Эта свобода находит свое чистейшее выражение в кибернетике, которая предоставляет общую систему понятий для описания технических устройств и процессов.
Одним из важнейших ее понятий является понятие системы передач. Под системой передач подразумевается упорядоченный посредством операторов переход каких-либо сущностей (входящих) в другие (исходящие). Эти сущности именуются операндами. В качестве простого примера может служить пианино: нажатие определенных клавиш позволяет извлекать определенные звуки. Системы передач могут развиваться самыми разнообразными способами. Например, каждый операнд может преобразовываться только в какой-то один, а может и в несколько; операнды могут образовывать континуум, но могут быть и дискретными; передача может быть детерминистской или статистической и т.д. Системы передач могут быть как математическими моделями, точными теориями (как в физике, например), так и реальными процессами с признаками регулярной последовательности событий. Но особый интерес представляют такие реальные процессы, в которых операнды ввода или операторы могут изменяться из-за помех, включения рубильника и т.п. В таких случаях говорят о процессах управления, регулирования или адаптации, вообще о всевозможных процессах обратной связи. Такие процессы называют "системами передач с вводом".
В любом техническом производственном процессе поставленная цель достигается некоторым физико-химическим способом, т.е. по законам, которые определяют превращение исходных величин в конечные. Следовательно, такой процесс всегда представляет собой систему передач, а сверх этого - процесс обратной связи, так как из-за незамкнутости физико-химических систем процесс производства требует постоянного наблюдения и управления. Продукты этого производства также представляют собой системы передач, как показывает анализ тех целей, которым они призваны служить. Эти цели можно подразделить на три группы: сохранение состояний, использование энергии и получение информации. В случае сохранения состояний входящими величинами являются помехи, которые могут изменить состояние, а исходящей величиной - то состояние, которое требуется сохранить (примерами могут служить плотина, бункер, отопительная система, консервные банки и т.п.). Точно так же в случае использования энергии мы имеем дело с управляемым процессом преобразования, а значит, и с системой передач (автомобиль, самолет, поезд и т.д.). Наконец, при получении информации вводятся слова (сообщения), затем они преобразуются в электромагнитные волны, печатные литеры или отверстия на перфолентах и т.п., а на выходе снова выдаются слова (сообщения), примером чего может служить компьютер.
|
|
Поскольку обычно производственные процессы представляют собой "системы передач с вводом или без ввода", "процессы управления, регулирования, адаптации" и т.д., то они могут быть описаны с помощью математических моделей, если законы и правила их преобразования поддаются точной формулировке. Математические модели служат для передачи этих законов и правил в аксиоматической форме. (Примером применения правил, а не только законов в системе передач, служит компьютер. По поводу различия между законами и правилами см. гл. 13, 1). Конструкция таких моделей имеет большое значение. Она служит фундаментом для трехступенчатой абстракции теоретического исследования. На первой ступени посредством модели происходит отвлечение от непосредственного назначения и особенностей технических объектов и исследуется диапазон их возможностей. Здесь модель выступает в роли теории, которая позволяет сделать единичные явления наглядными (благодаря классификации и систематизации) и выводимыми из общей взаимосвязи. На второй, более абстрактной ступени структура представленной в математической модели системы передач исследуется на предмет ее взаимозаменяемости с другими системами передач. Если, например, между некоторой технической системой и некоторой естественной системой существует изоморфизм или гомоморфизм - т.е. полное или частичное соответствие, - тогда то, что под силу естественной системе, может сделать и техническая, в полном объеме или частично. Только потому, что логика релейных контактов так же, как и логика высказываний структурно соответствуют булевой алгебре, определенные логические операции могут быть перенесены на технические устройства. Наконей, на третьей ступени посредством комбинирования, варьирования и т.д. из имеющихся систем передач конструируются другие системы передач с целью посмотреть, как их можно использовать практически. Эти три ступени прогрессирующего абстрагирования и теоретизирования сегодня можно встретить во многих новых областях науки, например, в теории электрических соединений и автоматов, в теории управления, теории игр, теории адаптивных систем, нейронных моделей, языковых систем, в теории информации и т.д.
|
|
Таким образом, под кибернетикой следует понимать тот абстрактный способ рассмотрения техники, который имеет целью введение всеобщих основных понятий и методов, разработку математических моделей и исследование их структур. Этот способ уже доказал свою исключительную плодотворность и предложил раскрепощенному изобретательскому духу богатейший источник вспомогательных средств, а также незаменимый ориентир в его стремлении расширить круг возможных технических решений и их реализаций.