Кибернетикът е специалист, който изучава управлението на информационните процеси в системите, както и механизмите за нейното предаване там. Кибернетиката възниква на кръстовището голямо количество Sci. Той има своите връзки с огромен брой различни дисциплини: психология, социология, биология, компютърни науки и т.н. Можем да кажем, че кибернетиката изучава системите за управление.
Малко за системите
Системата е подредена съвкупност от елементи, между които възниква някакъв вид взаимодействие и която е насочена към изпълнението на конкретна задача. Основното правило на системите е, че нито една от тях не е банална колекция от всички елементи. Всяка система може да се използва като пример. Ако компютърът беше банална колекция от части, той просто нямаше да работи.
Специалист по кибернетика е специалист, който изучава и компютри. Научните му интереси включват и задачи, изпълнявани от компютри. Въз основа на ефективността се оценяват възможностите за подобряване на дадена система. Компютърът е управлявана система. Това означава, че може да се промени под въздействието на човека. Има и неконтролируеми системи, например Вселената. Той не е в обхвата на интересите на кибернетиците поради това, че не може да бъде контролиран от хората.
Какво правят кибернетиците?
Кибернетикът е учен, който се занимава с цял набор от различни изследвания:
- Изкуствен интелект.
- Човешкото тяло.
- Комплекс Информационни системи, като компютри и техните мрежи.
Кибернетиката е разделена на много различни клонове, които се основават на връзки между определени научни дисциплини. Например, има психологически или технически. Като цяло има цял набор от отрасли, в които кибернетиката се прилага. Това е много разпространена наука, която се използва навсякъде. Нека разгледаме по-отблизо клоновете на тази дисциплина.
Психологическа кибернетика
Психологическа кибернетика - чийто предмет е в много отношения подобен на общата психология, както и на неврофизиологията. Но това е друг разговор. Този клон изучава взаимодействието между различни системи за анализ и обмена на информация в човешкия мозък. Тази наука се занимава и с изграждането на реалистични модели на определени психични функции. Нека ги разгледаме по-подробно, за да стане малко по-ясно:
- Мислене. Всеки човек мисли различно. По своето естество това умствен процесе начин за отразяване на заобикалящата действителност от човешката психика, който се изразява в преценки, заключения и понятия. Всеки човек има свой стил на мислене, специфичен за него. Следователно можем да кажем, че този стил има определени характеристики, които кибернетиката се опитва да симулира.
- памет. Не всичко може да запомни човек, както и механизмът на запаметяване на всеки човек е индивидуален. В същото време кибернетиците се опитват да идентифицират някои общи свойства и да изградят реалистични модели на тяхна основа, които ще помогнат на психолозите да взаимодействат по-ефективно с хората.
- Усещане за реалност, което се основава на прякото въздействие на отделни части от заобикалящата ни действителност върху нашите сетива. За да почувства човек нещо, трябва първо да обработи информацията. И тези механизми за обработка се изучават от психологическата кибернетика.
Разбира се, това не са всички области, които попадат в кръга на интересите на психологическата кибернетика. Но това е достатъчно, за да разкрие тази индустрия.
Икономическа кибернетика
Кибернетиката също доста често изучава икономически въпроси. кибернетика" е това: тази област се опитва да използва откритието на кибернетиката във връзка с различни икономически системи. Тъй като последните като цяло са управляеми, разглежданата дисциплина е пряко свързана с тях.
Ако вземем по-разширена дефиниция, тогава икономическата кибернетика е наука, която се формира в пресечната точка на три науки: математика, икономика и самата кибернетика. И затова е ценна.
заключения
Разбрахме какво е кибернетика. Значението на тази дума ни стана ясно. И това е страхотно. Сега не е нужно да мислите какво означава думата „кибернетика“, тъй като някои хора може дори да са решили да посветят живота си на тази наука, след като са прочели тази статия. Бих искал да се надявам. Учен кибернетик може да се счита за универсален специалист във всяка област. В края на краищата, повечето области от нашия живот се основават на контролирани системи, които са в обхвата на изучаване на тази наука. Тъй като става все по-популярен всеки ден, можем спокойно да кажем: за изкуствен интелект- бъдеще. Кибернетиката е истински универсален инструмент. Ето защо той е ценен.
Кибернетиката е наука за общите закони на процесите на управление и трансфера на информация в машини, живи организми и техните асоциации. Кибернетиката е теоретична основа.
Основните принципи на кибернетиката са формулирани през 1948 г. от американския учен Норберт Винер в книгата „Кибернетика, или управление и комуникация в машини и живи организми“.
Появата на кибернетиката се дължи, от една страна, на нуждите на практиката, която постави задачата за създаване на сложни устройства за автоматично управление, а от друга страна, на развитието на научни дисциплини, които изучават процесите на управление в различни физически полета в областите, подготвили творението обща теориятези процеси.
Такива науки включват: теорията на системите за автоматично управление и проследяване, теорията на електронното програмно управление компютри, статистическа теория за предаване на съобщения, теория на игрите и оптималните решения и др., както и комплекс от биологични науки, които изучават процесите на управление в живата природа (рефлексология, генетика и др.).
За разлика от тези науки, които се занимават със специфични управленски процеси, кибернетиката изучава общото за всички процеси на управление, независимо от тяхната физическа природа, и си поставя за цел създаването на единна теория за тези процеси.
Всеки процес на управление се характеризира с:
наличието на организирана система, състояща се от ръководни и управлявани (изпълнителни) органи;
взаимодействие на тази организирана система с външната среда, която е източник на случайни или систематични смущения;
осъществяване на контрол на базата на приемане и предаване на информация;
наличие на цел и алгоритъм за управление.
Изучаването на проблема за естествено-причинното възникване на целесъобразни системи за управление на живата природа е важна задача на кибернетиката, която ще позволи по-доброто разбиране на връзките между причинно-следствената връзка и целесъобразността в живата природа.
Задачата на кибернетиката включва и систематично сравнително изследване на структурата и различните физически принципи на работа на системите за управление от гледна точка на способността им да възприемат и обработват информация.
Кибернетиката в своите методи е наука, която широко използва разнообразен математически апарат, както и сравнителен подход към изследването различни процесиуправление.
Могат да се разграничат основните клонове на кибернетиката:
теория на информацията;
теория на методите за управление (програмиране);
теория на системите за управление.
Теория на информациятаизучава методите за възприемане, преобразуване и предаване на информация. Информацията се предава с помощта на сигнали - физически процеси, при които определени параметри са в недвусмислено съответствие с предаваната информация. Установяването на такова съответствие се нарича кодиране.
Централната концепция на теорията на информацията е мярка за количеството информация, дефинирана като промяна в степента на несигурност в очакването на някакво събитие, което се споменава в съобщението преди и след получаването на съобщението. Тази мярка ви позволява да измервате количеството информация в съобщенията, точно както във физиката измервате количеството енергия или количеството вещества. Значението и стойността на предадената информация за получателя не се вземат предвид.
Теория на програмиранетосе занимава с изучаване и разработване на методи за обработка и използване на информация за управление. Програмирането на работата на всяка система за управление обикновено включва:
определяне на алгоритъм за намиране на решения;
компилация на програма в код, възприет от дадена система.
Намирането на решения се свежда до обработка на дадената входна информация в съответната изходна информация (команди за управление), осигуряваща постигането на поставените цели. Осъществява се на базата на определен математически метод, представен под формата на алгоритъм. Най-развити са математическите методи за определяне на оптимални решения, като линейно програмиране и динамично програмиране, както и методите за разработване на статистически решения в теорията на игрите.
Теория на алгоритмите, използван в кибернетиката, изучава формалните начини за описание на процесите на обработка на информацията под формата на условни математически схеми - алгоритми. Основното място тук заемат въпросите за конструиране на алгоритми за различни класове процеси и въпроси за идентични (еквивалентни) трансформации на алгоритми.
Основната задача на теорията на програмирането е да разработи методи за автоматизиране на процесите на обработка на информация на електронни програмно управлявани машини. Основната роля тук играят въпросите за автоматизацията на програмирането, т.е. въпросите за компилирането на програми за решаване на различни проблеми на машини, използващи тези машини.
От гледна точка сравнителен анализпроцеси на обработка на информация в различни естествено и изкуствено организирани системи, кибернетиката идентифицира следните основни класове процеси:
мислене и рефлексна дейност на живите организми;
промени в наследствената информация по време на еволюцията на биологичните видове;
обработка на информация в автоматични системи;
обработка на информация в икономически и административни системи;
обработка на информация в процеса на научно развитие.
Изясняването на общите закономерности на тези процеси е една от основните задачи на кибернетиката.
Теория на системите за управлениеизучава структурата и принципите на изграждане на такива системи и връзките им с управляваните системи и външната среда. Най-общо система за управление може да се нарече всеки физически обект, който извършва целенасочена обработка на информация (нервна система на животно, система за автоматично управление на движението на самолет и др.).
Кибернетиката изучава абстрактни системи за управление, представени под формата на математически схеми (модели), които запазват информационните свойства на съответните класове реални системи. В рамките на кибернетиката възниква специална математическа дисциплина - теория на автоматите, изучавайки специален клас дискретни системи за обработка на информация, в т.ч голямо числоелементи и моделиране на работата на невронни мрежи.
От голямо теоретично и практическо значение е изясняването на тази основа на механизмите на мислене и структурата на мозъка, които осигуряват способността за възприемане и обработка на огромни количества информация в органи с малък обем с незначителен разход на енергия и изключително висока надеждност.
Кибернетиката идентифицира два основни принципа за изграждане на системи за управление: обратна връзкаи многостепенно (йерархично) управление. Принципът на обратната връзка позволява системата за управление постоянно да отчита действителното състояние на всички управлявани органи и реалните влияния на външната среда. Многостепенната верига за управление осигурява рентабилност и стабилност на системата за управление.
Кибернетика и автоматизация на процесите
Цялостната автоматизация, използваща принципите на самонастройващи се и самообучаващи се системи, позволява да се постигнат най-изгодните режими на управление, което е особено важно за сложни индустрии. Необходима предпоставка за такава автоматизация е наличието за даден производствен процес на подробно математическо описание (математически модел), което се въвежда в компютъра, управляващ процеса под формата на програма за неговото функциониране.
Тази машина получава информация за хода на процеса от различни измервателни уреди и сензори и машината, въз основа на съществуващия математически модел на процеса, изчислява по-нататъшния му ход при определени команди за управление.
Ако такова моделиране и прогнозиране протича много по-бързо от реалния процес, тогава е възможно да се избере най-изгодният режим на управление чрез изчисляване и сравняване на редица опции. Оценката и изборът на опции може да се извърши или от самата машина, напълно автоматично, или с помощта на човешки оператор. Важна роля в този случай играе проблемът за оптималното свързване на човека-оператор и управляващата машина.
От голямо практическо значение е разработеният от кибернетиката единен подход за анализ и описание (алгоритмизация) на различни процеси на управление и обработка на информация чрез последователно разделяне на тези процеси на елементарни действия, които представляват алтернативен избор („да“ или „не“).
Систематичното прилагане на този метод дава възможност да се формализира все повече и повече сложни процесиумствена дейност, която е първият необходим етап за последващото им автоматизиране. Проблемът за информационната симбиоза на машината и човека, т.е. прякото взаимодействие между човека и информационно-логическата машина в процеса на творчество при решаване на научни проблеми, има големи перспективи за повишаване на ефективността на научната работа.
Наука за управление на технически системи. Методите и идеите на техническата кибернетика първоначално растат паралелно и независимо в отделни технически дисциплини, свързани с комуникациите и управлението - в автоматиката, радиоелектрониката, телеуправлението, компютърна технологияи т.н. Тъй като стана ясна общността на основните проблеми на теорията и методите за тяхното решаване, се формираха разпоредбите на техническата кибернетика, които формират единна теоретична основа за всички области на комуникационната и контролната техника.
Техническата кибернетика, както и кибернетиката като цяло, изучава процесите на управление независимо от физическата природа на системите, в които протичат тези процеси. Централната задача на техническата кибернетика е синтезирането на ефективни алгоритми за управление, за да се определи тяхната структура, характеристики и параметри.Ефективните алгоритми се отнасят до правила за обработка на входната информация в изходни управляващи сигнали, които са успешни в определен смисъл.
Техническата кибернетика е тясно свързана с тях, но не съвпада с тях, тъй като техническата кибернетика не разглежда проектирането на конкретно оборудване. Техническата кибернетика е свързана и с други области на кибернетиката, например минното дело биологични наукиИнформацията улеснява разработването на нови принципи на управление, включително принципи за конструиране на нови видове автомати, които моделират сложни функции на човешката умствена дейност.
Техническата кибернетика, възникнала от нуждите на практиката, широко използвайки математически апарат, сега е един от най-развитите клонове на кибернетиката. Следователно прогресът на техническата кибернетика значително допринася за развитието на други клонове, направления и раздели на кибернетиката.
Заема значително място в техническата кибернетика теория на оптималните алгоритмиили, което по същество е същото, теорията за оптимална стратегия за автоматично управление, която осигурява екстремум на някакъв критерий за оптималност.
В различни случаи критериите за оптималност могат да бъдат различни. Например, в един случай може да се изисква максимална скорост на преходните процеси, в друг - минималното разпространение на стойностите на определено количество и т.н. Има обаче общи методиформулировки и решения на голямо разнообразие от проблеми от този вид.
В резултат на решаването на проблема се определя оптималният алгоритъм за управление автоматична система, или оптимален алгоритъм за разпознаване на сигнали на фона на шум в приемник на комуникационна система и др.
Друго важно направление в техническата кибернетика е развитието на теорията и принципите на работа на системите с автоматично устройство, което се състои в целенасочена промяна на свойствата на система или нейни части, осигурявайки нарастващ успех на нейните действия. В тази област те са от голямо значение системи за автоматична оптимизация, доведени чрез автоматично търсене до оптимален режим на работа и поддържани близо до този режим при непредвидени външни въздействия.
Третата посока е развитието теории сложни системиуправление, състоящ се от голям брой елементи, включително сложни взаимовръзки на части и работещи в трудни условия.
Голямо значениеза техническата кибернетика има теория на информацията и по-специално теорията на алгоритмите теория на крайната машина.
Теорията на крайните автомати се занимава със синтеза на машини според дадени условия на работа, включително решаване на проблема с „черната кутия“ - определяне на възможната вътрешна структура на машината въз основа на резултатите от изследването на нейните входове и изходи, както и други проблеми, например въпроси за осъществимостта на определени видове машини.
Всяка система за управление по един или друг начин е свързана с лице, което ги проектира, настройва, наблюдава, управлява работата им и използва резултатите от системите за свои цели. Това поражда проблеми при взаимодействието на човека с комплекса автоматични устройстваи обмен на информация между тях.
Решението на тези проблеми е необходимо, за да се освободи човешката нервна система от стресова и рутинна работа и да се осигури максимална ефективност на цялата система „човек-машина“. Най-важната задача на техническата кибернетика е моделирането на все по-сложни форми на човешката умствена дейност с цел замяна на хората с автомати, където това е възможно и разумно. Затова в техническата кибернетика се развиват теории и принципи за конструиране на различни видове системи за обучение, които чрез обучение или образование целенасочено променят своя алгоритъм.
Кибернетика на електроенергийните системи- научно приложение на кибернетиката за решаване на проблеми с управлението, регулиране на техните режими и идентифициране на технически и икономически характеристики по време на проектиране и експлоатация.
Отделните елементи на електроенергийната система, взаимодействащи помежду си, имат много дълбоки вътрешни връзки, които не позволяват разделянето на системата на независими компоненти и промяна на факторите на влияние един по един при определяне на нейните характеристики. Според методологията на изследването електроенергийната система трябва да се разглежда като кибернетична система, тъй като при изучаването му се използват обобщаващи методи: теория на подобието, физическо, математическо, цифрово и логическо моделиране.
от гръцки ?????????? (?????) – изкуството на управлението, от ???????? – управлявам, контролирам] – наука за процесите на управление в сложни динамични ситуации. системи, базирани на теор основата на математиката и логиката, както и използването на средства за автоматизация, особено електронни изчисления, управление и информационно-логически. автомобили Появата на К. Елементарните методи, наречени в наше време кибернетични, се използват емпирично от човечеството от дълго време - във всички случаи, когато е необходимо да се контролира определен сложен развиващ се процес за постигане на определена цели в даден момент. Тъй като производствените и техническите технологии стават все по-сложни. процеси, нарастване на взаимодействието между много хора, участващи в икономически, политически. и военни дейност, ангажираща в нея голямо количество материални ресурси и енергия. ресурси, все по-често започна да се усеща противоречието между нуждите от подобряване на управлението, което трябваше да стане все по-оперативно, базирано на достатъчно и навременна информация, и реалните възможности за такова подобрение. Въпросът за подобряване на качеството на управлението възникна с най-голяма спешност от 40-те години на миналия век. 20-ти век Това доведе до появата на теория, която отвори пътя за прилагане на прецизен научен анализ за решаване на проблеми подходяща употреба да се модернизираме технически средства за подобряване на качеството на управление. К. се основава на постиженията на редица съвременни индустрии. науката и технологиите и от своя страна оказва благотворно влияние върху тяхното развитие. Появата му е тясно свързана, от една страна, с работата по създаването на сложни автоматични машини. устройства, а от друга страна, с развитието на науките, които изучават процесите на управление и обработка на информация в конкретни области на реалността. Много области на знанието изиграха роля в подготовката и развитието на знанието: автоматични теории. системи за регулиране и проследяване; термодинамика; статистически теория за предаване на съобщения; теория на игрите и оптималните решения; математически логика; математически икономика и др., както и комплекс от биологични науки, изучаващи процесите на управление в живата природа (теория на рефлексите, генетика и др.). Развитието на електронната автоматизация и появата на високоскоростни електронни компютри изиграха решаваща роля в развитието на изчислителната техника. машини, които откриха нови възможности в обработката на информация и в моделирането на различни системи за управление. Основен идеите на К., като специална дисциплина, която е синтез на редица научни и технически области. мисли са формулирани през 1948 г. от Н. Винер в кн. "Кибернетика или управление и комуникация в животното и машината", N. Y. (Руски превод "Кибернетика, или управление и комуникация в животното и машината", М., 1958 г.). Творбите на К. Шанън и Дж. Нойман са от изключително значение за създаването на К. Още по-рано амер. играе важна роля в генезиса на идеите на К. учен Дж. У. Гибс и И. П. Павлов. Трябва да се отбележат заслугите на руснака. и сови училища на математици и инженери (И. А. Вишнеградская, А. М. Ляпунов, А. А. Андронов, Б. В. Булгаков, А. Н. Колмогоров и др.), Които допринесоха за формирането и развитието на К. Предмет К. Предметът на изследване на К. е сложна стабилна динамика. системи за управление. Под динамична разбираме такава система, чието състояние се променя и съдържа много по-прости, взаимосвързани и взаимодействащи системи и елементи. Състояние на сложна динамика Системата като цяло, както и нейните отделни елементи, се определят от стойности, които приемат параметри, които характеризират системата и се променят според различни модели. Комплексна динамика система, разгледана от гледна точка управленски процеси и операции, т.е. се наричат процеси и операции, които го прехвърлят от едно състояние в друго и осигуряват неговата стабилност. контролна система. Всяка система за управление (система за управление на артилерийския огън; система за управление на общественото селско стопанство, промишлеността, предприятието, транспортната индустрия и др. ; система за контрол на кръвообращението, храносмилането и др. жив организъм) се състои от две системи: контролна и контролирана. Системата за управление влияе върху параметрите на управляваната система, за да я прехвърли в ново състояние в съответствие със съществуващата задача за управление. Трябва да се разграничат три основни. области на управление: управление на машинни системи, производство. процеси и като цяло процеси, протичащи по време на ориентацията към целта. човешкото въздействие върху предметите на труда и природните процеси; управление на организации човешка дейност екипи, решаващи конкретен проблем (например организации, извършващи военни, финансови, кредитни, застрахователни, търговски, транспортни и други операции); контрол на процесите, протичащи в живите организми (това включва изключително целесъобразни физиологични, биохимични и биофизични процеси, свързани с жизнената дейност на организма и насочени към неговото запазване в променящите се условия на съществуване). Във всички тези области съществуват устойчиви динамични системи, в които процесите на управление се осъществяват спонтанно или принудително; В този случай често се осъществяват сложни взаимодействия между управляващи и контролирани системи. Пример за това са живите организми, в които функциите на контрола и управляваните системи са непрекъснато и многократно преплетени. Какво е общото в процесите на управление в различни области, независимо от техните физически свойства. природа, и съставлява предмет на К.; Тези области сами по себе си действат като сфери на приложение на контрола.Правомерността на съществуването на контрола като наука се дължи на универсалността на управленските процеси, създаването на единна теория за която е нейната основна задача. Въпреки че К. изучава сложни процеси на развитие от различно естество, тя ги изучава само от гледна точка. контролен механизъм. Тя не се интересува от енергията, която се проявява. отношения, икономическа, естетическа, социална страна на явленията. Връзките между управление и управлявани системи в компютърните науки се изучават само до степента, в която могат да бъдат изразени с помощта на математика и логика. В същото време К. поставя задачата да разработи препоръки за най-добрите управленски техники и методи за бързо постигане на целта. К. изучава процесите на управление предимно с цел повишаване на човешката ефективност. дейности. К. могат да се разделят на теоретични. К. (математически и логически основи, както и философски въпроси на К.), техн. К. (проектиране и експлоатация на технически средства, използвани в контролни и изчислителни устройства) и приложни К. (приложения на теоретичната и техническата наука за решаване на проблеми, свързани със специфични системи за управление в различни области на човешката дейност - в промишлеността, енергоснабдяването, транспорта, комуникационните услуги и др.). Така К. е науката за основни принципиконтрол, относно контролите и тяхното използване в технологиите, при хората. за-ве и в живите организми. Основни понятия и раздели на теоретичната теория Всеки процес на управление се характеризира с наличието на: система, състояща се от управлявана и управляваща част; цели на управлението; алгоритъм за управление; взаимодействието на тази система за управление с външната среда, която е източник на случайни или систематични. смущения, както и управление на базата на приемане и предаване на информация. Наричат се системи, в които процесите на управление осигуряват тяхната стабилност при променящи се условия на околната среда. стабилна динамика системи за управление или организирани системи. Да имаш цел – Характеристикавсеки процес на управление; управлението е организация на целенасочено (целенасочено) въздействие. Задачата (целта) или се поставя в самото начало на управлението, или се развива в процеса на управление. Като цяло целта на управлението е да се адаптира дадена динамика. система към външни условия, необходими за нейното съществуване или за изпълнение на присъщите й функции. Управлението винаги се осъществява на базата на получаване, съхраняване, предаване и обработка на информация в условията на взаимодействие на тази динамика. системи с външната среда. Процесът на функциониране на системата за управление (процес на управление) в общия случай се осъществява по следния начин. схема. Управлението започва със събиране на информация за хода на процеса, който ще се управлява (за управляваната система); тази информация се преобразува във вид, удобен за предаване по комуникационни канали и постъпва контролна система(например човешки мозък или управляваща машина). Използване на определението правила или възможности, системата за управление обработва получената информация в съответствие с стоящите пред нея задачи, в резултат на което се разработват команди за управление; последните се прехвърлят към изпълнителната власт. механизми или органи и, влияейки върху параметрите на управляваната система, променят нейното състояние. Много важно, характерно за всички сложни случаи на управление, е използването на обратна връзка. Същността на обратната връзка е, че тя ще бъде изпълнена. органи (органи на управляваната система) информация за действителните факти се предава на управляващите органи чрез специални комуникационни канали (наречени канали за обратна връзка). положението на тези тела и наличието външни влияния ; тази информация се използва от ръководните органи за разработване на команди за управление. Обратната връзка при предаването на информация позволява на системата за управление да отчита действителното състоянието на органите на контролираната система, както и въздействието на външната среда върху нея. Концепцията за информация е една от основните в компютърните науки, а теорията на информацията заема съществено място в комплекса от дисциплини, съставляващи теоретичната наука. Основа на комуникацията Освен това комуникацията често се характеризира като наука за методите на възприемане, предаване, съхранение, обработка и използване на информация в машини, живи организми и техните асоциации. Предаването на информация се осъществява с помощта на сигнали - физически. процеси, които имат определени параметрите са в определено (обикновено недвусмислено) съответствие с предаваната информация. Установяването на такава кореспонденция се нарича. кодиране. Въпреки че енергията се изразходва за предаване на сигнала, нейното количество в общия случай не е свързано с количеството, още по-малко със съдържанието на предаваната информация. Това е една от основните характеристики на контролните процеси: големите енергийни потоци могат да се управляват с помощта на сигнали, които изискват малко енергия за тяхното предаване. количество енергия. Получено днес време, широко развитие на т.нар. статистически Теорията на информацията възниква от нуждите на комуникационните технологии и посочва начини за увеличаване на капацитета и шумоустойчивостта на каналите за предаване на информация. Основната задача на тази теория е да определи мярката на количеството информация в съобщенията в зависимост от вероятността за тяхното възникване. На редките съобщения се присвоява повече информация, а на честите съобщения се присвоява по-малко; количеството информация в едно съобщение се измерва с промяната в степента на несигурност в очакването на определено събитие преди и след получаване на съобщение за него. Статистически теорията на информацията има фундаментална научна основа. смисъл, който далеч надхвърля теорията на комуникацията. Установена е дълбока аналогия и връзка между понятието ентропия в статистическата наука. физика и статистика мярка за количеството информация. Ентропия всяка физическа. системите могат да се разглеждат като мярка за липсата на информация в дадена система. С увеличаване на ентропията на системата количеството информация намалява и обратно. В тази връзка изглежда възможно да се подходи с количества. страни по оценката на информацията, съдържаща се във физ. закони, до информация, получена от физ експерименти и др. Статистически Теорията на информацията също ни позволява да получим обща дефиниция на концепцията за организация на количествата. мярка за оценка на степента на организираност на всяка система. А именно степента на организираност се измерва с количеството информация, която трябва да бъде въведена в системата, за да се прехвърли от първоначалното неподредено състояние в дадено организирано състояние. Въпреки това, в статистиката теорията на информацията не взема предвид значението и стойността на предадените съобщения, както и възможността за по-нататъшно използване на получената информация. Тези въпроси са обект на други научни изследвания. направления – семант. теория на информацията, която е в начален стадий. Семантичен. Теорията на информацията се занимава с изучаването на същността на процесите на производство на информация от живите организми, изучаването на възможностите и методите за автоматично разпознаване на образи, класифициране на информация, изследване на процесите на разработване на концепции и др. Въпросите, свързани с областта на тази теория, стават важни във връзка с работата по моделиране на процесите на натрупване на „опит“ и разпознаване на образи, характерни за живите организми, като се използват както електронни, програмно управлявани универсални машини. срещи и специални устройства. Сред дисциплините, които изграждат теор. Основата на програмирането, освен теорията на информацията, включва: теория на програмирането, теория на алгоритмите, теория на системите за управление, теория на автоматите и някои други Теорията на програмирането в широк смисъл може да се разглежда като теория на методите за управление. Той изследва начини за използване на информация за определяне на поведението (програмата) на системите за управление в зависимост от конкретна ситуация. Способността в една или друга степен да се оцени ситуацията и да се разработи определена програма на поведение - да се изработят решения, водещи до постигането на определена цел - е присъща на всички системи за управление, както естествени (системи на живата природа), така и изкуствени. (технически средства). Естеството на процесите на вземане на решения е много разнообразно. Те могат да се извършват, например, под формата на случаен избор на решение, под формата на избор по аналогия, чрез логика. анализ и др. В математиката математиката се използва широко за анализ на системи за управление. методи за разработване на оптимални (т.е. най-добрите в клас) решения, като линейни и динамични. програмиране, статистика методи за намиране на оптимални решения и методи на теория на игрите. След като се определи общата линия на поведение на системата, е необходимо да се разбере какви конкретни стъпки и в каква последователност трябва да се извършат, за да се постигне целта. За решаването на този проблем се използват инструменти от теорията на алгоритмите. Следващият кръг от въпроси; свързан с техниките за управление, е свързан с изучаването на възможностите за внедряване на разработените решения и алгоритми в системи, които имат определена Имоти; това съставлява обхвата на общата теория на програмирането. Теорията на програмирането в тесния смисъл на думата се занимава с разработването на методи за автоматизиране на процесите на обработка на информация и начини за представяне на различни алгоритми във формата, необходима за тяхното изпълнение на електронни програмно управлявани машини. Един от основните задачи К. - ср. анализ и идентифициране на общи модели на обработка на информация и процеси на управление, протичащи в естествената среда. и изкуства. системи. К. определя следните основни. класове на такива процеси: мислене; рефлексна дейност на живите организми; смяна на наследствата. информация в биологичния процес. еволюция; обработка на информацията в различни автоматични, икономични. и административни системи, както и в науката. Общото описание на системите за управление, тяхното взаимодействие с контролираните системи, както и разработването на методи за изграждане на системи за управление представляват задачата на теорията на системите за управление. Примери за системи за управление, на чието изследване се основава тази теория, са: нервната система на животно, програмно управлявани компютри. машини, системи за технологичен контрол. процеси и др. Важна роля в теорията на системите за управление играят разглеждането на абстрактни системи за управление, които са мат. схеми (модели), които съхраняват информация. свойства на съответния реални системи. В рамките на К. възниква особен. логико-математически дисциплина – теория на автоматите, която изучава важен клас абстрактни автомати, т.нар. дискретни автомати, т.е. системи, в които обработваната информация се изразява чрез квантувани сигнали, множеството от които е крайно. Средства. място в теорията на автоматите заемат логико-мат. анализ т.нар нервни (или невронни) мрежи, които моделират функционалните елементи на мозъка. Важно свойство на сложните системи за управление е йерархията на управление, което означава, че за реализиране на определена функция на управление се изграждат редица механизми (или алгоритми) с последователно нарастващи нива на управление. Директно ръководството ще изпълни. тела се извършват от гл. обр. контролен механизъм по-ниско ниво. Работата на този механизъм се управлява от механизъм от 2-ро ниво, който самият се управлява от механизъм от 3-то ниво и т.н. Комбинацията от принципа на йерархичното управление с принципа на обратната връзка дава на системите за управление свойството на стабилност, което се състои в това, че системата автоматично намира оптимални състояния при доста широк диапазон от промени във външната среда. Тези принципи осигуряват адаптивността на системите за контрол към променящите се условия и са в основата на биологичната наука. еволюция, процеси на обучение и придобиване на опит от живите организми по време на техния живот; постепенно производство условни рефлексии тяхното наслояване не е нищо повече от повишаване на нивата на управление нервна системаживотно. Принципите на йерархично управление и обратна връзка се използват и при изграждането на сложни системи за управление в техниката. При изучаването на системите за управление възникват два вида въпроси: единият от тях е свързан с анализа на структурата на системата за управление и определянето на алгоритъма, изпълняван от нейните управляващи органи; другият е да се синтезира (от тези елементи) система, която осигурява изпълнението на даден алгоритъм. Общите изисквания, които се спазват в случая са осигуряване на зададената скорост на системата, точност на работа, минимален брой елементи и надеждност на системата. Много плодотворен при изучаване на структурата на системите за управление, вкл. икономичен системи, военни или административни организации, е методът на тяхната мат. моделиране. Състои се от представяне на изследвания процес под формата на система от уравнения и логика. условия. Общият алгоритъм (система от уравнения) за моделиране на всеки процес включва, като правило, два основни. части: едната част описва работата на изследваната система за управление (или алгоритъма за управление, ако се изучава нов алгоритъм за управление), а втората част описва (модели) външната ситуация. Чрез многократно повтаряне на процеса на решаване на система от уравнения с нейния различни характеристики, можете да изучавате моделите на симулирания процес, да оценявате влиянието на деп. параметри по нейния ход и изберете техните оптимални стойности. В допълнение към математиката моделиране, в К. се използват други видове моделиране, чиято същност се свежда до замяна на изследваната система със система, изоморфна на нея (виж Изоморфизъм), която е по-удобна за възпроизвеждане и изучаване в лабораторни условия. От особен интерес с T.Z. К. представляват самоорганизиращи се системи за управление, които имат свойството самостоятелно да преминават от произволни начални състояния към определени. стабилни състояния. Състоянието на такива системи се променя произволно под въздействието на външни влияния, но благодарение на специални Към регулаторните механизми на по-високи нива тези системи избират най-стабилните състояния, съответстващи на естеството на външните въздействия. Свойството на самоорганизация може да се прояви само в системи, които имат определена степен на сложност, по-специално излишъка на структурни елементи, както и случайни връзки между някои от тях, които се променят в резултат на взаимодействие с външната среда. Такива системи включват например мрежи от мозъчни неврони, определени видове колонии от живи организми, изкуства. самоорганизиращи се електронни системи, както и някои видове комплексна икономика. и адм. асоциации. Според техните теоретични Методите на К. са математически. наука, която широко използва аналогии и моделиране. А. Н. Колмогоров предложи по-широко тълкуване на теоретичното. К., обхващаща не само математиката. теория на управленските процеси, но и системно. изследване на различни физически принципи на работа на системи за управление с т.зр. способността им да носят и обработват информация. В същото време изчислението включва разглеждане на такива въпроси като например зависимостта на максималната скорост на системите за управление от техния размер, поради крайната скорост на разпространение на светлината, ограниченията върху възможностите на системите с малък размер в недвусмислени обработка на информация, свързана с проявата на закони квантова физика, и така нататък. Този подход открива широки възможности за по-нататъшното развитие на смятането Значението на смятането за науката и технологиите. Стойността на К. за научна и техн. прогресът се определя от увеличените в настоящето. времеви изисквания за точност и скорост на системите за управление, както и усложняване на самите процеси на управление и е свързано преди всичко със създаването и внедряването на електронни компютри. автомобили Тези машини работят по предварително компилирани програми и са способни да извършват стотици хиляди и милиони аритметични операции. и логично операции в секунда и имат устройства за съхранение за съхраняване на много милиони числа. Могат да се разграничат две основни. области на приложение на компютрите в техниката: 1) за управление на машини и машинни комплекси в промишлеността, транспорта, военното дело и др.; 2) използването на К. средства, особено изчисления. машини за извършване на трудоемки изчисления и моделиране на различни динамики. процеси. Повечето ярък пример– използването на електронни машини за изчисляване на траекториите на чл. земни спътници, междуконтинентални и космически спътници. ракети и др. Приложение на електронните машини в областта на научните изследвания. и технически научноизследователската и развойна дейност позволява по много начини. случаи, съкратете експеримента. изследвания и полеви тестове, което води до означава. спестяване на материални ресурси и време при решаване на научни проблеми. проблеми и създаване нова технология. Големи перспективи за повишаване на научната продуктивност. работата има проблем директно. взаимодействие между човек и информация. машини в процеса на творчество. мислене при решаване на научни проблеми. задачи. Научен творчеството включва средства. работа по подбор на информация, обобщаването и представянето й в удобен за анализ и изводи вид. Такава работа може да се извърши от машина в съответствие с исканията и инструкциите на дадено лице. Той ще изчисли, че машините вече намират практични. приложение в областта на автоматизацията на работата с научна информация и чуждестранен превод. текстове. Тези машини са от особено значение поради нарастващия обем на научните изследвания. и друга литература. Поради естеството на управлението, като наука за законите на процесите, протичащи в системите за управление от най-разнообразен характер, то се развива в тясна връзкас редица други области на знанието. Прилагане на резултатите и методите на изчисленията, използване на електронни изчисления. машините вече са показали своята плодотворност в биологията. науки (физиология, генетика и др.), химия, психология и др. Идеи и средства на К. и математика. логика, приложена към изучаването на езика, породи нова научна. направление - математическа лингвистика, която е в основата на работата в областта на автоматизацията на превода от един език на друг и играе важна роля в развитието на информационно-лог. машини за различни области на знанието. От друга страна, фактически. Материалът на науките, занимаващи се с реални системи за управление и обработка на информация, както и проблемите, възникнали в тези науки, са източник на по-нататъшно развитие на квантовата теория, както в нейния теоретичен, така и в технически аспект. Да, за последните годинивъзникна нова областТехнически К. е учен-биолог, който изучава контролни системи и сетива. органи на живи организми, за да използват техните принципи за създаване на технически технологии. устройства. Разработването на такива системи от своя страна позволява по-задълбочено разбиране на процесите, протичащи в системите за управление на дивата природа. Като пример можем да посочим изследването на структурата на мозъка, което има изключителност. надеждност. Провалът означава много. области на мозъка в резултат на операции понякога не води до загуба на клетки. функции поради своеобразното им компенсиране от други области. Това свойство е от голям интерес за технологиите. С философия т.зр. От голямо значение е, че математиката, особено нейните раздели като теорията на самоорганизиращите се системи, теорията на автоматите, теорията на алгоритмите и др., както и методите за моделиране, разработени в рамките на математиката, допринасят за повече дълбоко проучване системи за управление на живи организми, разкриване на моделите на функциониране на нервната система на животни и хора, разбиране на естеството на взаимодействието между организма и външната среда, изучаване на механизмите на мислене; особено големи научни и практически. Кибернетичните изследвания са важни. т.зр. дейност на човешкия мозък, която осигурява способността за възприемане и обработка на огромно количество информация в малки органи с незначителен разход на енергия. Този набор от проблеми е източникът на важни идеи на К., по-специално идеи, свързани с начините за създаване на нови автоматични машини. устройства и изчислява. автомобили Методологията за използване на К. в неврофизиологията е най-общо следната. Въз основа на експеримент. изследвания, физиологични данни и резултати от К. се изгражда работна хипотеза за определени механизми на функциониране на мозъка. Правилността и пълнотата на тази хипотеза се тества чрез симулация; в универсален ще изчисли. в машината (или специално автоматично устройство) се въвежда програма, изразяваща тази хипотеза; Анализът на работата на машината показва колко пълна и точна е била идеята за изследваните мозъчни механизми в хипотезата. Ако тези механизми не са напълно проучени и хипотезата е несъвършена, тогава машината няма да открие (т.е. моделира) онези процеси, които се опитват да възпроизведат в нея. В този случай анализът на работата на кибернет. моделът може да доведе до идентифициране на дефекти в хипотезата и до формулиране на нова серия от експерименти; на базата на последното се излага нова хипотеза и се изгражда по-усъвършенстван модел и т.н., докато стане възможно изграждането на автомат, който да моделира достатъчно добре изследваното неврофизиологично. процеси; внедряването на такъв автомат потвърждава валидността на идеите, които изграждат хипотезата. Този метод на изследване, от една страна, води до създаването на нови, по-сложни машини (програми), а от друга, до по-пълно идентифициране на механизмите на мозъка. По-специално, приложението му показа, че е възможно да се осигури анализ на сложни форми на функциониране на мозъка въз основа на относително прости принципи. По този път беше възможно например да се намери подход за анализиране на способността на мозъка да решава сложни проблеми (и да се създадат специални автомати, които симулират решението на тези проблеми); постигане на успех в изучаването на проблемите на обучението и самообучението и др. За изучаването на проблема с ученето и създаването на системи за самообучение е от голямо значение да се използват принципите за развитие на условни рефлекси и като цяло методите за изследване на мозъка, разработени от И. П. Павлов. Тези методи помагат за решаване на проблема за избора от цялата информация, постъпваща в системата за управление, тази част от нея, която е надеждна и полезна за дадена система, както и за решаване на проблема за намаляване на броя на пробните взаимодействия с външната среда и в други въпроси. Тясно свързани с проблеми от този вид са работите по изучаване на принципите на оптимална организация на търсещите действия в непозната среда и изследвания върху идентифицирането на методи за оптимално управление на сложни системи. За по-задълбочен анализ на определени сложни форми на мозъчна функция, изследванията за създаване на машини, способни да разпознават образи, и особено машини, способни да се научат на такова разпознаване, са от голямо значение; Тези изследвания са пряко свързани с работата по изграждането на автомати, които могат да възприемат хората. реч и „четене” на печатен текст. Трябва да се отбележи и кибернетичното. модели на „костенурки“, „мишки“ и др., чиито действия имат външна прилика с поведението на животните; Тези модели придобиват научна стойност, ако преследват целта за тестване на кандидат. научни хипотези. От голямо значение за изучаването на принципите на управление и обработка на информацията в мозъка е развитието на теорията на нервните мрежи, в създаването на която W. McCulloch и V. Pits изиграха голяма роля. Мозъчната дейност се основава на функционирането на сложни системи от неврони, свързани помежду си по специален начин; В тези системи се появяват модели, които отсъстват в работата на отдела. неврони или сравнително прости групи от тях. Изследването на такива системи е свързано с големи трудности, за преодоляването на които е необходимо комбинирано експериментиране. изследване с помощта на метода на моделиране и абстрактна математика. метод на разглеждане, по-специално съвременната апаратура. логика. Значението на теорията за нервните мрежи е, че тази теория служи като източник на работни хипотези, които се тестват в експериментални невро-физиологични изследвания. материал. Ако подлежат на анализ сложни форми на мозъчна дейност (обучение, разпознаване на образи и др.), средствата на теорията на нервните мрежи сами по себе си не са достатъчни; Следователно трябва да започнем с изучаването на системата от правила за обработка на информацията, които са в основата на изследваните форми на мозъчна дейност, и едва след това да създаваме хипотези за структурата на нервната мрежа, която ги изпълнява, и да изграждаме нейната логико-математическа структура. модели. От голям интерес за неврофизиологията е разработването на модели, които включват произволно взаимосвързани елементи и са способни да се самоорганизират и придобиват целенасочено поведение по време на работа, както и изследването различни формикодиране на информация в централната нервна система и нейното прекодиране в нервни центрове. Използването на теорията на вероятностите и теорията на информацията отваря пътя точен анализ модели на обработка на информация в нервната система. Голям интерес от т.з. К. представлява изучаването на природните науки. методи за кодиране на наследства. информация, осигуряваща запазването на огромни количества информация в незначителни количества от наследството. вещества, съдържащи вече в зародишната клетка осн. признаци на възрастен организъм. Резултатът от взаимодействието K; с други области на знанието е задълбочаване на връзката между науката и практиката. По този начин анализът на работата на самоорганизиращите се системи за управление, работещи в човешкото и животинското тяло, извършван с помощта на компютърните науки, става все повече пряко практичен. значение. Например, К. вече изобразява същества. помощ в борбата за здравето на хората. Причините за много заболявания (ангина пекторис, хипертония и др.) са тясно свързани с нарушение на процесите на управление на вътрешната дейност. органи, извършвани от мозъка; Появата на патологични състояния играе основна роля в развитието на заболяванията. форми на управление, които предизвикват трайни промени във функционирането на отдела. органи и системи на тялото; кибернетичен Подходът към изследването на този вид заболяване показва нови пътища за медицината. въздействие върху болното тяло. Използването на К. в невропатологията и психиатрията доведе до наши дни. време за създаване на идеи за неврофизиологични. механизми на възникване на тремор, нарушена координация на движенията, обсесивни психози и др.; На тази основа се разработват нови неврохирургични методи. терапевтична интервенция. Използването на K. направи възможно създаването на редица устройства, които компенсират загубени или временно деактивирани функции на тялото (като например машината Heart-Lung, която ви позволява напълно да изключите сърцето и белодробната циркулация, подмяна на двете по време на операция; активни моторизирани протези на крайници, контролирани от биоелектрични потенциали на мускулите на пънчето; автоматични дихателни машини и др.). Провеждат се експерименти за създаване на четящи устройства за незрящи. Във все по-голяма степен К. се използва за медицински цели. диагностика С негова помощ се създават редица синтезно-анализиращи устройства за автомат получаване на картина на електрическо движение. сърдечни диполи (според електрокардиограми), за биоелектричен анализ. мозъчни потенциали, за да се синтезира холистична картина на електричеството. полета на мозъчната кора и за вариационно-статистически, автокорелационни и др. обработка на патофизиологични криви. процеси. В отдела клинични индустрии, работи се по програмиране на консолидирана диагностика. таблици, базирани на масивен материал и обещаващи в бъдеще възможността да се използва консултацията на електронни машини при поставяне на диагнози в сложни случаи и на ранна фазатежки заболявания. К. в социалистическото общество В обществото има сфери на управление, към които К. е приложима; Това са машини и системи от машини, технологични. процеси, транспортни операции, дейности на екипи от хора, които вземат решения. задачи в областта на икономиката, воен. дела и др. С напредването на обществата. производството, науката и технологиите, от една страна нарастват трудностите при организирането на управлението, а от друга се повишават изискванията към неговото качество, т.к. контролът трябва да става все по-прецизен и отзивчив. Особено високи изисквания се предявяват към процесите на управление в социалистическите страни. за-ве, защото осъществява планомерното развитие на икономиката и културата. Ленин многократно е изтъквал важността на науч. организации за управление труд. В статията „По-малко е по-добре“, съветвайки безупречните комунисти и работници да бъдат привлечени за работа в съветския държавен апарат, той обърна внимание на факта, че те „... трябва да издържат изпита за познаване на основите на теорията на въпросът за нашия държавен апарат, за познаването на основите на управленските науки...“ (Соч., т. 33, с. 449). Ленин изисква научни развитие на въпросите на организацията на труда и особено на управленския труд. Следвайки инструкциите на Ленин, КПСС винаги е обръщала голямо внимание на подобряването на процесите на управление в Съветския съюз. около-ве. Да се разработят методи за управление за подобряване на ефективността на управлението. труд в социалист общество, използването на К. е изключително важно, общонародно. значение. К. разработва такива методи, създава такива науч. и технически средства, които позволяват извършването на оптимални контролни процеси на открито. х-ве и адм. дейности, в н.-и. работа, т.е. постигне доставка цели с най-малко време, труд, материални ресурси и енергия. Системно, осъществявано под ръководството на комунист. партии и социалист държавното използване на средствата от комунизма е от изключително значение за оптималното управление на целенасочения, високоефективен и добре организиран труд на строителите на комунизма. Ето защо КПСС изисква пълното използване и използване на научните изследвания в услуга на строителството на комунизма. и технически възможностите на К. По време на широкото изграждане на комунизма в СССР, както е посочено в Програмата на КПСС, „... кибернетиката, електронно-изчислителната техника и устройствата за управление в производствени процесииндустрията, строителството и транспорта, в научните изследвания, в планирането и проектирането, в областта на счетоводството и управлението" (1961, стр. 71). К. формира теоретичната основа за комплексната автоматизация на производствените процеси. нивото на развитие произвежда Силите на социалистическото общество изискват все по-широко използване в управлението на институции, предприятия, цехове, производствени обекти и др., на автоматизирани системи, базирани на използването на компютърни методи и електронно-изчислителна техника. създава възможности за рязко повишаване на производителността на труда, увеличаване на производителността на продукта, постигане на неговата оптимална себестойност и подобряване на качеството. Приложението на количествения анализ в икономическото управление и икономическите изследвания, както и в областта на счетоводството, статистиката, административната дейност, комуникациите и др. е от изключително значение.По отношение на приложението на математиката в икономиката трябва да се прави разлика между използването на електронни машини за автоматизиране на процесите на събиране и обработка на информация и използването на математика. К. средства (апарат за теория на игрите, линейно и динамично програмиране, теория на опашките, изследователски методи
Зареждане...