Кибернетика в ссср: от лженауки до панацеи

Примечания[править | править код]

1. Jean-Pierre Dupuy, «The autonomy of social reality: on the contribution of systems theory to the theory of society» in: Elias L. Khalil & Kenneth E. Boulding eds., Evolution, Order and Complexity, 1986.
2. Peter Harries-Jones (1988), «The Self-Organizing Polity: An Epistemological Analysis of Political Life by Laurent Dobuzinskis» in: Canadian Journal of Political Science (Revue canadienne de science politique), Vol. 21, No. 2 (Jun., 1988), pp. 431—433.
3. Kenneth D. Bailey (1994), Sociology and the New Systems Theory: Toward a Theoretical Synthesis, p.163.
4. Kenneth D. Bailey (1994), Sociology and the New Systems Theory: Toward a Theoretical Synthesis
5. Kevin Kelly (1994) «Out of control: The new biology of machines, social systems and the economic world» Addison-Wesley ISBN 0-201-48340-8

Overview

The term cybernetics stems from the Greek Κυβερνήτης (kybernētēs, steersman, governor, pilot, or rudder—the same root as government).

Cybernetics is a broad field of study, but its essential goal is to understand and define the functions and processes of systems that have goals, and that participate in circular, causal chains that move from action to sensing to comparison with desired goal, and again to action. Studies in cybernetics provide a means for examining the design and function of any system, including social systems such as business management and organizational learning, including for the purpose of making them more efficient and effective.

Cybernetics was defined by Norbert Wiener, in his book of that title, as the study of control and communication in the animal and the machine. Stafford Beer called it the science of effective organization and Gordon Pask extended it to include information flows «in all media» from stars to brains. It includes the study of feedback, black boxes, and derived concepts such as communication and control in living organisms, machines, and organizations, including self-organization. Its focus is how anything (digital, mechanical or biological) processes information, reacts to information, and changes or can be changed to better accomplish the first two tasks

A more philosophical definition, suggested in 1956 by Louis Couffignal, one of the pioneers of cybernetics, characterizes cybernetics as «the art of ensuring the efficacy of action.» The most recent definition has been proposed by Louis Kauffman, President of the American Society for Cybernetics, «Cybernetics is the study of systems and processes that interact with themselves and produce themselves from themselves.»

Concepts studied by cyberneticists (or, as some prefer, cyberneticians) include, but are not limited to: Learning, cognition, adaption, social control, emergence, communication, efficiency, efficacy, and interconnectivity. These concepts are studied by other subjects such as engineering and biology, but in cybernetics these are removed from the context of the individual organism or device.

Other fields of study that have influenced or been influenced by cybernetics include game theory; system theory (a mathematical counterpart to cybernetics); psychology, especially neuropsychology, behavioral psychology, cognitive psychology; philosophy; anthropology and even architecture.

Основные разделы кибернетики

В качестве основных разделов кибернетики могут быть выделены:

• теория информации
• теория методов управления (программирования)
• теория систем управления

Теория информации изучает способы восприятия, преобразования и передачи информации. Информация передается при помощи сигналов — физических процессов, у которых определенные параметры находятся в однозначном соответствии с передаваемой информацией. Установление такого соответствия называется кодированием.

Центральным понятием теории информации является мера количества информации, определяемая как изменение степени неопределенности в ожидании некоторого события, о котором говорится в сообщении до и после получения сообщения. Эта мера позволяет измерять количество информации в сообщениях подобно тому, как в физике измеряется количество энергии или количество веществ. Смысл и ценность передаваемой информации для получателя при этом не учитываются.

Теория программирования занимается изучением и разработкой методов переработки и использования информации для управления. Программирование работы любой системы управления в общем случае включает в себя:

• определение алгоритма нахождения решений
• составление программы в коде, воспринимаемом данной системой

Нахождение решений сводится к переработке заданной входной информации в соответствующую выходную информацию (команды управления), обеспечивающую достижение поставленные цели. Оно осуществляется на основе некоторого математического метода, представленного в виде алгоритма. Наиболее развитыми являются математические методы определения оптимальных решений. Такие, как линейное программирование и динамическое программирование, а также методы выработки статистических решений в теории игр.

Теория алгоритмов, используемая в кибернетике, изучает формальные способы описания процессов переработки информации в виде условных математических схем — алгоритмов. Основное место занимают здесь вопросы построения алгоритмов для различных классов процессов и вопросы тождественных (равносильных) преобразований алгоритмов.

   Программирование для управления

Основной задачей теории программирования является выработка методов автоматизации процессов переработки информации на электронных программно-управляемых машинах. Основную роль играют здесь вопросы автоматизации программирования. Т. е. вопросы составления программ решения различных задач на машинах с помощью этих машин.

С точки зрения сравнительного анализа процессов переработки информации в различных естественно и искусственно организованных системах кибернетика выделяет следующие основные классы процессов:

• мышление и рефлекторная деятельность живых организмов
• изменение наследственной информации в процессе эволюции биологических видов
• переработка информации в автоматических системах
• переработка информации в экономических и административных системах
• переработка информации в процессе развития науки

Выяснение общих закономерностей этих процессов составляет одну из основных задач кибернетики.

Теория систем управления изучает структуру и принципы построения таких систем и их связи с управляемыми системами и внешней средой. Системой управления в общем случае может быть назван любой физический объект, осуществляющий целенаправленную переработку информации. Это может быть, нервная система животного, система автоматического управления движением самолета и др.).

Кибернетика изучает абстрактные системы управления, представленные в виде математических схем (моделей), сохраняющих информационные свойства соответствующих классов реальных систем. В рамках кибернетики возникла специальная математическая дисциплина — теория автоматов. Она изучает специальный класс дискретных систем переработки информации, включающих в себя большое число элементов и моделирующих работу нейронных сетей.

Кибернетика выделяет два общих принципа построения систем управления: обратной связи и многоступенчатости (иерархичности) управления. Принцип обратной связи позволяет системе управления постоянно учитывать фактическое состояние всех управляемых органов и реальных воздействий внешней среды. Многоступенчатая схема управления обеспечивает экономичность и устойчивость системы управления.

Предмет изучения

Царица цифрового мира – наука кибернетика. Этим термином объединяется множество понятий, в основном связанных с интеллектуальной техникой, роботами и автоматизированными системами. Но, грубо говоря, его восприятие немного искажено. Изначально кибернетика это, в общем смысле, наука об управлении, которая относилась к искусству государственных деятелей в древней Греции.

В наше же время понятие трансформировалось, приобретя новый, более широкий смысл. Теперь этой научной дисциплиной называют систему получения, хранения и преобразования информации для сложных, основанных на математических принципах действия, систем. К которым безусловно относятся и современные компьютерные и автоматические комплексы обработки данных. Но и не только.

В ней анализируются взаимосвязи происходящих процессов в комплексе особей живого мира, включая растительный и микробиологический

Не обходит кибернетика вниманием и социально-экономические структуры. К каким относятся предприятия, группы людей, отрасли промышленности, политические объединения, страны

Subdivisions of the field

Cybernetics is an earlier but still-used generic term for many subject matters. These subjects also extend into many others areas of science, but are united in their study of control of systems.

Pure cybernetics

Pure cybernetics studies systems of control as a concept, attempting to discover the basic principles underlying such things as

ASIMO uses sensors and intelligent algorithms to avoid obstacles and navigate stairs.

• Artificial intelligence
• Robotics
• Computer Vision
• Control systems
• Emergence
• Learning organization
• New Cybernetics
• Second-order cybernetics
• Interactions of Actors Theory
• Conversation Theory

In biology

Cybernetics in biology is the study of cybernetic systems present in biological organisms, primarily focusing on how animals adapt to their environment, and how information in the form of genes is passed from generation to generation. (Note: this does not refer to the concept of Racial Memory but to the concept of cumulative adaptation to a particular niche, such as the case of the pepper moth having genes for both light and dark environments.) There is also a secondary focus on cyborgs.

Thermal image of a cold-blooded tarantula on a warm-blooded human hand

• Bioengineering
• Biocybernetics
• Bionics
• Homeostasis
• Medical cybernetics
• Synthetic Biology
• Systems Biology

In complexity science

Complexity Science attempts to analyze the nature of complex systems, and the reasons behind their unusual properties.

A way of modeling Complex Adaptive System

• Complex Adaptive System
• Complex systems
• Complexity theory

In computer science

Computer science directly applies the concepts of cybernetics to the control of devices and the analysis of information.

• Robotics
• Decision support system
• Cellular automaton
• Simulation

In engineering

Cybernetics in engineering is used to analyze cascading failures and System Accidents, in which the small errors and imperfections in a system can generate disasters. Other topics studied include:

An artificial heart, example of a biomedical engineering.

• Adaptive systems
• Engineering cybernetics
• Ergonomics
• Biomedical engineering
• Systems engineering

In management

• Entrepreneurial cybernetics
• Management cybernetics
• Organizational cybernetics
• Operations research
• Systems engineering

In mathematics

Mathematical Cybernetics focuses on the factors of information, interaction of parts in systems, and the structure of systems.

Turbulence in the tip vortex from an airplane wing.

• Dynamical system
• Information theory
• Systems theory

In sociology

By examining group behavior through the lens of cybernetics, sociology seeks the reasons for such spontaneous events as smart mobs and riots, as well as how communities develop rules, such as etiquette, by consensus without formal discussion. Affect Control Theory explains role behavior, emotions, and labeling theory in terms of homeostatic maintenance of sentiments associated with cultural categories. These and other cybernetic models in sociology are reviewed in a book edited by McClelland and Fararo.

• Affect Control Theory
• Memetics
• Sociocybernetics

Профессор Норберт Винер

Появление кибернетики, как самостоятельной науки, стало возможным благодаря профессору математики Массачусетского технологического университета Норберту Винеру. Этот ученый написал основополагающий труд под названием “Кибернетика, или управление и связь в животном и машине”. Удивительна судьба этого вундеркинда. Его отец еврей, мать немка, а родился в городе Белосток Российской империи. Учился в Белоруссии, Польше, Германии, а работал профессором в США. На фронт его не пустили из-за очень плохого зрения, что не удивительно.

Тем не менее, война подстегнула все исследования, заставила по-новому посмотреть на старые задачи. Требовались радикальные инновационные решения. Винер попал в проект, который работал над предсказанием полета летящих целей в системах ПВО. После второй мировой войны в 1948 г. вышла его книга. Эта книга дала целую жизнь ведущей отрасли знаний.

Кибернетика системы — Адаптация человечества

Когда-то, промышленность перевернула мир. Теперь кибернетика системы опирающиеся на современные технологии перекраивают его еще раз, но уже более радикально. Появление машин сократила рабочие места для людей занятых тяжелым физическим трудом. Для грузчиков, копальщиков и остальных профессий тяжелого физического труда количество рабочих мест стало намного меньше. Этим людям была предоставлена возможность переквалифицироваться в специалистов по конструированию и ремонту машин. Таким образом и естественным отбором населению планеты прописали процедуру поучения и дистрофии. Не успели мы адаптироваться, как уже через несколько поколений появилось ЭВМ. Оно позволило материализовать математические абстракции в весьма «необходимые девайсы».

Очередное посягательство на уклад людей оставит неизгладимый отпечаток на все человечество. Подменяя весьма специфические, присущие только человеку задачи по управлению, вычислению и контролю мы провоцируем новый виток эволюции. Ирония в том, что «облегчая» себе работу, отдавая вычисления машине, мы обрекаем себя на гораздо более сложный труд по созданию и ремонту этих вычислителей и контролеров. Эта эволюционная ступень не однозначна. Громадно возросшая производительность труда, поднимая уровень жизни и предоставляя большое количество свободного времени, создает начало разветвления человечества. Это необратимо

Люди начали делиться на тех, кто утруждает себя (неважно каким и по каким причинам) умственным трудом, и тех, кто хочет жить счастливо, стабильно и беззаботно работая охранником или водителем

В начале двадцатого века НТР (научно-техническая революция) создала промышленность, которая почти уничтожила аристократию. Потому что процент королевской крови перестал быть макс фактором. Теперь девушки мечтают выйти замуж за принца, а отдают руку и сердце бизнесменам (при удачном раскладе). Через сто лет, в начале XXI века произошел переход количества знаний в качество. Революционные, меняющие жизнь открытия и технологии сыплются как из рога изобилия — интернет, клонирование, 3-D печать, стволовые клетки, теория суперструн, нанотехнологии. Объем знаний необходимых современному специалисту для успешной работы по созданию и развитию научных и технических дисциплин просто огромен. В результате, с учетом того, что часто открытия делаются разносторонне развитыми учеными на стыке наук трудно даже представить сколько всего надо постичь, чтобы встать в один ряд с такими редкими профессионалами.

Техническая кибернетика

Техническая кибернетика — наука об управлении техническими системами. Методы и идеи технической кибернетики вырастали вначале параллельно и независимо в отдельных технических дисциплинах, относящихся к связи и управлению. В автоматике, радиоэлектронике, телеуправлении, вычислительной технике и т. д. По мере выяснения общности, основной задач теории и методов их решения, формировались положения технической кибернетики, образующей единую теоретическую базу для всех областей техники связи и управления.

Техническая кибернетика, как и кибернетика вообще, изучает процессы управления безотносительно к физическим природе систем, в которых происходят эти процессы. Центральная задача технической кибернетики — синтез эффективных алгоритмов управления с целью определения их структуры, характеристик и параметров. Под эффективными алгоритмами понимаются правила переработки входной информации в выходные сигналы управления, которые являются успешными в определенном смысле.

Техническая кибернетика теснейшим образом связана с автоматикой и телемеханикой, но не совпадает с ними, поскольку в технической кибернетике не рассматриваются вопросы конструирования конкретной аппаратуры. Техническая кибернетика связана также с другими направлениями кибернетики, например, добытые биологическими науками сведения облегчают разработку новых принципов управления, в т.ч. принципов построения новых типов автоматов, моделирующих сложные функции умственной деятельности человека.

Техническая кибернетика возникшая из потребностей практики, широко использующая математический аппарат, является сейчас одним из наиболее разработанных разделов кибернетики. Поэтому прогресс технической кибернетики существенно способствует развитию других ветвей, направлений и разделов кибернетики.

   Развитие технической кибернетики

Значительное место в технической кибернетике занимает теория оптимальных алгоритмов или, что по существу то же, теория оптимальной стратегии автоматического управления, обеспечивающей экстремум некоторого критерия оптимальности.

В различных случаях критерии оптимальности могут быть разными. Например, в одном случае может потребоваться максимальная быстрота переходных процессов, в другом — минимальный разброс значений некоторой величины и т. д. Однако существуют общие методы формулировки и решения самых разнообразных задач этого рода.

В результате решения задачи определяется оптимальный алгоритм управления в автоматической системе, либо оптимальный алгоритм распознавания сигналов на фоне шумов в приемнике системы связи и т. д.

Другое важное направление в технической кибернетике — разработка теории и принципов действия систем с автоматическим приспособлением. Которое заключается в целенаправленном изменении свойств системы или ее частей, обеспечивающем возрастающую успешность ее действий

В этой области имеют большое значение системы автоматической оптимизации, приводимые поиском автоматическим к оптимальному режиму функционирования и поддерживаемые вблизи этого режима при непредвиденных заранее внешних воздействиях.

Третьим направлением является разработка теории сложных систем управления, состоящих из большого количества элементов, включающих сложные взаимосвязи частей и работающих в трудных условиях.

Большое значение для технической кибернетики имеют теория информации и теория алгоритмов, в частности теория конечных автоматов.

Теория конечных автоматов занимается синтезом автоматов по заданным условиям работы и в том числе решением проблемы «черного ящика» — определением возможной внутренней структуры автомата по результатам изучения его входов и выходов, а также другими проблемами, например, вопросами осуществимости автоматов определенного типа.

Любые системы управления так или иначе связаны с человеком, который их проектирует, налаживает, контролирует, управляет их работой и использует результаты работы систем в своих целях. Отсюда возникают проблемы взаимодействия человека с комплексом автоматических устройств и обмена информации между ними.

Решение этих проблем необходимо для разгрузки нервной системы человека от напряженной и рутинной работы и обеспечения максимальной эффективности всей системы «человек — автомат». Важнейшая задача технической кибернетики — моделирование все более сложных форм умственной деятельности человека с целью замены человека автоматами там, где это возможно и разумно. Поэтому в технической кибернетике развиваются теории и принципы построения различного рода обучающихся систем, которые путем тренировки или обучения целенаправленно изменяют свой алгоритм.

Литература

• Винер Н. Кибернетика. — М.: Советское радио, .
• Китов А. И. Техническая кибернетика // Радио (№ 11), 1955.
• Китов А. И., Ляпунов А. А., Полетаев И. А., Яблонский С. В. О кибернетике // Труды 3-го Всесоюзного математического съезда. Том 2. М., 1956.
• Китов А. И. Кибернетика и управление народным хозяйством // Кибернетику — на службу коммунизму. Сборник статей под редакцией А. И. Берга. Том 1. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961.
• Берг А. И., Китов А. И., Ляпунов А. А. Кибернетика в военном деле // Военная мысль, 1961.
• Китов А. И. Кибернетика в управлении хозяйством // М. Экономическая газета. Август 1961, № 4.
• Китов А. И., Ляпунов А. А. Кибернетика в технике и экономике // Вопросы философии (№ 9), 1961.
• Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. — М.: Изд. иностр. лит., 1963. — 830 с.
• Эшби У. Р. Введение в кибернетику. — М.: Изд. иностр. лит., 1959. — 432 с.
• Марков А. А. Что такое кибернетика. — В кн.: Кибернетика, мышление, жизнь. — М.: Мысль, .
• Петрушенко Л. А. Самодвижение материи в свете кибернетики. — М.: Наука, 1971.
• Кузин Л. Т. Основы кибернетики (в 2-х томах). — М.: Энергия, .
• В. М. Глушков, Н. М. Амосов и др. «Энциклопедия кибернетики». Киев. 1975 г.
• Бирюков Б. В., Спиркин А. Г. Кибернетика и логика. — М.: Наука, 1978. — 333 с.
• Клаус Г. Кибернетика и философия = Kybernetik in philosophischer Sicht / Перевод с немецкого И. С. Добронравова, А. П. Куприяна, Л. А. Лейтес; редактор В. Г. Виноградов; Послесловие Л. Б. Баженова, Б. В. Бирюкова, А. Г. Спиркина. — М.: ИЛ, 1963.
• Основы кибернетики. Математические основы кибернетики / Под ред. профессора К. А. Пупкова. — М.: Высшая школа.
• Основы кибернетики. Теория кибернетических систем / Под ред. профессора К. А. Пупкова. — М.: Высш. школа, 1976. — 408 с. — (Учеб. пособие для вузов). — 25 000 экз.
• Поваров Г. Н. Ампер и кибернетика. — М.: Советское радио, .
• Теслер Г. С. Новая кибернетика. — Киев: Логос, 2004. — 401 с.
• Кибернетика и информатика // Сборник научных трудов к 50-летию Секции кибернетики Дома учёных им. М. Горького РАН. — Санкт-Петербург, 2006. — 410 с.
• Игнатьев М. Б. Информационные технологии в микро-, нано- и оптоэлектронике. — изд. ГУАП, Санкт-Петербург, 2008. — 200 с.
• Теплов Л. П. Очерки о кибернетике. — М.: Московский рабочий, 1963. — Тираж 50000 экз. — 413 c.

Обзор

Термин «кибернетика» изначально ввёл в научный оборот Ампер, который в своём фундаментальном труде «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний», первая часть которого вышла в свет в 1834 году, вторая в 1843 году, определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага. В современном понимании — как наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе, термин впервые был предложен Норбертом Винером в 1948 году.

Кибернетика включает изучение обратной связи, чёрных ящиков и производных концептов, таких как управление и коммуникация в живых организмах, машинах и организациях, включая самоорганизации

Она фокусирует внимание на том, как что-либо (цифровое, механическое или биологическое) обрабатывает информацию, реагирует на неё и изменяется или может быть изменено, для того чтобы лучше выполнять первые две задачи. Стаффорд Бир назвал её наукой эффективной организации, а Гордон Паск расширил определение, включив потоки информации «из любых источников», начиная со звёзд и заканчивая мозгом.. Пример кибернетического мышления

С одной стороны, компания рассматривается в качестве системы в окружающей среде. С другой стороны, кибернетическое управление может быть представлено как система

Пример кибернетического мышления. С одной стороны, компания рассматривается в качестве системы в окружающей среде. С другой стороны, кибернетическое управление может быть представлено как система.

Согласно другому определению кибернетики, предложенному в 1956 году Л. Куффиньялем (англ.), одним из пионеров кибернетики, кибернетика — это «искусство обеспечения эффективности действия».

Ещё одно определение предложено Льюисом Кауфманом (англ.): «Кибернетика — это исследование систем и процессов, которые взаимодействуют сами с собой и воспроизводят себя».

По словарю Ожегова: «Кибернетика — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе».

Кибернетические методы применяются при исследовании случая, когда действие системы в окружающей среде вызывает некоторое изменение в окружающей среде, а это изменение проявляется на системе через обратную связь, что вызывает изменения в способе поведения системы. В исследовании этих «петель обратной связи» и заключаются методы кибернетики.

Современная кибернетика зарождалась, включая в себя исследования в различных областях систем управления, теории электрических цепей, машиностроения, математического моделирования, математической логики, эволюционной биологии, неврологии, антропологии. Эти исследования появились в 1940 году, в основном, в трудах учёных на т. н. конференциях Мэйси (англ.).

Другие области исследований, повлиявшие на развитие кибернетики или оказавшиеся под её влиянием: теория управления, теория игр, теория систем (математический аналог кибернетики), психология (особенно нейропсихология, бихевиоризм, познавательная психология) и философия.

Выводы

Мы разобрались, что такое кибернетика. Значение этого слова стало нам понятно. И это прекрасно. Не нужно теперь думать, что означает слово “кибернетика”, так как некоторые люди, возможно, даже решили посвятить данной науке свою жизнь после прочтения этой статьи. Хочется на это надеяться. Ученый-кибернетик может считаться универсальным специалистом в любой сфере. Ведь большая часть областей нашей жизни базируется на управляемых системах, которые входят в сферу изучения этой науки. Поскольку она становится с каждым днем все популярнее, то можно смело говорить: за искусственным интеллектом – будущее. Кибернетик – это настоящий универсал. Этим он и ценен.

Источники

• https://mentamore.com/robototexnika/kibernetika.html
• https://future2day.ru/chto-takoe-kibernetika-chto-izuchaet-i-dlya-chego-nuzhna/
• https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/965284
• https://FB.ru/article/207993/kibernetik—eto-chto-za-uchenyiy
• https://tvercult.ru/literatura/osnovyi-kibertehnologiy-kto-byil-osnovopolozhnikom-kibernetiki
• https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/8171