1. Кібернетика як наука, основні поняття кібернетики

Кібернетика - наука про загальні закономірності процесів управління тапередачі інформації в технічних, біологічних та соціальних системах. Вонапорівняно молода. Її засновником є американський математик Н.

Вінер (1894-1964), що випустив в 1948 році книгу "Кібернетика, абоуправління їх зв'язок у тваринному і машині ". Свою назву нова наукаотримала від давньогрецького слова "кібернетес", що в перекладі означає

"керуючий", "керманич", "керманич". Вона виникла на стику математики,теорії інформації, техніки та нейрофізіології, її цікавив широкий класяк живих, так і неживих систем.

Зі складними системами управління людина мала справу задовго до кібернетики

(управління людьми, машинами; спостерігав регуляційні процеси у живихорганізмів і т.д.). Але кібернетика виділила загальні закономірності управлінняв різних процесах і системах, а не їх специфіку. У «докібернетіческій»період знання про управління та організації носили «локальний» характер, тобтов окремих областях. Так, ще в 1843 р. польський мислитель Б. Трентовскійопублікував маловідому в даний час книгу «Ставлення філософії докібернетики як мистецтву управління народом ». У своїй книзі «Досвідфілософських наук »в 1834 році відомий фізик Ампер дав класифікацію наук,серед яких третя по рахунку варто кібернетика - наука про поточну політикуі практичному управлінні державою (суспільством).

Еволюція уявлення про управління відбувалася у формі накопичення,підсумовування окремих даних. Кібернетика розглядає проблемиуправління вже ком фундаменті, вводячи в науку нові теоретичні «доробки»,новий понятійний, категоріальний апарат. У загальну кібернетику зазвичайвключають теорію інформації теорію алгоритмів, теорії ігор і теоріюавтоматів, технічну кібернетику.

ТЕХНІЧНА КІБЕРНЕТИКА - галузь науки, що вивчає технічні системиуправління. Найважливіші напрями досліджень розробка і створення автоматичних і автоматизованих систем управління, а також автоматичних пристроїв і комплексів для передачі,переробки і зберігання інформації.

До основних завдань кібернетики відносяться:

1) встановлення фактів, загальних для керованих систем або для деяких їхсукупностей;

2) виявлення обмежень, властивих керованим системам. івстановлення їх походження;

3) знаходження загальних законів, яким підкоряються керовані системи;

4) визначення шляхів практичного використання встановлених фактіві знайдених закономірностей.

«Кібернетичний» підхід до систем характеризується рядом понять.

Основні поняття кібернетики: управління, керуюча система, керованасистема, організація, зворотній зв'язок, алгоритм, модель, оптимізація, сигналта ін Для систем будь-якої природи поняття "управління" можна визначитинаступним чином: управління - це вплив на об'єкт, обраний напідставі наявної для цього інформації з безлічі можливихвпливів, що покращує його функціонування чи розвиток. У керованихсистем завжди існує деякий безліч можливих змін, зякого здійснюється вибір бажаної зміни. Якщо у системи немаєвибору, то не може бути й мови про управління.

Є суттєва різниця між роботою дачника, що орудують лопатою, іманіпуляціями регулювальника - "гібедедешніка" на перехресті вулиць. Першийнадає на знаряддя силовий вплив, другий - керування рухомавтомобілів. Управління - це виклик змін в системі або переведення системиз одного стану в інший відповідно до об'єктивно існуючої абовибраної метою.

Керувати - це і передбачати ті зміни, які відбудуться в системіпісля подачі керуючого впливу (сигналу, що несе інформацію).

Будь-яка система управління розглядається як єдність керуючої системи

(суб'єкта управління) і керованої системи - об'єкта управління.

Управління системою чи об'єктом завжди відбувається в якоїсь зовнішньоїсередовищі. Поведінка будь-якої керованої системи завжди вивчається з урахуванням їїзв'язків з навколишнім середовищем. Оскільки всі об'єкти, явища і процесивзаємопов'язані і впливають один на одного, то, виділяючи який-небудь об'єкт,необхідно враховувати вплив середовища на цей об'єкт і навпаки. Властивістюкерованості може володіти не будь-яка система. Необхідною умовою наявностів системі хоча б потенційних можливостей управління є їїорганізованість.

Для управління могло функціонувати, тобто цілеспрямовано змінюватиоб'єкт, він має містити чотири необхідних елементи:

1. Канали збору інформації про стан середовища та об'єкта.

2. Канал впливу на об'єкт.

3. Мета управління.

4. Спосіб (алгоритм, правило) управління, який вказує, яким чином можна досягти поставленої мети, маючи інформацію про стан середовища та об'єкта.

Поняття співали, цілеспрямованості. Засновник кібернетики Н. Вінер писав,що "дія або поведінка допускає тлумачення як спрямованість надосягнення певної мети, тобто деякого кінцевого стану, при якомуоб'єкт набуває певний зв'язок в просторі і в часі здеяким іншим об'єктом або подією "(Кібернетіка. М., 1968. С. 288).

Мета визначається як зовнішнім середовищем, так і внутрішніми потребамисуб'єкта управління. Мета повинна бути принципово досяжною, вона повиннавідповідати реальній ситуації і можливостей системи (керуючої ікерованої). За рахунок керуючих впливів керована система можецілеспрямовано змінювати свою поведінку. Цілеспрямованість управліннябіологічних керованих систем сформована в процесі еволюційногорозвитку живої природи. Вона означає прагнення організмів до їх виживання ірозмноження. Цілеспрямованість штучних керованих системвизначається їх розробниками та користувачами.

Поняття зворотного зв'язку. Управління з "принципом зворотного зв'язку". Велиміж впливом зовнішнього середовища і реакцією системи встановлюється зв'язок,то ми маємо справу зі зворотним зв'язком. Принцип зворотного зв'язку характеризуєінформаційну і просторово-часову залежність в кібернетичноїсистемі. Якщо поведінка системи посилює зовнішній вплив, то ми маємосправу з позитивним зворотним зв'язком, а якщо зменшує, щось з негативноюзворотним зв'язком. Поняття зворотного зв'язку має відношення до мети управління.

Поведінка об'єкта управляється величиною помилки в положенні об'єкта завідношенню до стоїть мети. Яскравий приклад зворотнього зв'язку - робота термопари вхолодильнику.

Поняття інформації. Управління - інформаційний процес. інформація -

"їжа", "ресурс" управління. Тому кібернетика є разом з тим наука,про інформацію, про інформаційних системах і процесах. Найбільший вихідний сенстерміна "інформація" пов'язаний з відомостями, повідомленнями та їх передачею.

Бурхливий розвиток в нашому столітті телефону, телеграфу, радіо, телебачення таінших засобів масової комунікації вимагає підвищення ефективностіпроцесів передачі, зберігання та переробки переданих повідомленніінформації. "Докібернетіческое" поняття інформації пов'язано з сукупністювідомостей, даних і знань. Воно стало явно незрозумілим, невизначеним звиникненням кібернетики. Поняття інформації в кібернетики уточнюється вматематичних "теоріях інформації". Це теорії статистичної,комбінаторної, топологічної, семантичної інформації.

У вітчизняній і зарубіжній літературі пропонується багато різнихконцепцій (визначень) інформації:

1) інформація як відбите різноманітність,

2) інформація як усунення невизначеності (ентропії),

3) інформація як зв'язок між керуючою і керованою системами,

4) інформація як перетворення повідомлень,

5) інформація як єдність змісту і форми (наприклад, думка - зміст, а саме слово, звук - форма),

6) інформація - це міра впорядкованості, організації системи в її зв'язках з навколишнім середовищем.

Загальне поняття інформації повинно несуперечливо охоплювати всівизначення інформація, всі види інформації. На жаль. такогоуніверсального поняття інформації ще не розроблено.

Інформація може бути структурної, що застигла, окостенелой. наприклад, вмінералах, машинах, приладах, автоматичних лініях. Будь-яка машина - цематеріалізована наукова і технічна інформація, розум суспільства, що ставпредметом.

Інформація може бути також функціональної, "актуальним управлінням".

Інформація вимірна величина. Вона вимірюється в бітах.

Які властивості інформації? Перше - здатність керувати фізичними,хімічними, біологічними та соціальними процесами. Там, де єінформація, діє управління, а там, де здійснюється управління,неодмінно наявний та інформація. Друге властивість інформації --здатність передаватися на відстані (при переміщенні інфоносітеля).

Третє - здатність інформації піддаватися переробці. Четверте --здатність зберігатися протягом будь-яких проміжків часу і змінюватися підчасу. П'яте властивість - здатність переходити з пасивної форми вактивну. Наприклад, коли витягується з "пам'яті" для побудови тих чиінших структур (синтез білка, створення тексту на комп'ютері і т. д.).

Інформація істотно впливає на прискорений розвиток науки. системуправління, техніки та різних галузей народного господарства. Політика,політичне управління, економіка - це концентрована смисловаінформація, тобто така, яка переробляється людською свідомістю іреалізується в різних соціальних сферах. Вона обумовлена політичними,економічними потребами суспільства і циркулює в процесі управліннявиробництвом і суспільством. Соціальна інформація відіграє величезну роль узабезпеченні правопорядку, роботи правоохоронних органів, у справіосвіти і виховання підростаючих поколінь. Інформація-невичерпнийресурс суспільства. Інформація - першооснова світу, всього сущого. Сучаснимнауковим узагальненням всіх інформаційних процесів у природі і суспільствіз'явилася інформаціологія-генералізована наука про природу інформації тазаконах інформації.

Поняття самоорганізації. У сучасну науку це поняття ввійшло через ідеїкібернетики. Процес самоорганізації систем обумовлений таким неентропійнимпроцесом, як управління. Ентропія-мера неорганізованості, хаосу.

Ентропія та інформація, як правило, розглядаються разом. Інформація --це те, що усуває невизначеність, кількість "знятої"невизначеності. Тенденція до визначеності, до підвищення інформативності --негентропійної процес (процес з оберненим знаком).

Термін "самоорганізована система" ввів кібернетик У. Росс Ешбі дляопису кібернетичних систем. Для самоорганизующихся систем характерні:

1) Здатність активно взаємодіяти з середовищем, змінювати її внапрямку, що забезпечує успішне функціонування системи:

2) наявність певної гнучкості структури або адаптивного механізму,виробленого в ході еволюції;

3) непередбачуваність поведінки самоорганизующихся систем;

4) здатність враховувати минулий досвід чи можливість научения.

Одним із перших об'єктів, до яких були застосовані принциписамоорганізації, був головний мозок.

Використання понять і ідей кібернетики в питаннях фізики, хімії,біології, соціології, психології та інших науках дали чудові сходи,дозволили глибоко просунутися в сутність процесів, що протікають в неживоїі живій природі. Немає ніякого сумніву в тому, що прийдешній XXI століття іпрогрес природознавства і науки всієї буде протікати по лінії вивченнязакономірностей керуючих процесів в сложноорганізованних системах.

Самоорганізаційна система - це пізнавальна модель науки XXI століття.