Кибернетика

С недавних времен, в основном благодаря  развитию прогресса, упрощению подходов в образовании и «увеличению» мобильности технологий, школы обрели возможность без привлечения дополнительных кадров ввести в сетку курс «Образовательная робототехника».

Речь идет об инструментальных наборах, которые дают возможность конструировать механизмы различного вида, причем предел возможностей ограничен только фантазией и воображением конструктора.

Использование набора будет способствовать развитию у учащихся критического мышления и умения решать практические задачи, кроме того это очевидно привлекательная  образовательная среда, вдохновляющая  молодых людей к новаторству  через науку, технологию, математику, поощряющая думать творчески, анализировать  ситуацию, критически мыслить, применять  свои навыки для решения проблем  реального мира.

На сегодняшний день в образовании  используют два набора, позволяющие конструировать роботов: Lego NXT Mindstorms и Arduino.

LEGO Mindstorms — это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота. Впервые представлен компанией LEGO в 1998 году.⁹

Все школьные наборы на основе LEGO конструктора ПервоРобот RCX, NXT предназначены, чтобы ученики в основном работали группами. Поэтому, учащиеся одновременно приобретают навыки сотрудничества, и умение справляться с индивидуальными заданиями, составляющими часть общей задачи. В процессе конструирования добиваться того, чтобы созданные модели работали, и отвечали тем задачам, которые перед ними ставятся. Учащиеся получают возможность учиться на собственном опыте, проявлять творческий подход при решении поставленной задачи. Задания разной трудности учащиеся осваивают поэтапно. Основной принцип обучения «шаг за шагом», являющийся ключевым для LEGO, обеспечивает учащемуся возможность работать в собственном темпе.

Данные конструкторы показывают учащимся взаимосвязь между различными областями  знаний. На уроках информатики решать задачи физики, математики и т.д. Модели Конструктора NXT дают представление  о работе механических конструкций, о силе, движении и скорости, производить  математические вычисления. Данные наборы помогают изучить разделы информатики  – это моделирование и программирование.

Arduino — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой являются простая плата ввода/вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring. Arduino может использоваться как для создания автономных интерактивных объектов, так и подключаться к программному обеспечению, выполняемому на компьютере (например, Adobe Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data, SuperCollider).

Основное отличие Arduino от Lego в комплектации набора. В комплекте с Arduino поставляется плата с микроконтроллерами, которая позволяет дополнять и создавать роботов независимо от дополнительных деталей, т.е. спектр возможностей велик, но при этом компетенция конструктора должна быть гораздо выше в данном случае.

Lego же предоставляет шанс детям научиться собирать роботов с самого первого дня обучения. Все основные детали поставляются в комплекте: датчики, стандартные детали конструктора, колеса и серво-моторы. 

Заключение

 

Поиск ответов на многие нерешенные проблемы информации и управления, продолжающие оставаться предметом  дискуссий, актуализирует задачу более  глубокого изучения творческого  наследия Норберта Винера. Основоположнику  кибернетики принадлежит целый  ряд работ, посвященных вопросам философии и методологии науки, роли научного познания в обществе, проблеме мироздания, анализу возможных  последствий научно-технической  революции, а также этике ученого.

Изучив идеи Норберта Винера, можно заключить, что он рассматривает  три узловые проблемы кибернетики, тесно связанные с перспективами  развития человеческого общества. Это  проблема обучающихся машин, проблема самовоспроизведения машин и  проблема взаимоотношения человека и машины.

Что несет человечеству “магия автоматизации”, какое место принадлежит  человеку в бурно развивающемся  комплексе “человек – машина”, моральная ответственность ученых и правительств, направляющих стремительный  бег автоматизации, – вот вопросы, которые волнуют Винера.

Нужно сказать и о большом  значении работ Норберта Винера для  построения научной картины мира. Собственно, книга Винера «Кибернетика», давшая имя соответствующей науке, обратила внимание читателей на то, что в общем смысле целесообразно  рассматривать следующие кирпичи  мироздания — элементы, устройства, системы, связи, управление и информацию.

Рассматривая проблему взаимоотношения  человека и машины, Винер считает  наиболее перспективным путем развития их разумный симбиоз, в котором направляющей силой служат человеческие цели. “Человеку – человеческое, вычислительной машине – машинное”, – предупреждает Винер. Идеи такого симбиоза иллюстрируются на примере биоэлектронных устройств, машинного перевода при участии человека-редактора и диагностических машин.

Вместе с тем Винер  подчеркивает, что догматическое  разграничение возможностей живого и неживого, чрезмерное противопоставление человеческого начала машинному столь же неправомерно, как и религиозное возвышение бога над человеком.

Как и в предыдущих своих  научно-публицистических работах, Винер  решительно выступает против всякого  античеловеческого применения кибернетики: против ее применения для “развязывания  ядерной войны с ее апокалипсическими  ужасами”, против ее применения в целях  сверхобогащения немногих и еще  большего угнетения человека.

Вместе с тем идеи Винера представляют интерес и для специалистов, занятых приложениями кибернетических  методов в технике, биологии, медицине, лингвистике и экономике.

До сих пор остаются актуальными мысли Винера о проблемах  и возможных социальных последствиях научно-технической революции.

Впечатление, полученное человеком  от изучения самого себя, т.е. физиологии и в частности работа мозга  и нервной системы, натолкнуло на мысль о создании подобной схемы, используя подручные средства.

Развиваясь, наука пришла к определенным выводам и уже сегодня мы имеем  возможность видеть применение на практике того, что в свое время было на страницах фантастов и романтиков.

Роботы, как послушные слуги  сегодня есть везде. Начиная от производства автомобилей, еды, различных деталей  в производстве, заканчивая финансовыми  рынками, где роботы используются как  маклеры на бирже.

Подрастающее поколение всегда находится на шаг впереди старшего. В основном благодаря стараниям второго. Мысль молодых людей позволяет взрастить самые смелые идеи и дать жизнь самым дерзким проектам. Применить творчество и креативность, внедрить инновацию и применить новый подход.

Сегодня для того, чтобы дети чувствовали  себя уютно в завтрашнем дне необходимо использовать идеи, которые просты, но надежны. Уверенность в завтрашнем дне им может дать только надежная база и крепкий ум, вкупе со спокойным сердцем.

Использование робототехники в  образовании это международный  тренд. Практически весь мир находится  на шаг впереди по части использования  инноваций в образовании. Достаточное благоразумие подскажет, что дети могут научиться чему-то новому в такой среде, где они сами находят себе дорогу.

Использование Lego Mindstorm может помочь детям научиться алгоритмическому мышлению и понять инженерное дело на практике, не пачкая руки мазутом. Это дается им очень легко и с интересом. Не обязательно быть отличником или «ботаником» для вникания в работу. Участие в конкурсах разного масштаба развивает детей и создает прочную основу для будущих изысканий в этой области. Все мы знаем, что именно в детстве создается любовь к ремеслу.

Применение Arduino может применяться при достаточном опыте работы с конструкторами Lego Mindstorm. В некоторых школах именно так и поступают. Работа с детьми в кружке поделена на два этапа: Lego и Arduino. Первый для начинающих, а второй этап для «продвинутых» учеников уже прошедшие и освоившие создание моделей.¹⁰

В школах дистанционного обучения для инвалидов Mindstorm дал возможность детям с ограниченными возможностями попробовать себя в роли инженера и получить свободу действий. По мнению специалистов, такие уроки не только помогают развивать детскую фантазию, но и воспитывают настойчивость, упорство и инженерные способности учащихся.

Таким образом, мы можем отметить, что принципы Винера поддерживаются и более того им дали возможность воплотиться в образовательной робототехнике:

• идет на пользу при обучении детей;
• используется в мирных целях;
• дети при обучении стараются выполнить задачи, которые применимы в реальном мире (например, перевести блок красного цвета из одного конца поля в другой, что впоследствии может дать идеи при создании роботов, которые будут помогать людям);
• роботы в последнее время становятся все доступнее;
• обучаясь, детям помогают опытные педагоги, которые кроме целей обучения, как правило несут и цели воспитательные, что исключает использование робототехники в целях, противоречащим мирным.

 

Список использованной литературы

1. Винер Н. «Кибернетика и общество»; перевод – М.:ИЛ,1958.
2. Уильям Росс Эшби, Введение в кибернетику, «Иностранная литература», Москва, 1959.
3. Бирюков Б.В., Спиркин А.Г. Философские проблемы кибернетики. // Вопросы философии. – 1964
4. Простая кибернетика. Сборник, М., «Молодая гвардия», 1965.
5. Баженов Л. Б. Кибернетика, ее предмет, методы и место в системе наук // Философия естествознания. – М., 1966.
6. Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине.– 2-е изд.– М., 1968.
7. Словарь по кибернетике / Под редакцией академика В. С. Михалевича. — 2-е. — Киев: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии имени М. П. Бажана, 1989
8. Поваров Г.Н. Hорберт Винер и его Кибернетика. – М., 1990.
9. Панкратова Н.Д. Общие тенденции и системные проблемы развития информационных технологий. // Проблемы управления и информатики, 1999, №1. - С.13-16.
10. Информатика: Учеб. пособие / А.В. Могилев, Н.Н. Пак, Е.К. Хеннер; Под ред. Е.К. Хеннера. – М., 1999.
11. Информатика: Учебник / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2000.
12. Ратнер В., профессор, д.б.н., зав. лабораторией молекулярно-генетических систем управления Института цитологии и генетики СО РАН, академик РАЕН. Статья в журнале «НВС» за май 2000 года «молекулярная кибернетика в океане науки»
13. Винер Н. Кибернетика и общество. Творец и робот. – Тайдекс Ко, 2003.
14. Теслер Г. С. Новая кибернетика. — Киев: Логос, 2004. — 401 с.
15. Алесинская T.В., «Основы логистики. Общие вопросы логистического управления: Учебное пособие», Таганрог, Изд-во ТРТУ, 2005
16. Основы робототехники. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.: ил.
17. Кибернетика и информатика // Сборник научных трудов к 50-летию Секции кибернетики Дома ученых им. М. Горького РАН. — Санкт-Петербург, 2006. — 410 с.
18. Гусейханов М. К., Раджабов О. Р. Концепции современного естествознания: Учебник. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2007. — 540 с.
19. Игнатьев М. Б. Информационные технологии в микро-, нано- и оптоэлектронике. — изд. ГУАП, Санкт-Петербург, 2008. — 200 с.

¹ Словарь по кибернетике / Под редакцией академика В. С. Михалевича. — 2-е. — Киев: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии имени М. П. Бажана, 1989

² Алесинская T.В., «Основы логистики. Общие вопросы логистического управления: Учебное пособие», Таганрог, Изд-во ТРТУ, 2005

³ Простая кибернетика. Сборник, М., «Молодая гвардия», 1965.

⁴ Простая кибернетика. Сборник, М., «Молодая гвардия», 1965.

⁵ Философский словарь / Под ред. И. Т. Фролова. — 4-е изд. — М.: Политиздат, 1981. — 445 с.

⁶ Уильям Росс Эшби, Введение в кибернетику, «Иностранная литература», Москва, 1959

⁷ Основы робототехники. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.: ил.

⁸ Основы робототехники. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 416 с.: ил.

⁹ Оффициальный сайт Mindstorms Lego (http://mindstorms.lego.com)

¹⁰ Сайт Косаченко Виктора Сергеевича (https://sites.google.com/site/kosachenkosv)