Кібернетика

Д. Використання інформації для прийняття рішень

Останній клас дисциплін, що входять у теоретичну інформатику, орієнтований на використання інформації для прийняття рішень у всіляких ситуаціях, що виникають у навколишньому світі. Сюди, насамперед, входить теорія прийняття рішень, що вивчає загальні схеми, які використовують люди при виборі потрібного їм рішення із множини альтернативних можливостей. Такий вибір часто здійснюють в умовах конфлікту або протиборства. Моделі такого типу вивчає теорія ігор.

Серед усіх можливих рішень завжди бажано вибрати найкраще або близьке до нього. Проблеми, що виникають при вирішенні цього завдання, вивчає математичне програмування (не плутати з програмуванням для комп'ютерів, слово "програмування" тут вжито в іншому змісті). При організації поводження, що веде до потрібної мети, приймати рішення необхідно багаторазово. Тому вибір окремих рішень має бути підпорядкований єдиному планові. Способи побудови таких планів і їхнє використання для досягнення поставлених цілей вивчає ще одна наукова дисципліна — дослідження операцій. У цій же науці вивчають і способи організації різного роду процесів, що ведуть до одержання потрібних результатів.

Якщо рішення приймають не одноосібно, а в колективі, то виникає чимало специфічних ситуацій: утворення партій, коаліцій, поява угод і компромісів. Ці проблеми частково вивчає вже згадана теорія ігор, але останнім часом науковці активно розвивають нову дисципліну — теорію колективного поводження, для якої задачі колективного прийняття рішень — предмет спеціального вивчення.

Вище було сказано, що кібернетика у певний момент часу так як би містила в собі ті завдання, які зараз вирішує інформатика. Власне ж кібернетичні дослідження полягають у вивченні загальних властивостей процесів керування і систем керування у живих і неживих системах, а сама назва походить від грецького слова "ϰυβερνητιϰή" — миcтецький у керуванні).

Уперше термін кібернетика ввів французький фізик Андре Марі Ампер у першій половині XIX століття. Він розробляв єдину систему класифікації всіх наук і позначив цим терміном гіпотетичну науку про керування, якої у той час не існувало, але яка, на його думку, повинна була існувати.

Основи кібернетики були закладені працями з математичної логіки американського математика Норберта Вінера, опублікованими в 1948 році, де він уперше висунув ідею про те, що системи керування у живих, неживих і штучних системах мають багато загальних рис. Встановлення аналогій обіцяло створення "загальної теорії керування", результати якої можна було б використати в найрізноманітніших системах.

Ця ідея одержала підтримку з появою комп'ютерів, що здатні однаковим чином вирішувати найрізноманітніші завдання. Універсальність комп'ютерних обчислень наштовхувала на справедливість гіпотези про існування універсальних схем керування.

Ця гіпотеза не витримала перевірки часом, але накопичені в кібернетиці відомості про різноманітні системи керування, загальні принципи, що частково все-таки удалося знайти, заміна вузькопрофесійної точки зору фахівця у даній галузі на погляд з позиції спільності ззовні різнорідних об'єктів і систем принесли велику користь. Перенесення ідей і моделей з одних галузей в інші, спілкування між собою фахівців різного профілю на деякій єдиній мові кібернетики зробили свою справу. Виникли кібернетичні за своїм духом моделі в науках, що досі не знали точних методів і розрахунків. Кібернетика відіграла велику роль у виникненні структурної лінгвістики, у надрах якої активно функціонують математична і прикладна лінгвістики. Виникли наукові напрямки, що одержали характерні назви: хімічна кібернетика, юридична кібернетика, технічна кібернетика тощо. Усі ці "кібернетики" вивчають використання інформації при керуванні в тому класі систем, що вивчає відповідна наука. А загальна методологія і ряд загальних положень допомагають одержувати в цьому напрямку теоретично і практично значимі результати.

Найактивніше було розвинуто технічну кібернетику. У її склад входить теорія автоматичного керування, що стала теоретичним фундаментом автоматики. Важко переоцінити важливість досліджень у цій області. Без них неможливі були б досягнення в області приладобудування, верстатобудування, атомної енергетики та, мабуть, усіх тих систем керування промисловими процесами і науковими дослідженнями, що складають значну частину середовища буття людини. З теорією автоматичного керування зв'язана технічна діагностика, у завдання якої входить контроль за функціонуванням систем і пошук ушкоджень у них.

Помітне місце в кібернетиці займає розпізнавання образів. Основне завдання цієї дисципліни — пошук правил виводу, за допомогою яких можна було б класифікувати численні явища реальності, співвідносити їх із деякими еталонними класами. Розпізнавання образів — це наука на межі між кібернетикою і штучним інтелектом, тому що пошук правил виводу найчастіше здійснюють навчанням, яке — інтелектуальна процедура. У кібернетиці виділено навіть спеціальну галузь досліджень, що одержала назву навчання на прикладах.

Ще один науковий напрямок тісно пов'язує кібернетику з біологією. Аналогії між живими і неживими системами багато сторіч хвилюють учених. Наскільки принципи роботи живих систем можуть бути використані в штучних об'єктах? Що можна запозичити в природи? Відповіді на ці запитання шукає біоніка — наука між кібернетикою і біологією. Нейрокібернетика, як показує її назва, пробує застосувати кібернетичні моделі у вивченні структури і дії нервових тканин.

Кібернетика, як уже було сказано, більше всього вивчає загальні принципи керування в об'єктах різної природи. Тому її теж цікавлять рівноважні стани таких систем і способи їхнього досягнення. Рівновага тісно пов'язана з ідеєю стійкості, а власне стійкість і здатність зберігати тривалий час свою форму, структуру і життєдіяльність — характерна властивість не тільки живих, але й доцільних штучних систем. Згадувана вже теорія автоматичного керування у своїй значній частині є наукою про досягнення стійких станів і способів їхнього збереження.

Особливо складний випадок, коли рівновагу досягають шляхом взаємодії багатьох систем, що змагаються і навіть конфліктують між собою. Загальні моделі такого типу розглядає гомеостатика — наука, яка виникла недавно і перебуває на стадії оформлення.

Кібернетику можна розглядати як прикладну інформатику в галузі створення і використання автоматичних або автоматизованих систем керування різного ступеня складності, від керування окремим об'єктом (верстатом, промисловою установкою, автомобілем і т.п.) до найскладніших систем керування цілими галузями промисловості, банківськими системами, системами зв'язку і, навіть, співтовариствами людей.