Кибернетично съобщение. Какво е кибернетика

Съвременното поколение е свидетел на бързото развитие на науката и технологиите. През последните триста години човечеството премина от най-простите парни машини до мощни ядрени електроцентрали, усвои свръхзвукови скорости на полета, постави енергията на реките в свои услуги, създаде огромни океански кораби и гигантски земекопни машини, които заместват работата на десетки хиляди копачи. С изстрелването на първия изкуствен спътник на Земята и полета на първия човек в космоса хората проправиха пътя за изследване на космоса.

Въпреки това до средата на 20-ти век почти всички механизми, създадени от човека, са предназначени да изпълняват, макар и много разнообразни, но главно изпълнителни функции. Техният дизайн винаги е предвиждал повече или по-малко сложен контрол, извършван от човек, който трябва да оцени външната ситуация, външните условия, да наблюдава хода на конкретен процес и съответно да контролира машини, трафик и т.н. Областта на умствената дейност, психиката , областта на логическите функции Доскоро човешкият мозък изглеждаше напълно недостъпен за механизация.

Рисувайки картини на живота на бъдещото общество, авторите на научнофантастични разкази и разкази си представят, че цялата работа за човек ще бъде извършена от машини, а ролята на човек ще бъде сведена само до наблюдение на работата на тези машини и натискане на съответните бутони на дистанционното управление, които контролират определени операции.

Съвременното ниво на развитие на радиоелектрониката обаче позволява да се постави и реши проблемът за създаване на нови устройства, които биха освободили човек от необходимостта да наблюдава и управлява производствения процес, т.е. биха заменили оператора или диспечера. Появи се нов клас машини - управляващи машини, способни да изпълняват голямо разнообразие от и често много сложни задачи по управление на производствени процеси, трафик и др. Създаването на управляващи машини ни позволява да преминем от автоматизация на отделни машини и агрегати към комплексната автоматизация на конвейери, цехове и цели фабрики.

Компютърните технологии се използват не само за управление на технологични процеси и решаване на множество трудоемки научни, теоретични и дизайнерски изчислителни проблеми, но и в областта на икономическото управление, икономиката и планирането.

Кибернетична концепция

Има голям брой различни определения на понятието "кибернетика", но всички те се свеждат до факта, че кибернетиката е наука, която изучава общите закони на структурата на сложни системи за управление и протичането на процесите на управление в тях. Тъй като всички процеси на управление са свързани с вземане на решения въз основа на получената информация, кибернетиката често се определя като наука за общите закони за получаване, съхранение, предаване и трансформиране на информация в сложни системи за управление.

Възникването на кибернетиката като самостоятелно научно направление датира от 1948 г., когато американският учен, професор по математика в Масачузетския технологичен институт Норберт Винер (1894-1964) публикува книгата „Кибернетика, или контрол и комуникация в животното и Машина.” В тази книга Винер обобщава моделите, свързани със системите за управление от различно естество - биологични, технически и социални. Въпросите на контрола в социалните системи са разгледани по-подробно от него в книгата „Кибернетика и общество“, публикувана през 1954 г.

Името „кибернетика” произлиза от гръцкото „кибернетес”, което първоначално означава „рулеви”, „рулеви”, но по-късно започва да означава „владетел на хората”. Така древногръцкият философ Платон в своите писания в някои случаи нарича кибернетиката изкуството да се управлява кораб или колесница, а в други - изкуството да се управляват хора.

Трябва да се отбележи, че думата "kybernetes" е трансформирана от римляните в "губернатор".

Известният френски физик А. М. Ампер (1775-1836) в своя труд „Есе върху философията на науките или аналитично изложение на естествената класификация на цялото човешко познание“, чиято първа част е публикувана през 1834 г., нарича кибернетиката науката на текущото управление на държавата (народа), което помага на правителството да решава конкретни проблеми, стоящи пред него, като се вземат предвид различни обстоятелства в светлината на общата задача за осигуряване на мир и просперитет на страната.

Терминът „кибернетика“ обаче скоро беше забравен и, както беше отбелязано по-рано, беше възроден през 1948 г. от Винер като наименование на науката за управление на технически, биологични и социални системи. Друго определение е предложено от Луис Кауфман: „Кибернетиката е изследване на системи и процеси, които взаимодействат сами по себе си и се самовъзпроизвеждат.“

Кибернетичните методи се използват за изследване на случая, когато действието на система в околната среда причинява някаква промяна в околната среда и тази промяна се проявява в системата чрез обратна връзка, която причинява промени в начина, по който системата се държи. Изследването на тези „вериги за обратна връзка“ е мястото, където се намират методите на кибернетиката.

Възникна съвременната кибернетика, включваща изследвания в различни области на системите за управление, теорията на електрическите вериги, машинното инженерство, математическото моделиране, математическата логика, еволюционната биология, неврологията, антропологията. Тези изследвания се появяват през 1940 г., главно в трудовете на учени по т.нар. Конференции на Мейси Друго определение е предложено от Луис Кауфман.

Други области на изследване, които повлияха или бяха повлияни от развитието на кибернетиката: теория на управлението, теория на игрите, теория на системите (математическият аналог на кибернетиката), психология (особено невропсихология, бихевиоризъм, когнитивна психология) и философия.

Сфера на кибернетиката

Обект на кибернетиката са всички управлявани системи. Системи, които не могат да бъдат контролирани, по принцип не са обект на изследване на кибернетиката. Кибернетиката въвежда понятия като кибернетичен подход, кибернетична система. Кибернетичните системи се разглеждат абстрактно, независимо от тяхната материална природа. Примери за кибернетични системи са автоматичните регулатори в технологиите, компютрите, човешкия мозък, биологичните популации, човешкото общество. Всяка такава система е набор от взаимосвързани обекти (елементи на системата), способни да възприемат, запомнят и обработват информация, както и да я обменят. Кибернетиката разработва общи принципи за създаване на системи за управление и системи за автоматизиране на умствения труд. Основното техническо средство за решаване на кибернетични проблеми са компютрите. Следователно възникването на кибернетиката като самостоятелна наука (Н. Винер, 1948) се свързва със създаването на тези машини през 40-те години на 20 век, а развитието на кибернетиката в теоретичен и практически аспект се свързва с прогреса на електронните компютърни технологии.

Теория на сложните системи

Теорията на сложните системи анализира природата на сложните системи и причините зад техните необичайни свойства.

Комплексни системи
Теория на сложните системи

В изчисленията

В изчислителната техника кибернетичните методи се използват за управление на устройства и анализ на информация.

В инженерството

Кибернетиката в инженерството се използва за анализиране на системни повреди, където малки грешки и недостатъци могат да доведат до повреда на цялата система.

По икономика и управление

Кибернетичен контрол

По математика

В социологията

История

В Древна Гърция терминът "кибернетика", първоначално обозначаващ изкуството на кормчията, започва да се използва в преносен смисъл за обозначаване на изкуството на държавника, управляващ града. В този смисъл той е използван по-специално от Платон в Законите.

Първата изкуствена автоматична система за регулиране, водният часовник, е изобретен от древногръцкия механик Ктесибий. В неговия воден часовник водата течеше от източник, като стабилизиращ резервоар, в басейн, а след това от басейна към механизмите на часовника. Устройството на Ctesibius използва конусообразен поток, за да наблюдава нивото на водата в своя резервоар и съответно да регулира скоростта на водния поток, за да поддържа постоянно ниво на водата в резервоара, така че да не бъде нито препълнен, нито източен. Това беше първото изкуствено, наистина автоматично, саморегулиращо се устройство, което не изискваше никаква външна намеса между обратната връзка и контролните механизми. Въпреки че естествено не са наричали тази концепция науката за кибернетиката (те са я смятали за област на инженерството), Ктесибий и други древни майстори като Херон от Александрия или китайския учен Су Сонг се смятат за едни от първите, които изучават кибернетиката принципи. Изследването на механизмите в машини с коригираща обратна връзка датира от края на 18-ти век, когато парната машина на Джеймс Уат е оборудвана с контролно устройство, центробежен регулатор с обратна връзка, за да контролира скоростта на двигателя. А. Уолъс описва обратната връзка като "необходима за принципа на еволюцията" в известната си работа от 1858 г. През 1868 г. великият физик Дж. Максуел публикува теоретична статия за контролните устройства и е един от първите, които преразглеждат и подобряват принципите на саморегулиращите се устройства. J. Uexküll използва механизма на обратната връзка в своя модел на функционалния цикъл (на немски Funktionskreis), за да обясни поведението на животните.

ХХ век

Съвременната кибернетика започва през 40-те години на миналия век като интердисциплинарна област на изследване, съчетаваща системи за управление, теория на електрическите вериги, машинно инженерство, логическо моделиране, еволюционна биология и невронауки. Електронните системи за управление датират от работата на инженера от Bell Labs Харолд Блек през 1927 г. върху използването на отрицателна обратна връзка за управление на усилватели. Идеите също имат връзки с биологичната работа на Лудвиг фон Берталанфи в общата теория на системите.

Кибернетиката като научна дисциплина се основава на работата на Винер, МакКълох и други като W. R. Ashby и W. G. Walter.

Уолтър беше един от първите, които изградиха автономни роботи, които да помогнат в изследването на поведението на животните. Заедно с Великобритания и Съединените щати, Франция е важно географско място за ранната кибернетика.

По време на този престой във Франция Винер получава предложение да напише есе на тема комбиниране на тази част от приложната математика, която се намира в изучаването на Брауновото движение (т.нар. процес на Винер) и в теорията на телекомуникациите. Следващото лято, вече в Съединените щати, той използва термина "кибернетика" като заглавие на научна теория. Името е предназначено да опише изследването на "целенасочени механизми" и е популяризирано в книгата "Кибернетика или контрол и комуникация в животното и машината" (Hermann & Cie, Париж, 1948 г.). В Обединеното кралство клубът Ratio е създаден около това през 1949 г. Друго определение е предложено от Луис Кауфман.

Кибернетиката в СССР

Холандските социолози Гайер и Ван дер Зувенпрез 1978 г. те идентифицират редица характеристики на възникващата нова кибернетика. „Една от характеристиките на новата кибернетика е, че тя разглежда информацията като конструирана и реконструирана от хората, взаимодействащи с околната среда. Това осигурява епистемологичната основа на науката, когато се гледа от гледна точка на наблюдател. Друга особеност на новата кибернетика е нейният принос за преодоляване на проблема с редукцията (противоречията между макро- и микроанализа). Така тя свързва индивида с обществото." Гайер и Ван дер Зувен също отбелязват, че „преходът от класическа кибернетика към нова кибернетика води до преход от класически проблеми към нови проблеми. Тези промени в мисленето включват, наред с други, промени от акцент върху управляваната система към контролиращата система и фактора, който ръководи управленските решения. И нов акцент върху комуникацията между множество системи, които се опитват да управляват една друга."

Последните усилия в изучаването на кибернетиката, системите за контрол и поведението при промяна, както и в такива свързани области като теория на игрите (анализ на груповото взаимодействие), системи за обратна връзка в еволюцията и изследване на метаматериали (материали със свойства на атомите на техните компоненти извън Нютоновите свойства) доведоха до съживяване на интереса към тази все по-актуална област.

Разшири дефиницията, за да включи потоци от информация „от всякакъв източник“, от звездите до мозъка.

Според друга дефиниция на кибернетиката, предложена през 1956 г. от Л. Куфинял Друго определение е предложено от Луис Кауфман, един от пионерите на кибернетиката, кибернетиката е „изкуството да се гарантира ефективността на действието“.

Друго определение е предложено от Луис Кауфман Друго определение е предложено от Луис Кауфман: „Кибернетиката е изследване на системи и процеси, които взаимодействат сами по себе си и се самовъзпроизвеждат.“

Сфера на кибернетиката

Теория на сложните системи

В изчисленията

В инженерството

По икономика и управление

По математика

В социологията

История

Джеймс Уат

ХХ век

Кибернетиката като научна дисциплина се основава на работата на Винер, МакКълох и други като W. R. Ashby и W. G. Walter.

Норберт Винер

Кибернетиката в СССР

Известни учени

Ампер, Андре Мари (-)
Вишнеградски, Иван Алексеевич (-)
Норберт Винер (-)
Уилям Ашби (-)
Хайнц фон Фьорстер (-)
Клод Шанън (-)
Грегъри Бейтсън (-)
Клаус, Георг (-)
Китов, Анатолий Иванович (-)
Ляпунов Алексей Андреевич (-)

Кибернетикът е специалист, който изучава управлението на информационните процеси в системите, както и механизмите за нейното предаване там. Кибернетиката възниква в пресечната точка на голям брой науки. Той има своите връзки с огромен брой различни дисциплини: психология, социология, биология, компютърни науки и т.н. Можем да кажем, че кибернетиката изучава системите за управление.

Малко за системите

Системата е подредена съвкупност от елементи, между които възниква някакво взаимодействие и която е насочена към изпълнението на конкретна задача. Основното правило на системите е, че нито една от тях не е банална колекция от всички елементи. Всяка система може да се използва като пример. Ако компютърът беше банална колекция от части, той просто нямаше да работи.

Специалист по кибернетика е специалист, който изучава и компютри. Научните му интереси включват и задачи, изпълнявани от компютри. Въз основа на ефективността се оценяват възможностите за подобряване на дадена система. Компютърът е управлявана система. Това означава, че може да се промени под въздействието на човека. Има и неконтролируеми системи, например Вселената. Той не е в обхвата на интересите на кибернетиците поради това, че не може да бъде контролиран от хората.

Какво правят кибернетиците?

Кибернетикът е учен, който се занимава с цял набор от различни изследвания:

Изкуствен интелект.
Човешко тяло.
Сложни информационни системи като компютри и техните мрежи.

Кибернетиката е разделена на много различни клонове, които се основават на връзки между определени научни дисциплини. Например, има психологически или технически. Като цяло има цял набор от отрасли, в които кибернетиката се прилага. Това е много разпространена наука, която се използва навсякъде. Нека разгледаме по-отблизо клоновете на тази дисциплина.

Психологическа кибернетика

Психологическа кибернетика - чийто предмет е в много отношения подобен на общата психология, както и на неврофизиологията. Но това е друг разговор. Този клон изучава взаимодействието между различни системи за анализ и обмена на информация в човешкия мозък. Тази наука се занимава и с изграждането на реалистични модели на определени психични функции. Нека ги разгледаме по-подробно, за да стане малко по-ясно:

Мислене. Всеки човек мисли различно. По своята същност този умствен процес е начин за отразяване на заобикалящата действителност от човешката психика, което се изразява в преценки, заключения и концепции. Всеки човек има свой стил на мислене, специфичен за него. Следователно можем да кажем, че този стил има определени характеристики, които кибернетиката се опитва да симулира.
памет. Не всичко може да запомни човек, както и механизмът на запаметяване на всеки човек е индивидуален. В същото време кибернетиката се опитва да идентифицира някои общи свойства и да изгради реалистични модели на тяхна основа, които ще помогнат на психолозите да взаимодействат по-ефективно с хората.
Усещане за реалност, което се основава на прякото въздействие на отделни части от заобикалящата ни действителност върху нашите сетива. За да почувства човек нещо, трябва първо да обработи информацията. И тези механизми за обработка се изучават от психологическата кибернетика.

Разбира се, това не са всички области, които попадат в кръга на интересите на психологическата кибернетика. Но това е достатъчно, за да разкрие тази индустрия.

Икономическа кибернетика

Кибернетиката също доста често изучава икономически въпроси. кибернетика" е следната: тази област се опитва да използва откритието на кибернетиката във връзка с различни икономически системи. Тъй като последните обикновено са контролируеми, въпросната дисциплина е пряко свързана с тях.

Ако вземем по-разширена дефиниция, тогава икономическата кибернетика е наука, която се формира в пресечната точка на три науки: математика, икономика и самата кибернетика. И затова е ценна.

Изводи

Разбрахме какво е кибернетика. Значението на тази дума ни стана ясно. И това е страхотно. Сега не е нужно да мислите какво означава думата „кибернетика“, тъй като някои хора може дори да са решили да посветят живота си на тази наука, след като са прочели тази статия. Бих искал да се надявам. Кибернетикът може да се счита за универсален специалист във всяка област. В края на краищата повечето области от нашия живот се основават на контролирани системи, които са включени в обхвата на изследване на тази наука. Тъй като става все по-популярен всеки ден, можем спокойно да кажем: изкуственият интелект е бъдещето. Кибернетиката е истински универсален инструмент. Ето защо той е ценен.

В динамични системи, която се основава на теоретичната основа на логиката, математиката и широкото използване за тези цели

Андре Мари Амперпреди около двеста години той завърши работа, озаглавена „Есета върху философията на науките“. В работата си френският математик и физик се стреми да систематизира всички съществуващи научни знания. Ученият постави науката в отделен раздел, който според неговото предположение трябваше да изучава начините за управление на обществото. Той извежда името на тази наука от гръцката дума „cybernetes“, което означава „рулеви“, „рулеви“.

Научна кибернетикае поставен от Ампер в раздел „Политика“. Дълго време терминът изобщо не се използва, като по същество се забравя за него.

Едва през 1948г Норберт Винер, американски математик, публикува работата „Кибернетика или управление и комуникация в живите организми и машини“. Книгата предизвика голям обществен интерес.

Крайъгълни камъни на кибернетикатанаречени автомати и теорията на алгоритмите, които изучават методите за конструиране на системи, предназначени за Математическият апарат на науката кибернетика е много широк. Тя включва теория на вероятностите, теория на функциите, математическа логика и други клонове на математиката.

Основна роля в развитието на научните подходи към кибернетиката играе биологията, която изучава процесите на управление, присъщи на живата природа. Решаващо за развитието на кибернетиката е разрастването на автоматизацията и електрониката, което води до появата на високоскоростни компютри. Това отвори безпрецедентни възможности за обработка на информация и моделиране на системи за управление.

Физиката, математиката, биологията, психиатрията, физиологията, икономиката, философията и инженерството от различни области започнаха да използват услугите на новата наука.

защото кибернетични изследванияпроцеси на управление, тогава тези науки се стремят да развиват процеси на управление в областите на собствените си интереси. В резултат на това най-голямото внимание по време на изследването беше привлечено от живия организъм - самия човек, който беше система за управление от най-висок тип, чиито функции учените и инженерите се стремяха да възпроизведат с помощта на автомати.

Кибернетиката изследваобщи свойства на различни системи за управление, които са присъщи на живата природа, органичния свят и колектива на хората.

Контролен обект(машина, автоматизирана линия, жива клетка, набор от символи) и управляващо устройство (мозък или автоматична машина) непрекъснато обменят информация.

Управлението е свързано с прехвърлянето, съхранението, натрупването, обработката на данни и информация, които характеризират обекта, външните условия, хода на процесите и работната програма.

Различните системи се различават една от друга по природа (светлинни, звукови, химически, механични, електрически сигнали, документи). Но във всеки случай тези процеси се подчиняват на общи закони. Всички те се характеризират с наличието на обратна връзка. Освен това всички управляващи устройства включват елементи и функции, които имат общи черти, характерни както за живите организми, така и за изкуствените машини. Те са в състояние да възприемат информация, да я натрупват, да я запомнят и т.н.

Кибернетиката се развива изключително бързо. За около четвърт век тя се превърна в една от водещите дисциплини, придобивайки научно признание и общочовешко значение.

Днес кибернетика- пълноценна наука за принципите на управление в определени области на науката и социалния живот (икономическа, техническа, ядрена кибернетика и др.) Кибернетиката развива концепции и изгражда

Кибернетиката е вид управление, което разглежда организацията като система, чиито елементи са взаимосвързани; осигурява оптимални решения на динамични проблеми; използва специфични методи на кибернетиката (обратна връзка, самоорганизация и др.); прилага автоматизация и механизация на управленския труд на базата на контролно-изчислителна техника и компютри.