Реферат по теме История создания кибернетики как науки о закономерностях управления
 Скачать 30.67 Kb.
|
|
Бюджетное учреждение высшего образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Сургутский государственный университет» Политехнический институт Реферат по теме «История создания кибернетики как науки о закономерностях управления» Выполнил: студент группы 607-21м Сазонов С.А. Проверил: Острейковский В.А.2022г.Содержание Введение………………………………………………………………………3 История создания кибернетики как науки о закономерностях управления.4 Заключение……………………………………………………………………8 Список литературы……………………………………………………….......9 Введение Современная наука в отличие от классической занимается изучением сложных систем с большим количеством элементов и связей между ними. В классе сложных систем можно выделить подкласс систем с так называемой «обратной связью». Различают два типа обратной связи: положительная обратная связь между системой и средой, в результате которой внешнее воздействие среды приводит к накоплению внутренних изменений в системе и образованию новых структур; отрицательная обратная связь между системой и средой, в результате которой внешнее воздействие среды уменьшается или сводится на нет, а система возвращается к своему инварианту, т. е. отклонение от стабильного состояния корректируется после получения информации об этом. Кибернетика занимается изучением сложных систем с отрицательной обратной связью, т. е. таких систем, которые поддерживают инвариантное состояние в результате взаимодействия с окружающей средой. Как писал основатель кибернетики американский математик Н. Винер, «жизнь – это островок „здесь-сейчас“ в умирающем мире. Процесс, благодаря которому мы противостоим потоку разрушения и упадка, называется гомеостазом. Мы продолжаем жить в очень специфической среде, которую несем с собой до тех пор, пока разрушение не станет преобладать над процессом нашего собственного восстановления. Тогда мы умираем». [3] Слово «кибернетика» происходит от греч. куbеrnеtiке – искусство управления. Кибернетика возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии и представляет собой междисциплинарный подход в рамках новой системной научной парадигмы, который применяется не только в названных дисциплинах, но и в физике, геологии, биологии, социологии. Начало эры кибернетики связывают с выходом в 1948 г. книги Н. Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». Кибернетика изучает процессы управления, связанные с обменом информацией между системой и средой, и выявляет зависимости, существующие между информацией и другими характеристиками системы. Информация – центральное понятие кибернетики. Как писал Н. Винер в работе «Человеческое использование человеческих существ: Кибернетика и общество», «в то время как энтропия является мерой дезорганизованности, информация, переносимая некоторым потоком посланий, определяет меру организованности. Фактически мы можем определить информацию как отрицательную энтропию». В рамках кибернетики формулируются и другие понятия: «обратная связь», «управление», «организованность» и т. п., которые также используются многими научными дисциплинами. Кибернетика дает новые методы исследования, в частности, на закономерностях, открытых кибернетикой, основан метод моделирования, широко используемый как в естественных, так и в гуманитарных науках. Создатель кибернетики Н. Винер вообще утверждает, что «физическое функционирование живого организма и наиболее современных коммуникационных машин примерно одинаковы в стремлении контролировать уровень энтропии при помощи обратной связи. Обе системы имеют сенсоры или рецепторы, позволяющие получать информацию из окружающей среды на низком энергетическом уровне и использовать ее для дальнейших действий в отношении внешнего мира. В обоих случаях присутствуют искажения информации за счет влияния самого аппарата восприятия, живого или искусственного. Целью получения информации является повышение эффективности действий во внешней среде. В обоих случаях результат совершенных действий (а не намерений) возвращается к некоторому регулирующему центру». Таким образом, процессы управления, считает Н. Винер, подчиняются единым закономерностям независимо от того, протекают они в обществе, живой или неживой природе. [1] История создания кибернетики как науки о закономерностях управления В истории кибернетики, как и в любой другой науке, два периода: накопление материала и оформление его в новую науку. Со сложными системами управления человек имел дело задолго до кибернетики (управление людьми, машинами; наблюдал регуляционные процессы у живых организмов и т. д.). Но кибернетика выделила общие закономерности управления в различных процессах и системах, а не их специфику. В «докибернетический» период знания об управлении и организации носили «локальный» характер, т.е. располагались в отдельных областях. Так, еще в 1843 г. польский мыслитель Б. Трентовский опубликовал малоизвестную в настоящее время книгу «Отношении философии к кибернетике как искусству управления народом». В своей книге «Опыт философских наук» в 1834 году известный французский физик Андре Мари Ампер (1775 -- 1836) дал классификацию наук, среди которых третьей по счету стоит кибернетика – наука о текущей политике и практическом управлении государством (обществом). Когда в теории вероятностей возник новый раздел -- теория информации, универсальность новой теории, хоть и не сразу, стала ясна всем. Обнаружилось, например, соответствие между количеством информации и мерой перехода различных форм энергии в тепловую -- энтропией. Впервые на это указал в 1929 году известный физик Лео Сциллард (1898 – 1964). Впоследствии теория информации стала одной из важных основ в кибернетике. В XIX веке заметны достижения и в физиологии высшей нервной деятельности. Особенно в исследовании процессов обучения животных. В 30-х годах нашего столетия явлением стала теория физиологической активности Н.А. Бернштейна (1896 – 1966), еще позже -- принцип функциональной системы П.К. Анохина (1898 – 1974). Вместе с прогрессом происходит и сближение технических средств, используемых и в физиологии, и в автоматике. Такое сближение сопровождается взаимным обменом принципами построения структурных схем, идеями моделирования, методами анализа и синтеза систем. Подобную тенденцию одним из первых уловил русский философ Александр Александрович Богданов (1873 – 1928). «Мой исходный пункт -- писал ученый, -- заключается в том, что структурные отношения могут быть обобщены до такой формальной чистоты схем, как в математике и отношениях величин, и на такой основе организационные задачи могут решаться способами, аналогичными математическим». Таким образом, Богданов предвосхитил появление общей теории систем -- одной из ключевых концепций кибернетики. Русский ученый сумел обосновать и принцип обратной связи, назвав его «механизмом двойного взаимного регулирования». Позднее, в 1936 году английский математик Алан Тьюринг (1912 – 1954) опубликовал работу, описывающую абстрактную вычислительную машину. Некоторые положения его труда во многом предвосхитили различные проблемы кибернетики. Однако решающее слово в рождении новой науки сказал крупный американский математик Винер. Во время Второй мировой войны Винер почти целиком посвятил свое творчество военным задачам. Он исследует задачу движения самолета при зенитном обстреле. Обдумывание и экспериментирование убедили Винера в том, что система управления огнем зенитной артиллерии должна быть системой с обратной связью; что обратная связь играет существенную роль и в человеческом организме. Все большую роль начинают играть прогнозирующие процессы, осуществляя которые нельзя полагаться лишь на человеческое сознание. Существовавшие в ту пору вычислительные машины необходимым быстродействием не обладали. Это заставило Винера сформулировать ряд требований к таким машинам. По сути дела, им были предсказаны пути, по которым в дальнейшем пошла электронно-вычислительная техника. Вычислительные устройства, по его мнению, «должны состоять из электронных ламп, а не из зубчатых передач или электромеханических реле. Это необходимо, чтобы обеспечить достаточное быстродействие». Следующее требование состояло в том, что в вычислительных устройствах «должна использоваться более экономичная двоичная, а не десятичная система счисления». Машина, полагал Винер, должна сама корректировать свои действия, в ней необходимо выработать способность к самообучению. Для этого ее нужно снабдить блоком памяти, где откладывались бы управляющие сигналы, а также те сведения, которые машина получит в процессе работы. Если ранее машина была лишь исполнительным органом, всецело зависящим от воли человека, то ныне она становилась думающей и приобретала определенную долю самостоятельности. В 1943 году вышла статья Винера, Розенблюта, Байглоу «Поведение, целенаправленность и телеология», представляющая собой набросок кибернетического метода. В 1948 году в нью-йоркском издательстве «Джон Уили энд Санз» и парижском «Херманн эт Ци» выходит книга Винера «Кибернетика». «Основной тезис книги, -- пишет Г.Н. Поваров в предисловии к «Кибернетике», -- подобие процессов управления и связи в машинах, живых организмах и обществах, будь то общества животных (муравейник) или человеческие. Процессы эти суть, прежде всего, процессы передачи, хранения и переработки информации, т. е. различных сигналов, сообщений, сведений. Любой сигнал, любую информацию, независимо от ее конкретного содержания и назначения, можно рассматривать как некоторый выбор между двумя или более значениями, наделенными известными вероятностями (селективная концепция информации), и это позволяет подойти ко всем процессам с единой меркой, с единым статистическим аппаратом. Отсюда мысль об общей теории управления и связи -- кибернетике. [4] Количество информации -- количество выбора -- отождествляется Винером с отрицательной энтропией и становится, подобно количеству вещества или энергии, одной из фундаментальных характеристик явлений природы. Таков второй краеугольный камень кибернетического здания. Отсюда толкование кибернетики как теории организации, как теории борьбы с мировым хаосом, с роковым возрастанием энтропии. Действующий объект поглощает информацию из внешней среды и использует ее для выбора правильного поведения. Информация никогда не создается, она только передается и принимается, но при этом может утрачиваться, исчезать. Она искажается помехами, «шумом», на пути к объекту и внутри его и теряется для него. Борьба с энтропией – борьба с шумом, искажающим информацию». Основоположником современной теории управления сам Винер считал Дж.К. Максвелла, и это совершенно справедливо. Теория автоматического регулирования была в основном сформулирована Дж. Максвеллом, И. Вышнеградским, А. Ляпуновым и А. Стодолой. В чем же заслуга Н. Винера? Может быть, его книга просто представляет собой компиляцию известных сведений, собирает воедино известный, но разрозненный материал? Основная заслуга Винера в том, что он впервые понял принципиальное значение информации в процессах управления. Говоря об управлении и связи в живых организмах и машинах, он видел главное не просто в словах «управление» и «связь», а в их сочетании. Точно так же, как в теории относительности важен не сам факт конечности скорости взаимодействия, а сочетание этого факта с понятием одновременности событий, протекающих в различных точках пространства. Кибернетика -- наука об информационном управлении, и Винера с полным правом можно считать творцом этой науки. [5] Заключение Благодаря развитию науки и техники современный человек оказался в окружении огромного количества разнообразных управляемых систем, которые оказываются все более и более сложными, а их функциональные возможности становятся все более богатыми. Поэтому на первый план выдвигается исследование именно функциональных возможностей систем. Исследование же внутренней структуры отступает на второй план, тем более что во многих случаях подобное исследование в полном объеме оказывается практические невозможным из-за сложности систем. Таким образом, главной задачей становится изучение общих закономерностей процессов управления, когда независимо от целей управления, от природы исполнительных и управляющих органов процесс управления всегда характеризуется наличием одного или нескольких замкнутых контуров (прямой или обратной связи), когда по цепям прямой связи к объекту поступает управляющая информация, а по цепям обратной связи – информация о состоянии объекта управления и о том, в какой степени достигнуты (или не достигнуты) цели управления, привела к возникновению кибернетики – научного направления, изучающего общие свойства управления. [2] Список литературы 1. Босс В. Лекции по теории управления. – М.: ЛИБРОКОМ. Том 1. Автоматическое регулирование, 2012. – 216 с. Том 2. Оптимальное управление, 2014. – 208 с. 2. Бурков В.Н., Коргин Н.А., Новиков Д.А. Введение в теорию управления организационными системами / Под ред. чл.- корр. РАН Д.А. Новикова. – М.: Либроком, 2009. – 264 с. 3. Гуц А.К. Основы квантовой кибернетики. – Омск: Полиграфический центр КАН, 2008. – 204 c. 4. Из истории кибернетики / Редактор-составитель Я.И. Фет. – Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2006. – 339 с. 5. НОВИКОВ Д.А. Кибернетика: Навигатор. История кибернетики, современное состояние, перспективы развития. – М.: ЛЕНАНД, 2016. – 160 с. 6. Батоврин, В.К Системная и программная инженерия. Словарь-справочник: учеб. пособие для вузов / В.К. Батоврин. – Саратов: Профобразование, 2017. – 280с. – Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS. https://www.iprbookshop.ru/63956.html |