Кибернетика — это наука об общих законах управления в машинах и живых организмах.

2019-03-27 03:34 ai-news.ru

     Кибернетика — это наука об общих законах управления в машинах и живых организмах. Возникновение кибернетики обусловлено прежде всего потребностями практики — необходимостью создания сложных систем автоматического управления. В отличие от других наук, также связанных с созданием указанных систем, кибернетика занимается не исследованием и разработкой отдельных, частных технических вопросов, а изучает то общее, что свойственно всем процессам управления, независимо от их физической природы. Основная задача кибернетики состоит в создании единой теории процессов управления.

     Одним из важнейших понятий кибернетики является понятие о цели управления. Управление — всегда целенаправленный процесс. Система управления существует или создается именно для обеспечения достижения определенной цели.

     Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики — ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х гг. XX века этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах — с прогрессом электронной вычислительной техники.

     Кибернетика является междисциплинарной наукой. Она возникла на стыке математики, логики, семиотики, физиологии, биологии, социологии. Ей присущ анализ и выявление общих принципов и подходов в процессе научного познания. Наиболее весомыми теориями, объединяемыми кибернетикой, можно назвать следующие:

• Теория передачи сигналов

• Теория управления

• Теория автоматов

• Теория принятия решений

• Синергетика

• Теория алгоритмов

• Распознавание образов

• Теория оптимального управления

• Теория обучающихся систем

     Кроме средств анализа, в кибернетике используются мощные инструменты для синтеза решений, предоставляемые аппаратами математического анализа, линейной алгебры, геометрии выпуклых множеств, теории вероятностей и математической статистики, а также более прикладными областями математики, такими как математическое программирование, эконометрика, информатика и прочие производные дисциплины.

     Процесс управления может происходить только в соответствующим образом организованной системе, в которой можно выделить управляющие и управляемые (исполнительные) органы. Между отдельными органами системы управления происходит обмен информацией. Любая система управления каким-либо образом взаимодействует с внешней для нее средой, являющейся источником различных возмущений, т. е. информации, не соответствующей цели функционирования. Восприятие этих возмущений и соответствующее реагирование на них характерно для любой системы управления. В этом случае также можно проследить соответствующие потоки информации— от чувствительных органов (датчиков) к управляющим и затем к исполнительным. В свою очередь сигналы информации от исполнительных органов могут быть поданы на чувствительные или управляющие органы — сигналы обратной связи, обеспечивающие, например, информацию о состоянии исполнительного органа. Таким образом, в любой системе управления постоянно происходит необходимый обмен информацией. Понятие информации является одним из основных в кибернетике, которая изучает процессы управления именно с информационной точки зрения, уделяя значительно меньше внимания энергетическим и конструктивным характеристикам реальных систем управления. Поэтому нередко кибернетику определяют как науку о способах восприятия, передачи, хранения, переработки и использования информации в машинах и живых организмах. В сферу рассмотрения кибернетики входит изучение структуры и различных физических принципов работы систем управления. При этом основное внимание уделяется способностям различных структур воспринимать и перерабатывать информацию. По своим методам кибернетика является наукой, широко использующей математический аппарат, в частности для формального описания работы систем управления и их органов — построения их математических моделей. Изучение математических моделей и применение математических методов позволяют создавать оптимальные с точки зрения выбранного критерия системы управления, т. е. системы, обеспечивающие наиболее близкое достижение установленных целей. Значительное внимание в кибернетике уделяется так называемым самонастраивающимся, или адаптивным, системам, которые могут самостоятельно переходить из произвольных начальных состояний в устойчивые, соответствующие характеру внешних возмущений, являющимся в общем случае наиболее целесообразными для данных условий.

      Наличие общей теории управления обеспечивает возможность успешного практического использования многих идей кибернетики. В зависимости от области интересов и исследований кибернетику подразделяют на ряд разделов. Так, например, выделяют техническую кибернетику — науку об управлении техническими системами, биологическую кибернетику — науку об управлении в живых организмах, и т. д.

     Вообще считается, что кибернетика – это наука представляющая законы взаимодействия машин с живыми организмами. Но основное понятие кибернетики сводится к цели управления. Ведь управление – это всегда целенаправленный процесс, для которого и существует созданная система.

      Так как процесс управления возможен только в организованной среде, необходимо создать для этого соответствующие условия и обозначить исполнить органы. Именно между ними будет происходить обмен информацией. Сигналы информации передаются через специальные датчики. Таким образом, обмен информацией — постоянный процесс. Понятие информации является одним из основных моментов в кибернетики. Она изучает процессы управления. Из этого следует, что науку кибернетика используют для передачи, обработки и даже хранения основной информации как в машинах, так и в живых организмах. Основной объект исследования кибернетики, рассматриваемый, как правило, абстрактно, вне зависимости от его материальной природы и отвечающий главным системно-кибернетическим представлениям. Абстрактная кибернетическая система представляет собой множество взаимодействующих, взаимосвязанных элементов и подсистем, способных воспринимать, хранить, перерабатывать информацию и обмениваться ею. К классу систем кибернетических могут принадлежать системы различной природы — технические, биологические, социальные.