Кибернетика это наука изучающая. Кибернетика: наука об управлении сложными системами

Что такое кибернетика. Какие основные направления включает кибернетика. Как развивалась кибернетика в XX веке. Каковы перспективы кибернетики в будущем.

Что такое кибернетика и ее ключевые принципы

Кибернетика — это междисциплинарная наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в сложных системах различной природы: технических, биологических, социальных. Основоположником современной кибернетики считается американский математик Норберт Винер, опубликовавший в 1948 году книгу «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине».

Ключевые принципы кибернетики включают:

• Изучение систем управления абстрактно, вне зависимости от их материальной природы
• Применение математических методов и моделей для анализа процессов управления
• Исследование обратных связей и их роли в саморегуляции систем
• Анализ информационных процессов в системах управления
• Использование принципа «черного ящика» при изучении сложных систем

Основные направления кибернетики

Кибернетика охватывает широкий спектр направлений исследований в различных областях:

Техническая кибернетика

Занимается разработкой и созданием автоматических систем управления техническими объектами и процессами. Включает теорию автоматического регулирования, робототехнику, автоматизированные системы управления.

Биологическая кибернетика

Изучает процессы управления в живых организмах и экологических системах. Исследует механизмы саморегуляции биологических систем, нейрофизиологические основы поведения, эволюционные процессы.

Медицинская кибернетика

Применяет кибернетические подходы в медицине и здравоохранении. Разрабатывает компьютерные системы диагностики заболеваний, модели физиологических процессов, методы обработки медицинской информации.

Экономическая кибернетика

Исследует процессы управления в экономических системах. Разрабатывает методы оптимизации экономических процессов, модели прогнозирования, системы поддержки принятия решений в экономике и бизнесе.

Развитие кибернетики в XX веке

Становление кибернетики как самостоятельной науки произошло в середине XX века. Ключевые этапы ее развития:

• 1940-е годы — появление первых электронных вычислительных машин, заложивших технологическую основу для развития кибернетики
• 1948 год — публикация основополагающей работы Норберта Винера по кибернетике
• 1950-60-е годы — бурное развитие кибернетики, формирование основных научных школ
• 1970-80-е годы — практическое применение кибернетических методов в различных областях

В СССР кибернетика первоначально подвергалась критике как «буржуазная лженаука», но с середины 1950-х годов получила официальное признание и активно развивалась. Ведущую роль в становлении советской школы кибернетики сыграли А.И. Берг, В.М. Глушков, А.А. Ляпунов.

Роль кибернетики в развитии науки и технологий

Кибернетика оказала огромное влияние на развитие многих областей науки и технологий:

• Стала теоретической основой для создания современных компьютеров и информационных технологий
• Способствовала формированию системного подхода в науке
• Заложила основы теории искусственного интеллекта
• Дала толчок развитию робототехники и автоматизации производства
• Предложила новые методы моделирования сложных систем в биологии, экономике, социологии

Перспективные направления развития кибернетики

Современная кибернетика продолжает активно развиваться. Наиболее перспективными направлениями исследований являются:

• Разработка систем искусственного интеллекта нового поколения
• Создание самообучающихся роботов и автономных систем управления
• Моделирование сложных биологических, экологических, социальных систем
• Развитие нейрокибернетики и интерфейсов мозг-компьютер
• Разработка квантовых компьютеров и квантовых систем управления

Дальнейшее развитие кибернетики открывает широкие возможности для создания «умных» самоуправляемых систем во всех сферах человеческой деятельности.

Влияние кибернетики на философию и мировоззрение

Кибернетика оказала значительное влияние на философию и научное мировоззрение:

• Способствовала формированию системного подхода к изучению природы и общества
• Предложила новый взгляд на проблему соотношения живого и неживого
• Стимулировала развитие междисциплинарных исследований
• Поставила философские вопросы о природе сознания и возможности создания искусственного интеллекта
• Дала толчок развитию информационного подхода в науке и философии

Критика и ограничения кибернетического подхода

Несмотря на значительные достижения, кибернетический подход имеет определенные ограничения:

• Чрезмерная абстрактность и формализация при описании сложных систем
• Трудности в моделировании систем с непредсказуемым поведением
• Недостаточный учет качественных, содержательных аспектов функционирования систем
• Ограниченность применения в гуманитарных науках и сферах, связанных с человеческим фактором

Это привело к тому, что на смену классической кибернетике пришли более специализированные научные направления — теория систем, синергетика, информатика.

Кибернетика: что это, сферы, перспективы

В 1948 году математик Норберт Винер опубликовал книгу «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», положив начало новой науке кибернетике. Прошло 70 лет, и до сих пор не всем понятно, что же это такое

Что такое кибернетика?

Кибернетика — это междисциплинарная наука об общих закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество. Это попытка ученых создать общую математическую теорию управления сложными системами, совместить на первый взгляд несовместимое и найти общность там, где ее не может быть.

Сло­во «ки­бер­не­ти­ка» впер­вые упот­ребил Пла­то­н в диа­ло­ге «За­ко­ны» (4 в. до н. э.) для обо­зна­че­ния «принципов управ­ле­ния людь­ми». В научный оборот термин «кибернетика» ввел французский физик и математик Андре-Мари Ампер, чьим именем мы измеряем силу электрического тока. В 1834 году в своем фундаментальном труде «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний» он определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага.

В том виде, в каком мы понимаем его сегодня, термин «кибернетика» ввел американский математик Норберт Винер в своей книге «Кибернетика, или Управление и связь в животном и в машине», опубликованной издательством MIT Press/Wiley and Sons в 1948 году. Он создал совершенно новую область исследований и совершенно новый взгляд на мир.

Уникальность его идей в том, что он показал: животные, как и машины, могут быть включены в более обширный класс объектов, отличительной особенностью которого является наличие систем управления.

Винера называют «отцом кибернетики». Однако большой вклад в развитие науки внесли и другие ученые — английский психиатр Уильям Эшби, американский нейрофизиолог Уоррен Маккалок, английский математик Алан Тьюринг, мексиканский физиолог Артуро Розенблют, советские математики Андрей Колмогоров и Виктор Глушков и другие.

Академик Виктор Глушков — ключевая фигура советской кибернетики (Фото: ТАСС)

Основные принципы кибернетики

Как и в любой науке, у кибернетики есть свои законы и принципы. Основные из них — это принцип «черного ящика» и закон обратной связи.

Принцип «черного ящика» ввел английский психиатр, специалист по кибернетике и пионер в исследовании сложных систем Уильям Эшби. Этот принцип позволяет изучать поведение системы, то, как она реагирует на внешние воздействия, и в то же время абстрагироваться от ее внутреннего устройства. То есть кибернетики соглашаются с когнитивными ограничениями человека и невозможностью понять всех состояний системы, которые она может принимать прямо сейчас.

Закон обратной связи заключается в простом факте: если есть объект управления и субъект управления, то для выработки адекватных управляющих воздействий, имея информацию о состоянии объекта, субъект может принимать адекватное решение по его управлению. То есть манипулируя входными сигналами, мы можем наблюдать некий результат работы системы на выходе. При этом принципы и законы кибернетики одинаково применимы к управлению автомобилем, крупным предприятием, поведением толпы или бионическим протезом.

Одно из важнейших достижений кибернетики — разработка и широкое использование метода математического моделирования. Он позволяет проводить эксперименты не с реальными физическими моделями изучаемых объектов, а с их математическим описанием в виде компьютерных программ.

Сферы кибернетики

Хоть и считается, что как наука кибернетика сегодня предана забвению, она успела породить много направлений:

• искусственный интеллект;
• медицинская кибернетика;
• биологическая кибернетика;
• инженерная кибернетика;
• спортивная кибернетика;
• экономическая кибернетика;
• социальная кибернетика;
• правовая кибернетика и другие.

Искусственный интеллект

Как отдельное направление исследований искусственный интеллект (ИИ) возник в середине XX века, в попытке понять организацию работы мозга с помощью математических методов.

Искусственный интеллект определяют как научное направление, в рамках которого ставятся и решаются задачи аппаратного или программного моделирования интеллектуальных видов человеческой деятельности. Кроме этого под ИИ понимают свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.

Решения на основе искусственного интеллекта сегодня внедряются во все сферы нашей жизни: медицина, образование, политика, сельское хозяйство, банки, безопасность и другие.

Другая сфера, которая тесно связана с ИИ — робототехника.

Медицинская кибернетика

Медицинская кибернетика — это междисциплинарное научное направление, связанное с использованием идей, методов и технических средств кибернетики в медицине и здравоохранении. Медицина стала одной из тех сфер, наряду с робототехникой и компьютерными технологиями, где кибернетика получила большое распространение.

Врачи-кибернетики работают в тесном содружестве с врачами-клиницистами (терапевтами, хирургами, реаниматологами, неврологами, реабилитологами и так далее), физиологами, биохимиками, математиками, инженерами и другими специалистами.

В России как специальность высшего медицинского образования появилась в 1974 году.

Чем занимается медицинская кибернетика:

• Разработка медицинских информационных технологий — единая государственная система здравоохранения, электронные медицинские карты и рецепты, телемедицина.
• Развитие искусственного интеллекта в медицине позволяет осуществлять диагностику с помощью компьютерных технологий, прогнозировать состояние пациентов, автоматически расшифровывать специализированные медицинские снимки и изображения.
• Внедрение сложных компьютеризированных комплексов — томографы, ангиографы, системы визуализации и радиоизотопные системы, системы лазерной микрохирургии и другие. А также создание портативных, комфортных и индивидуальных приборов, которые объективно оценивают показатели пациента и передают их в реальном времени в аналитические центры.
• Исследования в области биологии и медицины — клиническая биоинформатика, 3D-моделирование лекарственных средств, исследование лекарств и лекарственного взаимодействия на молекулярном уровне.
• Математическое моделирование физиологических процессов, эпидемий и др.

Кибернетическая биология

Кибернетическая биология изучает кибернетические системы в биологических организмах с упором на то, как животные адаптируются к окружающей среде и как информация в форме генов передается от поколения к поколению.

Основные направления кибернетической биологии:

• Биоинженерия — комплексная дисциплина, которая использует междисциплинарные разработки в области инженерии, биологии и медицины для лечения болезней, укрепления здоровья и продления жизни.
• Бионика или биомиметика — научный подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные его элементы заимствуются из живой природы и используются для решения задач, стоящих перед человеком. Самый простой пример биомиметики — текстильная застежка-«липучка», прототипом которой стали плоды репейника.
• Синтетическая биология — новое направление науки, которое объединяет инженеров, физиков, молекулярных биологов и химиков, чтобы использовать инженерные принципы для соединения биомолекулярных компонентов: генов, белков и других составных частей в новые структуры и сети.
• Биомеханика изучает в основном механические свойства опорно-двигательного аппарата. Фундаментальные исследования в этой области послужили базой для разработки, например, искусственных суставов.
• Кибернетические организмы — биологические организмы, содержащие механические или электронные компоненты.

Инженерная кибернетика

Инженерная кибернетика — междисциплинарное исследование и автоматическое управление техническими динамическими системами, такими как роботы, самолеты, морские суда, автомобильные системы и технологические установки.

Одно из направлений — разработка и создание автоматических устройств: технологических, измерительных (различные датчики, регистраторы, измерительные комплексы) и информационных.

Спортивная кибернетика

Спортивная кибернетика — научный подход к мониторингу физиологии игроков, оценки их психологического состояния, а также к изучению и разработке стратегии и тактики игр для командных видов спорта.

Одним из первых математические методы и принципы кибернетики в спорте применил кандидат биологических наук, доцент Валентин Петровский, преподаватель кафедры легкой атлетики Киевского физкультурного института и тренер-новатор. В 1960 годах Петровский рассчитал математическую модель тренировок для спортсмена Валерия Борзова, который стал чемпионом мира по легкой атлетике.

В 1975 году киевское «Динамо» выиграла у мюнхенской «Баварии» Суперкубок Европы по футболу со счетом 3:0. Это произошло благодаря работе тренера Валерия Лобановского, футбольного статиста Анатолия Зеленцова и футболиста и тренера Олега Базилевича. Они создали первый в мире постоянно действующий научный центр при команде «Динамо» в Киеве. Там разработали уникальные программы и методики моделирования учебно-тренировочного процесса, контроля и анализа соревновательной деятельности, моделирования стратегии и тактики игр. Сегодня работу профессиональных спортсменов различных спортивных направлений сложно представить без компьютерных технологий и математических методов анализа.

Команда киевского «Динамо» с завоеванным Суперкубком УЕФА, 1975 год (Фото: ТАСС)

В 2017 году в России была создана Ассоциация компьютерных наук в спорте, объединившая ученых, в том числе математиков, физиологов, психологов, биомехаников, а также ИТ-специалистов, тренеров и спортивных врачей.

Экономическая кибернетика

Экономическая кибернетика — об­ласть нау­ки, которая изучает дви­же­ние ин­фор­ма­ции в эко­но­ми­ке и ее влия­ние на эко­но­мические про­цес­сы с учетом обратной связи. Воз­ник­ла на сты­ке ма­те­ма­ти­ки и ки­бер­не­ти­ки с эко­но­ми­кой и включает в себя ма­те­ма­ти­че­ское про­грам­ми­ро­ва­ние, ис­сле­до­ва­ние опе­ра­ций, эко­но­ми­ко-ма­те­ма­ти­че­ские мо­де­ли, эко­но­мет­ри­ку и ма­те­ма­ти­че­скую эко­но­мию.

В ка­че­ст­ве са­мо­сто­ятельного на­учного на­прав­ле­ния экономическая кибернетика поя­ви­лась в конце 1950 годов. Основателем экономической кибернетики считается британский теоретик и практик в области исследования операций Стаффорд Бир. С того времени она диф­фе­рен­ци­ро­ва­лась на мно­же­ст­во са­мо­сто­ятельных на­прав­ле­ний: сис­те­му ис­кус­ст­вен­но­го ин­тел­лек­та для под­держ­ки биз­нес-ре­ше­ний, тео­рию про­ек­ти­ро­ва­ния эко­но­мических ме­ха­низ­мов (кон­кур­сов, аук­цио­нов и так далее) и ор­га­ни­за­ций, ис­сле­до­ва­ния рын­ков ин­фор­ма­ции, а также ме­недж­мент зна­ний.

• Cybersyn

Cybersyn — проект централизованного компьютерного управления плановой экономикой в Чили в 1970–1973 годах под руководством кибернетика Стаффорда Бира.

Бир использовал для анализа экономики Чили модели жизнеспособной системы (viable system model), основанную на принципах нервной системы человека. Он критиковал иерархический процесс принятия решений, когда управление осуществляется директивно при накоплении статичных данных. Вместо этого он предложил закольцевать процесс принятия решений, расположив между правительством и производствами специальный аппарат управления. Этот аппарат должен собирать и передавать информацию от работников руководству, контролировать и обеспечивать выполнение распоряжений, поддерживать саморегуляцию всей системы за счет распределения выделенных ресурсов относительно потребностей. Гибкость процесса управления гарантировала постоянная обратная связь. А ключевыми элементами становились коммуникация, адаптация и действие.

Ситуационный центр Cybersyn (Фото: wikipedia.org)

В 1973 году военные во главе с генералом Аугусто Пиночетом совершили переворот в Чили. Отказавшись от идей плановой системы свергнутого президента-социалиста Сальвадора Альенде, они закрыли проект Cybersyn.

• ОГАС

Общегосударственная Автоматизированная Система сбора и обработки информации для учета, планирования и управлении народным хозяйством СССР — одна из первых глобальных сетей в мире для управления экономикой государства. Создавалась и разрабатывалась под руководством академика и кибернетика Виктора Глушкова в 1960–1980-х годах.

Целью ОГАС должен был стать перевод всего документооборота страны в электронный, безбумажный вид, возможность управления экономикой в том числе в режиме реального времени, оптимизация технологических, экономических и организационных процессов, реорганизация управления, создание индустрии информационных технологий. В первоначальном проекте предполагалась даже отмена бумажных денег и замена их электронными платежами.

Частично проект реализован в 1968 году как Автоматическая система плановых расчетов (АСПР), которая просуществовала до 1994 года. По некоторым данным, при переходе на новые компьютеры, комплекс программ АСПР и банк данных, хранившиеся на ЕС ЭВМ, просто не перенесли на новые носители.

Социальная кибернетика

Социальная кибернетика — раздел в социологии, основанный на общей теории систем и кибернетике. Задача ее состоит в том, чтобы изучить закономерности самоорганизующейся общественной системы и создать оптимальную модель управления социальными процессами.

В реальном мире социальная кибернетика применима для лучшего понимания поведения толпы, в том числе во время беспорядков, а также причин их формирования и способов их предотвращения.

В 2006 году Международная социологическая ассоциация утвердила премию имени Уолтера Бакли за выдающиеся достижения в области социокибернетики.

Правовая кибернетика

Правовая кибернетика — научные исследования в сфере закономерностей оптимального функционирования государственно-правовых систем. Она решает задачи автоматизации юридической деятельности и ее отдельных видов. Сегодня правовая кибернетика активно используется для понимания различных законов и нормативных актов и того, как они могут применяться или не применяться в отдельных случаях.

Будущее кибернетики

Ожидания от кибернетики как научной дисциплины, которая сотворит революцию в обществе, в середине XX века были очень велики, но не все они смогли оправдаться. По мнению ученых, это произошло не из-за ограничений самой науки, а ограниченности специалистов, не сумевших реализовать потенциал кибернетических идей из-за их технологической и экономической несвоевременности. Спустя 70 лет у кибернетики есть все шансы реабилитироваться. Сегодня мы живем во времена, когда вычислительные возможности кажутся безграничными. Уже сейчас правительства и компании соревнуются, чтобы использовать преимуществами инноваций.

По мнению профессора Колледжа естественных наук Техасского университета Энди Эллингтона, в будущем люди начнут представлять собой нечто вроде новой «жизненной» формы, более связанной чем когда-либо с вычислительными устройствами. Достижения в области нейробиологии, электрохимии и синтетической биологии позволят нам подключаться к Сети напрямую.

Доктор биологических наук, профессор физического факультета и ведущий сотрудник Центра нейротехнологий ЮФУ Борис Владимирский считает, что интеграция мозга и кибернетики приведет к созданию виртуальной доли человеческого мозга. Она будет служить не только для распознавания образов или решения логических задач. Но и сообщать информацию, предлагать варианты разумного взаимодействия, отвечать на вопросы, а порой и задавать их.

Кибернетика | это… Что такое Кибернетика?

Киберне́тика (от др.-греч. κυβερνητική — «искусство управления»^[1]) — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в различных системах, будь то машины, живые организмы или общество.

Содержание 1 Обзор 2 Сфера кибернетики 2.1 Направления 2.1.1 Чистая кибернетика 2.1.2 В биологии 2.2 Теория сложных систем 2.2.1 В компьютерной науке 2.2.2 В инженерии 2.2.3 В экономике и управлении 2.2.4 В математике 2.2.5 В психологии 2.2.6 В социологии 3 История 3.1 XX век 3.1.1 Кибернетика в СССР 3.2 Упадок и возрождение 4 Известные ученые 5 См. также 6 Литература 7 Ссылки 8 Примечания

Обзор

Термин «кибернетика» изначально ввел в научный оборот в 1830 году Андре-Мари Ампер, который в своем фундаментальном труде «Опыт о философии наук» (1834—1843) определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага. А в современном понимании — как наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе, впервые был предложен Норбертом Винером в 1948 году^[2].

Она 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 ^[3]. 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.

Более философское определение кибернетики, предложенное в 1956 году Л. Куффиньялем (англ.), одним из пионеров кибернетики, описывает кибернетику как «искусство обеспечения эффективности действия»^[4]. Новое определение было предложено Льюисом Кауфманом (англ.): «Кибернетика — исследование систем и процессов, которые взаимодействуют сами с собой и воспроизводят себя».

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 как междисциплинарные исследования, объединяя области 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 эквивалент кибернетики), психология (особенно нейропсихология, бихевиоризм, познавательная психология) и философия.

Сфера кибернетики

Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем — автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики — ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х гг. XX века этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах — с прогрессом электронной вычислительной техники.

Кибернетика является междисциплинарной наукой. Она возникла на стыке математики, логики, семиотики, физиологии, биологии, социологии. Ей присущ анализ и выявление общих принципов и подходов в процессе научного познания. Наиболее весомыми теориями, объединяемыми кибернетикой, можно назвать следующие:

• Теория передачи сигналов
• Теория управления
• Теория автоматов
• Теория принятия решений
• Синергетика
• Теория алгоритмов
• Распознавание образов
• Теория оптимального управления

Кроме средств анализа, в кибернетике используются мощные инструменты для синтеза решений, предоставляемые аппаратами математического анализа, линейной алгебры, геометрии выпуклых множеств, теории вероятностей и математической статистики, а также более прикладными областями математики, такими как математическое программирование, эконометрика, информатика и прочие производные дисциплины.

Особенно велика роль кибернетики в психологии труда и таких ее отраслях, как инженерная психология и психология профессионально-технического образования. Кибернетика — наука об оптимальном управлении сложными динамическими системами, изучающая общие принципы управления и связи, лежащие в основе работы самых разнообразных по природе систем — от самонаводящих ракет-снарядов и быстродействующих вычислительных машин до сложного живого организма. Управление — это перевод управляемой системы из одного состояния в другое посредством целенаправленного воздействия управляющего. Оптимальное управление — это перевод системы в новое состояние с выполнением некоторого критерия оптимальности, например, минимизации затрат времени, труда, веществ или энергии. Сложная динамическая система — это любой реальный объект, элементы которого изучаются в такой высокой степени взаимосвязи и подвижности, что изменение одного элемента приводит к изменению других.

Направления

Кибернетика — более раннее, но всё ещё используемое общее обозначение для многих предметов. Эти предметы также простираются в области многих других наук, но объединены при исследовании управления системами.

Чистая кибернетика

Чистая кибернетика изучает системы управления как понятие, пытаясь обнаружить основные её принципы.

ASIMO использует датчики и интеллектуальные алгоритмы, чтобы избежать препятствий и перемещаться по лестнице

• Искусственный интеллект
• Кибернетика второго порядка
• Компьютерное зрение
• Системы управления
• Эмерджентность
• Обучающиеся организации
• Новая кибернетика
• Interactions of Actors Theory
• Теория общения

В биологии

Кибернетика в биологии — исследование кибернетических систем в биологических организмах, прежде всего сосредотачиваясь на том, как животные приспосабливаются к их окружающей среде, и как информация в форме генов передаются от поколения к поколению. Также имеется второе направление — киборги.

Термический снимок холоднокровноготарантула на теплокровной руке человека

• Биоинженерия
• Биологическая кибернетика
• Биоинформатика
• Бионика
• Медицинская кибернетика
• Нейрокибернетика
• Гомеостаз
• Синтетическая биология
• Системная биология

Теория сложных систем

Теория сложных систем анализирует природу сложных систем и причины, лежащие в основе их необычных свойств.

Способ моделирования сложной адаптивной системы

• Сложная адаптивная система
• Сложные системы
• Теория сложных систем

В компьютерной науке

Компьютерная наука напрямую применяет концепты кибернетики для управления устройствами и анализа информации.

• Робототехника
• Система поддержки принятия решений
• Клеточный автомат
• Симуляция

В инженерии

Кибернетика в инженерии используется, чтобы проанализировать отказы систем, в которых маленькие ошибки и недостатки могут привести к сбою всей системы.

Искусственное сердце, пример биомедицинской инженерии.

• Адаптивная система
• Инженерная кибернетика
• Эргономика
• Биомедицинская инженерия
• Нейрокомпьютинг
• Техническая кибернетика
• Системотехника

В экономике и управлении

• Кибернетическое управление
• Экономическая кибернетика
• Исследование операций
• Системотехника

В математике

• Динамическая система
• Теория информации
• Теория систем

В психологии

• Психологическая кибернетика

В социологии

• Меметика
• Социальная кибернетика

История

В древности термин «кибернетика» использовался Платоном в контексте «исследования самоуправления» в «Законах», для обозначения управления людьми.

Слово фр. «cybernétique» использовалось практически в современном значении в 1834 году французским физиком и систематизатором наук Андре Ампером (фр. André-Marie Ampère, 1775—1836), для обозначения науки управления в его системе классификации человеческого знания:

Андре Мари Ампер

«КИБЕРНЕТИКА. Отношения народа к народу, изучаемые <…> предшествующими науками, — лишь небольшая часть объектов, о которых должно печься правительство; его внимания также непрерывно требуют поддержание общественного порядка, исполнения законов, справедливое распределение налогов, отбор людей, которых оно должно назначать на должности, и всё, способствующее улучшению общественного состояния. Оно постоянно должно выбирать между различными мерами, наиболее пригодными для достижения цели; и лишь благодаря глубокому изучению и сравнению разных элементов, предоставляемых ему для этого выбора знанием всего, что имеет отношение к нации, оно способно управлять в соответствии со своим характером, обычаями, средствами существования процветания организацией и законами, которые могут служить общими правилами поведения и которыми оно руководствуется в каждом особом случае. Итак, только после всех наук, занимающихся этими различными объектами, надо поставить эту, о которой сейчас идёт речь и которую я называю кибернетикой, от слова др.-греч. κυβερνητιχη; это слово, принятое в начале в узком смысле для обозначения искусства кораблевождения, получило употребление у самих греков в несравненно более широком значении искусства управления вообще».^[5]

Джеймс Уатт

Первая искусственная автоматическая регулирующая система, водяные часы, была изобретена древнегреческим механиком Ктезибием. В его водяных часах вода вытекала из источника, такого как стабилизирующий бак, в бассейн, затем из бассейна — на механизмы часов. Устройство Ктезибия использовало конусовидный поток для контроля уровня воды в своём резервуаре и регулировки скорости потока воды соответственно, чтобы поддержать постоянный уровень воды в резервуаре, так, чтобы он не был ни переполнен, ни осушен. Это было первым искусственным действительно автоматическим саморегулирующимся устройством, которое не требовало никакого внешнего вмешательства между обратной связью и управляющими механизмами. Хотя они, естественно, не ссылались на это понятие как на науку кибернетику (они считали это областью инженерного дела), Ктезибий и другие мастера древности, такие как Герон Александрийский или китайский учёный Су Сун, считаются одними из первых, изучавших кибернетические принципы. Исследование механизмов в машинах с корректирующей обратной связью датируется ещё концом XVIII века, когда паровой двигатель Джеймса Уатта был оборудован управляющим устройством, центробежным регулятором обратной связи для того, чтобы управлять скоростью двигателя. А. Уоллес описал обратную связь как «необходимую для принципа эволюции» в его известной работе 1858 года. В 1868 году великий физик Дж. Максвелл опубликовал теоретическую статью по управляющим устройствам, одним из первых рассмотрел и усовершенствовал принципы саморегулирующихся устройств. Я. Икскюль применил механизм обратной связи в своей модели функционального цикла (нем. Funktionskreis) для объяснения поведения животных.

XX век

Современная кибернетика началась в 1940-х как междисциплинарная область исследования, объединяющая системы управления, теории электрических цепей, машиностроение, логическое моделирование, эволюционную биологию, неврологию. Системы электронного управления берут начало с работы инженера Bell Labs Гарольда Блэка в 1927 году по использованию отрицательной обратной связи, для управления усилителями. Идеи также имеют отношения к биологической работе Людвига фон Берталанфи в общей теории систем.

Ранние применения отрицательной обратной связи в электронных схемах включали управление артиллерийскими установками и радарными антеннами во время Второй мировой войны. Джей Форрестер, аспирант в Лаборатории Сервомеханизмов в Массачусетском технологическом институте, работавший во время Второй мировой войны с Гордоном С. Брауном над совершенствованием систем электронного управления для американского флота, позже применил эти идеи к общественным организациям, таким как корпорации и города как первоначальный организатор Школы индустриального управления Массачусетского технологического института в MIT Sloan School of Management (англ.). Также Форрестер известен как основатель системной динамики.

У. Деминг, гуру комплексного управления качеством, в чью честь Япония в 1950 году учредила свою главную индустриальную награду, в 1927 году был молодым специалистом в Bell Telephone Labs и, возможно, оказался тогда под влиянием работ в области сетевого анализа). Деминг сделал «понимающие системы» одним из четырёх столпов того, что он описал как глубокое знание в своей книге «Новая экономика».

Многочисленные работы появились в смежных областях. В 1935 году российский физиолог П. К. Анохин издал книгу, в которой было изучено понятие обратной связи («обратная афферентация»). Исследования продолжались, в особенности в области математического моделирования регулирующих процессов, и две ключевые статьи были опубликованы в 1943 году. Этими работами были «Поведение, цель и телеология» А.Розенблюта (англ.), Норберта Винера и Дж.Бигелоу (англ.) и работа «Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности» У. Мак-Каллока и У. Питтса (англ.).

Кибернетика как научная дисциплина была основана на работах Винера, Мак-Каллока и других, таких как У. Р. Эшби и У. Г. Уолтер (англ.).

Уолтер был одним из первых, кто построил автономные роботы в помощь исследованию поведения животных. Наряду с Великобританией и США, важным географическим местоположением ранней кибернетики была Франция.

Весной 1947 года Винер был приглашён на конгресс по гармоническому анализу, проведённому в Нанси, Франция. Мероприятие было организовано группой математиков Николя Бурбаки, где большую роль сыграл математик Ш. Мандельбройт.

Норберт Винер

Во время этого пребывания во Франции Винер получил предложение написать сочинение на тему объединения этой части прикладной математики, которая найдена в исследовании броуновского движения (т. н. винеровский процесс) и в теории телекоммуникаций. Следующим летом, уже в Соединённых Штатах, он использовал термин «кибернетика» как заглавие научной теории. Это название было призвано описать изучение «целенаправленных механизмов» и было популяризировано в книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» (Hermann & Cie, Париж, 1948). В Великобритании вокруг этого в 1949 году образовался Ratio Club (англ.).

В начале 1940-х Джон фон Нейман, более известный работами по математике и информатике, внёс уникальное и необычное дополнение в мир кибернетики: понятие клеточного автомата и «универсального конструктора» (самовоспроизводящегося клеточного автомата). Результатом этих обманчиво простых мысленных экспериментов стало точное понятие самовоспроизведения, которое кибернетика приняла как основное понятие. Понятие, что те же самые свойства генетического воспроизводства относились к социальному миру, живым клеткам и даже компьютерным вирусам, является дальнейшим доказательством универсальности кибернетических исследований.

Винер популяризировал социальные значения кибернетики, проведя аналогии между автоматическими системами (такими как регулируемый паровой двигатель) и человеческими институтами в его бестселлере «Кибернетика и общество» (The Human Use of Human Beings: Cybernetics and Society Houghton-Mifflin, 1950).

Одним из главных центров исследований в те времена была Биологическая компьютерная лаборатория в Иллинойском университете, которой в течение почти 20 лет, начиная с 1958 года, руководил Х. Фёрстер.

Кибернетика в СССР

Основная статья: Кибернетика в СССР

Развитие кибернетики в СССР, было начато в 1940-х годах.

В «Философский словарь» 1954 года издания попала характеристика кибернетики как «реакционной лженауки»,

В 60-е и 70-е на кибернетику, как на техническую, так и на экономическую, уже стали делать большую ставку.

Упадок и возрождение

В течение последних 30 лет кибернетика прошла через взлёты и падения, становилась всё более значимой в области изучения искусственного интеллекта и биологических машинных интерфейсов (то есть киборгов), но, лишившись поддержки, потеряла ориентиры дальнейшего развития.

Франциско Варела

Стюарт А.Амплеби

В 1970-х новая кибернетика проявилась в различных областях, но особенно — в биологии. Некоторые биологи под влиянием кибернетических идей (Матурана и Варела, 1980; Варела, 1979; (Атлан (англ.), 1979), «осознали, что кибернетические метафоры программы, на которых базировалась молекулярная биология, представляли собой концепцию автономии, невозможную для живого существа. Следовательно, этим мыслителям пришлось изобрести новую кибернетику, более подходящую для организаций, которые человечество обнаруживает в природе — организаций, не изобретённых им самим»^[6]. Возможность того, что эта новая кибернетика применима к социальным формам организаций, остаётся предметом теоретических споров с 1980-х годов.

В экономике в рамках проекта Киберсин попытались ввести кибернетическую административно-командную экономику в Чили в начале 1970-х. Эксперимент был остановлен в результате путча 1973 года, оборудование было уничтожено.

В 1980-х новая кибернетика, в отличие от её предшественницы, интересуется «взаимодействием автономных политических фигур и подгрупп, а также практического и рефлексивного сознания предметов, создающих и воспроизводящих структуру политического сообщества. Основное мнение — рассмотрение рекурсивности, или самозависимости политических выступлений, как в отношении выражения политического сознания, так и путями, в которых системы создаются на основе самих себя»^[7].

Голландские учёные-социологи Гейер и Ван дер Зоувен (нидерл.) в 1978 году выделили ряд особенностей появляющейся новой кибернетики. «Одной из особенностей новой кибернетики является то, что она рассматривает информацию как построенную и восстановленную человеком, взаимодействующим с окружающей средой. Это обеспечивает эпистемологическое основание науки, если смотреть на это с точки зрения наблюдателя. Другая особенность новой кибернетики — её вклад в преодоление проблемы редукции (противоречий между макро- и микроанализом). Таким образом, это связывает индивидуума с обществом»^[8]. Гейер и Ван дер Зоувен также отметили, что «переход от классической кибернетики к новой кибернетике приводит к переходу от классических проблем к новым проблемам. Эти изменения в размышлении включают, среди других, изменения от акцента на управляемой системе к управляющей и фактору, который направляет управляющие решения. И новый акцент на коммуникации между несколькими системами, которые пытаются управлять друг другом»^[9] .

Последние усилия в изучении кибернетики, систем управления и поведения в условиях изменений, а также в таких смежных областях, как теория игр (анализ группового взаимодействия), системы обратной связи в эволюции и исследование метаматериалов (материалов со свойствами атомов, их составляющих, за пределами ньютоновых свойств), привели к возрождению интереса к этой всё более актуальной области^[10].

Известные ученые

• Ампер, Андре Мари (1775—1836)
• Вышнеградский, Иван Алексеевич (1831—1895)
• Норберт Винер (Norbert Wiener) (1894—1964)
• Уильям Эшби (Ashby) (1903—1972)
• Хайнц фон Фёрстер (1911—2002)
• Клод Шеннон (1916—2001)
• Грегори Бейтсон (1904—1980)
• Клаус, Георг (1912—1974)
• Ляпунов Алексей Андреевич (1911—1973)
• Глушков Виктор Михайлович (1923—1982)
• Бир Стаффорд (1926—2002)
• Берг, Аксель Иванович
• Кузин, Лев Тимофеевич (1928—1997)
• Поваров, Геллий Николаевич (1928—2004)
• Пупков, Константин Александрович (род. 1930)
• Тихонов, Андрей Николаевич (1906—1993)

См. также

• Информация
• Управление
• Кибернетический подход
• Винер, Норберт
• Бир, Энтони Стаффорд
• Платон

Литература

• Винер Н. Кибернетика. — М.: Советское радио, 1968.
• Винер Н. Некоторые моральные и технические последствия автоматизации.
• 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.

• Пекелис В.Д. (сост.) Возможное и невозможное в кибернетике, Наука, 1964, 222 с.
• Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика ожидаемая и кибернетика неожиданная, Наука, 1968, 311 с.
• Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика. Итоги развития, Наука, 1979, 200 с.
• Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика. Современное состояние, Наука, 1980, 208 с.

• Марков А. А. Что такое кибернетика. — В кн.: Кибернетика, мышление, жизнь. — М.: Мысль, 1964
• Петрушенко Л. А. Самодвижение материи в свете кибернетики. — М.: Наука, 1971
• Кузин Л. Т. Основы кибернетики (в 2-х томах). — М.: Энергия, 1973
• В. М. Глушков, Н. М. Амосов и др. «Энциклопедия кибернетики». Киев. 1975 г.
• Герович В. А. Человеко-машинные метафоры в советской физиологии // Вопросы истории естествознания и техники. № 3, 2002. С. 472—506.
• Гринченко С. Н. История человечества с кибернетических позиций // История и Математика: Проблемы периодизации исторических макропроцессов. — М.: КомКнига, 2006. — С. 38—52.
• Грэхэм, Л. Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе. — М.: Политиздат, 1991. — 480 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, 1977.
• Теслер Г. С. Новая кибернетика. — Киев: Логос, 2004. — 401 с.
• Кибернетика и информатика // Сборник научных трудов к 50-летию Секции кибернетики Дома ученых 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.

Ссылки

• Наука организации жизнеспособных систем
• Уроки Стаффорда Бира // Компьютерра — № 36 — 2004
• «Principia Cybernetica Project» (PCP)  (англ.).

Организации

• The Cybernetics Society — Кибернетическое общество  (англ. )

Примечания

1. ↑ Словарь по кибернетике / Под редакцией академика В. С. Михалевича. — 2-е. — Киев: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии имени М. П. Бажана, 1989. — С. 259. — 751 с. — (С48). — 50 000 экз. — ISBN 5-88500-008-5
2. ↑ Norbert Wiener (1948), Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine, (Hermann & Cie Editeurs, Paris, The Technology Press, Cambridge, Mass., John Wiley & Sons Inc., New York, 1948)
3. ↑ Kelly, Kevin Out of control: the new biology of machines, social systems and the economic world. — Boston: Addison-Wesley, 1994. — ISBN 0-201-48340-8
4. ↑ Couffignal, Louis, «Essai d’une définition générale de la cybernétique», The First International Congress on Cybernetics, Namur, Belgium, June 26-29, 1956, Gauthier-Villars, Paris, 1958, pp. 46—54
5. ↑ Цитируется по сборнику «Кибернетика ожидаемая. Кибернетика неожиданная». — М.: Наука, 1968. — стр. 152.
6. ↑ 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.
7. ↑ 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.
8. ↑ Kenneth D. Bailey (1994), Sociology and the New Systems Theory: Toward a Theoretical Synthesis, p.163.
9. ↑ Kenneth D. Bailey (1994), Sociology and the New Systems Theory: Toward a Theoretical Synthesis
10. ↑ Kevin Kelly (1994) «Out of control: The new biology of machines, social systems and the economic world» Addison-Wesley ISBN 0-201-48340-8

Что такое кибернетика и как она работает?

Изучение целенаправленных систем, как живых, так и неживых, и того, как они управляют собой, известно как кибернетика. Основное внимание уделяется функции механизмов обратной связи в круговой причинно-следственной связи замкнутых сигнальных контуров в сложных системах.

 

Самогенерируемые действия в этих закрытых системах вызывают изменения в системной среде, которые впоследствии вызывают изменения в самой системе. И действие, и его последствия происходят внутри системы.

 

Поток информации через систему и то, как система использует эту информацию для самоуправления, представляет особый интерес для кибернетики.

 

Ее можно назвать наукой об организации с упором на динамические свойства организуемых систем. Точное определение кибернетики

 

Норберт Винер определил «кибернетику» как исследование управления и связи у животных и машин в своей одноименной книге, опубликованной в 1948 году. пилот, или руль, от того же корня, что и управление).

 

Машины, основанные на кибернетике, робототехнике и биологии, стали довольно популярными благодаря киноиндустрии. Киборг, представляющий собой организм с искусственными и естественными системами, является такой машиной.

 

Этот организм можно рассматривать как саморегулирующуюся человеко-машину, которая использует датчики, ИИ и системы управления с обратной связью для саморегуляции.

 

Кроме того, киберпространство (электронная среда компьютерных сетей, через которую происходит онлайн-общение) связано с кибернетической обработкой сигналов и теорией коммуникации.
 

Кибернетика — обширная область, занимающаяся изучением механических, биологических, социальных, физических и когнитивных систем. Кибернетика используется для описания систем с замкнутыми контурами сигнализации.

 

В закрытой системе сигнализации такого рода действия, предпринимаемые внутри системы, вызывают изменения в системной среде, что, в свою очередь, вызывает изменения внутри системы. В результате получается замкнутый цикл, в котором действие и противодействие происходят в одних и тех же системных настройках.

 

Кибернетика повлияла на теорию систем, философию, теорию игр, управление восприятием, архитектуру, искусственный интеллект и многие другие области исследований. Однако основная цель остается прежней: исследовать системные элементы управления для всех базовых систем.

 

Читайте также | Теория игр в ИИ

 

Когда была открыта кибернетика ?

 

Кибернетика как естественный процесс существует давно; на самом деле, он существует столько же, сколько существует природа. По крайней мере, с тех пор, как Платон ввел термин «кибернетика» для применения к правительству, кибернетика стала концепцией в обществе.

 

Термин «кибернетика» стал популярен в наше время после того, как Норберт Винер опубликовал «Кибернетику» в 1948. «Управление и общение в животном и машине» — таков был его подзаголовок.

 

Это было важно, поскольку связывало контроль (действия, осуществляемые в надежде на достижение целей) с коммуникацией (связь и поток информации между действующим лицом и окружающей средой).

 

В результате Винер подчеркивает необходимость общения в эффективных действиях. Позже Гордон Паск предложил диалог как центральное взаимодействие целенаправленных систем.

 

Животные (биологические системы) и машины (небиологические или «искусственные» системы) могут действовать согласно кибернетическим принципам, согласно подзаголовку Винера. Это было явным признанием того, что как живые, так и неживые системы могут служить полезной цели.

 

Как работает кибернетика ?

 

Проще говоря, цель каждой кибернетической системы состоит в том, чтобы структурировать систему так, чтобы ее действия согласовывались с эталонным управляющим сигналом.

 

Это достигается за счет использования системы автоматического управления на основе обратной связи, которая определяет, какие действия следует отслеживать, какие поведения следует корректировать, как сравнивать действия с эталоном и как наилучшим образом изменить соответствующие поведения.

 

Эта регулирующая система развивается или самоорганизуется в естественных кибернетических системах. Искусственные кибернетические системы реагируют на реализованные человеком системы автоматического управления. Контроллер и объект, которым он управляет, являются двумя ключевыми компонентами кибернетических систем.

 

Как естественные, так и искусственные кибернетические системы склонны сначала к управляемому объекту, который содержит все возможности, необходимые для его функций, а затем, после точной характеристики объекта, развивает контроллер.

 

Когда эти два компонента связаны, система начинает вести себя целенаправленно. Независимо от системных помех цель состоит в том, чтобы сохранить все ключевые характеристики системы в соответствии с эталонным вводом.

 

Для этого контроллер должен иметь возможность мотивировать систему на выполнение соответствующих действий, которые изменяют соответствующие переменные.

 

Когда регулирующая система системы обнаруживает аномалию в своем поведении, она пытается исправить ее, оценивая несоответствия между своей воображаемой целью и аномальным поведением и изменяя систему, чтобы компенсировать несоответствие.

 

По мере того, как целеустремленная система начинает постепенно продвигаться к своей цели, этот процесс выявления и исправления ошибок повторяется.

 

Информация, которая течет туда и обратно между управляемым объектом и его контроллером, постепенно теряет свою иерархию. Каждое звено в этой системе с обратной связью вносит свой вклад в общее управление системой.

 

Каждый компонент оказывает контролирующее влияние на другие. Барьер между контролируемым и контролирующим начинает исчезать по мере развития системы, и возникает круговая причинно-следственная связь.

 

Читайте также | Граничные вычисления в секторе здравоохранения

 

Что такое экономическая кибернетика и как она работает ?

 

Экономическая кибернетика — это отрасль науки, изучающая возможности применения кибернетических принципов и методологий к экономическим системам. Он часто используется для обозначения области исследований, возникшей на пересечении математики и кибернетики с экономикой.

 

Математическое программирование, исследование операций, математические экономические модели, эконометрика и математическая экономика — все это примеры экономической кибернетики.

 

Экономическая кибернетика рассматривает экономику, ее структурные и функциональные компоненты как системы, в которых транспорт и преобразование информации используются для регулирования и контроля операций.

 

Эту информацию можно стандартизировать и сформулировать с помощью методологий экономической кибернетики. Также существует возможность оптимизации приема, передачи и обработки экономических данных, а также определения компоновки и состава оборудования для обработки данных.

 

Именно эта методология обеспечивает исследованиям экономической кибернетики их внутреннюю согласованность и характер. Этот тип исследований особенно полезен для разработки автоматизированных систем управления, а также систем обработки данных для народного хозяйства.

 

Читайте также | ИИ в исследовании космоса

 

Применение кибернетики

 

Кибернетика делает шаг назад и рассматривает системы как глаголы, а не существительные. Вместо того, чтобы пытаться определить конкретные границы вещи, он определяет вещь тем, что она делает и на что способна.
 

Рассматривая окружающую среду через призму потенциала действия, кибернетика может применяться в широком диапазоне традиционных областей. В биологической, технологической, социальной и многих других областях системы можно классифицировать на основе их действий.

 

Вот почему мы считаем кибернетику междисциплинарным языком, помогающим понять и изменить процессы в различных областях.

 

Кибернетика применяется в научных и политических науках, а также в образовании и коммерческом управлении.

 

1. Простые самоуправляемые машины

 

Первая отрасль кибернетики занимается системами управления машинами. Обучение тому, как выбрать приемлемый диапазон, а затем снять руки с управления, началось с достижений в области навигации космических кораблей, компьютеров, управляемых ракет и радиолокационных технологий.

 

Изобретатели времен Второй мировой войны использовали принцип обратной связи, чтобы повысить точность своего нового умного оружия, собирая данные с радарных датчиков.

 

Теории кибернетики применялись к радио- и телефонным технологиям после войны. Принцип обратной связи использовался инженерами связи для создания фильтров помех и улучшения качества звука многочисленных устройств связи.

 

По мере того, как мы продолжаем учиться задавать приемлемые параметры для наших машин и постепенно отказываемся от все большего и большего количества элементов управления, принципы самой ранней ветви кибернетики лежат в основе предмета машинного обучения.

 

2. Самоорганизующиеся сложные системы

 

Вторая ветвь кибернетики связана с пониманием того, как самоорганизующиеся системы развивают сложные механизмы, которые позволяют им контролировать себя и жить, адаптируясь к своему окружению.

 

Аморфная система ценообразования, например, связана с туманной системой спроса и предложения в экономике.

 

Невозможно сказать, кто что контролирует в любой момент времени, но когда предложение превышает спрос, цены падают, и наоборот. Когда спрос и предложение почти равны, наша экономическая система достигает приятного баланса.

 

Нишевые товары с ограниченным спросом и предложением обычно имеют более высокую норму прибыли. Поскольку всегда есть достаточный спрос и предложение на зубную пасту, макароны, обувь и другие товары массового спроса, не требуется значительной прибыли.

 

Не углубляясь слишком далеко в дебри, система ценообразования позволяет нам думать и влиять на более крупные и абстрактные экономические подсистемы.

 

Цены позволяют производителям и продавцам общаться с покупателями простыми словами, а конечные пользователи могут общаться в ответ, платя или отказываясь платить по этим ценам.

 

Этот замысловатый танец влияет на всю экономическую систему, создавая петлю обратной связи, которая приводит весь мир в безумие.

 

Как лучше всего создать кибернетическую систему?

 

Чтобы создать систему кибернетически, она должна включать три фундаментальных концептуальных компонента:

 

1.  Метод выражения текущего состояния

 

2.  Способ выражения желаемого состояния

 

3.  Метод планирования путешествия из того места, где вы сейчас находитесь, туда, куда вы хотите попасть.

 

Для определения и отображения текущего состояния можно использовать любой сенсорный метод. Оптические датчики, такие как камеры, датчики эхолокации, такие как сонар, и датчики положения, такие как GPS, могут помочь системе узнать о ее текущем состоянии.

 

Желаемое состояние может возникать как внутри системы, так и вне ее. Естественные кибернетические системы изобретают свои собственные цели, которые обычно направлены на выживание и равновесие. Целевые состояния могут вводиться извне в искусственные кибернетические системы. Целевое состояние можно ввести извне системы, используя циферблат на термостате или ввод пункта назначения на GPS.

 

Теперь ваша система является целеустремленной, поскольку она может понять, где она находится и куда хочет двигаться. Он может сравнить два состояния и посмотреть, совпадают ли они. Если они не совпадают, системе потребуется последний компонент, стратегия действий, чтобы привести ее туда, куда она хочет. Заключение: современное состояние кибернетики Существует ряд секторов, использующих кибернетику, в том числе:

 

1. Биология: Кибернетика использовалась при изучении биологических систем живых существ. Он использовался для поиска способов объединения биологических и искусственных систем и может помочь получить знания о том, как гены передаются из поколения в поколение.

 

Искусственные датчики как часть протеза ноги или мозговые имплантаты для лечения некоторых видов слепоты являются примерами этого.

 

2. Право: Для понимания правил кибернетика часто используется в правовой системе. Это может быть полезно как для изучения различных правил и положений, так и для определения того, как они могут или не могут применяться в конкретных ситуациях.

 

3. Социология: Чтобы лучше понять социальные структуры в целом, социологи могут исследовать системы отношений между различными группами людей.