ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИДЕИ КИБЕРНЕТИКИ

ПРЕДМЕТ КИБЕРНЕТИКИ

КИБЕРНЕТИКА И СИНЕРГЕТИКА

ЛЕКЦИЯ 10.

1. Предмет кибернетики.

2. Основные понятия и идеи кибернетики.

3. Предмет синергетики.

4. Основные понятия и идеи синергетики.

Кибернетика [греч. kybernëtikë – искусство управления] – наука об общих законах получения, передачи и переработки информации в машинах, живых организмах и в обществе. В зависимости от области применения кибернетических методов и средств различают техническую кибернетику, биокибернетику, медицинскую кибернетику, экономическую кибернетику и др.

Кибернетика – наука об управлении сложными динамическими системами (системами с обратной связью и ограниченными ресурсами, то есть нелинейными динамическими системами.

Создание общей теории таких систем (общей теории систем) – актуальная проблема современной науки. Общая теория динамических систем необходима всем наукам (кибернетике, физике, химии, биологии, социологии и др.).

Основной объект – кибернетические системы, рассматриваемые абстрактно, вне зависимости от их природы (например, автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество).

Каждая такая система – множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать (хранить), перерабатывать, передавать информацию, а также обмениваться ею.

Кибернетические системы представляют собой абстракцию под определённым (информационным) углом зрения сложных систем, изучаемых широким спектром естественных, технических и социальных наук (под своими специфическими углами зрения).

Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда.

Основные технические средства для решения задач кибернетики – электронно-вычислительная техника.

Выявляя общие аспекты в системах столь различной природы, кибернетика вместе с тем даёт общий и притом принципиально новый метод их изучения. Это так называемый метод машинного эксперимента, промежуточный между классическим дедуктивным и классическим экспериментальным методами. Благодаря этому кибернетику, подобно математике, можно использовать в качестве аппарата исследования в других науках. Причём спектр проблем, доступных исследованию кибернетическим методами, по сравнению с классическими (аналитическими) математическими методами значительно шире и охватывает практически все науки.

Кибернетическая система в простейшем случае может сводиться к одному элементу. Элемент А кибернетической системы, рассматриваемый в абстрактном плане, представляет собой набор (х, у, s, f, g) пяти объектов.

Через х: х=х(t) обозначается так называемый входной сигнал элемента, т. е. конечное множество функций времени t: <х₁|(t), … x_k(t)>. Буквой у обозначается выходной сигнал у=у (t) элемента, представляющий собой конечное множество функций у=<y₁(t),..., у_k(t)> той же самой природы, что исходные функции x(t). Через s=z (t) обозначено внутреннее состояние элемента А, также характеризующееся конечным множеством функции z= <z₁(t),..., z_n(t)> той же природы. Через f и g обозначены функционалы, задающие текущие значения внутреннего состояния z (t) и выходного сигнала у (t).

Современная кибернетика состоит из ряда разделов, представляющих собой самостоятельные направления.

Теоретическое ядро кибернетики: теория информации, теория алгоритмов, теория автоматов, исследование операций, теория оптимального управления, теория распознавания образов.

Основоположник кибернетики - Норберт Винер (1948 г.). Ее возникновение, как прикладной самостоятельной науки, связано с созданием в 40-х годах 20-го века ЭВМ. Предшественником Н. Винера во многом был А. Богданов – основоположник тектологии – всеобщей организационной науки, издавший в 1925-1928 г. книгу «Всеобщая организационная наука (тектология)».

Главный труд Н. Винера «Кибернетика или Управление и связь в животном и машине» (1948 г.). Основной тезис книги – подобие процессов управления и связи в машинах, живых организмах и сообществах (популяциях), будь то сообщество животных (например, муравейник) или человеческое общество.

Процессы эти суть прежде всего процессы передачи, хранения и переработки информации, то есть различных сигналов, сообщений, сведений. Любой сигнал, любую информацию, независимо от ее конкретного содержания и назначения, можно рассматривать как некоторый выбор между двумя или более значениями, наделенными известными вероятностями, и это позволяет подойти ко всем процессам с единой меркой, с единым статистическим аппаратом. Отсюда мысль об общей теории управления и связи – кибернетике.

Количество информации (количество выбора) отождествляется Винером с отрицательной энтропией и становится, подобно количеству вещества или энергии, одной из фундаментальных характеристик явлений природы. Таков второй краеугольный камень кибернетического здания. Отсюда толкование кибернетики как теории организации, как теории борьбы с мировым хаосом, с роковым возрастанием энтропии. Действующий объект поглощает информацию из внешней среды и использует ее для выбора правильного поведения. Информация никогда не создается, она только передается и принимается, но при этом может утрачиваться (*для действующего объекта). Она искажается помехами, «шумом» на пути к объекту и внутри его и теряется для него. Борьба с энтропией – борьба с шумом, искажающим информацию.

Техническая кибернетика – отрасль науки, изучающая технические системы управления, используя идеи и методы кибернетики; научная основа автоматизации производства.

Важнейшие направления исследований технической кибернетики – разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, а также автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения информации.

Экономическая кибернетика – отрасль науки, занимающаяся приложением идей и методов кибернетики к экономическим системам. Она используется как основа автоматизации управления, научно-теоретическая база разработки АСУ в народном хозяйстве. Расширительно – совокупность методов исследования процессов управления в экономике, включая экономико-математические методы.

Основные разделы: теория экономических систем и моделей, теория экономической информации, теория управляющих систем в экономике.