Управление как основа целенаправленной деятельности

Вы купили новую компьютерную игру. Начало игры: герой стоит на пороге обыкновенной комнаты, в которой есть четыре стены, окно, дверь. Посредине комнаты находится квадратный ящик размером 1 х 1 м. Ящик непрозрачный, черного цвета, поэтому не видно, что в нем находится. По бокам у черного ящика есть отверстия. Перед героем стоит цель – узнать, есть ли что-нибудь в ящике, что в нем, как оно действует и т.п. Что должен сделать герой, чтобы пройти все этапы игры?

Запишите ваш вариант действий в форме схемы алгоритма.

Изменились бы ваши действия, если бы вам было заранее известно, что существует опасность для здоровья героя игры и даже для его жизни?

Действия, которые вы выбрали для того, чтобы достичь поставленной цели – определить, что в ящике, приводят к тому, что вы по реакции ящика на воздействия получаете информацию о том, как ваши действия влияют на ящик, делаете вывод о том, что сделать дальше, применяете подручные предметы, для того чтобы получить дополнительную информацию о реакции ящика и т.д. Иными словами, вы осуществляете управление объектом – черным ящиком.

А зачем управлять ящиком? Ответ ясен – пройти игру до конца!

А когда игра закончится, останется много объектов вокруг, которыми можно управлять, интересно управлять, нужно управлять. А иногда просто необходимо управлять, потому что от этого зависят жизни не компьютерных героев, а реальных людей!

Человечество всегда пыталось понять, как зарождалась жизнь и чем живое принципиально отличается от живого. Проблема в том, что все тела в природе (вам это уже известно) состоят из одних и тех же химических элементов – и камни, и вода, и цветы, и человек. Почему же живые организмы коренным образом отличаются от объектов неживой природы? Одно из важнейших отличий заключается в том, что живой организм обладает способностью целесообразно взаимодействовать с окружающей средой. Это позволяет ему активно приспосабливаться к изменяющимся условиям, противостоять внешним разрушающим воздействиям. Основной целью, в соответствии с которой функционируют живые организмы, является, по-видимому, сохранение жизни и ее продолжение.

Пример. Каменная глыба не укрывается от непогоды, как это делают животные и птицы, прячась в нору или гнездо. Она не защищается от зноя или стужи, как это делают растения, сворачивая или распуская листья.

Рассмотрим схему управления, с помощью которой можно описать задание с черным ящиком, которое дано в начале параграфа.

Рассмотрим возможные управляющие воздействия.

Такое воздействие может быть связано с физическим воздействием на объект управления.

Или такое воздействие может носить информационный характер.

Пример. Водитель нажимает педаль акселератора или поворачивает рулевое колесо автомобиля – примеры физических управляющих воздействий. Приказы, распоряжения, законы, просьбы, в соответствии с которыми регулируется совместная жизнь людей, примеры информационных управляющих воздействий.

Зависимость изменения сигналов управления управляющей системы от информации, полученной по каналам обратной связи от объекта управления, представлена на рисунках ниже.

Цель управления достигнута – в ящике котенок!

Еще раз вернемся к общей схеме управления, в соответствии с которой осуществляется управление объектом:

Поясним эту схему. Управлять – значит влиять на ход какого-либо процесса или на состояние некоторого объекта и его положение в пространстве. Любое управление подразумевает вполне определенную цель. Управление – это всегда целенаправленное, целесообразное действие, и цель управления всегда определяется заранее. Реальных ситуаций управления много, но можно построить модель процесса управления, общую для всех них. Общая схема управления и есть эта модель. На ней отображена информация, которая несет следующий смысл: управление – воздействие одного объекта на другой с целью достижения определенного результата. Объект, оказывающий воздействие, называется субъектом управления или управляющей системой. Объект, на который оказывается воздействие, называется объектом управления или управляемой системой.

Перед управляющей системой стоит цель, которая заключается в том, чтобы объект управления перешел во вполне определенное (желаемое) состояние. Для этого по каналу прямой связи передается управляющее воздействие на объект. Для того чтобы рассчитать величину этого воздействия, необходимы сведения о текущем состоянии объекта управления. Эти сведения управляющая система получает по каналам обратной связи. Как правило, текущее состояние объекта отличается от желаемого. Оценив, как велико это отличие, управляющая система через некоторый промежуток времени вырабатывает управляющее воздействие, а затем по каналам прямой связи передает его на объект управления, чтобы приблизить достижение желаемой цели. При этом учитывается и влияние окружающей среды, которое может ослаблять или усиливать управляющее воздействие.

Таким образом, по каналу прямой связи передаются команды управления, вырабатываемые в управляющей системе. Подчиняясь этим командам, объект управления осуществляет свои рабочие функции. В свою очередь, объект управления соединен с управляющей системой каналом обратной связи, по которому управляющая система получает информацию о том, насколько результативно было управляющее воздействие и в каком состоянии теперь находится объект управления. В управляющей системе эта информация используется для выработки новых сигналов управления.

Изучение процессов передачи информации о состоянии объектов управления, вопросы надежного функционирования каналов прямой и обратной связи относятся к числу наиважнейших в науке об управлении.

В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух систем – управляющей и управляемой. Если они соединены каналами прямой и обратной связи, то такую систему называют замкнутой или системой с обратной связью. Но иногда бывает так, что нарушается нормальное функционирование каналов прямой или обратной связи. В этом случае система управления становится разомкнутой.

Когда нарушена работа прямого канала связи, управляющее воздействие не доходит до объекта управления. Либо его поведение становится хаотичным, непредсказуемым, либо он продолжает действовать по последним полученным инструкциям, которые, вероятнее всего, уже устарели. Вряд ли в этом случае можно ожидать достижения заданной цели деятельности.

Разомкнутая система оказывается неспособной к управлению. И в этом случае вряд ли можно ожидать достижения заданной цели деятельности. Принцип замкнутой системы управления, или принцип управления с обратной связь, лежит в основе действия большинства современных систем автоматического управления, в том числе компьютера.

Информация и управление являются основными понятиями кибернетики – науки об управлении и связи в живых организмах, машинах, обществе.

А роботы? Без кибернетики никаких роботов просто не было бы!