Кибернетика (от греч. kybernetike - искусство управления) — это наука об управлении сложными системами с обратной связью. Она возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии, и ее интересовал целый класс систем, как живых, так и неживых, в которых существовал механизм обратной связи. Основателем кибернетики по праву считается американский математик Н. Винер (1894-1964), выпустивший в 1948 году книгу, которая так и называлась «Кибернетика».
Оригинальность этой науки заключается в том, что она изуча
ет не вещественный состав систем и не их структуру (строение), а ре
зультат работы данного класса систем. В кибернетике впервые было
сформулировано понятие «черного ящика» как устройства, которое
выполняет определенную операцию над настоящим и прошлым
входного потенциала, но дам которого мы не обязательно располага
ем информацией о структуре, обеспечивающей выполнение этой
операции. - ,
Системы изучаются в кибернетике по их реакциям на внешние воздействия, другими словами, по тем функциям, которые они выполняют. Наряду с субстратным (вещественным) и структурным подходом, кибернетика ввела в научный обиход функциональный подход как еще один вариант системного подхода в широком смысле слова.
Если XVII столетие и начало XVIII столетия—век часов, а конец XVII и всё XIX столетие — век паровых машин, то настоящее время есть век связи и управления. В изучение этих процессов кибернетика внесла значительный вклад. Она изучает способы связи и модели управления, и в этом исследовании ей понадобилось еще одно понятие, которое было давно известным, но впервые получило фундаментальный статус в естествознании — понятие информации (от лат. informatio — ознакомление, разъяснение) как меры организованности системы в противоположность понятию энтропии как меры неорганизованности.
Чтобы яснее стало 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 скоростью выше средней подходит к дверце из отделения А или частица со скоростью ниже средней подходит к дверце из отделения В, привратник открывает дверцу и частица проходит через отверстие; когда же частица со скоростью ниже средней подходит из отделения А или частица со скоростью выше средней подходит из отделения В, дверца закрывается. Таким образом, частицы большей скорости сосредоточиваются в отделении В, а в отделении А их концентрация уменьшается. Это вызывает очевидное уменьшение энтропии, и если соединить оба отделения тепловым двигателем, мы, как будто, получим вечный двигатель второго рода»
Может ли действовать «демон Максвелла»? Да, если получает от приближающихся частиц информацию об их скорости и точке удара о стенку. Это и дает возможность связать информацию с энтропией. Возможно в живых системах действуют аналоги таких «демонов» (на это могут претендовать, к примеру, ферменты). Понятие информации имеет такое большое значение, что оно вошло в заглавие нового научного направления, возникшего на базе кибернетики — информатики (название произошло из соединения слов информация и математика).
Кибернетика выявляет зависимости между информацией и другими характеристиками систем. Работа «демона Максвелла» позволяет установить обратно пропорциональную зависимость между информацией и энтропией. С повышением энтропии уменьшается информация (поскольку все усредняется) и наоборот, понижение энтропии увеличивает информацию. Связь информации с энтропией свидетельствует и о связи информации с энергией.
Энергия (от rpe4.energeia— деятельность) характеризует общую меру различных видов движения и взаимодействия в формах: механической, тепловой, электромагнитной, химической, гравитационной, ядерной. Информация характеризует меру разнообразия систем. Эти два фундаментальных параметра системы (наравне с ее вещественным составом) относительно обособлены друг от друга. Точность сигнала, передающего информацию, не зависит от количества энергии, которая используется для передачи сигнала. Тем не менее энергия и информация связаны между собой. Винер приводит такой пример: «Кровь, оттекающая от мозга, на долю градуса теплее, чем кровь, притекающая к нему»
Информация растет с повышением разнообразия системы, но на этом ее связь с разнообразием не кончается. Одним из основных законов кибернетики является закон «необходимого разнообразия». В соответствии с ним эффективное управление какой-либо системой возможно только в том случае, когда разнообразие управляющей системы больше разнообразия управляемой системы. Учитывая связь между разнообразием и управлением, можно сказать, что чем больше мы имеем информации о системе, которой собираемся управлять, тем эффективнее будет этот процесс.
Общее значение кибернетики обозначается в следующих направлениях:
1. Философское значение, поскольку кибернетика дает новое представление о мире, основанное на роли связи, управления, информации, организованности, обратной связи, целесообразности, вероятности.
2. Социальное значение, поскольку кибернетика дает новое представление об обществе как организованном целом. О пользе кибернетики для изучения общества немало было сказано уже в момент возникновения этой науки.
3. Общенаучное значение в трех смыслах: во-первых, потому
что кибернетика дает общенаучные понятия, которые оказываются
важными в других областях науки — понятия управления, сложно-
динамической системы и т. п.; во-вторых, потому что дает науке но
вые методы исследования: вероятностные, стохастические, модели
рования на ЭВМ и т. д.; в-третьих, потому что на основе функцио
нального подхода «сигнал — отклик» кибернетика формирует
гипотезы о внутреннем составе и строении систем, которые затем
могут быть проверены в процессе содержательного исследования.
Например, в кибернетике выработано правило (впервые для техни
ческих систем), в соответствии с которым для того, чтобы найти
ошибку в работе, системы, необходима проверка работы трех одина
ковых систем. По работе двух находят ошибку в третьей. Возможно
так действует и мозг.
4. Методологическое значение кибернетики определяется тем
обстоятельством, что изучение функционирования более простых
технических систем используется для выдвижения гипотез о меха
низме работы качественно более сложных систем (живых организ
мов, мышления человека) с целью познания происходящих в них
процессов — воспроизводства жизни, обучения и т. п. Подобное ки
бернетическое моделирование особенно важно в настоящее время во
многих областях науки, поскольку отсутствуют математические те
ории процессов, протекающих в сложных системах и приходится ог
раничиваться их простыми моделями. 1
5. Наиболее известно техническое значение кибернетики- создание на основе кибернетических принципов электронновычислительных машин, роботов, персональных компьютеров, породившее тенденцию кибернетизации и информатизации не только научного познания, но и всех сфер жизни.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему