Обратная связь

Рис. 5. Простейшая схема системы управления.

Всякая система управления рассматривается как един­ство управляющей системы (субъекта управления) и управляемой си­стемы - объекта управления. Управление системой или объектом всегда происходит в какой-то внешней среде. Поведение любой управля­емой системы всегда изучается с учетом ее связей с окружающей сре­дой. Поскольку все объекты, явления и процессы взаимосвязаны и влияют друг на друга, то, выделяя какой-либо объект, необходимо учитывать влияние среды на этот объект и наоборот. Свойством уп­равляемости может обладать не любая система. Необходимым усло­вием наличия в системе хотя бы потенциальных возможностей уп­равления является ее организованность.

Чтобы управление могло функционировать, то есть целе­направленно изменять объект, оно должно содержать четыре необхо­димых элемента:

1. Каналы сбора информации о состоянии среды и объекта.

2. Канал воздействия на объект.

3. Цель управления.

4. Способ (алгоритм, правило) управления, указывающий, каким образом можно достичь поставленной цели, располагая информаци­ей о состоянии среды и объекта.

Понятие цели, целенаправленности. Основатель кибернетики Н. Винер писал, что " действие или поведение допускает истолкование как направленность на достижение некоторой цели, т.е. некоторого ко­нечного состояния, при котором объект вступает в определенную связь в пространстве и во времени с некоторым другим объектом или собы­тием ".[8]

· Цель определяется как внеш­ней средой, так и внутренними потребностями субъекта управления.

· Цель должна быть принципиально достижимой, она должна соответ­ствовать реальной ситуации и возможностям системы (управляющей и управляемой). За счет управляющих воздействий управляемая сис­тема может целенаправленно изменять свое поведение.

· Целенаправ­ленность управления биологических управляемых систем сформиро­вана в процессе эволюционного развития живой природы. Она означает стремление организмов к их выживанию и размножению.

· Целе­направленность искусственных управляемых систем определяется их разработчиками и пользователями.

Понятие обратной связи. Управление по "принципу обратной свя­зи". Если между воздействием внешней среды и реакцией системы устанавливается связь, то мы имеем дело с обратной связью. Прин­цип обратной связи характеризует информационную и простран­ственно-временную зависимость в кибернетической системе. Если по­ведение системы усиливает внешнее воздействие, то мы имеем дело с положительной обратной связью, а если уменьшает, - то с отрицатель­ной обратной связью. Понятие обратной связи имеет отношение к цели управления. Поведение объекта управляется величиной ошибки в по­ложении объекта по отношению к стоящей цели.

Пример: тем­пература тела человека, которая остается постоянной благодаря гомеостатическим обратным связям. Таких механизмов в живом теле огромное количество. Свойство системы, остающееся без изменений в потоке событий, называется инвариантом системы.

Понятие информации. Управление - информационный процесс, информация – это "пища", "ресурс" управления. Поэтому кибернетика есть вместе с тем наука, об информации, об информационных системах и процессах. Самый исходный смысл термина "информация" свя­зан со сведениями, сообщениями и их передачей. Бурное развитие телефона, телеграфа, радио, телевидения и других средств массовой коммуникации потребовало повышения эффективности про­цессов передачи, хранения и переработки передаваемых сообщении информации. "Докибернетическое" понятие информации связано с совокупностью сведений, данных и знаний. Оно стало явно непонятным, неопределенным с возникновением кибернетики. Понятие ин­формации в кибернетики уточняется в математических "теориях ин­формации". Это теории статистической, комбинаторной, топологи­ческой, семантической информации.

Что понимается под информацией? В отечественной и зарубежной литературе предлагается много разных определений информации:

· информация как отраженное разнообразие,

· информация как устранение неопределен­ности (энтропии),

· информация как связь между управляющей и уп­равляемой системами,

· информация как преобразование сообщений,

· информация как единство содержания и формы (например, мысль - содержание, а само слово, звук - форма),

· информация - это мера упорядоченности, организации системы в ее связях с окружаю­щей средой.

Общее понятие информации должно непротиворечиво охватывать все определения информация, все виды информации. К сожалению, такого универсального понятия информации еще не разработано.

Информация может быть структурной, застывшей, окостенелой, например, в минералах, машинах, приборах, автоматических линиях. Любая машина - это овеществленная научная и техническая инфор­мация, разум общества, ставший предметом.

Информация может быть также функциональной, "актуальным управлением". Информация измеримая величина. Она измеряется в битах.

Общее значение кибернетики обозначается в следующих на­правлениях:

1. Философское значение, поскольку кибернетика дает новое представление о мире, основанное на роли связи, управления, ин­формации, организованности, обратной связи, целесообразности, вероятности.

2. Социальное значение, поскольку кибернетика дает новое представление об обществе как организованном целом. О пользе ки­бернетики для изучения общества немало было сказано уже в мо­мент возникновения этой науки.

3. Общенаучное значение в трех смыслах:

· во-первых, потому что кибернетика дает общенаучные понятия, которые оказываются важными в других областях науки — понятия управления, сложно-динамической системы и т. п.;

· во-вторых, потому что дает науке но­вые методы исследования: вероятностные, стохастические, модели­рования на ЭВМ и т. д.;

· в-третьих, потому что на основе функцио­нального подхода «сигнал - отклик» кибернетика формирует гипотезы о внутреннем составе и строении систем, которые затем могут быть проверены в процессе содержательного исследования. Например, в кибернетике выработано правило (впервые для техни­ческих систем), в соответствии с которым для того, чтобы найти ошибку в работе системы, необходима проверка работы трех одина­ковых систем. По работе двух находят ошибку в третьей. Возможно, так действует и мозг.

4. Методологическое значение кибернетики определяется тем обстоятельством, что изучение функционирования более простых технических систем используется для выдвижения гипотез о меха­низме работы качественно более сложных систем (живых организ­мов, мышления человека) с целью познания происходящих в них процессов — воспроизводства жизни, обучения и т. п. Подобное ки­бернетическое моделирование особенно важно в настоящее время во многих областях науки, поскольку отсутствуют математические те­ории процессов, протекающих в сложных системах, и приходится ог­раничиваться их простыми моделями.

5. Наиболее известно техническое значение кибернетики — создание на основе кибернетических принципов электронно-вычис­лительных машин, роботов, персональных компьютеров, породив­шее тенденцию кибернетизации и информатизации не только науч­ного познания, но и всех сфер жизни.

Дата добавления: 2014-01-07