План
1. Вступление
2. Что такое кибернетика
3. Кибернетические системы и информация
4. История кибернетики
5. Методы кибернетики
6. Направления кибернетики
7. Техноцивилизация
8. Заключение
Основным объектом исследования в кибернетике являются так называемые кибернетические системы. Приметами кибернетических систем могут служить разного рода автоматические регуляторы в технике (например, автопилот или регулятор, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в помещении), электронные вычислительные машины (ЭВМ или компьютеры), человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество.
Первым, кто применил термин «Кибернетика» для управления в общем смысле был, по-видимому, древнегреческий философ Платон. Однако реальное становление КИБЕРНЕТИКИ как науки произошло много позже. Оно было предопределено развитием технических средств управления и преобразования информации. Еще в средние века в Европе стали создавать так называемые андроиды - человекоподобные игрушки, представляющие собой механические, программно управляемые устройства.
Что такое кибернетика
Кибернетика— наука об общих закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество.
Термин «кибернетика» изначально ввёл в научный оборот Ампер, который в своём фундаментальном труде «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний» определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага. В современном понимании — как наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе, термин впервые был предложен Норбертом Винером в 1948 году.
Кибернетика включает изучение обратной связи, чёрных ящиков и производных концептов, таких как управление и коммуникация в живых организмах, машинах и организациях, включая самоорганизации. Она фокусирует внимание на том, как что-либо (цифровое, механическое или биологическое) обрабатывает информацию, реагирует на неё и изменяется или может быть изменено, для того чтобы лучше выполнять первые две задачи. Стаффорд Бир назвал её наукой эффективной организации, а Гордон Паск расширил определение, включив потоки информации «из любых источников», начиная со звёзд и заканчивая мозгом.
Кибернетические методы применяются при исследовании случая, когда действие системы в окружающей среде вызывает некоторое изменение в окружающей среде, а это изменение проявляется на системе через обратную связь, что вызывает изменения в способе поведения системы. В исследовании этих «петель обратной связи» и заключаются методы кибернетики.
Современная кибернетика зарождалась, включая в себя исследования в различных областях систем управления, теории электрических цепей, машиностроения, математического моделирования, математической логики, эволюционной биологии, неврологии, антропологии.
Другие области исследований, повлиявшие на развитие кибернетики или оказавшиеся под её влиянием: теория управления, теория игр, теория систем психология и философия.
Кибернетические системы и информация
Кибернетической системой называют упорядоченную совокупность объектов (элементов системы), взаимодействующих и взаимосвязанных между собой, которые способны воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Примерами кибернетических систем являются коллективы людей, мозг, вычислительные машины, автоматы. Соответственно этому элементами кибернетической системы могут быть объекты разной физической природы: человек, клетки мозга, блоки вычислительной машины и т. д. Состояние элементов системы описывается некоторым множеством параметров, которые подразделяются на непрерывные, принимающие любые вещественные значения в определенном интервале, и дискретные, принимающие конечные множества значений. Так, например, температура тела человека – непрерывный параметр, а его пол – дискретный параметр. Функционирование кибернетической системы описывается тремя свойствами: функциями, которые учитывают изменение состояний элементов системы, функциями, вызывающими изменения в структуре системы (в том числе и вследствие внешнего воздействия), и функциями, определяющими сигналы, передаваемые системой за ее пределы. Кроме того, учитывается начальное состояние системы.
Кибернетические системы различаются по своей сложности, степени определенности и уровню организации.
Кибернетические системы делятся на непрерывные и дискретные. В непрерывных системах все сигналы, циркулирующие в системе, и состояния элементов задаются непрерывными параметрами, в дискретных – дискретными. Существуют, однако, и смешанные системы, в которых имеются параметры обоих видов. Деление систем на непрерывные и дискретные является условным и определяется необходимой степенью точности исследуемого процесса, техническими и математическими удобствами. Некоторые процессы или величины, имеющие дискретную природу, например электрический ток (дискретность электрического заряда: он не может быть меньше, чем заряд электрона), удобно описывать непрерывными величинами. В других случаях, наоборот, непрерывный процесс имеет смысл описывать дискретными параметрами.
В кибернетике и технике принято деление систем на детерминированные и вероятностные. Детерминированные системы, элементы которой взаимодействуют определенным образом, состояние и поведение ее предсказываются однозначно и описываются однозначными функциями. Поведение вероятностных систем можно определить с некоторой долей достоверности.
Система называется замкнутой, если ее элементы обмениваются сигналами только между собой. Незамкнутые, или открытые, системы обязательно обмениваются сигналами с внешней средой.
История кибернетики
Ещё в средние века в Европе стали создавать так называемые андроиды — человекоподобные игрушки, представляющие собой механические, программно управляемые устройства. Первые промышленные регуляторы уровня воды в паровом котле и скорости вращения вала паровой машины были изобретены И. И. Ползуновым (Россия) и Дж. Уаттом (Англия) в 18 веке. Решающее значение для становления КИБЕРНЕТИКИ имело создание в 40-х гг. ХХ в. электронных вычислительных машин — ЭВМ или компьютеров (Дж. фон Нейман и др.). Благодаря ЭВМ возникли принципиально новые возможности для исследования и фактического создания действительно сложных управляющих систем. Оставалось объединить весь полученный к этому времени материал и дать название новой науке. Этот шаг был сделан американским математиком Норбертом Винером, опубликовавшим в 1948 свою знаменитую книгу "Кибернетика". Винер определил КИБЕРНЕТИКУ как "науку об управлении и связи в животном, машине и обществе". Стремительное развитие вычислительной техники породило большой интерес к кибернетике в 60-70е годы и ее бурное развитие во всем мире. В 80-90е годы термин КИБЕРНЕТИКА был частично вытеснен термином "Информатика", имеющим отношение, прежде всего к компьютерам и обработке информации. Однако в последние годы КИБЕРНЕТИКА вновь стала популярной в связи с развитием Интернета (киберпространство) и робототехники (киборг — кибернетический организм — устройство с высокой степенью физического и интеллектуального взаимодействия человека и технических средств автоматики). Киборги, так же как и роботы-манипуляторы, находят все более широкое применение при управлении объектами в недоступных или опасных для жизни человека условиях.
Методы кибернетики
Кибернетика использует для исследования систем три принципиально различных метода. Два из них — математический анализ и физический эксперимент широко применяются и в других науках. Сущность первого метода состоит в описании изучаемого объекта в рамках того или иного математического аппарата (например, в виде системы уравнений) и последующего извлечения различных следствий из этого описания путем математической дедукции (например, путем решения соответствующей системы уравнений). Сущность второго метода состоит в проведении различных экспериментов либо с самим объектом, либо с его реальной физической моделью.
Одним из важнейших достижений кибернетики является разработка и широкое использование нового метода исследования, получившего название вычислительного (машинного) эксперимента, или математического моделирования. Смысл его состоит в том, что эксперименты производятся не с реальной физической моделью изучаемого объекта, а с его математическим описанием, реализованным в компьютере. Огромное быстродействие современных компьютеров зачастую позволяет моделировать процессы в более быстром темпе, чем они происходят в действительности.
Направления кибернетики
Существует множество направлений кибернетики. Вот основные из них:
1. Теоретическая информатика — это математическая дисциплина, использующая методы математики для построения и изучения моделей обработки, передачи и использования информации, она создает тот теоретический фундамент, на котором строится все здание информатики.
2. Кибернетика экономическая — научное направление, занимающееся приложением идей и методов кибернетики к экономическим системам. В расширительном и не совсем точном смысле часто под Кибернетика экономическая понимают область науки, возникшую на стыке математики и кибернетики с экономикой, включая математическое программирование, исследование операций, экономико-математические модели и математическую экономию.
3. Медицинская кибернетика — раздел кибернетики, изучающий процессы управления и переработки информации в живых организмах и коллективах людей применительно к задачам лечения и профилактики заболеваний. Кибернетика медицинская рассматривает проблемы лечения и профилактики заболеваний, изучает функции организма человека на основе законов управления, объективно свойственных всем естественным и искусственным объектам.
4. Кибернетика второго порядка — кибернетика кибернетики, является рекурсивным приложением кибернетики к самой себе. Она была разработана в период с 1968 по 1975 годы Маргарет Мид, Хeйнцем фон Фёрстером и другими. Иногда ее называют «новой кибернетикой», термином, предпочитаемым Гордоном Паском, и тесно связанным с радикальным конструктивизмом, который был разработан примерно в то же время Эрнстом фон Глейзерсфельдом.
5. Бионика — наука об использовании в технике знаний о конструкции, принципе и технологическом процессе живого организма. Основу бионики составляют исследования по моделированию различных биологических организмов. Моделирование осуществляют на радиоэлектронной, электролитической, пневматической и других физико-химических основах. Бионическое моделирование отличается от моделирования, которое осуществляется в других науках. Как правило, моделибионики - несравненно более сложные динамические структуры.
6. Нейрокибернетика — направление изучения «искусственного интеллекта». Искусственный интеллект - это направление информатики - самое молодое, возникшее в середине 70-х годов. Однако именно искусственный интеллект определяет стратегические направления развития информатики. В понятие «искусственный интеллект» вкладывается различный смысл - от признания интеллекта у ЭВМ, решающих логические или даже любые вычислительные задачи, до отнесения к интеллектуальным лишь тех систем, которые решают весь комплекс задач, осуществляемых человеком, или еще более широкую их совокупность.
7. Техническая кибернетика — отрасль науки, изучающая технические системы управления. Важнейшие направления исследований — разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, а также автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения информации. Одно из важнейших ее направлений — разработка и создание различных автоматических устройств: технологических (например, станков-автоматов, автоматических регуляторов и др.), измерительных (автоматических датчиков, регистраторов, измерительных комплексов), информационных (вычислительных и управляющих машин).
8. Социальная кибернетика — Социокибернетика — независимый раздел в социологии, основанный на общей теории систем и кибернетике. Она также имеет корни в консультативной практике организационного развития и в теориях коммуникации, психотерапии и информатики. Приставка «социо» в термине социокибернетика относится к любой социальной системе. Идею изучать общество как систему можно проследить до времён создания социологии, когда идея функциональной дифференциации была применена к обществу Огюстом Контом. Основная цель создания социальной кибернетики — создание теоретической основы и инструментов информационной технологии для преодоления стандартных вызовов, с которыми на сегодняшний день сталкиваются отдельные личности, пары, семьи, компании, организации, страны и международные отношения.
Техноцивилизация
Техногенное общество (техноцивилизация) — это общественная система на индустриальной и постиндустриальной ступени общественного развития, генезис которой осуществляется преимущественно на основе науки, техники, технологий и производства (то есть наукотехники) и создаваемой ими предельно урбанизированной среды — техносферы. Наукотехника и техносфера, взаимодействуя с социумом и биосферой, подчиняют, трансформируют и разрушают их и тем самым изменяют качественные характеристики традиционного (земледельческого) общества и биосферной природы.
300 лет назад на планете начала формироваться техногенная цивилизация. Плоды ее развития (и хорошие, и плохие) мы наблюдаем сейчас, и говорить о них здесь не будем. Собственно гораздо забавнее и интереснее, кажется сам факт того, что после миллионов лет плавного и очень медленного развития техника за какие-то несчастные 300 лет поднялась на те высоты, на которых сейчас находится.
Давайте же попытаемся хотя бы найти несколько причин, которые послужили "катализаторами" техноцивилизации. На протяжении этих 300 лет такими катализаторами были:
· осознание необходимости разбиения процесса изготовления изделия на составные части;
· осознание необходимости развития науки; развитие и появление новых средств связи и массовой информации; появление непрерывного, конвейерного способа производства и другие, и тому подобные...
В конце концов, во второй половине XX века на арене появились компьютеры. Поначалу неповоротливые, огромные и маломощные, затем они уменьшились в размерах и увеличили свой интеллект.
Как раз к этому времени техногенная цивилизация столкнулась еще с одной проблемой: она перестала успевать сама за собой. Новые технологии стали появляться столь часто, что люди перестали успевать осмыслить и воплощать их в практику - только они успевали это сделать, как буквально через два-три года технология устаревала, и пора было переходить на новую, если конечно производитель хотел устоять в жестких условиях конкуренции.
Заключение
Кибернетика изучает процессы получения и передачи, накопления и преобразования, переработки и использования информации в машинах, живых организмах и их объединениях. Установление связи между управлением и информационными процессами - важнейшее достижение кибернетики. Оно позволяет понять технологию процесса управления и, главное, подвергнуть его изучению количественными методами.
Источники
· Винер Н. Кибернетика.
· Винер Н. Некоторые моральные и технические последствия автоматизации.
· https://powercoup.by/poleznaya-informatsiya/kibernetika
· https://future2day.ru/chto-takoe-kibernetika-chto-izuchaet-i-dlya-chego-nuzhna/
· https://bigenc.ru/mathematics/text/2062556
· https://ru.wikipedia.org/wiki/Кибернетика
· https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/8171