Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Понятие автомата и алгоритма

ВВЕДЕНИЕ В КИБЕРНЕТИКУ

краткий конспект правка 2015 г.

ВВЕДЕНИЕ

Кибернетика - это исследование общих закономерностей управления и передачи информации в различных системах, будь то техника, живые организмы, общество.

Именно в общности идей в разных областях знания и состоит смысл введения кибернетики; так она исторически и возникла.

Всё это позволяет дать другое(современное) определение кибернетики:

Важные понятия кибернетики. Более простые:

система, связь, процесс, алгоритм, обратная связь, чёрный ящик.

Более сложные:

информация, управление, связь (коммуникация), автомат, самоорганизация, интеллект.

Повторим: именно эти понятия выделяются в машинах, живых организмах, организациях (обществе). Кибернетика фокусирует внимание на том, как что-либо (компьютерное, механическое, биологическое, социальное) обрабатывает информацию, реагирует на неё и изменяется под её воздействием.

При этом именно в кибернетике появились такие понятия как: обратная связь, чёрный ящик, самоорганизация; другие понятия существовали до кибернетики.

Объектом кибернетики является управляемая система (или набор взаимодействующих управляемых систем).

В кибернетика также вводят понятия кибернетического подход а, кибернетической систем ы (будут в курсе). И то, и другое, рассматривается абстрактно, вне зависимости от их природы конкретных объектов, к которым эти понятия потом применяются.

Гл.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ КИБЕРНЕТИКИ

Информация, управление, система управления

Понятия объекта и свойства объекта

Базовыми понятиями для входа в данный курс являются понятия объекта и свойства

Объект и свойство – важнейшие метки для остановки нашего внимания на чем-либо и для запоминания отличия одних ощущений от других.

Понятия объекта и свойства являются первичными. Это означает, что они не определяются через более простые.

Первичные понятия не могут быть определены, но могут быть пояснены. Для них часто существуют так называемые поясняющие определения.

Наиболее типичное поясненио для первичного понятия «объект »: То, на чем в данный момент сосредоточено наше внимание

Наиболее типичные пояснения для первичного понятия «свойство »: Признак, составляющий особенность объекта

На практике свойство всегда привязывается к определённому объекту («свойство объекта»).

Информация

К понятию информации существует несколько подходов.

Первый подход: Во многих источниках информация определяется как данные, сведения, сообщения, сигналы, факты. Также к информации относят знания.

У казанные понятия являются синонимами информации или её частными случаями.

Второй подход: Информация – это первичное (аксиоматическое) понятие.

Третий подход: Информация – это структурированное отображение свойств объекта

Вместо «структурированный» в приведённом определении можно говорить также: «пригодный для восприятия». Или по простому: надо знать, что означает информация в данном месте.

Это третье определение мы будем считать в данном курсе основным.

Различают актуальную и потенциальную информацию. Актуальной является та информация, которая нам известна, которой мы прямо сейчас можем воспользоваться.

Потенциальна та информация, которая где-либо имеется, при необходимости мы до нее доберемся и воспользуемся.

Потенциальной можно считать и ту информацию, которая пока неизвестна науке. До неё можно добраться, но неизвестно когда и какими усилиями..

Понятие управления

Рассмотрим объект и его свойства. Фиксируем все свойства объекта.

Состояние объекта определим как фиксированный набор его свойств (параметров, характеристик).

Свойства объекта могут изменяться. Если хоть один параметр объекта изменился, это уже другое состояние. Отсюда понятно, что состояния объекта редко бывают неизменными. В объектах постоянно происходят изменения.

Изменение объекта можно рассматривать как чередование его состояний. Эти изменения могут быть:

· непрерывными

· дискретными.

Чередование состояний образуют некоторые последовательности.

Назовем эту последовательность состояний траекторией.

Последовательности состояний могут ветвиться, т.е. с некоторого места события пойдут либо по одному, либо по иному пути (см. рис.).

На Рис. точки или линии – дискретные и непрерывные последовательности состояний объекта. ○ - точки ветвления. В точках ветвления присутствует внешнее воздействие (оно не изображено).

Воздействия в точках ветвления могут иметь различный характер, например, целенаправленный, случайный, интуитивный и др. Среди них выделяются действия по принципу «если так, то так», т.е., если объект Â находится в состоянии А, то будет совершено действие a, если объект Â находится в состоянии В, то будет совершено действие b и т.д.

Действия по принципу «если так, то так» называются логическими.

Возможность воздействий на изменения в объекте позволяет поставить задачу достижения заранее выделенного (желаемого, требуемого) состояния объекта.

Желаемое состояние объекта назовём целью

желаемое состояние ЦЕЛЬ

текущее состояние

Воздействия, переводящие объект из текущего состояния в желаемое

Воздействия, не переводящие объект из текущего состояния в желаемое

Теперь мы готовы дать важное определение.

Управлением называется специально организованное изменение состояния объекта, ведущее к выполнению поставленной цели

Управление – это всегда воздействие на объект. Для нахождения управления необходимо уметь предвидеть (рассчитать), последствия воздействия.

Вырабатывать и выполнять управление может как человек, так и техническое средство.

Системы управления

Для реализации выбранных воздействий обычно необходимо иметь специальные технические приспособления и организационные возможности.

Это, например, рычаги и другие механические приспособления, алгоритмы и программы для компьютера, это руководитель, его заместители, секретари и пр.

Система управления обычно является частью того объекта, которым необходимо управлять.

Тем не менее, систему управления почти всегда можно отделить от основного объекта и считать другим, специальным объектом. Вводятся термины – управляемая система (основной объект) и управляющая система (другой, дополнительный объект - это система управления).

Часто также говорят, что система управления наложена на управляемый объект Эта ситуация представлена на Рис.

другой объект (управляющий) = система управления

основной объект (управляемый)

Основой управления, как уже говорилось в предыдущем пункте, является логический выбор (принцип «если так, то так»). Такой выбор делается на основе информации.

1.2 Автоматическое и автоматизированное управление

Понятие автомата и алгоритма

Существует три основных способа выработки управления:

1) человеком (HS)

2) техническим средством (AU)

3) человеком и техническим средством совместно (HS+AU).

Техническое средство, способное вырабатывать управление, называется автоматом.

Автомат может выполнять воздействие на объект, т.е. осуществлять управление, только по заложенным в него жестко определенным правилам – алгоритмам.

Запись алгоритма в виде, воспринимаемом автоматом, называется программой.

Человек, в отличие от автомата, может производить действия с той или иной степенью отхода от жёстких правил, а как крайний случай, вообще без алгоритма.

Это - принципиальное различие в возможностях автомата и человека. Говорят, что автомат способен работать только по жёсткому алгоритму, а режим работы человека с применением опыта, интуиции, неформального мышления называют мягким алгоритмом.

Действия автомата и человека как автомата (по жесткому алгоритму) называют формализованными, а действия со значительным отходом от этого правила – неформализованными.

12 3 4 Следующая ⇒