认识论是指人类认识和改造事物的过程。事物是客体，人是主体，在认识发生的过程中，客体与主体构成一个反馈耦合系统。所以认识的过程也成为控制论可以研究的对象。
人类可以通过观察，操纵客体进而增加对它的了解，增强对它控制能力。反过来，主体的思维和精神活动也会在认识和改造客体的过程中发生变动。比如，在我们学习自然科学中的各种知识和规律的时候，我们的思维情感也会随之发生相应的改变（比如，学会一门知识之后的喜悦心情）。这个过程，反映在下面这个示意图中：
在控制论中，客体系统被称为黑箱。基于控制论的认识论也称为黑箱认识论。基于对客体的观察，人们可以获得关于客体的一系列信息，或描述变量，即客体的可观察变量。基于对客体的操纵或影响，人们可以传递信息给客体，或直接作用于客体，它们作为客体的输入，被称之为可控制变量。比如，为了了解新买的扫地机器人，我们需要通过阅读说明书和观察它的基本构造了解其各项功能，使用方法，这便是可观察变量。了解之后，我们需要根据说明书介绍的使用方法，做好正确的设置，然后测试各项具体的功能。那些我们能够施加于机器人的操作称之为可控制变量。
控制论认为，要认识黑箱，存在两种策略：1. 不打开黑箱，通过分析输入和输出变量之间的关系建立对于客体的认识模型；2. 打开黑箱，通过解析黑箱的内部结构，获得直接的认识。比如，了解一个人，通过观察ta如何面对如何处理具体的事儿从而推测其为人，属于不打开黑箱的策略。所谓打开黑箱的策略，就是通过了解其家庭背景，教育经历，经过的事，读过的书，交的朋友，曾经的作品，从而获得对一个人的了解。很显然，人类通过交替使用这两种策略获得对于客体的认识。至于何时该使用哪种方法，这与人们可以获得的可观察变量和可控制变量的能力紧密相关。
在科研中，研究人员可能采集到的数据的类型，即可观察惯量，直接受限于当前的技术发展水平。在显微镜发明之前，人们是没有微生物致病这种认识的。在伽利略将望远镜投向太空之前，天文学家可以搜集到的可观察变量自然无法和伽利略相比。同理，可控制变量也受限于当前时代的技术发展水平。随着技术的进步，原本无法观测到的变量变得可以被直接观察到，也就意味着原本的黑箱被打开了一层，科学得以发展，认知得以进步。然后引发新的问题，新的问题需要新的可观察变量，当技术无法及时更新时，人们又无法打开黑箱，所以便又只能采取不打开黑箱的策略，通过发掘输入输出变量的关系建立对于客体的认识模型。如此循环往复，人类对于自然的认识逐层深入，不断地迭代下去。。。。。。
不打开黑箱和打开黑箱的策略各有优劣。有的时候，即便条件允许，笼统的看也比仔细深入地看更加适用。比如，对于一个极其复杂的超大系统，即便打开黑箱观察局部变量之间的作用方式，也不见得有助于理解系统的整体，反而让人迷失于局部细节。有的时候，打开系统也意味着破坏系统，比如打开大脑去研究大脑的生理功能。所以，控制论认为，在一定条件下使用恰当的认识方法，对于获得关于客体的认识是至关重要的。切不可偏执一端。这有点类似于当我们尝试了解一个人的时候，既要整体把握一个人的品格，才干，为人，又要从具体的细节去观察其方方面面，这样才更可能对一个人获得全面立体准确的认识。
