Siin ja praegu käsitleme küberneetikat kui keerukat teadust, mis tegeleb suure hulga inimkonna probleemidega. Loetleme selle teaduse harusid ja iseloomustame nende peamisi erinevusi ja nendega seotud probleemide probleeme ning pöörame tähelepanu ka küberneetika arenguloole.
Teaduse ülevaade
Küberneetika (k-ka) on teadus, mis ühendab endas palju uuritud inimtegevuse harude komponente. Selle eesmärk on uurida üldisi seaduspärasusi teabe vastuvõtmise, salvestamise, muutmise ja edastamise kohta keerukates ja reguleeritud süsteemides, näiteks autos, ühiskonnas või elusorganismis.
Küberneetika sektsioonid jagunevad tohutul hulgal koostisosadeks ja uurivad tohutul hulgal inimtegevuse valdkondi, kõiki kohti, kus inimene võib info ärakasutamise abil sündmuste käiku sekkuda.
Selle termini lõi Ampère. Esialgu määratles ta küberneetika kui informatsiooni riigi valitsuse kohta, mis on kohustatud tagama kodanike mitmekesisuse.olemasolevad hüved. Praegu on see teadus defineeritud kui õpetus seadustest, mida järgitakse ja kasutatakse teabe edastamisel mehaanilistes struktuurides, kehas ja ühiskonnas; termini lõi N. Wiener.
Selle teaduse defineerimiseks on palju muid viise, näiteks Lewis Kaufman, Gordon Pask jne.
Küberneetika osad hõlmavad tagasiside, musta kasti, masinate, elusorganismide ja organisatsioonide sees olevate mõistete tuletatud elementide uurimist. See teadus keskendub teabe töötlemisele ja sellele reageerimisele.
Küberneetikal on 7 põhiosa, kuid sageli saab psühholoogia ja sotsioloogia jagada selle teaduse eraldiseisvateks õppe- ja tegevusharudeks, seetõttu jagunevad need mõnikord 8-ks.
Tegevusalad
Küberneetika areng ja lõigud, nende kujunemine ja uurimisvaldkonnad on tihed alt seotud uurimisobjektiga, milleks on mis tahes süsteem, mida saab juhtida. Küberneetilise lähenemise ja süsteemi mõisted toodi sisse küberneetikasse, kus süsteemi ennast käsitletakse abstraktse mõistena, mida nende materiaalse olemuse päritolu ei mõjuta. Selliste struktuuride näideteks võivad olla automaatsed regulaatorid erinevates mehhanismides, masinates, inimajus ja selle ühiskonnas, bioloogilises populatsioonis jne. Ükskõik milline ül altoodud süsteemidest on ennekõike vaadeldava süsteemi paljude komponentide suhe. viisid, kuidas nad teavet tajuvad, meelde jätavad ja töötlevad ning loomulikult ka võimalust seda süsteemide vahel vahetada. Küberneetika arenebüldpõhimõtted, mis võimaldavad hallata süsteemi ja viia see automatiseerimiseni. Küberneetika ilmumine on tingitud masinate loomisest 20. sajandi neljakümnendatel ning selle kiire areng ja praktikas rakendamine on seotud elektroonilise andmetöötlustehnoloogia arenguga.
Lisaks teabe analüüsimise viisidele kasutab küberneetika võimsaid tööriistu matemaatilise analüüsi, lineaaralgebra, tõenäosusteooria, arvutiteaduse, ökonomeetria jne pakutavate probleemide lahenduste sünteesimiseks.
Küberneetika mängib tööpsühholoogias kõige olulisemat rolli. See on tingitud asjaolust, et küberneetika kui teadus dünaamilise süsteemi juhtimise parimatest viisidest uurib olemasolevate juhtimispõhimõtete koguhulka ja nende omavahelisi seoseid mis tahes laadi süsteemides, alates suunamisraketist kuni keeruka elusorganismini. Teine küberneetiline kord ja selle koostisosad.
Küberneetika koosneb paljudest harudest ning küberneetika süsteeme ja sektsioone saab jagada erinevate põhimõtete järgi, kuid selle teaduse kaks peamist komponenti on teise järgu küberneetika ja bioloogiauuringud.
Puhas küberneetika
Võtleme teist järku (puhast) k-ku. See on teadus, mis uurib juhtimissüsteeme kui kontseptsiooni. Ta püüab leida oma peamised põhimõtted.
Puhtas küberneetikas saab välja tuua peamised õppe- ja tegevusvaldkonnad:
- Tehisintellekt on teadus ja tehnoloogia, mis loob masinaid, millel onintellekt. Erilist tähelepanu pööratakse arvutiprogrammidele, intelligentsete süsteemide omadustele ja nende võimele täita loovat funktsiooni, mida peetakse inimese tunnuseks.
- K-ka teist järku - varem bioloogilisele olemusele ja selle teadmiste vormile ümber orienteeritud küberneetika vorm, mis keskendus teemale. Selle teadustee pooldajad usuvad, et reaalsus konstrueeritakse individuaalselt ja olemasolevad teadmised on subjektide vahel "järjekindlad", kuid ei ole identsed sensoorsete kogemuste maailmaga.
- Arvuti nägemus – tehniline nägemus, mis põhineb tehnoloogial, mis võimaldab masinatel objekte tuvastada, jälgida ja klassifitseerida. Tehnoloogilise distsipliinina püüab see tööstus rakendada teoreetilisi andmeid ja virtuaalselt salvestatud nägemise mudeleid arvutinägemise mudeli loomiseks. Ilmekad näited on: videovalve, ümbritsevate objektide modelleerimine, interaktsioonisüsteem, arvutuslikud fotod jne.
- Juhtsüsteem - tööriistade alamhulk kontrollitava objekti kohta andmete kogumiseks, samuti selle mõjutamise võimalused. Peamine eesmärk on saavutada parim tulemus. Objektid võivad olla nii inimesed kui ka masinad. Seosestruktuur võib sisaldada kahte objekti.
- Juhtimissüsteemi, kus inimene toimib regulatiivse lülina, nimetatakse juhtimissüsteemiks.
- Küberneetika põhiosad hõlmavad ka tekkimist (tekkimist). Süsteemiteooria määratleb selle elemendiküberneetika kui süsteemi eriomadused, mida selle elementidel ei ole. Seega on kõigi komponentide juuresolekul süsteemi kvalitatiivsete omaduste taandamatus selle parameetrite kogusummale. Selle nähtuse sünonüümi nimetatakse süsteemiefektiks.
Bioloogiauuringud
Organismi uuriv küberneetika osa põhineb elusorganismi kohta teabe uurimisel ja analüüsimisel saadud andmetel. Peamine uurimisvaldkond on elusorganismide kohanemine neid ümbritseva keskkonnaga ja geneetilise materjali vanematelt lastele edasikandumise viiside käsitlemine. On ka teine suund – küborgid.
Küberneetika klassikalised osad, mis uurivad bioloogilisi süsteeme, on järgmised:
- Bioinsener on tehnoloogiateadus ja selle kasutamine meditsiinipraktikas ja bioloogilistes uuringutes. Bioloogiatehnoloogia valdkonnad ulatuvad tehisorgani loomisest ja käitamisest kuni kudedest elundite kasvatamiseni.
- Bioloogiline k-ka - küberneetika meetodi ja tehnoloogia idee teaduslik tajumine, mis tegeleb füsioloogiliste ja bioloogiliste probleemidega.
- Bioinformaatika on küberneetika haru, mis uurib viiside ja lähenemisviiside koguarvu. Sisaldab matemaatilisi, algoritmilisi ja strateegilisi meetodeid.
- Bioonika on praktiline õpetus omaduste, parameetrite, sooritatavate toimingute ja looduse struktuurilise paigutuse rakendamisest tehnilistele seadmetele ning nende organiseerimise süsteemsetele põhimõtetele.
- Järgminekeha uurivat küberneetika sektsiooni nimetatakse arstiteaduseks - meditsiini ja tervishoiu valdkonna tehnoloogiliste saavutuste ja nende tulemuste ärakasutamise võimalused. Siin on eraldi välja toodud arvutusdiagnostika ja automatiseeritud süsteem tervishoiuorganisatsioonis.
- Lisaks ülalmainitud bioloogiateaduse õppe- ja tegevusharudele hõlmab see ka neuroküberneetikat, homöostaasi seisundi uurimist, sünteetilist bioloogiat ja süsteemibioloogiat.
Sissejuhatus keeruliste süsteemide teooriasse
Küberneetikas tuuakse eraldi välja kompleksse süsteemi olemasolu mõiste. Selliste süsteemide teooria tegeleb nende olemuse ja nende erakordsete omaduste aluseks olevate põhjuste analüüsiga. Selle koostisosi nimetatakse kompleksseks adaptiivseks süsteemiks (CAS), keerukate süsteemide teooriaks ja komplekssüsteemiks endaks.
Võtleme ühe neist komponentidest, nimelt CAC-i. Sellel on teatud arv omadusi:
- Ehitatud paljudest alamsüsteemidest.
- Peetakse avatud tüüpi süsteemiks; vahetab süsteemide vahel energiapotentsiaali, aineid ja teavet.
- Sellise struktuuri omadused ei tulene väiksemate organisatsiooniliste tasandite põhjal.
- Tal on fraktaalset tüüpi struktuur.
- Võib olla paigal.
- Suudab kohanemistegevuse kaudu korda ja keerukust suurendada.
Arvutisüsteemid ja küberneetika
Arvutitehnoloogiat kasutab inimene kogutu analüüsimiseksteabe- ja seadmehaldus. Siia kuuluvad ka ül altoodud puhta küberneetika, tehisintellekti ja arvutinägemise elemendid, kuid lisaks neile eristatakse ka neid:
- robootika - praktiline harjutus, mis on seotud automatiseeritud tüüpi tehniliste süsteemide loomisega;
- DSSS on tugi- ja otsustussüsteem, mille põhieesmärk on aidata inimest rasketes otsuste langetamisel. Peamine omadus on hindamisobjekti täielikult objektiivne analüüs;
- rakuautomaat on diskreetset tüüpi mudel, mida uurivad: matemaatika, teoreetiline bioloogia, arvutatavuse teooria, füüsika ja ka mikromehaanika. Rakuautomaatika uurimise põhivaldkond on mis tahes probleemide algoritmilise lahendatavuse uurimine;
- simulaator - masina või inimese juhitava protsessi jäljendamine;
- mustrituvastuse teooria on arvutiteaduse ja sellega seotud distsipliinide haru, mis tegeleb uuritava objekti või objektide rühma klassifitseerimise ja identifitseerimise meetodite väljatöötamisega, juhtumite, signaalide, situatsiooniliste asjaolude, protsesside, mida iseloomustavad piiri olemasolu kvalitatiivsete omaduste ja tunnuste kogumis. Kasutusalad ulatuvad sõjaväest turvasüsteemideni;
- juhtimissüsteem - meetodite kogum kontrollitava objekti kohta andmete kogumiseks ja võimalused subjekti või objekti käitumise mõjutamiseks. Peamine eesmärk on konkreetsete eesmärkide saavutamine;
- automaatne juhtimissüsteem (ACS) - igakülgne haridus vahenditestriist- ja tarkvara tüüp. Teine osa sellisest süsteemist on personal, mis on vajalik protsesside reguleerimiseks tehnoloogilise tegevuse, ettevõtte tootmise raames.
Küberneetika kasutamine inseneritöös
Inseneri tegevusala küberneetika osad jagunevad:
- Adaptiivne süsteem, milles algoritmiandmete automaatne muutumine toimub süsteemi töötamise ajal.
- Ergonoomika – teadus tööülesannete, töökoha, tööobjektide ja nende subjektide ning virtuaalsete programmide kohandamisest.
- Biomeditsiinitehnika – inseneriteaduse põhimõtete, selle põhimõtete rakendamise vorm ja meetod meditsiinipraktikas ja bioloogiateaduses.
- Neuroarvutid on andmetöötlusmehhanism, mis põhineb loomuliku närvisüsteemi põhimõttel.
- Tehniline küberneetika on teadusharu, mis tegeleb tehniliste juhtimissüsteemide uurimisega. Peamine suund on automatiseeritud reguleerimissüsteemi loomine.
- Süsteemitehnika on nõukogude inseneriteaduse valdkonnast pärit distsipliin, mis pööras tähelepanu keeruka tehnilist tüüpi süsteemide projekteerimise, loomise ja katsetamise meetoditele, pidades silmas nende edasist kasutamist.
Küberneetika ning majanduse ja matemaatika seos
Matemaatika ja majanduse küberneetika sektsioonid on jagatud 6 õppeharuks, iga teaduse jaoks kolm.
Majanduse õppesuundadest toome välja: majandusteaduse, selle juhtimise jaoperatsioonide uurimine. Nende põhiülesanneteks on näiteks statistilise või matemaatilise modelleerimise abil leida majandustegevuses kasutatavaid ideid ja probleemide optimaalset lahendust erinevate probleemidega silmitsi seistes.
Matemaatilise küberneetika osad hõlmavad dünaamilist tüüpi süsteeme, teabeteooriat ja üldist süsteemiteooriat. Peamiselt tegelevad nad probleemide lahendamisega, mille puhul on vaja selget parameetrite täpsustust, analüüsitud andmeid jne. Küberneetikat puudutava teabe matemaatiline esitus on kõige täpsem ja õigem.
Psühholoogia, sotsioloogia ja küberneetika
Psühholoogias ja sotsioloogias jagunevad küberneetika osad psühholoogilisteks ja sotsiaalseteks k-ticiks ja memeetikaks. Nende teadusharude põhiülesanneteks on interaktsioonide struktuuri ja toimimise uurimine erinevates analüüsiva iseloomuga süsteemides, teadvuses ja teadvuseta sfäärides, inimese vaimsete omaduste modelleerimine ja interaktsioonide sisuteooria uurimine. teadvus, kultuur ja selle areng.
Ajalooline teave
Küberneetika ajalugu ja osad on selle teaduse arenguga tihed alt seotud. Kaasaegse k-ki alguseks võib lugeda 1940. aastate algust, kus see oli interdistsiplinaarne uurimisvaldkond, mis ühendas erinevate juhtimisvormide süsteeme, elektriahela teooriat, masinate ehitust, loogilist tüüpi modelleerimist, bioloogiat. oma evolutsioonilises arengusuunas ja neuroloogilistes uuringutes. Esimeseks teoseks, millest elektrooniline juhtimissüsteem alguse sai, peetakse Haroldi loominguksMust (1927). Üldiselt kasutati Vana-Kreekas algselt mõistet "küberneetika" riigimeeste kunsti tähistamiseks.
Küberneetika infot ja sektsioone saab tinglikult jaotada selle järgi, et see kuulub perioodi, mil seda või teist nähtust, informatsiooni uuriti. Teaduse enda võib jagada uueks ja vanaks k-kuks, kus uus algab 1970. aastatest ja vana vastav alt teaduse ilmumise hetkest.
Seitsmekümnendate aastate õpe oli bioloogias õitsev, kuid kaheksakümnendatel oli teadustöö rohkem keskendunud „autonoomse poliitilise figuuri ja selle alarühmade vastastikusele mõjule, subjekti refleksiivsele teadvusele, mis loob ja taastoodab tema struktuure. poliitilised kogukonnad.
Viimasel ajal on palju vaeva nähtud mänguteooria, evolutsiooniliste tagasisidesüsteemide ja materjalide uurimisega. Need uurimisvaldkonnad äratavad huvi kõnealuse teaduse vastu.
