Аналитика. 2004_Курносов ЮВ, Конотопов ПЮ_Аналитика_3,9 Mb. Рецензенты
 Скачать 3.9 Mb.
|
|
важнейшим положением кибернетики является тезис о необходимости введения в контур управления объекта или системы регулирующей обратной связи, используемой для реализации автоматного (простейшего интеллектуального) поведения, однако кибернетикой рассматривается поведение автоматов как с замкнутым, так и с разомкнутым контурами управления. Интересное влияние на общество оказало внедрение кибернетических подходов. С этого времени научная фантастика населяется роботами, сперва — наделенными интеллектом, позже — разумом, а далее — и эмоциями. Фантастика переходит к проблемам общефилософского, социального и этического плана. Утрачиваются ценнейшие традиции научной фантастики, заложенные Ж. Верном, Г. Уэллсом, И.А. Ефремовым, А.Р. Беляевым и другими авторами, сделавшими этот жанр столь популярным в начале — середине XX века. Эти традиции, связанные с познавательной функцией, быстро вытесняются из фантастики (техника в своих подробностях становится заумно сложной — да и какой в ней смысл, если автомат так же чувствует, мыслит и переживает, как человек) — фантастика соскальзывает к описаниям 93 внешнего вида устройств, использует псевдо-термины и закономерно превращается в фэнтези. Где теперь встретишь вундеркинда-конструктора с портфелем, набитым проволочками и магнитами? Техника стала для них набором «черных ящиков». Для системного анализа и иных системных дисциплин такой отправной точкой служит общая теория систем (ОТС) Л. фон Берталанфи. Существенно уточненная, оснащенная специфическим формальным аппаратом, допускающим сочетание различных способов описания сущностей и процессов реального мира, общая теория систем претерпела процесс, обратный первоначальному замыслу автора теории: если на первом этапе (этапе выдвижения идеи) ОТС выступала в качестве средства интеграции и обобщения знаний о системах различного происхождения, то позже в рамках теории систем выделились системотехника (с уклоном к изучению техногенных систем), системный анализ (характерный для систем с целеполаганием), исследование операций (сфера военного приложения теории систем, впоследствии получившая распространение и других отраслях) и иные научные направления, основанные на системной платформе. Однако, если всмотреться в сущность подходов, предлагаемых кибернетикой и теорией систем, и абстрагироваться от ряда несущественных методологических отличий, то становится очевидным, что и системный анализ, и кибернетика при рассмотрении систем и объектов оперируют одними и теми же подходами. Для этих наук объекты и системы, суть — те же «черные ящики», характеризующиеся примерно одинаковым набором параметров, о содержимом которых на этапе анализа «забывают» вплоть до особых обстоятельств. КИБЕРНЕТИКА Основателем современной кибернетики по праву считается американский ученый Н. Винер, в период с 1938 по 1948 год интенсивно работавший над созданием новой теории. В 1948 году им была выпущена книга «Кибернетика», одновременно опубликованная в США и во Франции. Выход книги стал заметным событием в научной жизни: с этого момента во многих странах начинают формироваться научные школы, избравшие в качестве методологии своих исследований кибернетический подход. Активное участие в пропаганде и разработке идей кибернетики принял Дж. фон Нейман, при содействии которого в начале 1944 года было проведено совещание группы ведущих ученых США, работавших над проблемами создания вычислительной техники и систем автоматизированного управления. Позже, только в 1947 году, было впервые употреблено название новой науки «кибернетика», происходящее от греческого слова, соответствующего русским словам «рулевой, кормчий». Это название, поначалу казавшееся новым, позже вызвало споры — оказалось, что 94 термин не нов и уже использовался для обозначения наук об управлении. Так, Платон использовал его в значении современного термина «навигация», а известный французский физик А. Ампер (тот самый, чьим именем названа единица измерения силы тока) — в значении «наука об управлении государством». Несмотря на то, что в своих работах Винер неоднократно обращался к результатам исследований русского физиолога И.П. Павлова, еще в 1954 году в нашей стране для кибернетики использовалось следующее определение: «Кибернетика — реакционная лженаука, возникшая в США после второй мировой войны и получившая широкое распространение и в других капиталистических странах; форма современного механицизма. Приверженцы кибернетики определяют ее как универсальную науку о связях и коммуникациях в технике, в живых существах и общественной жизни, о «всеобщей организации» и управлении всеми процессами в природе и обществе. …По существу своему кибернетика направлена против материалистической диалектики, современной научной физиологии, обоснованной И.П. Павловым, и марксистского, научного понимания законов общественной жизни. Эта механистическая метафизическая лженаука отлично уживается с идеализмом в философии, психологии, социологии. …Под прикрытием пропаганды кибернетики в странах империализма происходит привлечение ученых самых различных специальностей для разработки новых приемов массового истребления людей — электронного, телемеханического, автоматического оружия, конструирование и производство которого превратилось в крупную отрасль военной промышленности капиталистических стран» 43 Однако уже в 1959 году (правда, спустя 11 лет после выхода книги Н. Винера) в СССР был создан Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика» АН СССР — активно работавший до середины 90-х годов научно-организационный центр, осуществлявший координацию научно- исследовательских работ в стране в области кибернетики и ее приложений. Совет поочередно возглавляли академики А.И. Берг (инициатор и первый руководитель Совета), Е.П. Велихов, О.М. Белоцерковский, А.П. Ершов. Совет осуществлял анализ состояния кибернетических исследований в СССР и за рубежом, определял содержание и основные направления научно- исследовательских работ по кибернетике и содействовал их развитию, осуществлял контроль за ходом выполнения работ и разработку предложений по внедрению их результатов, организовывал процессы информационного обеспечения работ и координации международных научных связей. В состав Совета входили секции: математические проблемы кибернетики; 43 Краткий философский словарь / Под редакцией М. Розенталя и П. Юдина. Издание 4-е, доп. и испр. — М.: Государственное издательство политической литературы, 1954. — С. 236—237. 95 вычислительные системы; общие и математические вопросы теории информации; техническая кибернетика; кибернетика энергетических систем; системотехники строительства, бионика; биологическая и медицинская кибернетика; математическая теория эксперимента; философские проблемы кибернетики; применение кибернетики в психологии; экономическая кибернетика; семиотика; кибернетика и право и иные. В рамках работы секций проводились международные конференции, научные семинары, издавались сборники «Вопросы кибернетики», «Информационные материалы», «Проблемы кибернетики» и «Кибернетический сборник». В 1961 году академик АН СССР А.И. Берг охарактеризовал кибернетику следующим образом: «Кибернетика — это наука об управлении сложными динамическими системами. Термин „сложность» здесь применяется как философская категория. Динамические системы на производстве, в природе и в человеческом обществе — это системы, способные к развитию, к изменению своего состояния. Сложные динамические системы образуются множеством более простых или элементарных систем или элементов, взаимосвязанных и взаимодействующих. …Целью советской кибернетики является разработка и реализация научных методов управления сложными процессами для повышения эффективности человеческого труда» 44 . Изменения, произошедшие в общественной жизни с 1961 года по настоящее время не понизили актуальности приведенных слов. В 1959 г. академик АН СССР А.Н. Колмогоров писал: «Кибернетика занимается изучением систем любой природы, способных воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать ее для управления и регулирования. При этом кибернетика широко пользуется математическим методом и стремится к получению конкретных специальных результатов, позволяющих как анализировать такого рода системы (восстанавливать их устройство на основании опыта обращения с ними), так и синтезировать их (рассчитывать схемы систем, способных осуществлять заданные действия). Благодаря этому своему конкретному характеру кибернетика ни в какой мере не сводится к философскому обсуждению природы «целесообразности» в машинах и философскому анализу изучаемого ею круга явлений» 45 С самого зарождения идеи кибернетики Н. Винер указывает на информационный характер процессов управления. Более того, уже в 1943 году в своих работах он вплотную подходит к теории информации, активно разрабатывавшейся в то время К. Шенноном, (интересно, что оба ученых находились под сильным влиянием идей Б. Рассела). Благодаря тесному сотрудничеству с ученым-медиком А. Розенблютом, исследования Винера носили комплексный характер (еще раз вспомним о влиянии естественных наук 44 Философские проблемы кибернетики. — М.: Соцэкгиз, 1961. — С. 155—156. 45 Колмогоров А.Н. Предисловие к русскому изданию книги Эшби У.Р. «Введение в кибернетику». — М.: Иностранная литература, 1959. 96 на развитие и становление аналитики). Совместно изучая особенности поведения больных с нарушением деятельности мозжечка или спинного мозга, они обнаружили подтверждение идеи о необходимости введения в контур управления объектами и системами обратной связи. Таким образом, кибернетика изначально связана с междисциплинарными проблемами, а идеи Винера нашли применение и в нейрофизиологии. Как следствие, естественным обобщением непознанного объекта типа «мозг» стала метафора «черного ящика», познание механизмов функционирования которого на тот момент было возможно лишь в результате наблюдения за его реакциями на конкретные раздражители. Заметим, что кибернетика, как наука о функционировании систем управления, нашла массу приложений в самых различных отраслях деятельности человека. Однако первые прикладные результаты были получены в сфере управления техногенными объектами (например, в системах наведения вооружений, управления механизмами и приводами в авиации, автоматической подстройки частоты в радиоприемных устройствах и многих других системах, функционирующих в условиях изменяющейся обстановки). Широкое применение в кибернетике получили математические методы, связанные с определением экстремумов функций, отражающих закономерности поведения физических объектов. Активно используются методы решения систем линейных и нелинейных уравнений, методы интегрального и дифференциального исчисления и многие другие. В сочетании с этими методами широко используется матричный аппарат. Большой интерес представляет кибернетическое направление, связанное с управлением термодинамическими системами — многие идеи, связанные со стохастическими, вероятностными свойствами процессов управления, были почерпнуты Винером именно из этой отрасли, тогда стремительно завоевывавшей позиции в физической науке. К числу важнейших понятий кибернетики следует отнести понятия «система (подсистема)» и «состояние». Термину «система» в соответствие ставится некоторый материальный объект, состоящий из других объектов, называемых его подсистемами. По существу, когда речь идет о сложных системах, речь идет не только о физических объектах, но и об отражении в сознании некоторых фрагментов реального мира и условном разделении его на подсистемы в соответствии с задачами управления или иными задачами. Данное понятие адресовано, скорее, к пространственному воображению исследователя (аналитика), поскольку связано с понятием иерархии, обычно мыслимой в виде пирамиды. Термину «состояние» в соответствие ставится некоторое протяженное во времени сочетание значений атрибутов (неотъемлемых свойств) системы, характеризующее ее с точки зрения 97 применимости к ней некоторого управляющего воздействия (или их неизменной совокупности) для достижения заданного результата. Такое определение дано специально, дабы подчеркнуть специфику кибернетического подхода, связанного с решением задач управления и указывающего на общность подходов кибернетики и аналитики. Это понятие сложно (или невозможно) определить иначе, как со ссылкой на опыт в какой-либо из отраслей деятельности. Оба рассмотренных понятия неявным образом связаны с понятием «отношение»: в одном случае — между системой и системой (подсистемой), в другом — между системой в предшествовавший изменению момент времени и в последовавший за ним (момент). Соответственно, состояние системы определяется через совокупность состояний всех ее подсистем, в конечном счете — ее элементарных подсистем. При этом по числу возможных состояний различают элементарные подсистемы двух типов: дискретные подсистемы (с конечным числом состояний) и подсистемы с непрерывными состояниями или аналоговые подсистемы (при бесконечном числе состояний). Дискретность/непрерывность может проявляться как во временной области, так и в пространстве признаков (например, напряжения нуля и единицы в интегральных логических схемах). Тут оказывается уместным упомянуть определение предмета исследования кибернетики, данное бывшим нашим соотечественником, блестящим ученым В.Ф. Турчиным: «Кибернетика изучает организацию систем в пространстве и времени, то есть то, каким образом связаны подсистемы в систему и как влияет изменение состояния одних подсистем на состояние других подсистем. Основной упор делается …на организацию во времени, которая в случае, когда она целенаправленна, называется управлением» 46 . Для описания процессов изменения состояния системы используются такие термины, как «динамика системы» и «организация системы во времени», однако, по замечанию В.Ф. Турчина, более уместным здесь является именно «организация во времени». Это вызвано тем, что термины «динамическое» и «статическое» принято использовать по отношению к вариантам описания системы (ее моделям, учитывающим либо и пространство и время, либо только пространственную компоненту); будучи же примененным к системе слово «динамика» невольно вызывает представление об однородности устройства системы. Как уже было отмечено, в кибернетике широко используются различные методы моделирования. Весьма показателен подход к моделированию, 46 Турчин В.Ф. Феномен науки: Кибернетический подход к эволюции. Изд. 2-е. — М.: ЭТС, 2000. — 368 с. 98 используемый этой наукой — детализация моделей осуществляется в той степени, которая способна обеспечить заданное качество управления системой. Подсистемы наиболее низкого уровня детализации дальнейшей декомпозиции не подвергаются и рассматриваются как элементарные, неразложимые на составные части. Следствием этого может стать такая ситуация, когда объекты, считающиеся элементарными в некоторых моделях, будут иметь принципиально различную природу, а кибернетические модели, отражающие их взаимодействие, будут одинаковы. Соответственно, с кибернетической точки зрения эти системы будут тождественны, несмотря на те различия, которые заложены на нижнем уровне — уровне элементов. В этом- то и заключена красота исходной идеи, заложенной в основу кибернетики, этим и была оскорблена идеологическая верхушка советской науки в начале 1950-х годов. Хотя механицизмом это назвать было нелогично и недальновидно — ведь физики не возмущались, когда одинаковыми математическими уравнениями описывались различные процессы и явления. Однако, вернемся к автоматному поведению, контуру управления, информационному циклу управления и обратной связи. Что подразумевается под автоматным поведением? Под автоматным поведением понимается такое поведение, при котором некоторое изменение состояния среды функционирования (существования) объекта приводит к осуществлению им действий, направленных на адаптацию к изменившимся условиям — ситуация на входе подсистемы сбора информации приводит к осуществлению системой того или иного действия. Автоматное поведение свойственно, например, живым организмам, способным к реализации простых рефлексов. Для таких организмов справедлив подход, представляющий подсистему управления жизнедеятельностью организма в виде некоторым образом организованной системы нервных клеток (нейронов) чувствительных к изменению условий (рецепторов, образующих подсистему сбора информации) и исполнительных (эффекторов, образующих подсистему доведения управляющих воздействий). Состояние всех рецепторов системы в некоторый момент времени в кибернетике принято называть ситуацией, а состояние всех эффекторов — действием. В этом случае можно утверждать, что роль, которую исполняет подсистема управления, сводится к преобразованию ситуации в действие. В кибернетике принято выделять два вида обратных связей между подсистемой сбора информации, образованной совокупностью некоторым образом организованных датчиков (или рецепторов), и подсистемой доведения управляющих воздействий, представленной совокупностью исполнительных компонентов (или эффекторов). В живых организмах эти связи представлены синапсами (местами близкого размещения или контакта нервных клеток): 99 - положительную обратную связь, при наличии которой возбуждение рецептора вызывает возбуждение эффектора, а покой — состояние покоя; - отрицательную обратную связь, при наличии которой возбуждение рецептора вызывает переход эффектора в состояние покоя, а покой — возбуждение. Благодаря наличию обратной связи |