Реферат: Кибернетика
КИБЕРНЕТИКА!
ПЛАН.
1. Кибернетика.
2.ЭВМи персональные компьютеры.
3.Моделимира.
1. Кибернетика.
Кибернетика (в переводе сгреческого искусство управления) — это наука об управлении сложнымисистемами с обратной связью. Она возникла на стыке математики, техники инейрофизиологии, и ее интересовал целый класс систем, как живых, так и неживых, в которых существовал механизм обратной связи. Основателем кибернетикипо праву считается американский математик Н. Винер (1894-1964), выпустивший в1948 году книгу, которая так и называлась «Кибернетика».
Оригинальность этой наукизаключается в том, что она изучает не вещественный состав систем и не ихструктуру, а результат работы данного класса систем. В кибернетике впервые былосформулировано понятие «черного ящика»как устройства, которое выполняет определенную операцию над настоящими прошлым входного потенциала, но для которого мы не обязательно располагаеминформацией о структуре, обеспечивающей выполнение этой операции.
Системы изучаются вкибернетике по их реакциям на внешние воздействия, другими словами, по темфункциям, которые они выполняют. Наряду с вещественным и структурным подходом,кибернетика ввела в научный обиход функциональный подход как еще один вариантсистемного подхода в широком смысле слова.
Если 17-ое столетие иначало 18-ого столетия — век паровых машин, то настоящее время есть век связи иуправления. В изучение этих процессов кибернетика внесла значительный вклад.Она изучает способы связи и модели управления, и в этом исследовании ейпонадобилось еще одно понятие, которое было давно известным, но впервыеполучило фундаментальный статус в естествознании — понятие информации (слатинского ознакомление) как меры организованности системы впротивоположность понятию энтропии как меры неорганизованности.
Чтобы яснеестало значение информации, рассмотрим деятельность идеального существа,получившего название «демон Максвелла». Идею такого существа, нарушающего второе начало термодинамики,Максвелл изложил в «Теории теплоты»вышедшей в 1871 году. «Когда частица со скоростьювыше средней подходит к дверце из отделения А или частица со скоростью нижесредней подходит к дверце из отделения В, привратник открывает дверцу и частицапроходит через отверстие;когда же частица соскоростью ниже средней подходит из отделения А или частица со скоростью вышесредней подходит из отделения В дверца закрывается. Таким образом, в отделенииА их концентрация уменьшается. Это вызывает очевидное уменьшение энтропии, иесли соединить оба отделения тепловым двигателем, мы, как будто, получим вечныйдвигатель второго рода».
Кибернетика выявляетзависимости между информацией и другими характеристиками систем. Работа «демона Максвелла»позволяет установить обратно пропорциональную зависимость междуинформацией и энтропией. С повышением энтропии уменьшается информации инаоборот, понижение энтропии увеличивает информацию. Связь информации сэнтропией свидетельствует и о связи информации с энергией.
Энергия (отгреческого energeia- деятельность) характеризует общую меру различных видов движения и взаимодействия вформах:механической, тепловой, электромагнитной, химической, гравитационной,ядерной. Точность сигнала, передающего информацию, не зависит от количества энергии,которая используется для передачи сигнала. Тем не менее, энергия и информациясвязаны между собой. Винер приводит такой пример: «Кровь, оттекающая от мозга,на долю градуса теплее, чем кровь, притекающая к нему».
Общее значениекибернетики обозначается в следующих направлениях:
1. <span Times New Roman"">
Философскоезначение, посколькукибернетика дает новое представление о мире, основанное на роли связи,управления, информации, организованности, обратной связи и вероятности.2. <span Times New Roman"">
Социальноезначение, посколькукибернетика дает новое представление об обществе, как организованном целом. Опользе кибернетики для изучения общества не мало было сказано уже в моментвозникновения этой науки.3. <span Times New Roman"">
Общенаучноезначение в трех смыслах: во-первых, потому что кибернетика дает общенаучные понятия, которыеоказываются важными в других областях науки — понятия управления, сложнодинамической системы и тому подобное;во-вторых, потому что даетнауке новые методы исследования: вероятностные, стохастические,моделирования на ЭВМ и так далее;в-третьих, потому что наоснове функционального подхода«сигнал-отклик»кибернетика формирует гипотезы о внутреннем составе и строении систем,которые затем могут быть проверены в процессе содержательного исследования.4. <span Times New Roman"">
Методологическоезначение кибернетикиопределяется тем, что изучение функционирования более простых техническихсистем используется для выдвижения гипотез о механизме работы качественно болеесложных систем с целью познания происходящих в них процессов — воспроизводстважизни, обучения и так далее.5. <span Times New Roman"">
Наиболее известно техническое значение кибернетики — создание наоснове кибернетических принципов ЭВМ, роботов, ПЭВМ, породившее тенденциюкибернетизации и информатизации не только научного познания, но и всех сфержизни.ЭВМи персональные компьютеры (ПК).
Точно так же, как разнообразные машиныи механизмы облегчает физический труд людей, ЭВМ и ПК облегчают его умственныйтруд, заменяя человеческий мозг в его наиболее простых и рутинных функциях. ЭВМдействуют по принципы «да-нет», и этого достаточно для того, чтобы создать вычислительные машины,хотя и уступающие человеческому мозгу в гибкости, но превосходящие его побыстроте выполнения вычислительных операций. Аналогия между ЭВМ и мозгомчеловека дополняется тем, что ЭВМ как бы играет роль центральной нервнойсистемы для устройств автоматического управления.
Введенное чуть позже в кибернетикепонятие самообучающихся машин аналогично воспроизводству живых систем. И то, идругое есть созидание себя, возможное в отношении машин, как и живых систем.Обучение онтогенетически есть тоже, что и само воспроизводство филогенетически.
Как бы не протекал процессвоспроизводства,«это динамический процесс,включающий какие-то силы или их эквиваленты. Один из возможных способовпредставления этих сил состоит в том, чтобы поместить активный носительспецифики молекулы в частотном строении ее молекулярного излучения,значительная часть которого лежит, по-видимому, в области инфракрасныхэлектромагнитных частот или даже ниже. Может оказаться, что специфическиевещества (вирусы) при некоторых обстоятельствах излучают инфракрасныеколебания, которые обладают способностью содействовать формированию другихмолекул вируса из неопределенной магмы аминокислот и нуклеиновых кислот. Вполневозможно, что такое явление позволительно рассматривать как некотороепритягательное взаимодействие частот».
Такова гипотеза воспроизводства Винера,которая позволяет предложить единый механизм само воспроизводства для живых инеживых систем.
Современные ЭВМ значительно превосходятте, которые появились на заре кибернетики. Еще 10 лет назад специалистысомневались, что шахматный компьютер когда-нибудь сможет обыграть приличногошахматиста, но теперь он почти на равных сражается с чемпионом мира. То, чтомашина чуть было не выигрывала у Каспарова за счет громадной скорости переборавариантов (100 миллионов в секунду против двух у человека) остро ставит вопросне только о возможностях ЭВМ, но и о том, что такое человеческий разум.
Предполагалось два десятилетия назад,что ЭВМ будут с годами все более мощными и массивными, но вопреки прогнозамкрупнейших ученых, были созданы персональные компьютеры, которые сталиповсеместным атрибутом нашей жизни. В перспективе нас ждет всеобщаякомпьютеризация и создание человекоподобных роботов.
Надо, впрочем, иметь в виду, чточеловек не только логически мыслящее существо, но и творческое, и этаспособность — результат всей предшествующей эволюции. Если же будут построеныне просто человекоподобные роботы, но и превосходящие его по уму, то это поводне только для радости, но и для беспокойства, связанного как с роботизациейсамого человека, так и с проблемой возможного «бунта машин», выхода их из под контроля людей и даже порабощения ими человека.Конечно, в 20 веке это не более чем далекая от реальности фантастика.
Моделимира.
Благодаря кибернетике и созданию ЭВМодним из основных способов познания, наравне с наблюдением и экспериментом,стал метод моделирования. Применяемые модели становятся все более масштабными: от моделей функционирования предприятия и экономической отрасли докомплексных моделей управления биогеоценозами, эколого-экономических моделейрационального природоиспользования в пределах целых регионов, до глобальныхмоделей.
В 1972 году на основе метода «системной динамики»Дж. Форрестера былипостроены первые так называемые «модели мира», нацеленные на выработку сценариев развития всего человечества в еговзаимоотношениях с биосферой. Их недостатки заключались в чрезмерно высокойстепени обобщения переменных, характеризующих процессы, протекающие в мире;отсутствии данных об особенностях и традициях различных культур и такдалее. Однако это оказалось оченьмногообещающим направлением. Постепенно указанные недостатки преодолевались впроцессе создания последующих глобальных моделей, которые принимали все болееконструктивный характер, ориентируясь на рассмотрение вопросов улучшения существующегоэколого-экономического положения на планете.
М. Месаровичем и Э. Пестелем былипостроены глобальные модели на основе теории иерархических систем, а В.Леонтьевым — на основе разработанного им в экономике метода «затраты-выпуска». Дальнейший прогресс вглобальном моделировании ожидается на путях построения моделей, все болееадекватных реальности, сочетающих в себе глобальные, региональные и локальныемоменты.
Простираясь на изучение все болеесложных систем, метод моделирования становится необходимым средством, какпознания, так и преобразования действительности. В настоящее время можно говоритькак об одной из основных, о преобразовательной функциимоделирования, выполняя которую оно вносит прямой вклад в оптимизацию сложныхсистем. Преобразовательная функция моделирования способствуетуточнению целей и средств реконструкции реальности. Свойственная моделированию трансляционнаяфункция способствует синтезу знаний — задаче, имеющей первостепенное значение на современном этапе изучениямира.
Прогресс в области моделированияследует ожидать не на пути противопоставления одних типов моделей другим, а наоснове их синтеза. Универсальный характер моделирования на ЭВМ дает возможностьсинтеза самых разнообразных знаний, а свойственный моделированию на ЭВМфункциональный подход служит целям управления сложными системами.
Литература:
1. <span Times New Roman"">
Винер Н. «Кибернетика», М., 1968.2. <span Times New Roman"">
Ершов А., Кузнецов А., Гольц Я. «Основы ВТ», М., 1985.