起決定作用的是一種對人與世界關系的認知方式，既「主體認識與客體之間歸根結底是通過輸入輸出相互聯系的。」
從普通人的角度來看，他們在使用某個物件（系統）時，並不需要瞭解其構造和原理，例如電腦。從工程師的角度來看，他們只需要合理地耦合各種「黑箱」，就能得到一個可使用的穩定系統。而從科學工作者的角度來看，在認知水平有限的階段，科學家們要暫時收起掌控整個系統的野心，在承認「黑箱」的前提下工作。即便「打開」了某個「黑箱」，又總是有更多的「黑箱」等著他。從微觀到宏觀、不同尺度、有型到無型的「黑箱」一層套著一層，不可能窮盡理解。甚至在打開某個「黑箱」時所用的工具也是另一個「黑箱」。
因而艾什比認為科學家面對「黑箱」（復雜系統）時最重要的不是將其「拆開」，以將絕對的客觀規律擺在面前（這不可能）。關鍵是要提出真正准確的問題，這樣才能得到真正想要的答案，而非自以為要知道的答案（He must ask for what he really wants to know, and not for what he thinks he wants.）。艾什比舉了天文學家的例子
在艾什比看來，認識和改造世界的過程就是對各種「黑箱」的相互耦合，在此過程中產生的各種技術都可以被視為「調節器」（regulator），用來不斷校正人類和世界這個「黑箱」的反饋迴路。他的控制論就是研究反饋過程中系統自身如何通過「自適應」保持自身「穩態」，以及當多個系統耦合時怎樣保持更大范圍的「穩態」。
可以看到，艾什比對於人對世界的參與和改造方面，是持著非常積極的態度的。黑箱認識論也並不是對世界持不可知論的神秘主義，它僅僅是承認人的存在與其侷限性。畢竟人類終究只能以人類的方式認知世界，我們的生理構造決定了所有知識的建構都只能以人的尺度為基準。人類無法按照世界本來的面目去理解它，打開「客觀世界的黑箱」可能只是一個偽命題。人類最先進的科學理論或許能無限逼近「客觀世界」，但歸根結底也都是帶有人的目的、對部分客觀世界的同構。因此黑箱認識論不將規律看做事物間的本質聯系，而是輸入輸出的變量之間的約束。
或許在艾什比看來，我們從來就沒有「打開」過任何「黑箱」，也不需要打開任何「黑箱」。因此當我們碰到了無論如何也打不開的「終極黑箱」時。也不必那麼絕望，我們其實早就學會了在這樣的世界中樂得其所。
被「黑箱」改變的羅斯·艾什比
一般來說寫到這里，我總想矯情地升華些什麼。但是在艾什比這里卻有點困難，因為他的人和理論都帶著嚴謹的「學究氣」，既缺乏維納的那種人文主義關懷，也沒有戈登·帕斯克式的浪漫主義理想（關於帕斯克請閱讀《控制論的華麗公子、激進的對話者戈登·帕斯克》）。若要說艾什比與他的理論中最具戲劇性的部分，也僅僅在後者對艾什比人生軌跡的影響之上。
艾什比的前半生基本上是竭力活在他人的期望中，但盡管如此，不論是成為外科醫生的學業之路，還是精神病醫生的職業生涯，他都算不得成功。艾什比對於「大腦」的業余愛好，最初只是他寄託真實自我的一種逃避方式。
1946年，他在自己家中製作的控制論大腦模型「內穩態機」（the Homeostat）被媒體爭先報導，甚至在英國先驅報上比查爾斯王子受洗占據更大的版面。可艾什比卻對將自己的「業余愛好」公之於眾非常恐懼。他害怕探索未知的純粹樂趣會被功利所取代。世界對他來說就是一個巨大的黑箱，由於之前一直沒有問出屬於自己的「真正」問題，他也就缺少將自己的小世界融入這個大世界的勇氣。
1952年，艾什比的第一本書控制論《大腦設計》（Design for a brain）獲得了很大的成功。該書出版不久後，他在日記里這樣寫到「四十年來，我討厭各種變化，只想留在原地。我不想長大，不想離開母親，不想從學校去劍橋，不想去醫院……我每走一步都不願意。現在我似乎變成了相反的人我唯一的目標就是繼續前進。」
同年，艾什比受沃倫·麥卡洛克邀請赴美參加第九次梅西會議，他也隨之被引薦到控制論的核心圈子中，他的人生軌跡因此徹底發生了改變。1959年到1970年間，他先後在美國博登神經研究所（The Burden Neurological Institute）和伊利諾伊大學生物計算實驗室（Biological Computing Laboratory）擔任教職。
從艾什比之後的經歷來看，他無疑是一名出色的教師。艾什比的著作都非常像「教材」，雖然它們並不是作為教材出版的。在1956年出版的《控制論導論》一書，他中對維納的《控制論》做了簡潔化的處理。因為他堅信控制論的基本概念都非常簡單，僅僅依靠基礎代數和初等的微積分知識就足夠，無需電子學那些復雜的公式和數學知識。他甚至還在每一節末都設置了練習題。
艾什比在伊利諾伊大學的學生和同事都對他的教學贊賞有加，因而他的控制論思想的影響也是非常廣泛。其兩本著作也都先後引進中國，錢學森院士在1958年出版的《工程控制論》中對艾什比的理論也多有著墨。上文提到的金觀濤先生在八十年代將艾什比的方法應用於歷史研究，出版的多本著作也都很有價值。
1970年8月，艾什比從伊利諾伊大學生物計算實驗室退休。回到英國韋斯頓（Westons），成為卡迪夫威爾斯大學（the University of Wales in Cardiff）的榮譽教授，任教於應用數學系。
1972年，羅斯·艾什比診斷有腦瘤，11月15日於韋斯頓去世，享年69歲。
參考
來源：機核
