 |
Глава 1. Кибернетика. Труды Норберга Винера
|
|
|
|
Содержание
Введение
1. Кибернетика. Труды Норберга Винера
2. Познание и самообучение
3. Понятие кибернетики
4. Связь информации и управления. Кибернетический подход
Заключение
Список литературы
Введение
Поиск ответов на многие нерешенные проблемы информации и управления, продолжающие оставаться предметом дискуссий, актуализирует задачу более глубокого изучения творческого наследия Норберта Винера. Основоположнику кибернетики принадлежит целый ряд работ, посвященных вопросам философии и методологии науки, роли научного познания в обществе, проблеме мироздания, анализу возможных последствий научно-технической революции, а также этике ученого.
Интерес Винера к философской проблематике не случаен: известно, что вначале он собирался посвятить себя философии, учился в Гарвардском университете под руководством Дж. Ройса и Дж. Сантаяны, получил в 18 лет докторскую степень и лишь затем, продолжая совершенствовать свое образование в Европе, под влиянием Рассела отдал предпочтение математике. Тем не менее, Винер в своем научном творчестве неоднократно обращался к философским темам как в “докибернетический” период, так и при выработке проекта новой науки “об управлении и связи в животном и машине”.
Кибернетика – наука об общих законах управления в природе, обществе, живых организмах и машинах или же наука об управлении, связи и переработке информации. Объектом изучения являются динамические системы. Предметом – информационные процессы, связанные с управлением ими.
Оригинальность этой науки заключается в том, что она изучает не вещественный состав систем и не их структуру, а результат работы данного класса систем. В кибернетике впервые было сформулировано понятие «черного ящика» как устройства, которое выполняет определенную операцию над настоящим и прошлым входного потенциала, но для которого мы не обязательно располагаем информацией о структуре, обеспечивающей выполнение этой операции.
|
|
|
Системы изучаются в кибернетике по их реакциям на внешние воздействия, другими словами, по тем функциям, которые они выполняют. Наряду с вещественным и структурным подходом, кибернетика ввела в научный обиход функциональный подход как еще один вариант системного подхода в широком смысле слова.
Кибернетический подход – исследование системы на основе кибернетических принципов, в частности, с помощью выявления прямых и обратных связей рассмотрение элементов системы как некоторых «черных ящиков».
Цель кибернетического подхода заключается в применение принципов, методов и технических средств для достижения наиболее эффективных в том или ином смысле результатов оптимизирующего управления. Коренными понятиями кибернетики являются: система, обратная связь, информация.
Глава 1. Кибернетика. Труды Норберга Винера
Кибернетика возникла на стыке многих областей знания: математики, логики, семиотики, биологии и социологии.
Обобщающий характер кибернетических идей и методов сближает науку об управлении, каковой является кибернетика, с философией.
Сама кибернетика как наука об управлении многое дает современному философскому мышлению. Она позволяет более глубоко раскрыть механизм самоорганизации материи, обогащает содержание категории связей, причинности, позволяет более детально изучить диалектику необходимости и случайности, возможности и действительности. Открываются пути для разработки "кибернетической" гносеологии, которая не подменяет диалектический материализм теорией познания, но позволяет уточнить, детализировать и углубить в свете науки об управлении ряд существенно важных проблем.
|
|
|
Возникнув в результате развития и взаимного стимулирования ряда, в недалеком прошлом слабо связанных между собой, дисциплин технического, биологического и социального профиля кибернетика проникла во многие сферы жизни.
Столь необычная "биография" кибернетики объясняется целым рядом причин, среди которых надо выделить две.
Во-первых, кибернетика имеет необычайный, синтетический характер. В связи с этим до сих пор существуют различия в трактовке некоторых ее проблем и понятий.
Во-вторых, основополагающие идеи кибернетики пришли в нашу страну с Запада, где они с самого начала оказались под влиянием идеализма и метафизики, а иногда и идеологии. То же самое, или почти то же самое происходило и у нас. Таким образом, становится очевидной необходимость разработки философских основ кибернетики, освещение ее основных положений с позиции философского познания.
Осмысление кибернетических понятий с позиции философии будет способствовать более успешному осуществлению теоретических и практических работ в этой области, создаст лучшие условия для эффективной работы и научного поиска в этой области познания.
Нужно сказать и о большом значении кибернетики для построения научной картины мира. Собственно предмет кибернетики это процессы, протекающие в системах управления, общие закономерности таких процессов.
Итак, кибернетика (в переводе с греческого искусство управления) – это наука об управлении сложными системами с обратной связью. Она возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии, и ее интересовал целый класс систем, как живых, так и не живых, в которых существовал механизм обратной связи. Основателем кибернетики по праву считается американский математик Н. Винер (1894-1964), выпустивший в 1948 году книгу, которая так и называлась «Кибернетика».
Выдающийся американский ученый ХХ века Норберт Винер вошел в историю мировой науки как основоположник кибернетики – области знания, которая за сравнительно короткий по историческим меркам период не только стала одной из лидирующих, но и существенно преобразовала многие сферы человеческой деятельности.
|
|
|
Книга Винера «Кибернетика», давшая имя соответствующей науке, обратила внимание читателей на то, что в общем смысле целесообразно рассматривать следующие кирпичи мироздания — элементы, устройства, системы, связи, управление и информацию. Первые три «кирпича» образуют произвольную структуру, четвертый характеризует ее целостность, пятый — выполняемые функции, а шестой — смысловое назначение. В целом эти кирпичи сформировали стройное здание системы. Вышедшая книга оставалась подлинным хитом на протяжении трех десятилетий, лишь постепенно уступив место учебникам, работам толкователей и подлинных продолжателей.
Очень важным результатом последействия книги явилось становление модельного мышления в науке и инженерных дисциплинах. Отныне при рассмотрении любой системы необходимо было описывать не только ее состав, но и множество состояний, в которых она может находиться, что позволяло с приемлемой адекватностью во многих случаях иметь дело лишь с ее математической или физической моделью. Это открыло путь к созданию математической теории автоматов, которая и по нынешний день успешно развивается в самых различных применениях — от криптографии до программирования. Несомненно, основным результатом выхода в свет этой книги стало понимание роли управления в системе, гораздо более разнообразного, чем простая обратная связь. Оказалось, что управление определяет целесообразность поведения системы. И это, разумеется, зависит от обрабатываемой в системе информации.
До сих пор остаются актуальными мысли Винера о проблемах и возможных социальных последствиях научно-технической революции.
Более четырех десятилетий назад, в самом начале “кибернетической эры”, ученый предвидел приобретающую сегодня глобальный характер информатизацию общества, предсказывая, что в будущем “развитию обмена информацией между человеком и машиной, между машиной и человеком и между машиной и машиной суждено играть все возрастающую роль”.
В условиях изменившихся реалий начала ХХI века требует своего нового прочтения и винеровская критика любых проявлений мировоззренческого догматизма.
|
|
|
Приведем определение информации, данное Винером в книге «Кибернетика и общество»: “Информация – это обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспосабливания к нему наших чувств”, это определение трудно назвать исчерпывающим даже с точки зрения кибернетики, так как оно имеет выраженный антропологический оттенок и не охватывает, к примеру, область процессов информационного обмена между частями вычислительной машины.
Тем не менее, данная дефиниция, по сути, близка к попыткам раскрыть содержание понятия “информация” через понятие “отражение”, под которым, с позиций, как кибернетики, так и общей теории систем можно понимать процесс и результат взаимодействия сложной динамической системы с внешней средой, приводящий к изменению состояния системы либо к изменению ее организации, соответствующему каким-либо сторонам отражаемого внешнего воздействия.
Подобная трактовка понятия “отражение” и не претендующие на бесспорность варианты его использования для раскрытия содержания кибернетических понятий “информация”, “коммуникация”, “сообщение”, не противоречат винеровскому замыслу кибернетики – и как науки “об управлении и коммуникации в животном и машине”, и как теории организации сложных динамических систем.
По сравнению с концепцией Белла подход Винера к пониманию особенностей “двух промышленных революций” представляется свободным от внутренних противоречий и более логичным.
Характерной чертой первой из них, начавшейся более двухсот лет назад и завершившейся во второй половине прошлого века, Винер называет использование технологических новшеств, развивавшихся “за исключением значительного числа изолированных примеров... по линии замены человека и животного как источника энергии машинами, не затрагивая в какой-либо значительной степени другие человеческие функции”.
Начало научно-технической, или “второй промышленной” революции открывает эру использования техники, для которой “человеческий мозг служит своего рода показателем того, на что способна автоматическая машинерия”, в сфере интеллектуальной деятельности людей.
Задача обоснования исходных понятий кибернетики, особенно таких, как информация, управление, обратная связь и др. требуют выхода в более широкую, философскую область знаний, где рассматриваются атрибуты материи – общие свойства движения, закономерности познания.
Основные особенности кибернетики как самостоятельной научной области состоит в следующем:
|
|
|
1. Кибернетика способствовала формированию информационной концепции представления систем.
2. Кибернетика рассматривает системы только в динамике.
3. Кибернетика практикует вероятностные методы исследования поведения сложных систем.
4. В кибернетики применяется метод исследования систем с использованием понятия «черный ящик», под которым понимается система, в которой исследователю доступна лишь входная и выходная информация этой системы, а внутреннее устройство может быть неизвестно.
5. Очень важным методом кибернетики, использующим понятие «черного ящика», является метод моделирования.
Познание и самообучение
Винер четко и однозначно определяет главный признак "разумной" кибернетической системы, будь это человек, развитое животное или машина. Этим признаком является способность к самообучению, которое заключается не просто в накоплении информации об окружающей среде, а в выработке алгоритмов поведения в динамически меняющихся условиях. Так как изменение условий внешней среды может быть вызвано действиями обучаемого, то речь может идти об обучающихся системах первого, второго и более высоких порядков, в зависимости от того насколько возможно прогнозирование последствий собственных действий. Это особенно важно для человека в индустриальном обществе, так как "мы изменили свою окружающую среду до такой степени, что должны измениться сами, для того чтобы выжить". Таким образом, развитие интеллекта (человеческого или машинного) путем самообучения является необходимым условием выживания.
Более того, так как прогресс и, соответственно, техническое могущество человека существенно опережают возможности биологической эволюции, передача части функций по управлению и контролю машине становится неизбежной. Причем такая "машина, созданная для принятия решений, будет в буквальном смысле "озадачена", если не будет обладать способностью к обучению". Но если часть функций, до этого свойственных исключительно человеку, неизбежно должна быть передана машине, то человек должен будет сам стать самосовершенствующейся системой второго порядка, то есть быть способным прогнозировать последствия такой передачи управления. "Горе тому, кто позволит машине принимать за него решения, если только этому не предшествовало изучение принципов ее действия и не было установлено, что их применение приемлемо для нас". Роль человека в технологии принятия решений не снижается, а, наоборот, качественно возрастает. Само определение жизни в информационной среде приобретает специфические кибернетические очертания: "Я повторяю, жить эффективно, это значит быть подверженным постоянному потоку влияния внешнего мира и самим оказывать активное влияние на окружающий мир, в котором мы лишь промежуточный этап. Образно выражаясь, быть живым в мире - значит, принимать участие в продолжающемся процессе развития знания и его беспрепятственном постоянном обмене".
Какова же цель этой игры? (Не путать со смыслом). Она, буквально, заключается в том, чтобы "бежать впереди паровоза". Здесь необходимо вспомнить о связи информации и энтропии. Паровоз - это движение прогресса и цивилизации, требующее все новых энергетических ресурсов, сжигаемых в топке и повышающих энтропию в ее стремлении к состоянию равновесного "теплого болота", и дающее кратковременные (пока горит огонь) удобства и преимущества. Остановить паровоз невозможно. Он может остановиться сам, когда нечего будет бросать в топку, но это равносильно смерти. Вы сами можете и не участвовать в процессе, если он вам не нравится, но на ваше место погреться у топки всегда найдется много претендентов. Поэтому удел большинства разумных, активных и неэгоистичных существ - буквально, бежать впереди нашего паровоза, с тем чтобы на ближайшем полустанке на смену дровам заготовить бункер с углем, а потом - цистерну нефти, а затем - тележку с ураном, потом - бидон с дейтерием... Что ждет на следующем полустанке? По этому поводу Винер пишет: "Мы живем только благодаря изобретениям, причем не только тем из них, которые уже были сделаны, но, в большей степени, благодаря нашей надежде на новые, еще не сделанные изобретения в будущем".
Но это пока все о цели. Мы все участвуем в движении к ней, хотим мы этого или нет, так как эту постоянно ускользающую цель устанавливает даже не общество, а второе начало термодинамики. А в чем же смысл? Не следует ожидать так много от этой статьи! В конце концов, для каждого этот смысл может быть своим. Винер знал свой смысл, и это знание помогало ему победить депрессию. Я предполагаю, что такой смысл присутствует в жизни каждого человека, поэтому для вас хочу оставить несколько намеков, которые могут помочь в поиске. Вот они.
Информация не возникает и не создается. Она только передается (как правило, с искажениями). Кто же тогда первичный источник информации? Важно не кто или что является этим источником, а то, что в первичном источнике адекватной информации содержатся все ответы на все вопросы, даже незаданные. Доступ к ним получают те, кто осознает свою инструментальную роль и ответственность за ее осуществление при условии готовности общества в целом. Для остальных - эта информация остается скрытой в шумоподобных сигналах с высокой избыточностью.
Понятие кибернетики
Кибернетика возникла на стыке многих областей знания: математики, логики, семиотики, биологии и социологии.
Обобщающий характер кибернетических идей и методов сближает науку об управлении, каковой является кибернетика, с философией.
Задача обоснования исходных понятий кибернетики, особенно таких, как информация, управление, обратная связь и др. требуют выхода в более широкую, философскую область знаний, где рассматриваются атрибуты материи - общие свойства движения, закономерности познания.
Сама кибернетика как наука об управлении многое дает современному философскому мышлению. Она позволяет более глубоко раскрыть механизм самоорганизации материи, обогащает содержание категории связей, причинности, позволяет более детально изучить диалектику необходимости и случайности, возможности и действительности. Открываются пути для разработки "кибернетической" гносеологии, которая не подменяет диалектический материализм теорией познания, но позволяет уточнить, детализировать и углубить в свете науки об управлении ряд существенно важных проблем.
Возникнув в результате развития и взаимного стимулирования ряда, в недалеком прошлом слабо связанных между собой, дисциплин технического, биологического и социального профиля кибернетика проникла во многие сферы жизни.
Столь необычная "биография" кибернетики объясняется целым рядом причин, среди которых надо выделить две.
Во-первых, кибернетика имеет необычайный, синтетический характер. В связи с этим до сих пор существуют различия в трактовке некоторых ее проблем и понятий.
Во-вторых, основополагающие идеи кибернетики пришли в нашу страну с Запада, где они с самого начала оказались под влиянием идеализма и метафизики, а иногда и идеологии. То же самое, или почти то же самое происходило и у нас. Таким образом, становится очевидной необходимость разработки философских основ кибернетики, освещение ее основных положений с позиции философского познания.
Осмысление кибернетических понятий с позиции философии будет способствовать более успешному осуществлению теоретических и практических работ в этой области, создаст лучшие условия для эффективной работы и научного поиска в этой области познания.
Кибернетика как перспективная область научного познания привлекает к себе все большее внимание философов. Положения и выводы кибернетики включаются в их области знания, которые в значительной степени определяют развитие современной теории познания. Как справедливо отмечают отечественные исследователи, кибернетика, достижения которой имеет громадное значение для исследования познавательного процесса, по своей сущности и содержанию должна входить в теорию познания.
Исследование методологического и гносеологического аспектов кибернетики способствует решению многих философских проблем. В их числе - проблемы диалектического понимания простого и сложного, количества и качества, необходимости и случайности, возможности и действительности, прерывности и непрерывности, части и целого. Для развития самих математики и кибернетики важное значение имеет применение к материалу этих наук ряда фундаментальных философских принципов и понятий, применение, обязательно учитывающее специфику соответствующих областей научного знания. Среди этих принципов и понятий следует особо выделить положение отражения, принцип материального единства мира конкретного и абстрактного, количества и качества, нормального и содержательного подхода к познанию и др.
Философская мысль уже много сделала в анализе аспектов и теоретико-познавательной роли кибернетики. Было показано, сколь многообещающим в философском плане является рассмотрение в свете кибернетики таких вопросов и понятий, как природа информации, цель и целенаправленность, соотношение детерминизма и теологии, соотношение дискретного и непрерывного, детерминистского и вероятностного подхода к науке.
Нужно сказать и о большом значении кибернетики для построения научной картины мира. Собственно предмет кибернетики - процессы, протекающие в системах управления, общие закономерности таких процессов.
Кибернетика - это учение об управляющих устройствах, о передаче и переработке в них информации. Она использует некоторые результаты математической логики, теории вероятностей, электроники, использует количественные аналогии между работой машины, деятельностью живого организма, а также некоторыми общественными явлениями. Аналогии эти основываются на том, что как у машины, так и в организме и обществе имеются управляющие и управляемые составные части, связанные передаваемыми сигналами, встречается обратная связь и т. д. Центральным понятием здесь является “информация” - последовательность сигналов, передаваемых от передатчика к приемнику, накопляемых в запоминающем устройстве, обрабатываемых и выдаваемых в виде готовых результатов. Так и наш мозг обрабатывает сигналы органов чувств, которые он получает при посредстве центростремительных нервов.
Количественная сторона вышеперечисленного позволяет построить цельную теорию информации и связи, применимую в существенно различных областях - в автоматической технике, языкознании, в физиологии, психологии, в управлении предприятиями, планировании и т. п. Типичными для кибернетических устройств являются быстродействующие электронные вычислительные машины. В отличие от большинства прежних машин, которые заменяют мускульную работу человека, эти машины выполняют важные функции умственного труда.
Кибернетика - эта высшая ступень автоматизации - вместе с ядерной энергией, реактивным двигателем и искусственными материалами образует основу новой промышленной революции, принципиально новой технической эры.
Общее значение кибернетики обозначается в следующих направлениях:
1. Философское значение, поскольку кибернетика дает новое представление о мире, основанное на роли связи, управления, информации, организованности, обратной связи и вероятности.
2. Социальное значение, поскольку кибернетика дает новое представление об обществе, как организованном целом. О пользе кибернетики для изучения общества не мало было сказано уже в момент возникновения этой науки.
3. Общенаучное значение в трех смыслах: во-первых, потому что кибернетика дает общенаучные понятия, которые оказываются важными в других областях науки - понятия управления, сложно динамической системы и тому подобное; во-вторых, потому что дает науке новые методы исследования: вероятностные, стохастические, моделирования на ЭВМ и так далее; в-третьих, потому что на основе функционального подхода «сигнал-отклик» кибернетика формирует гипотезы о внутреннем составе и строении систем, которые затем могут быть проверены в процессе содержательного исследования.
4. Методологическое значение кибернетики определяется тем, что изучение функционирования более простых технических систем используется для выдвижения гипотез о механизме работы качественно более сложных систем с целью познания происходящих в них процессов - воспроизводства жизни, обучения и так далее.
5. Наиболее известно техническое значение кибернетики - создание на основе кибернетических принципов ЭВМ, роботов, ПЭВМ, породившее тенденцию кибернетизации и информатизации не только научного познания, но и всех сфер жизни.
|
|
|
