我在上一章中专门讨论了某些控制机器对于工业和社会的影响，这些机器在代替人的劳动上已经开始显示出种种重要的可能性了。但是，还有许多问题和下述的自动机有关：它们和我们的工厂体系没有任何关系，它们或是用来说明和揭示一般通讯机制的种种可能性，或是为了半医疗的目的供作某些不幸患者所丧失了的或衰老了的生理机能之补充或代替物。我们下面将要讨论的第一类机器就是为了理论目的而设计的，它是我在若干年前和我的同事A．罗森勃吕特（Rosenblueth）、J．毕格罗（Bigelow）两位博士合写在一篇论文上的早期工作的实例说明。在这项工作中，我们猜想，随意活动的机构是反馈性质的，据此，我们在人的随意活动中寻求反馈机构在负载过度的情况下所表现出来的发生障碍的特征。

    最简单的障碍类型就是在寻求目的物的过程中所发生的振荡，这种振荡仅当该过程是主动地激发起来时才会发生。这种现象同人的所谓目的震颤（intention

    tremor）现象颇为近似，例如，当患者用手去取一杯水时，他的手会摆动得愈来愈厉害，以致他拿不到杯子。

    人的震颤还有另外一种类型，它在某些方面和目的震颤的情况正好相反。它叫做巴金森症候群（Parkinsonianism），是我们大家常见的属于老年人的一种麻痹性震颤。患有这种症候的人甚至会在休息的时候出现震颤，事实上，如果病症不太严重，震颤就只在休息时发生。当患者企图完成确定的目的时，这种震颤便会在相当程度上平息下来，以致早期的巴金森症患者甚至可以成为一个成就卓著的眼科医生。

    我们三人把这一种巴金森震颤同某种形式的反馈联系起来，该反馈与完成目的的反馈略有区别。人们为了成功地达到一个目的，他的许多关节部位虽然与合目的的运动没有直接的联系，但也必须保持适度的强直成紧张状态，以便使肌肉的最后的合目的的收缩刚好跟上。为了做到这一点，就必须有一个第二级的反馈机构，这个机构在脑中的位置好象不是小脑，因为小脑是那种机构的中央控制站，如果它受到损害，就会引起目的震颤。这种第二类的反馈叫做姿势反馈。

    数学能够表明，在这两种震颤的场合中，反馈都是过头了。现在，当我们研究在巴金森症候群中具有重要意义的那种反馈时，我们弄清楚了，就姿势反馈所调节的那部分器官的运动而言，调节主要运动的随意反馈和姿势反馈的方向相反。因此，目的的存在就有阻止姿势反馈过分加强的趋势，并且可以使它完全避免发生振荡。这些事情，我们在理论上已经知道得很清楚了，但是，直到最近之前，我们还没有决心去造出一个关于它们的活动状况的模型来。然而，我们是愈来愈希望去制造出一部能够证明它是按照我们的理论来工作的机器的。

    正是因为这个原故，麻省理工学院电子学实验室的维斯纳（J．B．Wiesner）教授同我一起讨论过制造向性机器或装人单一固定的目的的机器之可能性问题，要求这种机器的各个部分能够调节到足以说明随意反馈的基本现象，足以说明我们刚才讲到的姿势反馈的基本现象以及它们被破坏时的情况。在我们的建议下，H．辛格莱顿（Henry

    Singleton）先生解决了制造这种机器的问题，并且得到了辉煌成功的结论。这部机器有两种主要的活动样式，其一是正感光，即趋光的；另一是负感光，即避光的。我们把机器的这两种功能分别叫做“飞蛾”和“臭虫”。机器是由一个小小的三轮推车组成，推车后轴上有一推进器。前轮是一个小脚轮，由杠杆来操纵。车上装有一对方向向前的光电管，其中一个检查左半边是否有光，另一个检查右半边。这两个光电管是一个小桥的两个扶手。桥的输出是不可逆的，它进入一个可以调节的放大器。放大器的输出通向一个伺服电动机，以调节与电位计相连的一个接头的位置。另一个接头也是由一个伺服电动机来调节的，这个何服电动机还推动着那根操纵前轮的杠杆。电位计的输出表示两个同取电动机的位置之差，这个输出经由第二个可调节的放大器通到第二个伺服电动机，由是来调节那根操纵前轮的杠杆。

    这个仪器究竟趋向光线较强的半边或是避开它，要着桥的输出的方向而定。但无论是哪一种情况，它都自动地使自身趋于平衡。因此，这是一种取决于光源的反馈，即光行进到光电管，再从光电管行进到舵控制系统，仪器就是通过这个系统最后来调节自己的运动方向并改变光的入射角的。

    这种反馈倾向于达到趋光或避光的目的。它是随意反馈的模拟，因为我们认为，人的随意活动本质上就是在种种向性之中作出一项选择。当这种反馈由于放大倍数增加而过载时，这个小推车，即“飞蛾”或“臭虫”，将按照其向性方向以振荡方式觅光或进光，而且它的振荡愈来愈大。这和小脑受伤所引起的目的震颤现象极为类似。

    舵的定位机构含有第二级反馈在内，这种反馈可以看作姿势反馈。这个反馈经由的途径是从电位计到第二个电动机再回到电位计的，而其零点是由第一级反馈的输出来调节。如果这个反馈过载，舵就开始出现第二类震颤。第二类震颤是在无光的时候发生，即当我们不给机器安排目的时发生。从理论上讲，这是由于下述事实所致：就第二种机制而言，它的反馈是跟第一种机制的活动相对立的，因此后者倾向于减弱前者。这种现象在人的身上就是我们所描述的巴金森症候群。

    我最近收到英国布里斯托尔的布登神经病学研究所G·瓦尔特（Walter）博士的一封信，他在信中表示对“飞蛾”和“臭虫”感兴趣，并且告诉我他已经制造出一种类似的机器，这部机器和我的机器不同之处就在于它具有一个确定的然而又是可以改变的目的。用他自己的话说，“我们已经把除负反馈外的种种特性都考虑进去了，负反馈使机器对宇宙具有一种探究的态度和道德的态度就象它具有一种纯向性的态度一样”。关于行为模式发生这种变化的可能性，我已经在本书关于学习的一章中讨论到了，这个讨论和瓦尔特的机器直接有关，虽然我现在还不知道他确实是用什么工具来取得这种行为类型的。

    乍看起来，飞蛾和瓦尔特博士的进一步发展的向性机器似乎都是工艺技巧方面的课题，或者顶多是哲学论题之机械诠释。但虽然如此，它们都有某种确定的用途。美军医疗队曾把“飞蛾”的照片同神经震颤的实际病例的照片作过比较，他们竟然肯定到这个地步：这些照片有助于训练神经病学方面的军医。

    我们也曾研究过第二类机器，这类机器有着更加直接得多和重要性更为明显的医疗价值。这些机器可以用来补偿四肢残废或官能不全的种种缺陷，也可以给那些本来健全的器官提供新的可能的危险能力。我们可以把机器的用途加以推广，制造出性能良好的人造肢；设计出盲人助用器，把视觉模式转变为听觉信号，借以逐页地阅读普通书籍；又可以设计出其他类似的辅助工具，使盲人意识到何处有危险并使他们行走方便。特别是，我们可以用机器帮助全聋。这一类的辅助工具也许是最最容易制造出来的；部分原因在于，电话技术已经研究得十分完善了，而且它在通讯技术中是大家最为熟悉的东西；部分原因在于，听觉的丧失在绝大多数的情况下就是自由参加与人交谈这种能力的丧失？还有部分原因在于，言语所传送的有用信息可以压缩在如此之小的界限以内，以致它不会超出触觉器官输送能力的范围。

    若干时候以前，维斯纳教授曾经告诉我，他对制造一种工具以辅助全聋的可能性感到兴趣，他想听听我对这个问题的意见。我说了我的意见，结果说明，我们的看法大都相同。我们都知悉贝尔电话实验室关于可见言语（visible

    speech）所曾做过的工作，以及该工作同早先关于自动语音合成器（Vocoder）的工作的关系。我们已经知道，自动语音合成器的工作给了我们一种比以前任何方法都要优越的度量信息量的方法，这是传输言语可懂度所必需的。但是，我们觉得可见言语有两个缺点，那就是，它似乎不易制成手提式的，同时，它对视觉的要求太高了，而视觉对于聋子比我们一般人更为重要。粗略的估计表明：可见言语这种工具所用的原理有可能转用到触觉上面，而这，我们决定，应当就是我们仪器的基础。

    我们在开始从事这项工作后，很快就发现了贝尔电话实验室的研究人员也考虑到了用触觉接受声音的可能性，并且已经把它列入他们的专利申请书中。他们十分好意地告诉我们，他们还没有对它做过任何实验，并且让我们随意进行我们的研究。于是，我们把这项仪器的设计和制造工作交给L．拉芬奈（Leon

    Lavine）先生，他是电子学实验室的一位工程师。我们预见到，要使我们的器械具有实际的用途，就有必要进行许多工作，其中训练使用这个仪器的问题将居于主要地位，在这上面，我们取得了我校心理莱A.巴弗拉斯（Alexander

    Bavelas）博士的帮助，他出了许多主意。

    通过除听觉器官外的其他感官，例如触觉器官来解释言语的问题，可以从语言的观点作出如下的解释。如前所述，我们可以在外界和接受信息的主体之间大体区分出三个语言阶段和两个中介过程。第一阶段是声学符号阶段，从物理上说就是空气振动的阶段；第二阶段又称语音学阶段，就是在内耳与神经系统的有关部分中所发生的种种现象；第三阶段又称语义学阶段，此时声学符号转变为关于意义的经验。

    对于聋子，一、三两阶段还是存在的，但第二阶段付缺。然而，完全可以设想，第二阶段可以绕过听觉器官而用其他器官来代替，例如，用触觉器官来代替。这时，第一阶段向新的第二阶段的过渡不是通过我们天生的物理-神经仪器来完成的，而是通过一个人工的，即人所制造的系统来完成。新的第二阶段向第三阶段的过渡，不是我们所能直接检查到的，它代表形成习惯和反应的新系统，例如，我们学习驾驶汽车时所养成的那些习惯和反应。我们所设计的仪器的现状是这样的：第一阶段和新的第二阶段之间的过渡已经完至能够控制了，虽然还有若干技术困难有待于克服。我们正在研究着学习过程，即研究第二阶段向第三阶段的过渡；按照我们的意见，这些研究极有成功的希望。到目前为止，我们所能证明的最好结果是：在使用由12个单字所组成的学习语汇时，80次随机重复的过程中只有6次错误。

    在我们的工作中，我们总是记住某些事实。如前所述，其中的第一个事实是：听觉不仅仅是一个通讯器官，而且是一个其主要用途在于承担和他人建立交往的通讯器官。它又是一个作用于我们方面的某些通讯活动即言语活动的器官。听觉的其他用途也是重要的，例如，接受自然界的声音和欣赏音乐，但它们并没有重要到这样的地步：如果一个人除用言语参加人与人之间的日常通讯外，他的听觉不作其他用途时，那我们就得非要把他看成是社会上的聋子不可。换言之，听觉具有如下的性质：除了用作同他人交谈的通讯工具外，如果我们的听觉的全部其他用途都被剥夺掉的话，那我们还是会由于这种最低限度的缺陷而减到不方便的。

    为了弥补感官的缺陷，我们必须把整个言语过程看成一个构成单位。当我们考虑聋哑人的言语时，这一点的重要性是马上可以观察出来的。对于大多数聋哑人讲来，读唇术的训练既不是不可能的又不是极端困难的，所以聋哑人之接受他人发出的言语信号可以达到极其精通的地步。另一方面，除了极少数的例外，最良好和最新式的训练方法所得到的结果是：虽然绝大多数的聋哑人都能学会使用口唇发音，但他们所发的都是奇怪的刺耳的音调，这是一种高度无效的发送消息的形式。

    困难在于这个事实：对于聋哑人说来，谈话活动已经分裂成两个完全分离的部分。我们可以非常容易地给正常人模拟出这种情况来，这只要我们给他一个电话通讯系统来跟别人交谈，让这部电话机不把他的言语传送到他自己耳朵中来就行了。要制造这样一种其传声器不起作用的传送系统是非常容易的，实际上，电话公司已经研究过它们了，这些系统之所以弃置不用，只是因为它们引起了极大的混乱感，特别是不知道自己的声音究竟有多少送入线路的那种混乱感。使用这类系统的人们总是大喊大叫地把自己的嗓门提高到顶点，唯恐线路的他端听不到他们发出的声音。

    我们现在回到普通的言语上来。我们知道，正常人的讲话过程和听话过程决不是分离开的；而言语的学习自身就取决于每个人都听得到自己在讲话这个事实。如果一个人只是零零碎碎地听到自己所讲的话，靠记忆来填补这中间的空隙，那是不足以取得最好的讲话效果的。仅当讲话是处于连续不断的自我监督和自我批判的情况时，它才能取得良好的质量。任何一种供全聋者使用的辅助工具都必须利用这个事实，虽然这种工具的确可以求助于其他感官，例如触觉器官，而不求助于已经残缺了的听觉器官，但它必须制造得和目前手提式的、经久耐用的电动听觉器相似。

    弥补听觉缺陷的进一步理论和有效地用于听觉的信息量有关。最粗略地估算一下这个量的最大值，它能在一万赫芝声频和8O分贝左右的振幅范围内传送。通讯的这个负载量虽然标志着耳朵所能做到的最大值，但用这个量来表达实际言语所给出的有效信息，那就未免太大了。首先，通过电话进出的言语就没有三千赫芝以上的声音，其振幅范围肯定不超过5至10分贝；但即使在电话中，虽然我们没有把传送给耳朵的声音范围夸大了，我们还是大大夸大了耳朵和脑为了重建可理解的言语而使用的声音范围。

    我们讲过，在估计信息量的问题上，曾经做过的最有成绩的工作就是贝尔电话实验室关于自动语音合成器的工作。这项工作可以用来说明：如果把人语作适当的划分，使其不超过五个频带，如果这些频带经过检波使得被觉知的只是它们的外形式外貌，再把这些外形或外貌用来调制它们频率范围内的完全任意的声音；又如果这些声音最后都迭加起来，那么人们还是可以辨识出原来的言语是一种言语，甚至可以辨识出它是某人的言语。然而，这时可能输送的有用的或无用的信息量已经减缩到不及原来可能提出的信息的十分之一或百分之一了。

    我们把言语中的有用信息和无用信息作出区分，也就是把耳朵接受言语的最大编码能力和通过耳朵与脑所组成的各个相继阶段的级联网的最大编码能力作出区分。前一种能力只和言语通过空气和通过象电话之类的中介工具的传递有关，电话只是模仿耳朵，而不是模仿人脑中任何用来理解言语的器官的。后者涉及空气-电话-耳朵-脑这整个复合系统的输送能力。当然，可以有音调变化的细微差别无法通过我们讲话时所使用的整个窄频带的传送系统，而要估价这些细微差别所带来的信息损耗量则是一桩难于做到的事情，但这个损耗量看来是不大的。这就是自动语音合成器所依据的观念。过去的工程学对信息的估价是有缺点的，他们忽视了从空气到脑这根链条的最后环节。

    在利用聋子的其他感官时，我们必须认识到这一点；除视觉外，所有其他感觉都低于听觉，亦即它们在单位时间内所传送的信息是少于听觉所传送的信息的。要使象触觉器官这样比较低级的感官工作起来达到最大的效率，唯一的办法就是不把我们通过听觉得来的信息全部发送给它，而只把加工了的部分即适于理解言语的那一部分听觉发送给它。换句话说，在信息通过触觉接受器以前，我们就用信息过滤器来代替大脑皮质在接受声音后通常所执行的那一部分的功能。我们就是这样地把脑皮质的部分功能转嫁到人造的外在皮质上。在我们正在研究的那个仪器中，我们为了实现这个目的而用的详细方法就是象自动语音合成器那样把言语的几个频带分开来，然后，在这些颇带用来调制其频率易为皮肤所知觉的振动之后，就把这些过滤后的不同频带输送到空间分隔的各个触觉区域。例如，五个频带可以分别发送给一只手上的大拇指和其余四个指头。

    以上就是我们所需的仪器的基本思想，即通过电学方法把声音振动转移给触觉来接受可以理解的言语。我们早已充分了解到了，大量词汇的模式彼此是十分不同的，而它们在许多讲话人之中又是十分一致的，所以用不着太多的言语训练就可以认清它们。从这一点出发，研究的主要方向应当是比较全面地去训练聋哑人辨识声音和再生声音。从技术观点看来，摆在我们面前的就是仪器轻便与否以及降低其能量需求而不损害其基本性能等问题，这些问题迄今还处在讨论阶段。我不想在那些有生理缺陷痛苦的人和他们的亲属中间散布虚无飘渺的希望，特别是不成熟的希望，但我认为这样讲是有把握的：制成的前景决不是没有希望的。

    自从本书初版发行以来，通讯理论方面的其他工作者已经制造出了一些新的专门仪器，据此阐明了通讯理论的若干基本原理。我在前面某一章中已经讲到阿希贝博士的稳态机和瓦尔特博士在某些方面的颇为类似的机器。这里让我再谈谈瓦尔特博士早期发明的几种机器，它们和我的“飞蛾”或“臭虫”颇为类似，但它们是为了不同的目的而制造出来的。就这些向光机器而言，每一元件都有光，所以它能刺激其他元件。因此，一系列元件同时动作就表现为若干群体和相互反应，如果动物心理学家发现这些元件不是装在钢和铜之中，而是装在血肉之中的话，那他们大多数会把这种现象解释作社会行为的。这是一门新的关于机械行为的科学的开端，虽然它的全面展开则有待于未来。

    在过去两年中，麻省理工学院由于种种原因使得听觉手套的制造工作很难得到开展，虽然制造的可能性还是存在的。这其间，理论的研究导致了仪器的改善，能够做到让盲人通过错综复杂的街道和建筑物，虽然仪器的细节还没有设计好。这项研究主要是C．M．维特策（Clifford

    M．Witcher）博士的工作，他本人就是先天盲，但他在光学、电工学和其他为这项工作所必需的领域中就是一位卓越的权威和专家。

    看来前途很有希望但迄今还没有得到任何真正发展或最后鉴定的一种弥补生理缺陷的仪器就是人造肺。在人造肺中，呼吸马达的引动是由病人的虽然衰弱但尚未毁坏的肺肌所发出的电信号或机械信号来决定的。这个情况说明了：可以把健康人的脊髓和脑干中的正常反馈应用到中风病人身上来帮助他控制呼吸。因此，所谓铁肺也许不再是一个使病人忘却如何呼吸的监狱了，它将是一种练习工具，用来保持病人残存的呼吸活动的能力，甚至有可能把这种能力提高到使他能够独立呼吸而不需要机器来帮助的程度。做到这一点是有希望的。

    到目前为止，我们讨论过的机器都是一般公众所关心的机器，要末它们具有理论科学中直接与人有关的特点，要未它们肯定是有益于残废者的辅助工具。现在，我们再来讨论一类具有某些极为不祥的可能性的机器。十分奇怪的是，这类机器包括了自动象棋机在内。

    在若干时候以前，我曾经提出一种方法，用现代计算机来下象棋，这棋下得至少还是过得去的。在这项工作中，我所追随的思想线索有其不可忽视的历史背景。A．坡（Poe）曾经探讨过梅尔泽尔（Maelzel）的