一、生物控制系统的工作原理：一个反馈控制和调节的过程。
比如：人穿针引线 细线头与针孔的位置变成信号，通过眼睛（信息检测机构）进入神经系统再传给大脑（信息处理机构），大脑对这些信息处理后，发出相应指令，神经系统把这些指令传递给手（执行机构），于是在大脑控制下，手产生某些运动。这时，眼睛又把运动的效果回报给大脑，如果运动的结果使线与针孔的相对距离缩短了，大脑就指挥手继续前进；如果这个相对距离变大了，大脑就要重新控制手的运动，使它朝缩小这个相对距离的方向运动。如此循环不断，直至最后达到目的。
一个控制系统，就是通过信息变换过程和反馈原理实现的。
控制论从行为和功能的角度将生物和机器进行类比，把生物的目的性行为赋予机器；用机器的负反馈概念去理解生物系统。
二、关于“反馈”：是指控制系统把输入的信息输送出去，又把输出信息的结果返送到原输出端，并对信息的再输出发生影响，起到控制作用，以达到预期目的。反馈又可分为正反馈和负反馈。
1．正反馈：凡是回输信息与原输入信息起相同作用，使总输出增大的，叫做正反馈。如发展生产可以加速普及教育事业，而教育事业的发展又会进一步促进生产水平的提高。
2．负反馈：回输信息与原输入信息起相反作用，使总输出减少的，叫做负反馈。如国家的税收、银行的贷款利率均可作为经济杠杆，调节企业与国家之间的物质利益关系,以保证经济稳步均衡的发展。
3．反馈过程就是原因和结果的不断相互作用，以完成一个共同的功能目的的过程，这是控制论的核心思想。
4．行为是系统在外界环境作用（输入）下所做出的反应（输出），即输入的变化所引起的系统输出的变化。系统的行为和目标之间经常会出现偏差，要认识和调整这种偏差，必须通过反馈。
三、功能模拟和黑箱方法
1．功能模拟：①控制论着重研究的是系统的功能，而不追究系统的其它特征。就是说，它不深究“这是什么东西”，而是研究“它做什么”。②功能模拟方法不求系统结构相同而只求系统的行为和功能相似的方法。比如人脑和电子计算机虽然结构不同，但它们都具有逻辑运算的功能。计算机电路中有“开”与“关”，人的神经元有“兴奋”和“抑制”，这便是它们的相似之处。
2．黑箱方法：“黑箱”概念是维纳和阿什比提出的。①黑箱就象一个既不透明又密封着的箱子，在研究它的时候，又不允许把它打开，不可能直接洞察它的结构。如要研究人脑，人们不能打开活人的脑子进行研究，只能把它看作是一个完全打不开的“黑箱”。②控制论的黑箱方法，提供了一种不必打开黑箱就可以了解其内部结构，研究它的系统功能的方法。或者说，它是一种通过系统外部行为的分析来探求系统内部结构的方法。比如通过对两家企业的投入和产出的比较分析，便可对其经济效益做出结论。
四、控制论模型：控制论提供了一类称作反馈模型或控制模型的模式，为研究复杂系统开辟了一条道路，运用其模拟原理，可以说明许多经济现象、社会现象和思维活动的机制。
这个模型既适用于一般的工程控制系统，也适用于一般的生物控制系统。
控制系统实质上是一个反馈控制系统。通常由检测、信息处理、控制执行和效果检验机构组成。如图所示：
目标信息 信 息 干 扰
（输出要求值） （误差信号） 控制信号 干扰
反馈控制的基本过程是：被控输出经效果检测机构回授到输入端，与标准量或输出要求值比较，得到误差信号，误差信息再经信息处理机构输出控制信号或指令，对输出量加以控制。
人类的认识过程就是一个反馈控制和调节过程。人们接触的现象是信息源泉，感官起检测信息的作用。感官产生的反应通过神经系统传给大脑，然后，经过大脑对信息的加工处理，作出判断和发出指令，又通过神经系统把指令传送给执行器官，产生相应的控制作用，感官再把控制的效果作为新的信息反馈给大脑，大脑作出修正调节的控制，如此反复，直至达到目的。
在控制论中，对系统的控制和调节不是通过物质和能量的反馈来实现的，而是通过信息的反馈来实现的。
五、控制论的主要分支
1．工程控制论：与自动化技术紧密相连关，在电子线路、电子机械等自动化系统的设计中产生了重要的作用。
2．生物控制论：就是用控制论的方法研究生物体系和各种生理的自动调节和控制机理。整体观照（非线性、有源性、分层次、多极），动态把握（关注系统演进过程），从信息交换入手，研究系统的行为与功能——此为其特征。
A．用系统论研究生物控制的目的：①利用现代科学技术手段进一步研究和探求生物控制的机理和规律；②运用生物在亿万年的进化过程中所形成的极其灵巧、完善的控制方式，为工程设计提供丰富的思想源泉。
B．研究生物控制的成果：人们不仅可以制造各种特殊的感受器，而且能够制造知觉器，制造模拟联想、记忆、条件反射和无条件反射等神经活动机理的控制装置，甚至能够制造具有自适应、自组织、自学习等性能的人工智能机器。
六、控制论的发展轨迹
1．20世纪50年代：经典控制论（研究单输入和单输出的线性自动调节系统）
2．20世纪60—70 年代：现代控制论（研究多输入、多输出的多变量系统）
3．20世纪80年代以来：大系统研究（比如脑神经系统的研究，经济系统及社会系统的研究等等）
七、思考题
1．用控制论的原理解释“老鹰抓兔子”。
2．在教学控制系统中，教师一般是通过哪些反馈措施途径进行效果检测的？
3．用控制论的原理解释“民主”与“独裁”的优劣。
4．为什么说“从群众中来，到群众中去”的工作方法合乎控制论原理？
5．想想：如何通过“黑箱方法”去研究宏观经济运行？
八、《控制论》参考阅读材料
1.自动控制：信息的传递和交换
人工恒温控制系统——恒温箱就是一个简单的控制系统。构成系统的基本部件是：电源、开关、加热电阻丝、箱体和执行动作的人。受控对象是箱内温度，控制方式是接通或断开电源开关。如果我们希望箱内温度保持在20度（假定环境温度低于20度），那么当操作员观察到温度计的数值低于20度时，就合上开关，接通电源加热，使箱内温度升高。等升到20度，操作员又将开关断开，箱内温度因散热而下降，这时操作员又得合上开关为箱子加热。依次往复，箱内温度基本保证维持在20度左右。
自动恒温控制系统——它与人工恒温系统不同的是减少了操作员，但增加了一根弹簧、一个继电器和有关线路。温度计底部及20度处，各有一根导线连接到电源上。当继电器回路中电源接通时，就会产生吸力，将开关拉开（断开），因此加热电阻不工作（停止加热）。如果继电器回路中电源断开，继电器不产生吸力，那么开关受弹簧拉力的作用而闭合，接通加热器回路的电源，加热器开始加热。
这个系统是怎样实现自动控制的呢？原理很简单。因为温度计内的水银是可以导电的，所以当箱内温度低于规定的20度时，继电器回路是断开的，不产生吸力，弹簧把开关拉紧（闭合），加热器回路有电，电阻丝发热，箱内温度持续升高。一旦温度达到20度时，水银使继电器回路接通，因为继电器产生的吸力大于弹簧的拉力，所以将开关断开，加热器停止工作。
由此可见，在自动恒温系统中，弹簧与继电器接替了操作员双手的工作——合上或断开开关；而温度计上的接线相当于人双眼的观察，它能依据箱内是否达到规定值而使继电器动作，从而实现了自动恒温的目的。
从上面这个例子可以归纳出自动控制系统的一个突出特点，即自动控制过程就是信息传递和交换的过程。
2.自我调节：反馈思想的精髓所在
在山村野地，一群小鸡在嘁嘁喳喳地寻找食物，时而翻动草屑，时而啄食幼虫，怡然自得。一只饿鹰从远处飞来，发现了猎物，急速俯冲下来，吓得小鸡四处逃窜，于是演出了一幕“追踪—逃逸”的活戏剧。在这个“追踪—逃逸”系统中，对老鹰来说，目标是小鸡，控制机构是鹰脑（发出指令），执行动作的机构是鹰翅、鹰爪和嘴。在整个追踪过程中，鹰借助眼睛不断地获得反馈信息（即小鸡的位置、速度和方向变化），据此及时调整自己的动作，直到抓住目标。
从这场“鹰鸡殊死之战”的过程中，我们可以看出信息反馈和反馈控制的重要性。
有趣的是，我们人体本身几乎处处都具有高速复杂控制能力的反馈控制系统。不知大家注意过没有，人体在正常状态下，无论春夏秋冬环境如何变化，都能保持体温、血压、血糖浓度、呼吸和心跳率基本恒定。大多数动物也具备这种功能。但是大家是否知道人类和动物如何实现这种自我调功能的机理呢？说白了，关键还是反馈控制的功劳。人体内显然没有像继电器、温度计和调速器这一类东西，而是依靠更为复杂的生物化学或生物物理过程来“检测”各种生理变化的。例如，血液中葡萄糖浓度若偏离标准值，人体检测到这条信息后就会由大脑中枢神经发出控制胰岛素分泌的命令（信息），由胰岛素分泌量的变化来调整血糖浓度使之恢复到正常值。同样的，人体内各种分泌和神经系统，每时每刻（即使当你睡着的时候）都在参与各种自我调节活动，以保持人体内部状态和心理状态基本稳定。
反馈控制的概念还可以应用到更为广泛的领域，如教师讲课时，在认真讲授书中内容的同时，还密切观察同学们的反应，并随时提问，课后批改作业。这后面的三种方式就是为了获取反馈信息，以检查同学们掌握教学内容的程度，并根据这些信息调整讲授方法和进度，确保教学质量。
反馈机制对于人们的各种社会实践活动也具有十分重要的意义。就拿企业管理来说吧，管理也是一种深奥的控制活动，必须紧紧抓住信息反馈这个关键环节。管理没有信息反馈，只有上情下达，而无下情上达，就必然会脱离实际而出乱子，企业也会弄得一塌糊涂。同样，对经营决策者来说，市场信息的反馈也是至关重要的，不注意市场需求变化而关起门来盲目生产的决策者，必然会导致企业亏损，甚至倒闭。
3.控制与反控制：自动控制与电子战争
现代科学技术的发展，使电子技术在军事上的应用日益普及。现代化的武器装备，如大炮、坦克、飞机、军舰、导弹等，都配有相应的雷达、通讯设备及红外线或激光装置。然而历史的发展规律总是“有矛就有盾”。有了电子技术的应用，就会有电子技术上的斗争，如此，围绕着兵器控制与反控制展开了更激烈的电子对抗。
我们知道，雷达和无线电通信是现代社会当之无愧的“千里眼”和“顺风耳”。而电子干扰却能把敌人的“眼睛”和“耳朵”封住，使它们成为“瞎子”和“聋子”，或者巧施妙计，使敌人上当受骗。另外一种电子对抗手段是欺骗性干扰。其原理是用干扰发射机或无线电台巧妙地模仿敌方信号使敌人上当受骗。对雷达的欺骗性干扰，可使雷达在测定目标、方位、速度时产生错误，破坏雷达跟踪或制导，使敌方火炮、导弹击不中目标。无线电通信欺骗干扰还可以冒充敌台通报、通话，搅乱敌方通信，达到以假乱真的目的。
电子干扰技术在第二次世界大战中为盟军1944年6月在法国诺曼底登陆，并最终消灭德国法西斯军队立下了汗马功劳。当时盟军的具体作法是：
（1）将计就计，实施欺骗。纳粹德军统帅部曾武断地认为联军将在加莱地区登陆。英美联军将计就计，在多佛尔设置了一个假司令部电台群，不断发出内容适当的电报，故意泄密，造成联军将在加莱登陆的假象，使希特勒陷入圈套。
（2）严密侦察，挖睛扫障。英美联军对德军部署在法国沿海一带的雷达站、干扰站、警报台和电台进行严密侦察，并做到了如指掌。在登陆前夕，又派出轰炸机和战斗机进行大规模袭击，摧毁了德军所有的干扰台和80％以上的雷达站，挖掉了德军的“眼睛”，并保证了联军雷达和电台的正常工作。
（3）巧布疑阵，声东击西。登陆前夜，英美联军用一群群小船装着角反射器，拖着涂铝汽球等用于干扰的物体驶向加莱地区，使残存无几的德军雷达误将小船队视为大批飞机掩护下的大型进攻舰队，牵制住了加莱地区的大量德军，减少了联军在诺曼底登陆战中的阻力。
（4）施放干扰，出奇制胜。登陆开始时，英美联军出动320架干扰飞机迷惑德军残存的雷达，掩护了飞向战区的大批战机。庞大的突击舰队始终隐蔽前进，只是在距登陆地点10海里时，因发动机响声才被德军发现，然而联军5个师20万人的突击部队的登陆已是势不可挡了。
60年代以来，还出现了一种反雷达导弹，是专门用来对付敌方雷达的导弹。其原理是利用敌方雷达发射的电磁波作引导，跟踪其信号直捣老巢，最后摧毁敌方雷达站。反雷达导弹第一次出现在战争舞台上是1965年，当时美国利用“百舌鸟”反雷达导弹，攻击越南的高炮阵地。装备“百舌鸟”导弹的飞机，一般先在地面防空高炮火力有效射程外盘旋，引诱敌方雷达开机搜索，然后捕捉其信号，再发射导弹予以摧毁。这种武器曾严重破坏了越南北方地面雷达系统。其后，在中东战争、英阿马岛战争、两伊战争中，反雷达导弹都显示了巨大的威力。
4.变色蜥蜴的启示：自适应控制
“变色龙”，也叫“变色蜥蜴”，它能够自动适应周围环境的变化，随时把皮肤颜色变成与它所附着的物体相同的颜色（俗称保护色）。变色龙这种难能可贵的变色本领具有极好的伪装效果，通常不会为凶猛野兽识别，从而达到保护自己免受其天敌袭击或吞食的目的。
我们人体本身也同样具有适应外界环境变化的巨大能力。如人的体温，无论酷暑严寒，总能保持在一个相对恒定的水平上。
人们从生物体具有自动适应外界环境变化的能力这种自然现象中受到了很大的启发。如果人们设计的自动控制系统也能够在外界条件发生变化时，仍然保持最优运行，岂不是美事一桩吗？正是在这种思想支配下，人们提出了自适应控制（Adaptive Control）的概念。
自适应控制系统的两个基本功能是：①能够自动检测和分析受控对象的特性以及系统所处环境的变化；②能够根据从环境和系统内部检测到的信息得出决策，适当改变系统的结构或参数以及控制策略，以保护系统在任何情况下都能稳定和最优运行。要实现这两种功能，显然必须进行大量的复杂计算和推断，所以自适应控制系统离不开现代社会的“天之骄子”——电子计算机的帮助。可以说，没有电子计算机的参与，要实现系统的自适应控制是不可能的，正如“巧妇难为无米之炊”。
如前所述，飞行器的控制是较早应用自适应控制技术的。大家知道，飞行器飞行的高度和速度会随着高空中云层、气流等环境的改变而发生剧烈变化，飞行器的动力学参数也会产生较大波动，依靠常规的反馈控制往往难以获得令人满意的控制精度。现在，采用带电脑的自适应控制系统可以实现良好的飞行。此外，大型船舶的自动驾驶仪是自适应控制技术成功应用的典型范例。
海上航行，环境复杂，气候多变，随时会出现一些意想不到的情况，如海浪、海潮、台风等。采用船舶自适应驾驶仪后，则可以克服风、流、浪、水域深度、船舶装载重量及其他不可预见的因素对船舶操纵性能的影响，确保船舶在各种环境条件下能量消耗最小，并安全准确地航行。目前，瑞典、日本和英美等国已生产出许多性能良好的产品投放市场。由于采用这种自适应驾驶仪后，航速可提高1％，估计每条远洋轮船可节省燃油3％，因此具有明显的经济效益和社会效益。
在医院，当有重病患者需急诊抢救时，往往要对患者进行长时间的输液治疗，这对医护人员是一个很重的负担。日夜值班守护，一时疏忽就可能酿成重大事故。但如果采用自适应监护系统，就可以日夜不间断地监测病人的脉搏和心电图，及时获得病情信息，并根据病人病情变化自动调整输液量。这样不但减轻医护人员的工作负担，还可明显提高治疗效果。
此外，自适应控制技术还广泛应用于工业、农业、石油勘探与开发、资源分配、宏观经济调控等各个部门。
自适应控制系统的进一步发展，将走向所谓“自学习”、“自组织”和“智能控制”系统。这些系统除具备一般自适应功能外，还能够自动记忆本系统过去的经验和教训，回忆过去曾经发生的情况，并基于这些信息改进系统的自适应功能。可以预期，在不远的将来，自动控制领域内将产生更加惊人的突破。
5.“黑箱“问题
今天，人们在许多科学研究领域，都可以碰到“黑箱”这一概念，但它并不是指一只真正的黑色箱子，而是控制论中的一个重要概念。作为一种近代科学方法，黑箱方法已越来越受到人们重视，并且与现代科学技术手段联系在一起，广泛应用于社会生活实践中。
1945年，控制论的创始人维纳在一篇文章中写道：“所有的科学问题都是作为‘闭盒’问题开始的”，“若干可供选择的结构被密封在‘闭盒’中，研究它们的唯一途径是利用闭盒的输入和输出。”维纳所说的闭盒，也就是我们今天所说的黑箱。
到底什么是“黑箱”呢？粗略地说，所谓黑箱是指它的内部构造和机理还不清楚，但可以通过外部观测和试验来认识它的功能和特征。在现实生活中，许多客观事物，当人们还不可能，或客观条件不允许深入解剖其内部细节（因而无法详细了解其内部结构和特征），都可以把它看做是黑箱。为了让读者对黑箱概念有个形象化的认识，我们先从“大脑之谜”说起。
“大脑之谜”，也叫做“身心问题”，在科学研究史上是一个长期以来没有得到圆满解答的难题，无数科学家和哲学家倾注了毕生的心血进行过深入探讨和研究，提出了种种假设和理论。思维究竟是怎样从物质中产生出来的？大脑功能的具体活动机制又是什么？要解答这一系列问题可不是一件容易的事。人们可以用物理上的分割法，研究物质的结构和属性；也可以用化学分解和合成的方法来了解不同物质的成分。但这些方法，对研究大脑的思维功能却是鞭长莫及的，因为即使按这些方法的要求，将大脑打开，解剖分析，也只能是对失去思维功能的大脑物质的认识。这样，在科学研究面前，大脑的思维过程就是一个只见其外观和表现，而无法深入其内在了解其机制的难题。它就像一个不能打开的箱子一样，里面的一切对于我们来说都是黑乎乎的，一无所知。
在高能物理中，就有如下一个事实：当物质被高度分割后，就会出现不能再分割的微粒，这时人们只能借助科学仪器来观察其行为，而无法再通过分割来了解其内部结构。对于这类问题，必须开辟新的研究途径。幸好控制论中提出的黑箱研究方法，为我们研究这类问题提供了可能。
所谓黑箱方法，指的是当一个系统内部结构不清楚时，利用外部观察和试验方法，获得系统（即黑箱）的输入——输出特性；再根据这种信息，在不打开“黑箱”的情况下，研究其功能和属性，探索其构造和机理的一种科学方法。人们常说“知人知面不知心”。如果说人相当于一个黑箱的话，那么我们可以通过“听其言，观其行”而“知其心”，这是一种行为分析的方法。
黑箱方法的道理并不神秘，在我们的日常生活中，人们都在自觉或不自觉地运用这种方法。比如说看电视，如果说看电视必须要懂得电视内部结构和工作原理才行，那恐怕能看电视的人就不会很多了。然而，人们虽然不懂得电视机内部构造和机理，却知道按哪个开关打开它，调整哪些开关可以得到清晰稳定的画面效果，什么情况是出了故障，等等。这些都是我们运用黑箱方法的具体体现。不过黑箱方法最典型的应用是中医看病。中医看病，主要是通过“望、闻、问、切”等外部观察作出诊断，开方抓药。有时遇到疑难杂症没有把握时，可以先投以试探性的药物，观察病人的反应，并随时增减药物，观其疗效，一旦抓住病症就大胆对症下药。这种从人体的输入特征入手，实施“辩证论治”的方法正是黑箱方法的精髓所在。上面所举的例子，主要是让读者对黑箱方法有个基本的认识，但是控制论的黑箱方法，作为一种科学研究方法，具有自己的特点和独特表达方式。随着科学技术不断发展，对系统进行动态观测的黑箱方法，已发展成为现代控制理论的一个重要分支——系统辨识。辨识，指的是通过外部观测系统得到系统的输入-输出数据，然后用数学方法确定系统的结构和参数，求得定量描述系统动态特性的数学模型，并在此基础上，实现对系统的最优控制。
6.控制论的诞生
美国科学家维纳是世界公认的控制论的奠基人。他于1948年出版发行的《挖掘论》一书被认为是控制论学科诞生的重要标志。
说起维纳创立控制论学科的过程，还有一段传奇般的故事呢！
那是在本世纪30年代末期，美国马萨诸塞州府波士顿市附近的剑桥，一家装修并不豪华的小酒店里，每月都可看到一群年轻人在这里围着了一张大圆桌饮酒、交谈。有的衣冠楚楚、西装革履，有的衣衫不整、不修边幅，让人猜不透这群人的真实身份。他们偶尔轻言细语偶尔又争论不休。交谈和争论的话题也是海阔天空、相当广泛，涉及数学、物理、生物、医学、工程、机械、社会、经济等。他们的思想和观点，在当时是非常新颖而略显出格的，但听了使人耳目一新。
别以为这是一群年轻人在发酒疯、过酒瘾，其实是哈佛医学院的神经生理学家阿托罗?罗森勃吕特博士领导的关于科学方法论的午餐讨论会。讨论会的成员包括许多学科的年轻科学家，大都在本专业和其他科学领域有着广博的知识，思想异常活跃，具有独特的科学见解。该讨论会的一些积极成员，后来都成为名闻遐迩的大科学家，如诺伯特?维纳（创立控制论）、冯?诺依曼（V?Neuman）（计算机科学之父）、C.E.申农（Shannon）（信息论的奠基人）等。
正是因为积极参与这个讨论会，维纳的思想受到极大的影响。首先，维纳认识到，在科学发展上可以得到最大收获的领域，是已经建立起来的各门学科之间容易被人忽视的科学边缘（维纳称之为“科学处女地”）。控制论的创立正是他在这块“科学处女地”上辛勤耕耘的结果。其次，讨论会集中了大批的各种学科的杰出人材，讨论中往往是从不同科学领域的不同角度去谈论问题，同时也从本学科的角度去理解别人提出的问题。这使维纳极大地开阔了眼界，增长了见识，活跃了思想，融汇贯通了他自己过去在许多领域中的独特见解。再加上他本人渊博的知识，以及与几位合作者（如罗森勃吕特、别格罗以及当时在麻省理工学院任教的中国学者李郁荣博士等）的共同研究，最后才形成了控制论的基本思想。
诺伯特?维纳不仅勤奋好学，还十分聪慧。正如他自己在自传《昔日神童》中写的：“我曾经是个名副其实的神童。因为我不到十二岁就进入大学，不到十五岁就获得学士学位，不到十九岁就成了哈佛大学的哲学博士。”他又是一位数学家，曾经在赫赫有名的英国数学家罗素教授的影响下专攻数学，在纯数学理论上取得了很大进展。但是他成长为一个著名的数学家却相当缓慢。他从小无书不读，家庭教育过分苛刻，使他成为一个性格奇特的人。他对数学、物理学、博物学等许多学科都有着浓厚的兴趣，加上他严谨的科学态度、孜孜不倦的探索精神和敢于创新的意识，使他成为一个对社会、对人类大有贡献的杰出人物。
7.生物控制论
我们知道，工程自动控制系统可以无需人的直接干预而完成各种生产任务，这是由于其内部有完善的通讯和反馈控制机制。同样，大千世界中存在数百万种生物，在长期的进化过程中，沿着从无序到有序、从低级到高级的发展途径，在其体内形成了复杂精巧的自动调节系统，使得生物能在千变万化的竞争环境中生存和发展。自然界中每一种生物都能按照自己的方法，适应各自所处的环境，就像一部部最灵巧的自动机器。正是由于自动机器和生物都具有反馈控制的共性，人们创立了生物控制论这一崭新的边缘学科，其基本思想就是根据控制论的思想和方法，研究生物体各部分以及生物体内与周围环境之间的信息传递、加工和自动调节规律，以及有关生物医学的信息加工和控制问题。
生物体的结构是多层次的，由亚细胞、细胞到器官和整体，每一层次都有其特殊的调节和控制方式。而且，地球上现存的数百万种生物，它们的控制和处理形式又千差万别。因此，生物控制论研究的范围是极其广泛的，它既为生物医学服务，也为工程技术的发展作出贡献。一方面，利用控制论的理论与方法可解决生物学中的问题，为深入了解生物医学的原理以及解决生物医学中的实际问题提供新的方法与工具；另一方面，通过对光怪陆离的生物世界中各种生物控制和信息处理原理的研究，反过来又为新的工程技术设计提供新的思路。人们在这两方面都已做了大量的工作。
在生物医学领域，很需要控制论这样的跨学科的理论和研究方法。由于生物系统十分复杂，大部分还处于疑谜阶段。比如动物和人的脑系统，它是当前生物科学的重大研究课题。研究感觉信息加工的机理，探索学习和记忆的奥秘，都要研究这个系统。脑与感觉器官都具有巨大的信息处理能力和灵活性，它们不断接受、传递、加工和储存信息，并对身体各部分发出相应的动作指令。据估计，人的大脑皮层约有100～1000亿个神经细胞，这些细胞通常被称为神经元，神经元是脑内信息处理的基本单元。每一个神经元通过称为“突触”的树枝状通道，从数以千计的其他神经元接受输入信号，又对其他许多神经元提供输出，因而神经元之间的联系网呈犬牙交错的立体分布。神经元通常有两种基本状态：兴奋与抑制，决定于神经元从突触接受到的神经脉冲。神经元所传递的信号是在千分之一秒的时间内完成的局部电位变化。当大脑皮层中的神经元兴奋而载有外界有关信息时，通过神经元内部与外部的化学物质的作用，信号从一个神经元传递到另一个神经元，最后由大脑中有关神经细胞进行综合处理，将它们变成所需要的决策，并对外界的各种刺激作出反应。大脑真不愧为自然界中最高级的、最复杂的信息加工与调节控制系统之一。
除了对人脑研究以外，应用控制论解决生理学问题也取得了重要进展。
记得前些年有一家外国报纸报道说用遗传工程的方法育成了“牛肉西红柿’，这种新型西红柿体较硬，而且有牛肉的味道。该报道立刻引起强烈反响，各国报纸纷纷转载，事后才知道这是在“愚人节”登出的玩笑的新闻。如果在20年前有人杜撰这样一条消息，恐怕谁也不相信，而今天居然连科学家都跟着“上当”了。这的确说明遗传工程的发展为实现人们对生物生长的控制和调节，获得各种优良运行和植物的愿望，带来了新的曙光。尤其是遗传工程近1982年，美国科学家把大白鼠的生长激素的基因植入小白鼠的受精卵中，结果培育出来的小白鼠长得非常大，它的照片被各杂志竞相刊登，使这只“超级小鼠”成了轰动一时的动物名星。很自然地人们立刻联想到，如果将此项技术成年来的一系列惊人成果更是引起了世人的极大关注和广泛兴趣。
1982年，美国科学家把大白鼠的生长激素的基因植入小白鼠的受精卵中，结果培育出来的小白鼠长得非常大，它的照片被各杂志竞相刊登，使这只“超级小鼠”成了轰动一时的动物名星。很自然地人们立刻联想到，如果将此项技术成功地用于渔业和畜牧业，我们不就可以获得个体大、生长快、价格便宜的“超级鱼”、“超级鸡”、“超级鸭”、“超级猪、牛、羊”了吗！
同样，如果用类似的技术把豆类的固氮基因转移到水稻、小麦等农作物的细胞中，那么每一棵植物都成了小的“天然化肥厂”，不用再施化肥而获高产；如果把抗病虫害的基因移植到农作物体内，则不需要喷洒农药而获丰收。到那时，我们的环境必将更优美，身体会更加健康。
