КІБЕРНЕТИКА!
ПЛАН.
1. Кибернетика.
2. ЕОМ та персональні комп'ютери.
3. Моделі світу.
1. Кибернетика.
Кибернетика (у перекладі з грецької мистецтво управління) - це наука про управління складними системами зі зворотним зв'язком. Вона виникла на стику математики, техніки та нейрофізіології, і її цікавив цілий клас систем, як живих, так і не живих, в яких існував механізм зворотного зв'язку. Засновником кібернетики по праву вважається американський математик Н. Вінер (1894-1964), що випустив в 1948 році книгу, яка так і називалася «Кібернетика».
Оригінальність цієї науки полягає в тому, що вона вивчає не речовий склад систем і не їх структуру, а результат роботи цього класу систем. У кібернетиці вперше було сформульоване поняття «чорного ящика» як пристрою, що виконує певну операцію над сьогоденням і минулим вхідного потенціалу, але для якого ми не обов'язково маємо інформацію про структуру, що забезпечує виконання цієї операції.
Системи вивчаються в кібернетики по їх реакцій на зовнішні впливи, інакше кажучи, за тими функціями, які вони виконують.
Поряд з речовим і структурним підходом, кібернетика ввела в науковий обіг функціональний підхід як ще один варіант системного підходу в широкому сенсі слова.
Якщо 17-е століття і початок 18-ого століття - вік парових машин, то нині є вік зв'язку і управління. У вивчення цих процесів кібернетика внесла значний вклад. Вона вивчає способи зв'язку та моделі управління, і в цьому дослідженні їй знадобилося ще одне поняття, яке було давно відомим, але вперше одержало фундаментальний статус у природознавстві - поняття інформації (з латинського ознайомлення) як міри організованості системи на противагу поняттю ентропії як міри неорганізованості.
Аби краще стало значення інформації, розглянемо діяльність ідеального істоти, що отримав назву «демон Максвелла». Ідею такої істоти, що порушує другий початок термодинаміки, Максвелл виклав у
«Теорії теплоти» вийшла в 1871 році. «Коли частка зі швидкістю вище середньої підходить до дверцят з відділення А або частка зі швидкістю нижче середньої підходить до дверцят з відділення В, воротар відкриває дверцята і частка проходить через отвір, коли ж частка зі швидкістю нижче середньої підходить з відділення А або частка зі швидкістю вище середньої підходить із відділення В дверцята закривається. Таким чином, у відділенні А їхня концентрація зменшується. Це викликає очевидне зменшення ентропії, і якщо з'єднати обидва відділення тепловим двигуном, ми, начебто, одержимо вічний двигун другого роду ».
Кібернетика виявляє залежності між інформацією й іншими характеристиками систем. Робота «демона Максвелла» дозволяє встановити назад пропорційну залежність між інформацією і ентропією. З підвищенням ентропії зменшується інформації і навпаки, зниження ентропії збільшує інформацію. Зв'язок інформації з ентропією свідчить і про зв'язок інформації з енергією.
Енергія (від грецького energeia - діяльність) характеризує загальну міру різних видів руху й взаємодії у формах: механічної, теплової, електромагнітної, хімічної, гравітаційної, ядерної. Точність сигналу, що передає інформацію, не залежить від кількості енергії, яка використовується для передачі сигналу. Тим не менше, енергія та інформація пов'язані між собою. Вінер наводить такий приклад: «Кров, відтікає від мозку, на частку градуса тепліше, ніж кров, притікає до нього».
Загальне значення кібернетики позначається в наступних напрямках:
1. Філософське значення, оскільки кібернетика дає нове уявлення про світ, засноване на ролі зв'язку, управління, інформації, організованості, зворотного зв'язку й імовірності.
2. Соціальне значення, оскільки кібернетика дає нове уявлення про суспільство, як організованому цілому. Про користь кібернетики для вивчення суспільства не мало було сказано вже в момент виникнення цієї науки.
3. Загальнонаукове значення в трьох значеннях: по-перше, тому що кібернетика дає загальнонаукові поняття, які виявляються важливими в інших областях науки - поняття управління, складно динамічної системи тощо; по-друге, тому що дає науці нові методи дослідження: імовірнісні, стохастичні , моделювання на ЕОМ і так далі, по-третє, тому що на основі функціонального підходу «сигнал-відгук» кібернетика формує гіпотези про внутрішній склад і будову систем, які потім можуть бути перевірені в процесі змістовного дослідження.
4. Методологічне значення кібернетики визначається тим, що вивчення функціонування простіших технічних систем використовується для висунення гіпотез про механізм роботи якісно більш складних систем з метою пізнання відбуваються в них процесів - відтворення життя, навчання і так далі.
5. Найбільш відоме технічне значення кібернетики - створення на основі кібернетичних принципів ЕОМ, роботів, ПЕОМ, що породило тенденцію кібернетизації та інформатизації не тільки наукового пізнання, а й усіх сфер життя.
ЕОМ і персональні комп'ютери (ПК).
Точно так само, як різноманітні машини і механізми полегшуєфізична праця людей, ЕОМ і ПК полегшують його розумову працю, заміняючилюдський мозок у його найбільш простих і рутинних функціях. ЕОМ діютьза принципи «так-ні», і цього достатньо для того, щоб створитиобчислювальні машини, хоча і поступаються людському мозку в гнучкості, алеперевершують його по швидкості виконання обчислювальних операцій. Аналогіяміж ЕОМ і мозком людини доповнюється тим, що ЕОМ як би грає рольцентральної нервової системи для пристроїв автоматичного керування.
ввели, трохи пізніше в кібернетиці поняття самонавчається машинаналогічно відтворення живих систем. І те, й інше є твореннясебе, можливе відносно машин, як і живих систем. Навчанняонтогенетично є теж, що і сама відтворення филогенетично.
Як би не протікав процес відтворення, «це динамічнийпроцес, що включає якісь сили або їх еквіваленти. Один з можливихспособів подання цих сил полягає в тому, щоб помістити активнийносій специфіки молекули в частотному будові її молекулярноговипромінювання, значна частина якого лежить, мабуть, в областіінфрачервоних електромагнітних частот або навіть нижче. Може виявитися, щоспецифічні речовини (віруси) при деяких обставинах випромінюютьінфрачервоні коливання, які мають здатність сприятиформуванню інших молекул вірусу з невизначеної магми амінокислот інуклеїнових кислот. Цілком можливо, що таке явище дозволенорозглядати як деякий привабливе взаємодію частот ».
Така гіпотеза відтворення Вінера, яка дозволяєзапропонувати єдиний механізм само відтворення для живих і неживих систем.
Сучасні ЕОМ значно перевершують ті, які з'явилися назорі кібернетики. Ще 10 років тому фахівці сумнівалися, що шаховийкомп'ютер коли-небудь зможе обіграти пристойного шахіста, але тепер вінмайже на рівних бореться з чемпіоном світу. Те, що машина трохи невигравала у Каспарова за рахунок величезної швидкості перебору варіантів (100мільйонів в секунду проти двох у людини) гостро ставить питання не тільки проможливості ЕОМ, а й про те, що таке людський розум.
Передбачалося два десятиліття тому, що ЕОМ будуть з роками всебільш потужними і масивними, але всупереч прогнозам найбільших вчених, булистворені персональні комп'ютери, які стали повсюдним атрибутом нашоїжиття. У перспективі нас чекає загальна комп'ютеризація і створеннялюдиноподібних роботів.
Треба, втім, мати на увазі, що людина не тільки логічномисляча істота, але й творче, і ця здатність - результат усієїпопередньої еволюції. Якщо ж будуть побудовані не просто людиноподібніроботи, але і перевершують його по розуму, то це привід не тільки для радості,але і для занепокоєння, пов'язаного як з роботизації самої людини, так із проблемою можливого «бунту машин», виходу їх з під контролю людей інавіть поневолення ними людини. Звичайно, в 20 столітті це не більш ніж далекавід реальності фантастика.
Моделі світу.
Завдяки кібернетиці й створенню ЕОМ одним з основних способівпізнання, нарівні зі спостереженням і експериментом, став метод моделювання.
Застосовувані моделі стають все більш масштабними: від моделейфункціонування підприємства й економічної галузі до комплексних моделейуправління біогеоценозами, еколого-економічних моделей раціональногоприродокористування в межах цілих регіонів, до глобальних моделей.
У 1972 році на основі методу «системної динаміки» Дж. Форрестерабули побудовані перші так звані "моделі світу», націлені на виробленнясценаріїв розвитку всього людства в його взаєминах з біосферою.
Їхні недоліки полягали в надмірно високому ступені узагальнення змінних,характеризують процеси, що протікають у світі; відсутності даних проособливості і традиції різних культур і так далі. Однак цевиявилося дуже багатообіцяючим напрямком. Поступово зазначенінедоліки долалися в процесі створення наступних глобальнихмоделей, які брали все більш конструктивний характер, орієнтуючисьна розгляд питань поліпшення існуючого еколого-економічногоположення на планеті.
М. Месаровічем і Е. Пестелем були побудовані глобальні моделі наоснові теорії ієрархічних систем, а В. Леонтьєвим - на основірозробленого ним в економіці методу «витрати-випуску». Подальший прогресв глобальному моделюванні очікується на шляхах побудови моделей, все більшеадекватних реальності, що поєднують в собі глобальні, регіональні талокальні моменти.
Простираючись на вивчення все більш складних систем, методмоделювання стає необхідним засобом, як пізнання, так іперетворення дійсності. В даний час можна говорити як прооднією з основних, про перетворювальної функції моделювання, виконуючияку воно вносить прямий внесок в оптимізацію складних систем.
Перетворювальна функція моделювання сприяє уточненню цілей ікоштів реконструкції реальності. Властива моделювання трансляційнафункція сприяє синтезу знань - завданню, що має першоряднезначення на сучасному етапі вивчення світу.
Прогрес у галузі моделювання слід чекати не на шляхупротиставлення одних типів моделей іншим, а на основі їх синтезу.
Універсальний характер моделювання на ЕОМ дає можливість синтезу самихрізноманітних знань, а властивий моделювання на ЕОМ функціональнийпідхід має на меті сприяння управління складними системами.
Література:
1. Вінер Н. «Кибернетика», М., 1968.
2. Ершов А., Кузнєцов А., Гольц Я. «Основи ВТ», М., 1985.
