动物和机器中控制和通讯的科学。此定义是维纳（N.Wiener）在1945年发表的奠基性著作《控制论》的副标题。1956年艾什比（W.R.Ashby）指出：控制论研究的系统中能量无关紧要，而信息及控制却非常重要；它不是研究物件而是研究动作方式，本质上是研究机能和动态的；“控制论的真理不需要以其他科学为依据”。它研究系统中信息、调整和系统行为之间关系的共同规律，所以其结论不受具体系统物理属性的限制而具有普遍意义。它研究开放的复杂系统的机能，特别是高级动物的随意动作、机体的内稳态（homeostasis）以及人脑的智能等，指出信号负反馈闭环在实现这些机能中普遍的、根本的意义。系统为维持“生存”，须抗干扰之影响而使有关系统内变量保持稳态。这个过程称为调整。它的实现遵从下述必要变异度定律。

变异度是艾什比首先提出的，也是表述信息概念的一种方式。控制论不研究单独的一个“机器”，而研究一组处于不同状态的相同“机器”的集合。设每一机器有n种（n是有限正整数）可能的状态，但每一给定时刻每一个给定的机器只能处于一种状态。称该机器可能有的状态数n为变异度（variety），通常以n的对数表示。变异度是主要的控制论变量。对机器施加某一适当输入将使机器内原来的状态变到新状态。因机器集合中每个机器原来的状态各不相同，所以在同一给定输入作用下所变到的新状态也可能不同，称这个过程为对机器施行了一次变换。其后，再对机器换用另一种输入，机器集合将由这一组新状态变到另一组更新的状态。每一输入皆对应于一种变换，变换的结果依赖于机器现在的状态和所受的输入。变换是控制论常用的研究方法。但控制论仅研究具有特定规则的变换。在控制论中系统被视为具有这种变换规则的“机器”。如把外界干扰源D对系统T的干扰作用看做对系统的输入，它使原来处于某一给定状态的T发生状态变化。设D的变异度是V_D（以对数表示，下同）。因对每一干扰，T发生一状态变化，变化的结局之变异度V₀有可能高达等于V_D的程度。一般地说，此时系统的状态可能远离其稳态而出现不利系统“生存”的状态。为防止这种结局，我们引入与T以某种方式联结（通讯）的调节器R，目的在于减少V₀，使T回到稳态或其“附近”以免出现危险局面。R必须与T联结（通讯），它能以一定数目的不同方式影响系统状态的变换，这些方式的变异度是V_R。R可以与D有或没有直接联系，但设R是D的已给的确定函数。艾什比建立的必要变异度定律可以表述为：

图1 调节过程

V₀≧V_D-V_R

即当V_D已给时，为减少V₀，必须有足够大的V_R，称为必要变异度。此定律是成功地进行调节的必要条件。R与D、T的联结方式不止一种，例如图1中的（a）、（b）。图中E表示对于系统有重要意义的变量，称为基本变量，它依赖于T在受D、R作用后状态变换的结果。图中箭头表示信号或变异度传输的信道（见信息）。由此可见通讯的重要意义。图2表示控制的一种形式。C表示控制或命令，它规定一个目标，即指定E应处于某一预期状态（或状态的序列）。C和D共同影响E，R则用以保证预期状态的实现。

控制论的思想和基本结论广泛应用于模式识别、人工智能、复杂系统的自适应与自组织，机器学习、生物控制论和经济控制论等方面。比尔（S.Beer）把控制论应用于工业和政府部门管理方面并指出必要变异度定律对于管理部门的重要意义以及一个企业或机构的主要功能必须有相应的反馈环保证其实现。

图2 控制与调节