Кибернетика и ее достижения

Таким образом, одним из основных методов  кибернетики является метод математического  моделирования систем и процессов  управления. К основным методологическим принципам кибернетики относился применение системного и функционального подхода при описании и исследовании сложных систем. Системный подход исходя из представлений об определенной целостности системы выражается в комплексном ее изучении с позиций системного анализа, т.е. анализа проблем и объектов как совокупности взаимосвязанных элементов.     

Функциональный  анализ имеет своей целью выявление  и изучение функциональных последствий  тех или иных явлений или событий  для исследуемого объекта. Соответственно функциональный подход предполагает учет результатов функционального анализа при исследовании и синтезе систем управления.    

 

 

 Основная  цель кибернетики как науки об управлении - добиваться построения на основе изучения структур и механизмов управления таких систем, такой организации  их работы, такого взаимодействия элементов внутри этих систем и такого взаимодействия с внешней средой, чтобы результаты функционирования этих систем были наилучшими, т.е. приводили бы наиболее быстро к заданной цели функционирования при минимальных затратах тех или иных ресурсов (сырья, энергии, человеческого труда, машинного времени горючего и т. д.). Все это можно определить кратко термином «оптимизация». Таким образом, основной целью кибернетики является оптимизация систем управления.      

 

 

Винер четко и однозначно определяет главный  признак "разумной" кибернетической  системы, будь это человек, развитое животное или машина. Этим признаком  является способность к самообучению, которое заключается не просто в  накоплении информации об окружающей среде, а в выработке алгоритмов поведения в динамически меняющихся условиях. Так как изменение условий внешней среды может быть вызвано действиями обучаемого, то речь может идти об обучающихся системах первого, второго и более высоких порядков, в зависимости от того насколько возможно прогнозирование последствий собственных действий. Это особенно важно для человека в индустриальном обществе, так как "мы изменили свою окружающую среду до такой степени, что должны измениться сами, для того чтобы выжить". Таким образом, развитие интеллекта (человеческого или машинного) путем самообучения является необходимым условием выживания.     

Более того, так как прогресс и, соответственно, техническое могущество человека существенно опережают возможности биологической эволюции, передача части функций по управлению и контролю машине становится неизбежной. Причем такая "машина, созданная для принятия решений, будет в буквальном смысле "озадачена", если не будет обладать способностью к обучению". Но если часть функций, до этого свойственных исключительно человеку, неизбежно должна быть передана машине, то человек должен будет сам стать самосовершенствующейся системой второго порядка, то есть быть способным прогнозировать последствия такой передачи управления. "Горе тому, кто позволит машине принимать за него решения, если только этому не предшествовало изучение принципов ее действия и не было установлено, что их применение приемлемо для нас". Роль человека в технологии принятия решений не снижается, а, наоборот, качественно возрастает. Само определение жизни в информационной среде приобретает специфические кибернетические очертания: "Я повторяю, жить эффективно, это значит быть подверженным постоянному потоку влияния внешнего мира и самим оказывать активное влияние на окружающий мир, в котором мы лишь промежуточный этап. Образно выражаясь, быть живым в мире - значит, принимать участие в продолжающемся процессе развития знания и его беспрепятственном постоянном обмене".     

Какова  же цель этой игры? (Не путать со смыслом). Она, буквально, заключается в том, чтобы "бежать впереди паровоза". Здесь необходимо вспомнить о  связи информации и энтропии. Паровоз - это движение прогресса и цивилизации, требующее все новых энергетических ресурсов, сжигаемых в топке и повышающих энтропию в ее стремлении к состоянию равновесного "теплого болота", и дающее кратковременные (пока горит огонь) удобства и преимущества. Остановить паровоз невозможно. Он может остановиться сам, когда нечего будет бросать в топку, но это равносильно смерти. Вы сами можете и не участвовать в процессе, если он вам не нравится, но на ваше место погреться у топки всегда найдется много претендентов. Поэтому удел большинства разумных, активных и неэгоистичных существ - буквально, бежать впереди нашего паровоза, с тем чтобы на ближайшем полустанке на смену дровам заготовить бункер с углем, а потом - цистерну нефти, а затем - тележку с ураном, потом - бидон с дейтерием... Что ждет на следующем полустанке? По этому поводу Винер пишет: "Мы живем только благодаря изобретениям, причем не только тем из них, которые уже были сделаны, но, в большей степени, благодаря нашей надежде на новые, еще не сделанные изобретения в будущем".     

Но  это пока все о цели. Мы все участвуем в движении к ней, хотим мы этого или нет, так как эту постоянно ускользающую цель устанавливает даже не общество, а второе начало термодинамики. А в чем же смысл? Не следует ожидать так много от этой статьи! В конце концов, для каждого этот смысл может быть своим. Винер знал свой смысл, и это знание помогало ему победить депрессию. Я предполагаю, что такой смысл присутствует в жизни каждого человека, поэтому для вас хочу оставить несколько намеков, которые могут помочь в поиске. Вот они.     

Информация  не возникает и не создается. Она  только передается (как правило, с  искажениями). Кто же тогда первичный  источник информации? Важно не кто  или что является этим источником, а то, что в первичном источнике  адекватной информации содержатся все ответы на все вопросы, даже незаданные. Доступ к ним получают те, кто осознает свою инструментальную роль и ответственность за ее осуществление при условии готовности общества в целом. Для остальных - эта информация остается скрытой в шумоподобных сигналах с высокой избыточностью.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Связь информации и управления. Кибернетический подход     

 

 

Если 17-ое столетие и начало 18-ого столетия – век паровых машин, то настоящее  время есть век связи и управления.     

В изучение этих процессов кибернетика  внесла значительный вклад. Она изучает способы связи и модели управления, и в этом исследовании ей понадобилось еще одно понятие, которое было давно известным, но впервые получило фундаментальный статус в естествознании – понятие информации (с латинского ознакомление) как меры организованности системы в противоположность понятию энтропии как меры неорганизованности.      

Чтобы яснее стало значение информации, рассмотрим деятельность идеального существа, получившего название «демон Максвелла». Идею такого существа, нарушающего второе начало термодинамики, Максвелл изложил в «Теории теплоты» вышедшей в 1871 году. «Когда частица со скоростью выше средней подходит к дверце из отделения А или частица со скоростью ниже средней подходит к дверце из отделения В, привратник открывает дверцу и частица проходит через отверстие; когда же частица со скоростью ниже средней подходит из отделения А или частица со скоростью выше средней подходит из отделения В дверца закрывается. Таким образом, в отделении А их концентрация уменьшается. Это вызывает очевидное уменьшение энтропии, и если соединить оба отделения тепловым двигателем, мы, как будто, получим вечный двигатель второго рода».     

Кибернетика выявляет зависимости между информацией  и другими характеристиками систем. Работа «демона Максвелла» позволяет установить обратно пропорциональную зависимость между информацией и энтропией. С повышением энтропии уменьшается информации и наоборот, понижение энтропии увеличивает информацию. Связь информации с энтропией свидетельствует и о связи информации с энергией.     

Энергия (от греческого energeia - деятельность) характеризует  общую меру различных видов движения и взаимодействия в формах: механической, тепловой, электромагнитной, химической, гравитационной, ядерной. Точность сигнала, передающего информацию, не зависит от количества энергии, которая используется для передачи сигнала. Тем не менее, энергия и информация связаны между собой.     

Винер в своей книге «Кибернетика и  общество» приводит такой пример: «Кровь, оттекающая от мозга, на долю градуса  теплее, чем кровь, притекающая к нему».     

Рассмотрим  понятия информации, наиболее часто  используемые в различных отраслях человеческого знания.     

1. Общим философским определением понятия информации является следующее: информация - это отраженное многообразие. Это означает, что информация возникает, когда нарушается однообразие и это нарушение каким - то образом отражается, проявляет себя в сигналах.     

2. В быту под информацией понимают сведения, которые нас интересуют. Но заинтересовать нас могут только те сведения, которые мы восприняли и осознали.      

3. В журналистике под информацией понимают не любые сообщения или сведения, а только те из них, которые обладают новизной.      

4. В технике связи под информацией принято понимать любую последовательность сигналов, которая хранится, передается или обрабатывается с помощью технических средств, не учитывая смысл этих сигналов.      

5. Под информацией в теории информации понимают не любые сведения, а лишь те из них, которые снимают полностью или уменьшают существующую до их получения неопределенность (неизвестность). Информация - это снятая неопределенность (определение информации по К. Шеннону).      

6. Под информацией в семантической теории (рассматривающей смысл сообщения) понимают сведения, обладающие новизной.      

7. Под информацией в документалистике понимают все то, что, так или иначе зафиксировано в знаковой форме в виде документов.     

8. В вычислительной технике под информацией принято понимать значения, присваиваемые подлежащим вводу в компьютер переменным (данным), хранимые в памяти компьютера, обрабатываемые компьютером и выдаваемые пользователям.     

9. Под информацией (применительно к информационным, компьютерным технологиям) понимают конечную совокупность знаков (символов) или сигналов, которые образуют бесконечное разнообразие информационных объектов (текстов, изображений и т.п.).      

10.  В кибернетике (теории управления) под информацией понимают ту часть знаний, которая используется для ориентирования, активного действия, управления, т.е. в целях сохранения, совершенствования, развития системы (определение информации по Н. Винеру).     

Итак, в научной литературе основными  являются две точки зрения на природу  и сущность информации: атрибутивная и функциональная.      

Суть  первой из них состоит в трактовке  информации как общего свойства всей материи. Типичным примером такой точки  зрения является следующая цитата: “Допустим, что общим свойством объективной реальности всех уровней (от элементарных частиц и неорганических соединений до человека и социальных явлений) является информация. Используем представление об информационном пространстве как совокупности информации, содержащейся в объективной реальности. Какая-то часть этой информации постепенно становится достоянием человечества”.      

Согласно  второй точке зрения информация трактуется как функциональное явление, связанное  с управлением и, следовательно, относящееся только к системам управления в живой природе, технике и обществе. В этом смысле понятие информации является основным понятием кибернетики - науки об управлении.     

Как писал Н. Винер (используя термин организм в широком смысле): “Всякий организм скрепляется наличием средств приобретения, использования, хранения и передачи информации”. Там же он отмечал, что “сообщество простирается лишь до того предела, до которого простирается действительная передача информации”.      

Термин  информация неоднозначен еще и потому, что различают два типа информации. Первый тип - это связанная или структурная информация, которая характеризует организованность, упорядоченность самой системы управления. Вторым типом является свободная, относительная информация, информация-сообщение; именно такое понимание информации наиболее распространено в науке. Объем и само восприятие такой информации зависит от подготовки управляющей системы к ее использованию, т.е. от состава и объема имеющейся в системе связанной информации. Результатом взаимодействия свободной и связанной информации в системе управления является актуальная информация. При этом постоянно происходит процесс превращения свободной информации в связанную.      

Информационный  подход к процессам управления –  первая особенность кибернетики. В информационной трактовке кибернетического подхода управление в организационных системах, рассматривается, прежде всего, как процесс преобразования информации: информация об объекте управления воспринимается управляющей системой, перерабатывается в соответствии с той или иной целью управления и в виде управляющих воздействий передается на объект управления. Поэтому понятие информации принадлежит к числу наиболее фундаментальных понятий кибернетики. В информационной трактовке процессы кибернетического управления связаны с получением, передачей, переработкой и использованием информации. Процессы получения информации, ее хранение и передачи в этом случае отождествляются с понятием «связь».     

Переработка воспринятой информации в сигналы, направляющие деятельность в объекте, отождествляется с понятием управление.     

Если  системы способны воспринимать и  использовать информацию о результатах  своего функционирования, то говорят, что они обладают обратной связью. Переработка информации, идущей по каналам обратной связи, в сигналы, корректирующие деятельность системы, называют регулированием. Между терминами «управление» и «регулирование» существует различие: если считать, что управление обозначает воздействие на результаты работы системы для достижения намеченной цели, то регулирование обозначает тип управления, основанный на методе выравнивания отклонений от нормы (эталона, заданной величины). Устройства (или органы), служащие для этой цели, носят название регуляторов.     

Явления, которые отображаются в таких фундаментальных понятиях кибернетики, как информация и управление, имеют место в органической природе и общественной жизни. Таким образом, кибернетику можно определить как науку об управлении и связи с живой природой в обществе и технике.     

Один  из важнейших вопросов, вокруг которого идут философские дискуссии - это вопрос о том, что такое информация, какова ее природа? Для характеристики природы информационных процессов необходимо кратко рассмотреть естественную основу всякой информации, а таковой естественной основой информации является присущее материи объективное свойство отражения.