Осында және қазір біз кибернетиканы адамзат баласының көптеген мәселелерімен айналысатын күрделі ғылым ретінде қарастырамыз. Біз бұл ғылымның салаларын тізіп, олардың негізгі айырмашылықтарын және олар қатысатын мәселелердің мәселелерін сипаттаймыз, сонымен қатар кибернетиканың даму тарихына назар аударамыз.
Ғылымға шолу
Кибернетика (k-ka) – адам қызметінің зерттелетін салаларының көптеген компоненттерін біріктіретін ғылым. Ол күрделі және реттелетін жүйелерде, мысалы, автомобильде, қоғамда немесе тірі организмде ақпаратты алу, сақтау, түрлендіру және беру туралы жалпы заңдылықтарды зерттеуге бағытталған.
Кибернетика бөлімдері көптеген құрамдас бөліктерге бөлінеді және адам қызметінің кең ауқымын, ақпаратты пайдаланудың көмегімен адам оқиғалар барысына араласуы мүмкін жерлерді зерттейді.
Терминді Ампер енгізген. Бастапқыда ол кибернетика ғылымын азаматтық әртүрлілікті қамтамасыз етуге міндетті елдің үкіметі туралы ақпарат ретінде анықтады.бар артықшылықтар. Қазіргі уақытта бұл ғылым механикалық құрылымдарда, денеде және қоғамда ақпаратты беруде байқалатын және қолданылатын заңдар туралы ілім ретінде анықталады; терминді енгізген Н. Винер.
Бұл ғылымды анықтаудың басқа да көптеген жолдары бар, мысалы, Льюис Кауфман, Гордон Паск, т.б.
Кибернетика бөлімдеріне кері байланысты зерттеу, қара жәшік, машиналар, тірі организмдер мен ұйымдар ішіндегі ұғымдардың туынды элементтері кіреді. Бұл ғылым ақпаратты өңдеуге және оған жауап беруге бағытталған.
Кибернетиканың 7 негізгі бөлімі бар, бірақ көбінесе психология мен әлеуметтануды осы ғылымның зерттеу және қызметінің жекелеген салаларына бөлуге болады, сондықтан кейде олар 8-ге бөлінеді.
Әрекет өрістері
Кибернетиканың дамуы мен тараулары, олардың қалыптасуы мен зерттеу бағыттары зерттеу объектісімен тығыз байланысты, ол басқаруға болатын кез келген жүйе. Кибернетикалық тәсіл және жүйе ұғымдары кибернетикаға енгізілді, мұнда жүйенің өзі олардың материалдық табиғатының шығу тегі әсер етпейтін абстрактілі ұғым ретінде қарастырылады. Мұндай құрылымдардың мысалдары әртүрлі механизмдердегі, машиналардағы, адам миы мен оның қоғамындағы, биологиялық популяциядағы және т.б. автоматты реттегіштер болуы мүмкін. Жоғарыда аталған жүйелердің кез келгені, ең алдымен, қарастырылып отырған жүйенің көптеген құрамдас бөліктерінің арасындағы байланыс болып табылады. олардың ақпаратты қабылдау, есте сақтау және өңдеу тәсілдері және, әрине, оның жүйелер арасында алмасу мүмкіндігі. Кибернетика дамып келедіжүйені басқаруға және оны автоматтандыруға келтіруге мүмкіндік беретін жалпы принциптер. Кибернетиканың пайда болуы ХХ ғасырдың қырқыншы жылдарында машиналардың жасалуымен байланысты, ал оның қарқынды дамуы мен практикада қолданылуы электронды есептеуіш техниканың дамуымен байланысты.
Ақпаратты талдау тәсілдерінен басқа, кибернетика математикалық талдау, сызықтық алгебра, ықтималдықтар теориясы, информатика, эконометрика және т.б. қамтамасыз ететін есептердің шешімін синтездеу үшін қуатты құралдарды пайдаланады.
Кибернетика еңбек психологиясында ең маңызды рөл атқарады. Бұл динамикалық жүйені басқарудың ең жақсы тәсілдері туралы ғылым ретінде кибернетиканың бар басқару принциптерінің жалпы санын және олардың кез келген сипаттағы жүйелердегі, ұшатын зымыраннан күрделі тірі организмге дейінгі өзара байланысын зерттейтіндігімен түсіндіріледі. Екінші кибернетикалық тәртіп және оның құрамдас элементтері.
Кибернетика көптеген салалардан тұрады және кибернетиканың жүйелері мен бөлімдерін әртүрлі принциптерге сәйкес бөлуге болады, бірақ бұл ғылымның негізгі екі құрамдас бөлігі - екінші ретті кибернетика және биологиядағы зерттеулер.
Таза кибернетика
Екінші ретті (таза) к-куды қарастырайық. Бұл басқару жүйелерін ұғым ретінде зерттейтін ғылым. Ол өзінің негізгі принциптерін табуға тырысады.
Таза кибернетикада оқу мен қызметтің негізгі бағыттарын анықтауға болады:
- Жасанды интеллект - бұл мүмкіндіктерге ие машиналарды жасайтын ғылым мен технологияинтеллект. Компьютерлік бағдарламаларға, интеллектуалды жүйелердің қасиеттеріне және олардың адамның ерекшелігі болып саналатын шығармашылық қызметті атқара білуіне ерекше көңіл бөлінеді.
- К-ка екінші ретті – кибернетиканың бұрын биологиялық табиғатқа және оның білім формасына қайта бағдарланған нысаны, тақырыпқа бағытталған. Ғылымның бұл жолын жақтаушылар шындық жеке түрде құрылады, ал бар білім субъектілер арасында «үйлесімді», бірақ сенсорлық тәжірибе әлемімен бірдей емес деп санайды.
- Көрудің компьютерлік түрі – машиналарға объектілерді анықтауға, қадағалауға және жіктеуге мүмкіндік беретін технологияға негізделген техникалық көру. Технологиялық пән ретінде бұл сала компьютерлік көру үлгісін жасау үшін теориялық деректерді және виртуалды түрде жазылған көру үлгілерін қолдануға ұмтылады. Жарқын мысалдар: бейнебақылау, айналадағы объектілерді модельдеу, өзара әрекеттесу жүйесі, есептеу фотосуреттері және т.б.
- Басқару жүйесі - басқарылатын объекті бойынша деректерді жинауға арналған құралдардың жиыны, сондай-ақ оған әсер ету опциялары. Негізгі мақсат – ең жақсы нәтижеге жету. Объектілер адамдар да, машиналар да болуы мүмкін. Қарым-қатынас құрылымында екі нысан болуы мүмкін.
- Тұлға реттеуші буын қызметін атқаратын басқару жүйесі басқару жүйесі деп аталады.
- Кибернетиканың негізгі бөлімдеріне пайда болу (пайда болу) да жатады. Жүйелер теориясы бұл элементті анықтайдыкибернетика жүйенің оның элементтерінде жоқ ерекше қасиеттері ретінде. Осылайша, барлық құрамдас бөліктердің қатысуымен жүйенің сапалық сипаттамаларының оның параметрлерінің жалпы сомасына келтірілмейтіндігі бар. Бұл құбылыстың синонимі жүйелік эффект деп аталады.
Биологиядағы зерттеулер
Кибернетиканың ағзаны зерттейтін бөлімі тірі организм туралы ақпаратты зерттеу және талдау кезінде алынған мәліметтерге негізделген. Зерттеудің негізгі бағыты – тірі организмдердің қоршаған ортаға бейімделуі және генетикалық материалдың ата-анадан балаға берілу жолдарын қарастыру. Басқа бағыт бар - киборгтар.
Биологиялық жүйелерді зерттейтін кибернетиканың классикалық бөлімдеріне мыналар жатады:
- Биоинженерия – бұл технология және оны медициналық тәжірибеде және биологиялық зерттеулерде қалай пайдалану керектігі туралы ғылым. Биологиялық инженерияның салалары жасанды мүшені жасау мен пайдаланудан ұлпадан мүшелерді өсіруге дейін созылады.
- Биологиялық к-ка – физиологиялық және биологиялық мәселелерді қарастырумен айналысатын кибернетика әдісі мен технологиясы идеясын ғылыми қабылдау.
- Биоинформатика – тәсілдер мен тәсілдердің жалпы санын зерттейтін кибернетика бөлімі. Математикалық, алгоритмдік және стратегиялық әдістерді қамтиды.
- Бионика - бұл қасиеттерді, параметрлерді, орындалатын әрекеттерді және табиғаттың құрылымдық орналасуын техникалық құрылғыларға және оларды ұйымдастырудың жүйелі принциптеріне қолдану туралы практикалық оқыту.
- Келесікибернетиканың ағзаны зерттейтін бөлімі медицина ғылымы деп аталады - медицина және денсаулық сақтау саласындағы технологиялық жетістіктер мен олардың нәтижелерін пайдалану нұсқалары. Мұнда денсаулық сақтау ұйымындағы есептеу диагностикасы мен автоматтандырылған жүйе ерекшеленген.
- Жоғарыда аталған биология ғылымының зерттеу және қызмет салаларынан басқа, бұған нейрокибернетика, гомеостаз жағдайын зерттеу, синтетикалық биология және жүйелік биология да кіреді.
Күрделі жүйелер теориясына кіріспе
Кибернетикада күрделі жүйенің болуы концепциясы бөлектеледі. Мұндай жүйелердің теориясы олардың табиғатын және олардың ерекше қасиеттерінің негізінде жатқан себептерді талдаумен айналысады. Оның құрамдас элементтері күрделі бейімделу жүйесі (CAS), күрделі жүйелер теориясы және күрделі жүйенің өзі деп аталады.
Осы құрамдастардың бірін қарастырайық, атап айтқанда CAC. Оның белгілі бір қасиеттері бар:
- Көптеген ішкі жүйелерден құрастырылған.
- Ашық типті жүйе болып саналады; жүйелер арасында энергия әлеуетін, заттар мен ақпаратты алмасады.
- Мұндай құрылымның қасиеттері оның кішірек ұйымдастыру деңгейлерінен шығарылмайды.
- Ол құрылымның фракталдық түріне ие.
- Стационарлық күйде болуы мүмкін.
- Бейімделу әрекеті арқылы реттілік пен күрделілікті арттыру мүмкіндігі бар.
Компьютерлік жүйелер және кибернетика
Компьютерлік технологияны адам жинағанды талдау үшін пайдаланадыақпарат және құрылғыны басқару. Жоғарыда аталған таза кибернетика, жасанды интеллект және компьютерлік көру элементтері де осында қамтылған, бірақ олардан басқа олар да ерекшеленеді:
- робототехника - автоматтандырылған түрдегі техникалық жүйелерді құруға қатысатын практикалық жаттығу;
- DSSS – бұл қолдау және шешім қабылдау жүйесі, оның негізгі мақсаты қиын шешім қабылдау кезінде адамға көмектесу. Негізгі ерекшелігі – бағалау пәнін толық объективті талдау;
- жасушалық автомат – дискретті типті модель, оны зерттейтін: математика, теориялық биология, есептеу теориясы, физика, сонымен қатар микромеханика. Ұялы автоматтарды зерттеудің негізгі бағыты кез келген есептердің алгоритмдік шешімін зерттеу болып табылады;
- симулятор – машина немесе адам басқаратын процесті имитациялау;
- үлгіні тану теориясы – информатиканың және онымен байланысты пәндердің зерттелетін объектінің немесе объектілер тобының инциденттерін, сигналдарын, ситуациялық жағдайларын, процестерін жіктеу және анықтау әдістерін әзірлеумен айналысатын бөлімі. сапалық сипаттамалар мен белгілердің жиынтығында шектің болуы. Қолданылуы әскери жүйелерден қауіпсіздік жүйелеріне дейін;
- басқару жүйесі - бақылаудағы объект туралы мәліметтерді жинау әдістері мен субъектінің немесе объектінің әрекетіне әсер ету опцияларының жиынтығы. Негізгі мақсат – нақты мақсаттарға жету;
- автоматтандырылған басқару жүйесі (АБЖ) – құралдардан жан-жақты білім беруаппараттық және бағдарламалық құрал түрі. Мұндай жүйенің тағы бір бөлігі кәсіпорынның технологиялық қызметі, өндірісі шеңберіндегі процестерді реттеуге қажетті персонал болып табылады.
Инженериядағы кибернетиканы пайдалану
Инженерлік қызмет саласындағы кибернетика бөлімдері бөлінеді:
- Алгоритмдік деректердің автоматты түрде өзгеруі жүйенің жұмысы кезінде орын алатын адаптивті жүйе.
- Эргономика - міндеттерді, жұмыс орнын, еңбек объектілерін және олардың субъектілерін және виртуалды бағдарламаларды бейімдеу туралы ғылым.
- Биомедициналық инженерия - инженерия принциптерін қолданудың нысаны мен әдісі, оның принциптері медициналық практикада және биология ғылымында.
- Нейрокомпьютерлер табиғи нейрондық жүйе принципіне негізделген деректерді өңдеу механизмі.
- Техникалық кибернетика – техникалық басқару жүйелерін зерттейтін ғылым саласы. Негізгі бағыт – автоматтандырылған реттеу жүйесін құру.
- Жүйелік инженерия – күрделі техникалық типті жүйелерді жобалау, құру және сынау әдістеріне олардың әрі қарай жұмыс істеу мақсатында назар аударған кеңестік инженерия саласының пәні.
Кибернетика мен экономика және математика арасындағы байланыс
Математика және экономика кибернетикасының бөлімдері әр жеке ғылым үшін үштен 6 оқу саласына бөлінген.
Экономикалық зерттеу бағыттарының ішінде біз мыналарды бөліп аламыз: экономикалық ғылым, оны басқару жәнеоперацияларды зерттеу. Олардың негізгі міндеттері экономикалық қызметте қолданылатын идеяларды табу және статистикалық немесе математикалық модельдеу сияқты әртүрлі мәселелерге тап болған кезде мәселелерді оңтайлы шешу болып табылады.
Математикалық кибернетиканың бөлімдеріне динамикалық типті жүйелер, ақпарат теориясы және жалпы жүйелер теориясы жатады. Олар негізінен параметрлердің нақты спецификациясы, талданатын деректер және т.б. болуы қажет есептерді шешумен айналысады. Кибернетика туралы ақпараттың математикалық көрінісі ең дәл және дұрыс болып табылады.
Психология, әлеуметтану және кибернетика
Психология мен әлеуметтануда кибернетиканың бөлімдері психологиялық және әлеуметтік к-тик және меметика болып бөлінеді. Бұл ғылым салаларының негізгі міндеттері - талдаушы сипаттағы әртүрлі жүйелердегі, саналы және бейсаналық сфералардағы өзара әрекеттесудің құрылымы мен қызметін зерттеу, адамның психикалық ерекшеліктерін модельдеу және оның мазмұны теориясын зерттеу. сана, мәдениет және оның эволюциясы.
Тарихи ақпарат
Кибернетиканың тарихы мен тараулары осы ғылымның дамуымен тығыз байланысты. Қазіргі к-кінің басын 1940 жылдардың басы деп санауға болады, онда ол басқарудың әртүрлі нысандарының жүйелерін, электр тізбегінің теориясын, машиналар құрылымын, логикалық типті модельдеуді, биологияны біріктіретін пәнаралық зерттеу саласы болды. дамуының эволюциялық бағыты мен неврологиялық зерттеулер. Электрондық басқару жүйесі пайда болған алғашқы жұмыс Гарольдтың жұмысы болып саналадыҚара (1927). Жалпы, бастапқыда «кибернетика» термині Ежелгі Грецияда мемлекет қайраткерлерінің өнеріне қатысты қолданылған.
Кибернетиканың ақпарат пен бөлімдерін осы немесе басқа құбылыс, ақпарат зерттелген кезеңге жататындығына қарай шартты түрде бөлуге болады. Ғылымның өзін жаңа және ескі k-ku деп бөлуге болады, мұнда жаңа 1970 жылдары басталады және сәйкесінше ғылым пайда болған кезден бастап ескі.
Жетпісінші жылдардағы зерттеулер биологияда қарқынды дамыды, бірақ сексенінші жылдардағы зерттеулер қазірдің өзінде «автономиялық саяси қайраткердің және оның топшаларының өзара әрекеттесуіне, құрылымдарды жасайтын және жаңғыртушы субъектінің рефлексиялық санасына» көбірек бағытталған. саяси қауымдастықтар.
Соңғы уақытта ойын теориясын, эволюциялық кері байланыс жүйелерін және материалдарды зерттеуді зерттеуге көп күш жұмсалды. Бұл зерттеу бағыттары қарастырылып отырған ғылымға деген қызығушылықты оятуда.
