 |
Сферы деятельности кибернетики.
|
|
|
|
Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем— автоматические регуляторы в технике, компьютеры, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетикаразрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики — ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х годах XX века этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах — с прогрессом электронной вычислительной техники. Кибернетика как наука об оптимальном управлении сложными динамическими системами, изучающая общие принципы управления и связи, лежащие в основе работы самых разнообразных по природе систем — от самонаводящихся ракет-снарядов и быстродействующих вычислительных машин до сложного живого организма. Общее обозначение для многих предметов, распространенных в области различных наук, но объединенных при исследовании управления системами. В кибернетике используются мощные инструменты для синтеза решений, предоставляемые аппаратами математического анализа, линейной алгебры, геометрии выпуклых множеств, теории вероятностей и математической статистики, а также более прикладными областями математики, такими как математическое программирование, эконометрика, информатика и прочие производные дисциплины.[3]
|
|
|
Внутри самой кибернетики существует несколько основных направлений.
Теоретическая кибернетика.
Теоретическая кибернетика, подобно математике, является, по существу, абстрактной наукой. Её задача — разработка научного аппарата и методов исследования систем управления независимо от их конкретной природы. В теоретическую кибернетику вошли и получили дальнейшее развитие такие разделы прикладной математики, как теория информации, теория алгоритмов, теория игр[30], исследование операций и др. Ряд проблем теоретической кибернетики разработан уже непосредственно в недрах этого научного направления, а именно: теория логических сетей, теория автоматов, теория формальных языков и грамматик, теория преобразователей информации и т. д. Теоретическая кибернетика включает также общеметодологические и философские проблемы этой науки. Прикладная кибернетика, в зависимости от типа изучаемых систем управления, подразделяется на техническую, биологическую и социальную кибернетику.
Техническая кибернетика.
Техническая кибернетика— наука об управлении техническими системами. Техническую кибернетику часто отождествляют с современной теорией автоматического регулирования и управления. Эта теория служит важной составной частью технической кибернетики, но последняя вместе с тем включает вопросы разработки и конструирования автоматов (в том числе современных ЭВМ и роботов), а также проблемы технических средств сбора, передачи, хранения и преобразования информации, опознания образов и т. д.
Биологическая кибернетика.
Биологическая кибернетикаизучает общие законы хранения, передачи и переработки информации в биологических системах. Биологическую кибернетику в свою очередь подразделяют на: медицинскую, которая занимается главным образом моделированием заболеваний и использованием этих моделей для диагностики, прогнозирования и лечения; физиологическую, изучающую и моделирующую функции клеток и органов в норме и патологии; нейрокибернетику, в которой моделируются процессы переработки информации в нервной системе; психологическую, моделирующую психику на основе изучения поведения человека. Промежуточным звеном между биологической и технической кибернетикой является бионика— наука об использовании моделей биологических процессов и механизмов в качестве прототипов для совершенствования существующих и создания новых технических устройств.
|
|
|
Социальная кибернетика.
Социальная кибернетика— наука, в которой используются методы и средства кибернетики в целях исследования и организации процессов управления в социальных системах. Сферой экономической кибернетики являются проблемы оптимизации управления экономикой в целом, его отдельными отраслями, экономическими районами, промышленными комплексами, предприятиями и т. д.
В качестве основного метода экономической кибернетики используется экономико-математическое моделирование[31], позволяющее представить динамику развития производственно-экономических систем, разрабатывать меры по улучшению их структуры и методы экономического прогнозирования и управления. Основным направлением и одной из важнейших целей экономической кибернетики в настоящее время стала разработка теории построения и функционирования автоматизированных систем управления[32] (далее АСУ). Необходимость создания АСУ обусловливается высокими темпами роста производства, углублением его специализации, расширением кооперирования предприятии, существенным увеличением числа межхозяйственных связей и их усложнением. В ходе развития этих процессов происходит снижение эффективности традиционных методов управления производством, возникает настоятельная необходимость привлечения на помощь руководителю кибернетической техники, т. е. создания систем управления «человек — машина» которые нашли реальное воплощение в виде АСУ. Особенности сельскохозяйственного производства (территориальная рассредоточенность, большая длительность производственных циклов, сильное влияние случайных факторов и др.) повышают значение АСУ в управлении им.[1]
|
|
|
Кибернетика — обобщающая наука, исследующая биологические, технические и социальные системы. Однако предметом ее исследования служат не все вопросы структуры и поведения этих систем, а только те из них, которые связаны с процессами управления. Следовательно кибернетика является междисциплинарной наукой, которая охватывает все науки, но не полностью, а лишь в той их части, которая относится к сфере процессов управления, связанных с этими науками и соответственно с изучаемыми ими системами.[1]
Заключение.
Кибернетикапрошла путь становления и развития, глубоко отличный от путей «обычных», «классических» наук. Ее идеи, формальный аппарат и технические решения вызревали и развивались в рамках разных научных дисциплин и в каждой по-особому. Идеи управления и информации, как и все связанные с ними понятия и методы, динамично развивались до уровня общенаучных представлений. Кибернетика явилась первым комплексным научным направлением, общность которого столь велика, что приближает его к философскому видению мира. Неудивительно, что вслед за ней начали развиваться: системный подход, глобальное моделирование, синергетика[33] и некоторые другие столь же широкие интеллектуальные и технологические концепции.
Следует ожидать коренного изменения во всей системе методов исследований и разработок, во внедрении их результатов, во всех способах и методах научной и - практической деятельности людей, в экономике и культуре. Грядет век информатики, эпоха «компьютерной культуры». Проявления этой культуры — в виде диалога человека и ЭВМ различных классов, в форме работы пользователей с экспертными системами и базами знаний, в растущем использовании гибких автоматизированных производств и робототехнических систем, во все более широком обращении к мощным пространственно-распределенным и даже глобальным сетям коммуникации, в пространстве бытовой и профессиональной информатики — налицо уже сейчас. Каким он будет, этот век информатики - мы не можем этого предвидеть: научно-технический прогресс трудно прогнозируем.
|
|
|
Достижения информационно-кибернетической науки и технологии, подобно силе атома двулики: могут служить как на пользу, так и во вред людям. Работа с информационной техникой порождает новый психологический тип человека-творца, для которого компьютеры будущего (наверняка так же мало похожие на современные ЭВМ, как первые аэропланы — на современные авиалайнеры) будут непосредственным продолжением и орудием его руки и мысли, продолжением столь сильным и столь тонким, что они окажутся в состоянии усиливать не только логику, но и интуицию. Вместе с техникой коммуникации, о характере которой мы сейчас можем лишь гадать, это приведет к новому, стилю общения между людьми, к такой производительности их трудовых усилий, о которой мы ныне не можем и мечтать. А вместе с тем — к колоссальному обогащению внутреннего мира личности, обогащению, для которого техника информатики-кибернетики представит и средства, и время. Залог успеха в реализации нового мышления, органически связанного с глубокими преобразованиями, набирающими силу в нашем обществе, с осознанием приоритета общечеловеческих ценностей, с нарастанием тенденции гуманизации бытия на нашей планете. Кибернетикаобязательно внесет свой - и немалый - вклад в упрочение нового мышления - нового видения мира.
Предметный указатель.
А
А. М. Ампер.................................................... 5
Автоматизированные системы управления 17
Б
Биологическая кибернетика....................... 16
Бионика......................................................... 16
В
Выдающиеся ученые СССР.......................... 7
Вычислительный эксперимент.................. 10
Д
Дж. Максвелл................................................. 5
Джеймс Уатт................................................... 5
Джон фон Нейман.................................... 6, 20
Динамическая система.................................. 9
К
Кибернетика................... 4, 7, 9, 15, 17, 18, 21
Клепсидра....................................................... 4
Клеточный автомат.................................... 6, 7
Ктезиб.............................................................. 4
М
Математический анализ.............................. 10
Медицинская кибирнетика......................... 16
Мультиустойчивая система........................ 15
Н
Нейрокибернетика....................................... 16
Норберт Винер............................................... 6
О
Обратная связь.............................................. 12
Обратная связь............................................ 5, 6
Оптимальное управление........................... 14
|
|
|
Основные технические средства для решения задач кибернетик 15
Отрицательная обратная связь.................... 13
П
П. К. Анохин.................................................. 6
Первая искусственная автоматическая регулирующая система 4
Предметом изучения кибернетики............ 10
Примеры кибернетических систем............ 15
Прямая связь................................................. 12
Психологическая кибирнетика.................. 16
С
Самовоспроизведение................................... 7
Самонастройка............................................. 12
Самоорганизация......................................... 12
Свойство универсальности......................... 11
Система авторегулирования....................... 13
Система оптимального управления........... 14
Система программного управления.......... 13
Следящая система управления................... 14
Современное развитии кибернетики........... 8
Социальная кибернетика............................ 16
Т
Теоретическая кибернетика........................ 16
Теория автоматического регулирования и управления 16
Техническая кибернетика........................... 16
У
Ультраустойчивая система.......................... 14
Универсальный конструктор........................ 7
Ф
Физиологическая кибирнетика.................. 16
Физический эксперимент........................... 10
Ц
Цель кибернетики........................................ 11
Э
экономико-математическое моделирование 17
Список изображений.
Рис. 1 Клепсидра (водяные часы) 4
Рис. 2 Центробежный регулятор частоты вращения вала паровой машины Д. Уатта. 5
Рис. 3 Джон фон Нейман.. 6
Рис. 4 Норберт Винер. 7
Рис. 5 Схема вычислительного эксперимента. 10
Рис. 6 Управление в кибернетической системе. 12
Список литературы.
1. Библиотекарь.Ру [Электронный ресурс] - электронная библиотека нехудожественной литературы по русской и мировой истории, искусству, культуре, прикладным наукам - Кибернетика/ Библиотекарь Точка Ру - электр.библ.- Москва: 2006-2016,-Режим доступа: http://bibliotekar.ru/rInform/8.htm
2. Hi-Tech News [Электронный ресурс] - НОВОСТИ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - Кибернетика/ Николай Хижняк - электр.журнал - Москва: 2006-2016,-Режим доступа: http://hi-news.ru/tag/kibernetika
3. Википедия [Электронный ресурс] - Свободная энциклопедия - Кибернетика/ - электр.энцекл. - 2016,-Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0#.D0.98.D1.81.D1.82.D0.BE.D1.80.D0.B8.D1.8F
4. Викизнание [Электронный ресурс] - электронная энциклопедия - Кибернетика/ Николай Хижняк - электр.энцекл. - Москва: 2016,-Режим доступа: {http://www.wikiznanie.ru/wikipedia/index.php/%D0%9A%D0%B8%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0}
5. Словарные статьи по системному анализу [Электронный ресурс] - Системный анализ - Кибернетика/ В. М. Глушков - электр.журнал - Виктор Сафронов, 2006–2016,-Режим доступа: http://victor-safronov.ru/systems-analysis/glossary/cybernetics.html
[1] Кормчий, иначе «рулевой» или «правитель». Устаревшее производное от слова корма. Обозначает человека, стоящего «у руля».
[2] Ктезибий (греч. Κτησίβιος) годы деятельности 285–222 год до н. э. — древнегреческий изобретатель, математик и механик, живший в Александрии в Эллинистическом Египте.
[3] Обратная связь (англ. feedback — «обратная подача») — в широком смысле означает отзыв, отклик, ответную реакцию на какое-либо действие или событие.
[4] Герон Александрийский (др.-греч. Ἥρων ὁ Ἀλεξανδρεύς) второй половине I века н. э. — греческий математик и механик.
[5] Су Сун (Су Цзы-жун, посмертный титул Вэй-го-гун) 1020 — 19 июня 1101 — китайский учёный-энциклопедист и государственный деятель периода правления династии Сун.
[6] ДжеймсУатт (англ. James Watt) 19 (30) января 1736 — 19 августа 1819 — шотландский инженер, изобретатель-механик. Член Эдинбургского королевского общества (1784), Лондонского королевского общества (1785), Парижской академии наук (1814). Его именем названа единица мощности — Ватт.
[7] Центробежный регулятор — механизм, реализующий отрицательную обратную связь для регулировки скорости вращения в машинах разнообразных принципов действия и назначения.
[8] ДжеймсКлерк Максвелл (англ. James Clerk Maxwell) 13 июня 1831, Эдинбург, Шотландия — 5 ноября 1879, Кембридж, Англия — британский физик, математик и механик.
[9] Якоб Иоганн Икскюль (нем. Jakob Johann von Uexküll) 26 августа (7 сентября) 1864, Кеблас, Эстляндская губерния — 25 июля 1944, о. Капри — биолог, зоопсихолог и философ.
[10] Андре-Мари Ампер (фр. André-Marie Ampère) 20 января 1775 — 10 июня 1836 — великий французский физик, математик и естествоиспытатель, член Парижской Академии наук (1814). Член многих академий наук, в частности иностранный почётный член Петербургской Академии наук (1830). Он создал первую теорию, которая выражала связь электрических и магнитных явлений. Амперу принадлежит гипотеза о природе магнетизма, он ввел в физику понятие «электрический ток».
[11] Норберт Винер (англ. Norbert Wiener) 26 ноября 1894, Колумбия, штат Миссури, США — 18 марта 1964, Стокгольм, Швеция — американский учёный, выдающийся математик и философ, основоположник кибернетики и теории искусственного интеллекта.
[12] Bell Laboratories (известна также как Bell Labs, прежние названия — AT&T Bell Laboratories, Bell Telephone Laboratories) — бывшая американская, а ныне франко-американская корпорация, крупный исследовательский центр в области телекоммуникаций, электронных и компьютерных систем.
[13] Гарольд Стивен Блек (англ. Harold Stephen Black) 14 апреля, 1898 - 11 декабря 1983 - американский инженер - электрик, произвел революцию в области прикладной электроники, изобрел отрицательный усилитель с обратной связью. Его изобретение считается очень важным прорывом XX века в области электроники.
[14] Пётр Кузьмич Анохин (14 (26) января 1898, Царицын — 5 марта 1974, Москва) — советский физиолог, создатель теории функциональных систем, академик АМН СССР (1945) и АН СССР (1966), лауреат Ленинской премии (1972).
[15] Уоррен Мак-Каллок (англ. Warren Sturgis McCulloch) 16 ноября 1898, Оранж, Нью-Джерси, США — 24 сентября 1969, Кембридж, Массачусетс, США — американский нейропсихолог, нейрофизиолог, теоретик искусственных нейронных сетей и один из отцов кибернетики.
[16] Уолтер Питтс (англ. Walter Pitts) 23 апреля 1923 года — 14 мая 1969 года — американский нейролингвистик, логик и математик XX века.
[17] Джон фон Нейман(англ. John von Neumann) 28 декабря 1903, Будапешт — 8 февраля 1957, Вашингтон — венгеро-американский математик, сделавший важный вклад в квантовую физику, квантовую логику, функциональный анализ, теорию множеств, информатику, экономику и другие отрасли науки.
[18] Гармонический анализ (или фурье-анализ) — раздел математического анализа, в котором изучаются свойства функций с помощью представления их в виде рядов или интегралов Фурье.
[19] Броуновское движение — беспорядочное движение микроскопических видимых взвешенных в жидкости или газе частиц твёрдого вещества, вызываемое тепловым движением частиц жидкости или газа.
[20] Аксель Иванович Берг (29 октября (10 ноября) 1893, Оренбург — 9 июля 1979, Москва) — советский учёный-радиотехник и кибернетик, основоположник отечественной школы биологической кибернетики и биотехнических систем и технологий, адмирал-инженер, заместитель министра обороны СССР.
[21] Академия наук СССР (АН СССР) ― высшее научное учреждение СССР с 1925 по 1991 год, объединявшее ведущих учёных страны, подчинённое непосредственно Совету Министров СССР (до 1946 года — Совету народных комиссаров СССР)
[22] Виктор Михайлович Глушков (24 августа 1923, Ростов-на-Дону, РСФСР, СССР — 30 января 1982, Москва, СССР) — советский математик, кибернетик. Академик АН СССР (1964) и АН УССР (1961), депутат Верховного Совета СССР 8—10 созывов. Член многих академий наук и научных обществ мира.
[23] Владимир Александрович Котельников (1908 — 2005) — советский и российский учёный в области радиотехники, радиосвязи и радиолокации планет. Один из основоположников советской секретной радио- и телефонной связи. Академик АН СССР (1953) и РАН.
[24] Сергей Алексеевич Лебедев (1902 — 1974) — основоположник вычислительной техники в СССР, директор ИТМиВТ (Институт точной механики и вычислительной техники имени С. А. Лебедева).
[25] Алексей Андреевич Ляпунов (25 сентября [8 октября] 1911, Москва — 23 июня 1973, Москва) — советский математик, один из основоположников кибернетики, член-корреспондент АН СССР. Специалист в области теории функций вещественного переменного и математических вопросов кибернетики.
[26] Энерговооруженность труда - показатель, характеризующий связь затрат живого труда с производственным потреблением механической и электрической энергии, заменяющей применение физической силы человека. Повышение Э. т. — одно из основных условий научно-технического прогресса в производстве, роста производительности труда.
[27] Прямая связь (в кибернетике) — способ соединения элементов в системе, при котором выходное воздействие одного элемента передается на вход другого элемента, и общий выход системы не оказывает влияния на ее вход. Противоположное понятие: Обратная связь.
[28] Обратная связь — в широком смысле означает отзыв, отклик, ответную реакцию на какое-либо действие или событие.
[29] Отрицательная обратная связь (ООС) — вид обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое противодействует первоначальному изменению. Иными словами, отрицательная обратная связь — это такое влияние выхода системы на вход («обратное»), которое уменьшает действие входного сигнала на систему.
[30] Теория игр — математический метод изучения оптимальных стратегий в играх. Под игрой понимается процесс, в котором участвуют две и более сторон, ведущих борьбу за реализацию своих интересов. Каждая из сторон имеет свою цель и использует некоторую стратегию, которая может вести к выигрышу или проигрышу — в зависимости от поведения других игроков. Теория игр помогает выбрать лучшие стратегии с учётом представлений о других участниках, их ресурсах и их возможных поступках.
[31] Экономико-математическое моделирование представляет собой процесс выражения экономических явлений математическими моделями. Экономическая модель — это схематичное представление экономического явления или процесса с использованием научной абстракции, отражение их характерных черт.
[32] Автоматизированная система управления (сокращённо АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, а также персонала, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п.
[33] Синергетика (от др.-греч. συν- приставка со значением совместности и ἔργον «деятельность»), или теория сложных систем — междисциплинарное направление науки, изучающее общие закономерности явлений и процессов в сложных неравновесных системах (физических, химических, биологических, экологических, социальных и других) на основе присущих им принципов самоорганизации.
|
|
|
