Кибернетика

Управляющие импульсы

Рис. 6. Схема управления органами живого организма

Рассматривая приведенные схемы управления, можно сде­лать вывод об их существенном структурном сходстве и о совпаде­нии функций аналогичных элементов различных систем управле­ния. Во всех рассмотренных системах, где роль управляющего объекта выполняет человек, регулятор или мозг, имеется замкну­тый контур управления, по которому циркулирует информа­ция, — канал связи. По каналам связи информация может быть передана различными способами: механическим, пневматическим, электрическим или с помощью нервных коммуникаций в живых организмах. Это удивительное подобие процессов управления и регулирования в машинах, живых организмах и даже в обществе (причем не только в человеческом, но также среди животных, насекомых) уже давно было отмечено учеными различных отрас­лей знания, изучалось ими, и можно было предвидеть выход на новые рубежи знания.

Такой прорыв произошёл в 1948 г., когда профессор матема­тики Массачусетского технологического института Норберт Винер опубликовал свою знаменитую книгу "Кибернетика, или Управле­ние и связь в животном и машине", провозгласив рождение новой науки.

Кибернетика объединила важнейшие достижения в теории автоматического регулирования, теории информации и во многих разделах других научных дисциплин, формально весьма далеких от кибернетики, на основе фундаментального математического аппарата теории вероятностей, теории функций и математической логики. Основой этого интеграционного процесса является важней­шее и объединяющее свойство систем управления — процесс при­ема, передачи, хранения и переработки информации.

Кибернетика определила фундаментальные основы управле­ния и позволила установить общие свойства в различных сре­дах — в природе, обществе, технике. Знание общих свойств окру­жающего мира дает возможность формализовать многие процессы в этих средах, применив мощный математический аппарат и сред­ства компьютерной техники.

В состав кибернетики как единого целого включены следую­щие частные области знания: общая теория управления, включая и теорию автоматизированного управления, теория информации (причем рассматривается не только теоретическая сущность ин­формации, но и комплекс проблем по ее обработке и использова­нию), теория исследования операций, т.е. методология принятия управленческого решения, теория алгоритмов и программ как базы логико-математического моделирования и, наконец, теория совер­шенствования и разработки новых технических средств управле­ния.

Необходимость объединения ученых различных отраслей зна­ния часто подчеркивалась Винером, который был противником узкой специализации, дробления науки на бесчисленные изолиро­ванные направления. Противоестественно, считал он, если узкий специалист, столкнувшийся с проблемой не его специализации, будет рассматривать ее "как нечто, относящееся к коллеге, кото­рый работает через три комнаты дальше по коридору". Существу­ет много мудрых определений кибернетики как науки. Позволительно дать еще одно: кибернетика изучает вопросы управления, связи, контроля и регулирования, приема, хранения и обработки информации в любых сложных динамических системах. Если в любой сложной разбивающейся системе, будь это технологическая ли­ния, животное, человек или общество, происходят процессы при­ема, обработки, хранения и выдачи информации, то эта система попадает под действие законов кибернетики.

Принципы, философские и социальные аспекты кибернети­ки, и особенно ее технические средства, революционно обогатили современную теорию управления, создали необходимые предпо­сылки для создания мощных человеко-машинных систем, способ­ных обрабатывать информацию с совершенно невиданной скорос­тью в колоссальных объемах и освободивших человека от рутинно­го ручного труда. Без использования методов кибернетики были бы принципиально невозможны многие последние достижения че­ловеческой мысли: освоение космоса, управление особо сложны­ми, быстро протекающими во времени или опасными для жизни человека технологическими процессами. Появились и новые направления науки, такие, как бионика, изучающая особенности строе­ния и жизнедеятельности живых организмов с целью создания новых приборов, механизмов и систем; биологическая кибернетика, создавшая систему автоматизированного искусственного кровооб­ращения ("искусственное сердце"), и автоматизированные систе­мы управления, которые обеспечили подъем методов управления во всех сферах народного хозяйства на принципиально новый уро­вень.

Кибернетика как самостоятельная научная дисциплина имеет следующие особенности:

— философские аспекты кибернетики расширили наше пред­ставление о мире, введя кроме материи и энергии новую катего­рию — информацию;

— кибернетика рассматривает управляемые системы в дина­мике, в развитии и во взаимодействии с другими внешними систе­мами;

— кибернетика широко использует методы моделирования, т.е.исследует эмпирические или физические модели реально су­ществующих технологических процессов с помощью математичес­кого аппарата. Другой универсальный метод кибернетики — метод исследования операций — позволяет выполнять количественный анализ любой целенаправленной деятельности человека в сфере управления.

Длительное время методы алгоритмизации и программирова­ния применялись в основном для исследования стационарных или непрерывных реальных процессов. Относительная простота моделируемых объектов, большие объемы и полнота информации со­здавали необходимые предпосылки для эффективности алгорит­мизации и компьютерной обработки. Однако жизнь выдвигала но­вые задачи, для которых характерны сложность исследуемого процесса и ограниченный объем исходной информации. Такого типа задачи человек успешно решает ежедневно, не прибегая к помо­щи вычислительной техники.

Долгие кропотливые исследования и размышления о способ­ности человека решать сложные задачи в условиях недостаточно­сти исходной информации привели к созданию качественно новых методов программирования, получивших название эвристических. Кибернетика весьма успешно разрабатывает эвристические мето­ды, и круг практического применения эвристического программи­рования постоянно расширяется. Особенно перспективны эти ме­тоды при решении задач распознавания образов, теории поиска и творческой деятельности человека. Большие успехи теоретических исследований по многим направлениям кибернетической мысли и ошеломляющие темпы совершенствования вычислительной техни­ки, позволившие создать компьютеры, обрабатывающие инфор­мацию со скоростью порядка триллиона операций в секунду и об­ладающих практически безграничной памятью, позволили челове­честву приблизиться к созданию искусственного интеллекта. Оптимисты надеются проникнуть в святая святых Жизни — в тайны биологического программирования, расшифровать генетические коды, разгадать тайны наследственности.

Дата добавления: 2014-10-31