Поняття кібернетики

Кібернетика (у перекладі із грецького мистецтво керування) - це наука. Вона виникла на стику математики, техніки й нейрофізіології, і неї цікавив цілий клас систем, як живих, так і не живих, у яких існував механізм зворотного зв'язка. Засновником кібернетики по праву вважається американський математик Н. Вінер (1894-1964), що випустив в 1948 році книгу, що так і називалася «Кібернетика».

Оригінальність цієї науки полягає в тім, що вона вивчає не речовинний состав систем і не їхню структуру, а результат роботи даного класу систем. У кібернетику вперше було сформульоване поняття «чорного ящика» як пристрою, що виконує певну операцію над сьогоденням і минулим вхідного потенціалу, але для якого ми не обов'язково маємо інформацію про структуру, що забезпечує виконання цієї операції.

Системи вивчаються в кібернетику по їхніх реакціях на зовнішні впливи, інакше кажучи, по тим функціям, які вони виконують. Поряд з речовинним і структурним підходом, кібернетика ввела в науковий побут функціональний підхід як ще один варіант системного підходу в широкому змісті слова.

Якщо 17-ое сторіччя й початок 18-ого сторіччя - вік парових машин, то теперішній час є століття зв'язку й керування. У вивчення цих процесів кібернетика внесла значний вклад. Вона вивчає способи зв'язку й моделі керування, і в цьому дослідженні їй знадобилося ще одне поняття, що було давно відомим, але вперше одержало фундаментальний статус у природознавстві - поняття інформації (з латинського ознайомлення) як міри організованості системи на противагу поняттю ентропії як міри неорганізованості.

Щоб ясніше стало значення інформації, розглянемо діяльність ідеальної істоти, що получили назву «демон Максвелла». Ідею такої істоти, що порушує другий початок термодинаміки, Максвелл виклав в «Теорії теплоти» вийшла в 1871 році. «Коли частка зі швидкістю вище середньої підходить до дверцятам з відділення А або частка зі швидкістю нижче середньої підходить до дверцятам з відділення В, воротар відкриває дверцята й частка проходять через отвір; коли ж частка зі швидкістю нижче середньої підходить із відділення А або частка зі швидкістю вище середньої підходить із відділення У дверцята закриваються. Таким чином, у відділенні А їхній концентрації зменшується. Це викликає очевидне зменшення ентропії, і якщо з'єднати обоє відділення тепловим двигуном, ми, начебто, одержимо вічний двигун другого роду».

4. Предмет, методи і цілі кібернетики

Специфіка цієї науки полягає в тому, що вона вивчає не речовинний склад систем і не їхню структуру, а результат роботи цього класу систем. У кібернетиці вперше було сформульоване поняття «чорного ящика» як пристрою, що виконує певну операцію над сьогоденням і минулим вхідного потенціалу, але для якого ми не обов'язково маємо інформацію про структуру, що забезпечує виконання цієї операції.

Кібернетика як наука про управління об'єктом свого вивчення має керуючі j системи. Для того щоб у системі могли відбуватися процеси управління, вона ' повинна мати певний ступінь складності. З іншого боку, здійснення процесів управління в системі має сенс тільки в тому випадку, якщо ця система змінюється, рухається, тобто якщо йдеться про динамічну систему. Тому можна уточнити, що об'єктом вивчення кібернетики є складні динамічні системи. До складних динамічних систем ншіежать і живі організми (тварини й рослини), і соціально-економічні комплекси (організовані групи людей, бригади, підрозділи, підприємства, галузі промисловості, держави), і технічні агрегати (конвеєрні лінії, транспортні засоби, системи агрегатів).

Однак, розглядаючи складні динамічні системи, кібернетика не ставить перед собою завдання всебічного вивчення їхнього функціонування. Хоча кібернетика і вивчає загальні закономірності керуючих систем, їхні конкретні фізичні особливості знаходяться поза полем її зору. Так, при дослідженні з позицій кібернетичної науки такої складної динамічної системи як могутня електростанція, ми не зосереджуємо уваги безпосередньо на питанні про коефіцієнт її корисної дії, габарити генераторів, фізичні процеси генерування енергії і т. д. Розглядаючи роботу складного електронного автомата, ми не цікавимося, на основі яких елементів (електромеханічні реле, лампові або транзисторні тригери, феритові сердечники, напівпровідникові інтегральні схеми) функціонують його арифметичні й логічні пристрої, пам'ять і т. ін. Нас цікавить, які логічні функції виконують ці пристрої, як вони беруть участь у процесах управління. Вивчаючи, нарешті, із кібернетичного погляду роботу певного соціального колективу, ми не вникаємо в біофізичні й біохімічні процеси, що відбуваються усередині організму індивідуумів, які складають цей колектив.

Вивченням усіх перелічених питань займаються механіка, електротехніка, фізика, хімія, біологія. Предмет кібернетики складають тільки ті сторони функціонування систем, якими визначається протікання в них процесів управління, тобто процесів збирання, обробки, зберігання інформації і її використання з метою управління. Однак коли ті або інші приватні фізико-хімічні процеси починають істотно впливати на процеси управління системою, кібернетика повинна включати їх у сферу свого дослідження, але не всебічного, а саме з позицій їхнього впливу на процеси управління. Таким чином, предметом вивчення кібернетики є процеси управління в складних динамічних системах.

Загальним методом пізнання, однаковою мірою придатним для дослідження всіх явищ природи і громадського життя, служить матеріалістична діалектика. Однак, крім загально філософського методу, у різних областях науки застосовується велика кількість спеціальних методів.

Донедавна в біологічних і соціально-економічних науках сучасні математичні методи застосовувалися в досить обмежених масштабах. Тільки останні десятиліття характеризуються значним розширенням використання в цих областях теорії ймовірності й математичної статистики, математичної логіки й теорії алгоритмів, теорії множин і теорії графіків, теорії ігор і дослідження операцій, кореляційного аналізу, математичного програмування й інших математичних методів. Теорія й практика кібернетики безпосередньо базуються на застосуванні математичних методів при описанні й дослідженні систем і процесів Управління, на побудові адекватних їм математичних моделей і вирішенні цих моделей на швидкодіючих ЕОМ. Таким чином, одним з основних методів кібернетики є метод математичного моделювання систем і процесів управління.

Системи вивчаються в кібернетиці за їхніми реакціями на зовнішні впливи, інакше кажучи, за тими функціями, які вони виконують. Поряд із речовинним і структурним підходом, кібернетика ввела до наукового обігу функціональний підхід як варіант системного підходу в широкому розумінні слова. Застосування системного й функціонального підходу при описанні й дослідженні складних систем належить до основних методологічних принципів кібернетики.

Системний підхід виражається в комплексному вивченні системи з позицій системного аналізу, тобто аналізу проблем і об'єктів як сукупності взаємозалежних елементів, виходячи з уявлень про певну цілісність системи.

Функціональний аналіз має на меті виявлення й вивчення функціональних наслідків тих або інших явищ чи подій для досліджуваного об'єкта. Відповідно, функціональний підхід припускає врахування результатів функціонального аналізу при дослідженні й синтезі систем управління.

Основна мета кібернетики як науки про управління — намагатися побудувати на основі вивчення структур і механізмів управління такі системи, таку організацію їхньої роботи, таку взаємодію елементів усередині цих систем і таку взаємодію із зовнішнім середовищем, щоб результати функціонування цих систем були найкращими, тобто приводили б найшвидше до заданої мети функціонування при мінімальних витратах тих або інших ресурсів (сировини, енергії, людської праці, машинного часу, пального і т. д.). Усе це можна визначити коротко терміном «оптимізація». Отже, основною метою кібернетики є оптимізація систем управління.

Для дослідження систем кібернетика використовує три принципово різні методи: математичний аналіз, фізичний експеримент і обчислювальний експеримент.

Перші два з них широко застосовуються і в інших науках. Сутність першого методу полягає в описанні досліджуваного об'єкта в рамках того або іншого математичного апарата (наприклад, у вигляді системи рівнянь) і наступного отримання різних наслідків із цього описання шляхом математичної дедукції (наприклад, шляхом розв'язання відповідної системи рівнянь). Сутність другого методу полягає в проведенні різних експериментів або із самим об'єктом, або з його реальною фізичною моделлю.

Досягненням кібернетики є розробка і широке використання нового методу дослідження, що одержав назву обчислювального або машинного експерименту, або інакше — математичного моделювання. Його суть у тому, що експерименти здійснюються не з реальною фізичною моделлю досліджуваного об'єкта, а з його математичним описом, реалізованим у комп'ютері. Величезна швидкодія сучасних комп'ютерів дозволяє моделювати процеси у швидшому темпі, ніж вони відбуваються насправді.

6. В зошиті.

7. «Шту́чний інтеле́кт» (англ. Artificial intelligence, AI) — розділ інформатики, що займається формалізацією задач, які нагадують задачі, виконувані людиною. При цьому в більшості випадків наперед невідомий алгоритм розв’язання задачі. Точного визначення цієї науки не існує, так як в філософії не розв’язане питання про природу і статус людського інтелекту. Немає і точного критерію досягнення комп’ютером «розумності», хоча перед штучним інтелектом було запропоновано ряд гіпотез, наприклад, Тест Тюринга або гіпотеза Ньюела-Саймона. На цей час є багато підходів як до розуміння задач ШІ, так і до створення інтелектуальних систем.

Одна з класифікацій виділяє два підходи до розробки ШІ:

• нисхідний, семіотичний — створення символьних систем, моделюючих високорівневі психічні процеси: мислення, судження, мова, емоції, творчість і т.д.;
• висхідний, біологічний — вивчення нейронних мереж і еволюційні обчислення, моделюючі інтелектуальну поведінку на основі більш менших «не інтелектуальних» елементів.

Ця наука пов’язана з психологією, нейрофізіологією, трансгуманізмом та іншими. Як і всі комп’ютерні науки, вона використовує математичний аппарат. Особливе значення для неї мають філософія і робототехніка. Штучний інтелект — дуже молода область досліджень, початок якої відбувся в 1956 році. Її історичний шлях нагадує синусоїду, кожен «зліт» якої ініціювався якою небуть новою ідеєю. На сьогодні її розвиток знаходиться на «спаді», поступаючись застосуванню уже досягнутих результатів в інших областях науки, промисловості, бізнесі і навіть повсякденному житті.

8.Те саме шо і перше питання 1.2.

Дата добавления: 2015-05-26