Internet dan sibernetik

Leonid Chernyak

Setiap alat mempunyai silsilah
(Setiap instrumen mempunyai silsilah sendiri).

Norbert Wiener

Dalam mencari asal usul Net, perkataan "ruang siber" mungkin berguna. Ia berfungsi sebagai jambatan yang berjaya antara perkataan "Internet" dan "sibernetik," terutamanya kerana ia menggambarkan dengan tepat sifat hubungan antara Rangkaian dan sains ini. Istilah "ruang siber" dicipta pada tahun 1984 oleh penulis Amerika William Gibson dalam bukunya Neuromancer, dan kini sering digunakan sebagai sinonim untuk perkataan "Internet." Neologism tidak lama kemudian muncul: cybermedia, cyberpunk, cyborg, dll. Harus diakui bahawa Gibson bukanlah yang pertama dalam kalangan mereka yang meramalkan teknologi media sibernetik masa depan. Peranan media baru telah dijangkakan oleh saintis Kanada M. McLuhan dalam buku 1964 Understanding Media.

Ada kemungkinan bahawa mewujudkan akar nenek moyang "sibernetik" Internet mungkin kelihatan seperti idea yang tidak masuk akal bagi sesetengah orang. Terdapat pendapat bahawa tiada unsur utama Rangkaian moden mempunyai apa-apa yang jelas menunjukkan hubungan mereka dengan sibernetik. Tidak mudah untuk menyangkal pendapat sedemikian, kerana tidak ada bukti yang ketara di permukaan. Ini, sebenarnya, adalah paradoks atau misteri istilah "ruang siber" dan "ruang sibernetik": dengan menerimanya, kami secara dalaman (secara tidak sedar) bersetuju dengan asal sibernetik mereka, tetapi kami tidak dapat menjelaskan sebabnya. Mungkin kita tidak faham dengan betul apa itu sibernetik?

Asal-usul percanggahan harus dicari dalam idea stereotaip sibernetik sebagai sains. Mari kita ambil, sebagai contoh, "Kamus Ensiklopedia Soviet" yang masih popular. Ia mentakrifkan sibernetik sebagai sains undang-undang asas untuk menerima, menyimpan, menghantar dan memproses maklumat. Terasnya terdiri daripada teori maklumat, teori algoritma, teori automata, penyelidikan operasi, teori kawalan optimum dan teori pengecaman corak.

Dalam sumber Barat, sibernetik ditafsirkan secara lebih luas; ia kadangkala dipanggil bukan sains, tetapi domain akademik yang ditakrifkan secara kabur, yang merangkumi matematik, teknologi, falsafah dan sains sosial. Dalam erti kata yang lebih sempit, sibernetik merangkumi bidang pengetahuan seperti kecerdasan buatan, rangkaian saraf, sistem dinamik, teori huru-hara dan sistem penyesuaian yang kompleks.

Walau bagaimanapun, tiada definisi ini menunjukkan apa yang membentuk asas Internet yang boleh dilihat: protokol, pelayan, penyemak imbas, HTML, XML dan bahasa Java, dsb.

Jadi apakah itu "hiperruang sibernetik" - adakah ia hanya metafora yang indah atau adakah masuk akal untuk mencari tafsiran yang lebih mencukupi mengenai subjek sibernetik.

Norbert Wiener

Dalam kes ini, ia patut beralih kepada sumber utama, iaitu, kepada karya Norbert Wiener sendiri. Dialah yang mencadangkan untuk memanggil sibernetik sebagai kompleks pengetahuan tentang pengurusan pelbagai jenis sistem: teknikal, biologi atau sosial. Tetapi adalah salah untuk mengaitkan pembentukan dan pembangunan sibernetik hanya dengan nama Wiener. Jika anda membina salasilah keluarga sains ini, ternyata Wiener sendiri hanya memiliki akar dan salah satu cabang, namun, aktivitinya yang paling banyak menyumbang kepada penciptaan Rangkaian.

Membuktikan ini bukan mudah. Norbert Wiener telah menjadi klasik sains yang diiktiraf, dan karyanya, seperti buku penulis klasik, diketahui oleh semua orang, tetapi tiada siapa yang membacanya.

Terdapat beberapa orang yang membaca Wiener's Cybernetics, dan lebih sedikit lagi yang dapat memahami kompleks idea matematik, falsafah dan agama yang dikumpul di dalamnya (secara menarik, buku ini hampir tidak pernah dicetak semula).

Pengetahuan cetek tentang "Cybernetics" membawa kepada fakta bahawa bukan idea asal Wiener sendiri yang menjadi popular, tetapi idea mudah tentang maklum balas dalam sistem kawalan yang disertakan dalam buku dan diketahui lama sebelum dia. Dalam teknologi, anda boleh menemui banyak contoh peranti di mana maklum balas wujud sebagai contoh, pengawal selia emparan James Watt telah dikenali selama berabad-abad, menjadikan enjin stim sebagai simbol revolusi perindustrian pertama. Pendekatan teori untuk maklum balas telah dibangunkan oleh ahli fizik Inggeris James Maxwell pada tahun 1868.

Di samping itu, dari sudut pandangan sejarah Internet, minat terbesar adalah dalam aktiviti Wiener selepas 1948, apabila "Cybernetics" telah diterbitkan, tetapi pertama-tama beberapa perkataan harus dikatakan tentang biografi saintifik saintis ini, jadi bahawa ia adalah jelas dengan jumlah pengetahuan yang dia mendekati masalah keputusan interaksi manusia-komputer.

Anak kepada seorang profesor pengajian Slavic kelahiran Rusia, Norbert Wiener menerima PhD dari Universiti Harvard pada usia 18 tahun. Beliau kemudian bekerja dengan Bertan Russell di Cambridge dan David Hilbert di Göttingen. Selepas tamatnya Perang Dunia Pertama, Wiener mula mengajar di Massachusetts Institute of Technology (MIT), di mana beliau menjalankan beberapa kajian matematik bertaraf dunia. Di sini dia membina persahabatan peribadi jangka panjang dengan Vannevar Bush, yang peranannya dalam menganjurkan penyelidikan saintifik dalam teknologi maklumat patut disebut secara berasingan.

V. Bush, dengan permulaan Perang Dunia Kedua, yang menarik Wiener untuk menyelesaikan masalah matematik yang berkaitan dengan kawalan kebakaran anti-pesawat berdasarkan maklumat yang diterima daripada stesen radar. Oleh itu, Wiener menjadi peserta dalam Pertempuran Britain, berkat yang dia dapat bertemu Alan Turing dan John von Neumann. Yang sangat penting untuk pembentukan pandangan Wiener mengenai masalah "lelaki dan komputer" adalah aktiviti bersamanya dengan ahli psikologi dan pakar kardiologi Mexico Arturo Rosenbluth, buku "Cybernetics" didedikasikan kepadanya. Sukar untuk menyenaraikan semua saintis hebat yang berkomunikasi dengan Wiener, kami hanya akan menamakan nama yang paling terkenal: Albert Einstein, Max Born, Richard Courant, Claude Shannon, Felix Klein.

Norbert Wiener, tidak seperti orang lain, menyumbang kepada fakta bahawa MIT berubah menjadi salah satu pusat saintifik terkemuka di dunia, dan sosok seorang profesor yang tidak berfikiran dengan cerut yang tidak berubah menjadi sejenis simbol institut ini. Sejenis kultus Wiener timbul di kalangan belia saintifik, dia bertukar menjadi wira epik, malah terdapat laman web jenaka yang sangat comel, di mana Wiener bertindak sebagai watak utama.

Norbert Wiener beralih kepada masalah "manusia dan komputer" untuk beberapa sebab. Pertama sekali, kerana dia berminat dalam isu komunikasi dalam teknologi, dalam hidupan liar dan dalam masyarakat. Di samping itu, saintis itu ingin melarikan diri dari topik ketenteraan, yang mengambil masa beberapa tahun dalam hidupnya. Dalam konteks sejarah Internet, adalah penting untuk memahami bahawa masalah interaksi manusia-komputer telah diambil oleh seorang penyelidik yang mempunyai potensi saintifik yang besar. Seorang saintis dengan universiti klasik dan budaya akademik (saya percaya bahawa budaya ini kini hilang, dan selama-lamanya) datang ke bidang yang hari ini kita panggil teknologi maklumat.

Tidak hairanlah bahawa Wiener tidak mempunyai apa-apa kerja praktikal yang berkaitan dengan komputer pada masa itu dia sibuk dengan perkara yang lebih serius. Wiener menjadi pengasas falsafah sibernetik, pengasas sekolahnya sendiri, dan meritnya ialah falsafah ini diturunkan kepada pelajar dan pengikutnya. Ia adalah sekolah Wiener yang bertanggungjawab untuk beberapa karya yang akhirnya membawa kepada kelahiran Internet.

Mungkin Wiener adalah orang pertama yang memahami bahawa kemunculan komputer digital menimbulkan persoalan tentang tahap interaksi manusia-mesin secara kualitatif. Hari ini, apabila setiap komputer peribadi dilengkapi dengan pelbagai peranti interaktif, kita boleh mengatakan bahawa banyak yang telah dicapai. Tetapi kemudian, pada tahun 40-an dan 50-an, pandangan yang bertentangan secara diametrik mengenai peranan komputer wujud bersama: sesetengah saintis melihatnya hanya sebagai alat untuk pengiraan, sementara yang lain meramalkan bagi mereka nasib sejenis kecerdasan manusia. Wiener menganggap kedua-dua sudut pandangan ini adalah salah.

Dia tidak bersetuju dengan kepercayaan popular bahawa mesin pengkomputeran boleh menghasilkan hasil yang berguna dengan sendirinya. Wiener memberikan mereka fungsi hanya alat, satu cara untuk memproses data, dan untuk manusia fungsi mengekstrak hasil yang berguna. Tetapi bagaimana untuk mencari penyelesaian pada masa yang tiada papan kekunci, tiada tetikus, tiada skrin, apabila terdapat jurang yang besar antara pemahaman falsafah tentang masalah dan pelaksanaan teknologinya? Adalah jelas bahawa ia berada di suatu tempat di peringkat antara disiplin, jadi Wiener datang kepada keperluan untuk menganjurkan seminar mingguan di MIT dengan penyertaan pelbagai pakar.

Seminar itu mula bekerja pada musim bunga tahun 1948. Para pesertanya ingat bahawa pada mulanya ia menyerupai pembinaan Menara Babel, kerana saintis dari berbeza, kadang-kadang jauh antara satu sama lain, kepakaran terlibat - ahli matematik, jurutera, ahli psikologi, ahli falsafah, doktor , ahli biologi, dsb. Walaupun fakta bahawa banyak masa telah dihabiskan untuk membangunkan bahasa yang sama untuk sains baharu, seminar itu ternyata sangat produktif.

Akhirnya, adalah mungkin untuk membangunkan beberapa konsep asas yang boleh dianggap sebagai idea asas pertama Rangkaian masa depan. Pertama, semasa perbincangan di seminar itu, telah dicadangkan bahawa komputer harus menjadi salah satu alat komunikasi yang paling penting (walaupun bukan mudah untuk membayangkan komputer sebagai alat komunikasi pada awal 50-an). Ambil perhatian bahawa sekurang-kurangnya 15 tahun kekal sebelum kemunculan rangkaian komputer pertama. Robert Metcalf, pencipta protokol Ethernet, secara aphoristik mentakrifkan tujuan komputer: "Komunikasi ialah perkara paling penting yang boleh dilakukan oleh komputer" (komunikasi ialah perkara paling penting yang boleh dilakukan oleh komputer), tetapi ini berlaku kemudian.

Kedua, kesimpulan yang jelas (dari sudut pandangan hari ini) dibuat bahawa komputer harus menyediakan mod interaksi interaktif. Pada masa itu, satu-satunya peranti persisian yang wujud ialah peranti untuk memasukkan daripada pita tebuk atau kad tebukan dan pencetak primitif. Dalam bentuk embrionya, mod interaktif sebahagiannya terkandung dalam komputer Whirlwind, unik pada zamannya, dibina di MIT pada tahun 1950. Ahli seminar Wiener mengambil bahagian secara aktif dalam penciptaannya. Pada komputer inilah papan kekunci alfanumerik pertama kali disambungkan.

Jadi, dua komponen ruang siber yang jelas - komputer sebagai alat komunikasi dan mod interaktif - telah dipupuk dalam buaian seminar yang diketuai oleh Wiener. "Setiap instrumen mempunyai silsilahnya sendiri."

Tetapi satu lagi keadaan tidak kurang pentingnya untuk sejarah Internet. Seminar Wiener menjadi sekolah dari mana banyak pencipta Rangkaian muncul. Antaranya ialah John Licklider, yang beberapa tahun kemudian, mengusahakan projek ARPANet, menjadi tokoh penting dalam projek Rangkaian pertama.

Pada tahun-tahun terakhir hidupnya, Nobert Wiener menyelidiki masalah falsafah dan etika, ia dicerminkan dalam buku terakhirnya, "God and Golem," dan dia adalah pengarang dua memoir, "Saya seorang ahli matematik" dan "Bekas anak. ajaib.”

Menyedari kepentingan tempoh pembentukan teknologi maklumat, perlu diingatkan bahawa sibernetik bukan sahaja masa lalu, tetapi juga masa depan. Salah satu makna perkataan Yunani kebernetes, dari mana namanya berasal, ialah jurumudi. Anehnya, hampir semua sistem sibernetik yang dicipta selama bertahun-tahun telah berjaya tanpa "jurumudi manusia." Baru-baru ini, hanya beberapa tahun yang lalu, arah baru muncul - sibernetik peringkat kedua. Ia berbeza daripada yang klasik kerana ia termasuk pemerhati manusia dalam gelung kawalan, yang secara tradisinya berasaskan mesin semata-mata.

Sibernetik ialah sains undang-undang am proses kawalan dan penghantaran maklumat dalam pelbagai sistem. Ini bercakap secara umum. Tetapi orang biasa memahami sibernetik sebagai bekerja dengan sistem maklumat yang berkaitan dengan pengekodan data tertentu ke dalam struktur tertentu. Sebagai contoh, penciptaan robot tidak boleh dilakukan tanpa cybernetics - sebenarnya, robotik muncul dari cybernetics seperti Venus dari buih laut. Sibernetik, sebahagian besarnya, terbitan sains komputer, yang seterusnya, juga merupakan sains mencipta dan mengatur sistem maklumat. Pada masa ini, sibernetik digunakan secara meluas dalam semua bidang kehidupan manusia: daripada politik dan ekonomi kepada pengaturcaraan pada peringkat genetik.

Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, saintis telah mencipta begitu banyak organ buatan sehingga mungkin untuk mengumpulkan keseluruhan organisma buatan daripadanya. Ini, sudah tentu, satu jenaka, dan organ tiruan sedang dibangunkan untuk tujuan yang sama sekali berbeza. Khususnya, untuk mengkaji dengan lebih baik kerja dan interaksi mereka dengan pelbagai bahan. Tetapi jika dengan organ "keseluruhan" semuanya lebih atau kurang jelas, maka pemantauan kerja tidak begitu mudah. Ini sebahagian besarnya disebabkan oleh fakta bahawa penderia agak sukar untuk diletakkan di dalam sel tanpa merosakkannya. Walau bagaimanapun, saintis dari Harvard telah memikirkan cara untuk mengatasi had ini: mengembangkan sel yang pada mulanya akan mengandungi komponen elektronik.

Maklum balas dalam sibernetik ialah kehadiran kitaran litar dalam keadaan yang tidak boleh diubah [ ] bahagian mesin, dan arahan bersyarat di bahagian berubah-ubahnya. [ ] Maklum balas membezakannya mesin menembak yang mengambil bahagian dalam jenis eksperimen saintifik tertentu atau digunakan dalam amalan.

YouTube ensiklopedia

1 / 3

Pusat Pengajian Sains Pengurusan. Cybernetics oleh Norbert Wiener.

Algoritma kawalan

Merancang Masa Depan (Edisi Jelajah Kuliah Dunia)

Sari kata

Konsep maklum balas

Konsep maklum balas boleh dikatakan telah membentuk ilmu sibernetik. Keperluan untuk menggunakan maklum balas timbul apabila batasan dalam menyelesaikan pelbagai jenis masalah tak linear menjadi jelas. Dan untuk menyelesaikannya Norbert Wiener mencadangkan jenis pendekatan khas untuk penyelesaian. Perlu diingatkan bahawa sebelum ini masalah sedemikian diselesaikan hanya dengan kaedah analisis. Dalam bukunya "Masalah tak linear dalam teori proses rawak" Wiener Saya cuba membentangkan pendekatan ini, yang kemudiannya dibangunkan dan menghasilkan keseluruhan sains - sibernetik.

Asas pendekatan ini adalah persediaan eksperimen berikut. Tugas menganalisis litar elektrik tak linear adalah untuk menentukan pekali beberapa polinomial dengan membuat purata ke atas parameter isyarat input. Untuk menyediakan percubaan, anda memerlukan kotak hitam yang menggambarkan sistem tak linear yang masih belum dianalisis. Di samping itu, terdapat kotak putih - beberapa badan struktur yang diketahui yang mewakili ahli pengembangan yang diingini yang berbeza. Bunyi rawak yang sama dimasukkan ke dalam kotak hitam dan ke dalam kotak putih yang diberikan.

Peranti pendaraban juga diperlukan yang akan mencari hasil keluaran kotak hitam dan putih, dan peranti purata, yang boleh berdasarkan fakta bahawa beza potensi kapasitor adalah berkadar dengan casnya dan, oleh itu, integral dalam masa daripada arus yang mengalir melalui kapasitor.

Ia adalah mungkin bukan sahaja untuk menentukan satu demi satu pekali setiap kotak putih yang merupakan istilah dalam perwakilan setara kotak hitam, tetapi juga untuk menentukan semuanya secara serentak. Malah boleh dilakukan dengan bantuan litar yang sesuai maklum balas menyebabkan setiap kotak putih melaraskan secara automatik pada tahap yang sepadan dengan pekali kotak putih itu dalam penguraian kotak hitam. Ini membolehkan kami membina kotak putih kompleks yang, apabila digabungkan dengan betul ke kotak hitam dan menerima isyarat input rawak yang sama, secara automatik akan menjadi setara operasi kotak hitam, walaupun struktur dalamannya mungkin agak berbeza.

Ia adalah tepat terima kasih kepada kegunaan ini dalam eksperimen, di mana kotak putih disambungkan dengan maklum balas kepada kotak hitam, yang, apabila dikonfigurasikan, membolehkan seseorang untuk mencari maklumat yang terkandung dalam kotak hitam, adalah mungkin untuk bercakap tentang sibernetik sebagai sains. Ini membolehkan untuk bercakap tentang konsep maklum balas pada tahap yang lebih tepat dan formal. Konsep maklum balas telah lama diketahui dalam teknologi dan biologi, tetapi ia bersifat deskriptif. Dalam sibernetik, maklum balas membolehkan untuk mengenal pasti jenis sistem khas dan, bergantung pada jenisnya, untuk mengklasifikasikan sistem yang sedang dikaji.

Sibernetik ialah sains undang-undang am proses kawalan dan pemindahan maklumat dalam mesin, organisma hidup dan persatuannya. Cybernetics adalah asas teori.

Prinsip asas sibernetik telah dirumuskan pada tahun 1948 oleh saintis Amerika Norbert Wiener dalam buku "Sibernetik, atau kawalan dan komunikasi dalam mesin dan organisma hidup."

Kemunculan sibernetik adalah disebabkan, di satu pihak, oleh keperluan amalan, yang mengemukakan tugas untuk mencipta peranti kawalan automatik yang kompleks, dan, sebaliknya, kepada pembangunan disiplin saintifik yang mengkaji proses kawalan dalam pelbagai fizikal. bidang sebagai persediaan untuk penciptaan teori umum proses ini.

Sains tersebut termasuk: teori kawalan automatik dan sistem pengesanan, teori komputer terkawal program elektronik, teori statistik penghantaran mesej, teori permainan dan penyelesaian optimum, dsb., serta kompleks sains biologi yang mengkaji mengawal proses dalam alam semula jadi (refleksologi, genetik, dll.).

Berbeza dengan sains ini, yang berurusan dengan proses pengurusan tertentu, sibernetik mengkaji perkara yang biasa kepada semua proses kawalan, tanpa mengira sifat fizikalnya, dan menetapkan sebagai matlamatnya untuk mewujudkan teori bersatu bagi proses ini.

Sebarang proses pengurusan dicirikan oleh:

kehadiran sistem tersusun yang terdiri daripada badan pengurusan dan terurus (eksekutif);

interaksi sistem tersusun ini dengan persekitaran luaran, yang merupakan sumber gangguan rawak atau sistematik;

pelaksanaan kawalan berdasarkan penerimaan dan penghantaran maklumat;

kehadiran matlamat dan algoritma kawalan.

Mengkaji masalah kemunculan sebab-sebab semula jadi sistem kawalan suai manfaat alam semula jadi adalah tugas penting sibernetik, yang akan memungkinkan untuk lebih memahami hubungan antara sebab-akibat dan kemanfaatan dalam alam semula jadi.

Tugas sibernetik juga termasuk kajian perbandingan sistematik struktur dan pelbagai prinsip fizikal operasi sistem kawalan dari sudut pandangan keupayaan mereka untuk melihat dan memproses maklumat.

Dalam kaedahnya, sibernetik ialah sains yang secara meluas menggunakan pelbagai alat matematik, serta pendekatan perbandingan dalam kajian pelbagai proses kawalan.

Cabang utama sibernetik boleh dibezakan:

teori maklumat;

teori kaedah kawalan (pengaturcaraan);

teori sistem kawalan.

Teori maklumat mengkaji kaedah persepsi, transformasi dan penghantaran maklumat. Maklumat dihantar menggunakan isyarat - proses fizikal di mana parameter tertentu berada dalam korespondensi yang tidak jelas dengan maklumat yang dihantar. Mewujudkan surat-menyurat sedemikian dipanggil pengekodan.

Konsep pusat teori maklumat ialah ukuran jumlah maklumat, ditakrifkan sebagai perubahan dalam tahap ketidakpastian dalam jangkaan beberapa peristiwa yang disebut dalam mesej sebelum dan selepas penerimaan mesej. Ukuran ini membolehkan anda mengukur jumlah maklumat dalam mesej, sama seperti dalam fizik anda mengukur jumlah tenaga atau jumlah bahan. Maksud dan nilai maklumat yang dihantar untuk penerima tidak diambil kira.

Teori pengaturcaraan terlibat dalam kajian dan pembangunan kaedah untuk memproses dan menggunakan maklumat untuk pengurusan. Pengaturcaraan operasi mana-mana sistem kawalan secara amnya merangkumi:

definisi algoritma untuk mencari penyelesaian;

penyusunan program dalam kod yang dirasakan oleh sistem tertentu.

Mencari penyelesaian adalah untuk memproses maklumat input yang diberikan ke dalam maklumat output yang sepadan (arahan kawalan), memastikan pencapaian matlamat yang ditetapkan. Ia dijalankan berdasarkan kaedah matematik tertentu, dibentangkan dalam bentuk algoritma. Yang paling maju ialah kaedah matematik untuk menentukan penyelesaian optimum, seperti pengaturcaraan linear dan pengaturcaraan dinamik, serta kaedah untuk membangunkan penyelesaian statistik dalam teori permainan.

Teori algoritma, digunakan dalam sibernetik, mengkaji cara formal untuk menerangkan proses pemprosesan maklumat dalam bentuk skema matematik bersyarat - algoritma. Tempat utama di sini diduduki oleh soalan membina algoritma untuk pelbagai kelas proses dan soalan tentang transformasi algoritma yang serupa (setara).

Tugas utama teori pengaturcaraan adalah untuk membangunkan kaedah untuk mengautomasikan proses pemprosesan maklumat pada mesin yang dikawal atur cara elektronik. Peranan utama di sini dimainkan oleh soalan automasi pengaturcaraan, iaitu soalan menyusun atur cara untuk menyelesaikan pelbagai masalah pada mesin yang menggunakan mesin ini.

Dari sudut pandangan analisis perbandingan proses pemprosesan maklumat dalam pelbagai sistem tersusun secara semula jadi dan buatan, sibernetik mengenal pasti kelas utama proses berikut:

pemikiran dan aktiviti refleks organisma hidup;

perubahan dalam maklumat keturunan semasa evolusi spesies biologi;

memproses maklumat dalam sistem automatik;

pemprosesan maklumat dalam sistem ekonomi dan pentadbiran;

pemprosesan maklumat dalam proses pembangunan saintifik.

Penjelasan undang-undang am proses ini adalah salah satu tugas utama sibernetik.

Teori sistem kawalan mengkaji struktur dan prinsip membina sistem tersebut dan kaitannya dengan sistem terurus dan persekitaran luaran. Secara umum, sistem kawalan boleh dipanggil sebarang objek fizikal yang menjalankan pemprosesan maklumat yang bertujuan (sistem saraf haiwan, sistem kawalan automatik untuk pergerakan pesawat, dll.).

Cybernetics mengkaji sistem kawalan abstrak, dibentangkan dalam bentuk skema matematik (model) yang mengekalkan sifat maklumat kelas yang sepadan dengan sistem sebenar. Dalam rangka kerja sibernetik, disiplin matematik khas timbul - teori automata, yang mengkaji kelas khas sistem pemprosesan maklumat diskret yang merangkumi sejumlah besar elemen dan model operasi rangkaian saraf.

Kepentingan teoretikal dan praktikal yang besar ialah penjelasan atas dasar mekanisme pemikiran dan struktur otak ini, yang memberikan keupayaan untuk melihat dan memproses sejumlah besar maklumat dalam organ dengan jumlah kecil dengan perbelanjaan tenaga yang tidak ketara dan dengan luar biasa. kebolehpercayaan yang tinggi.

Cybernetics mengenal pasti dua prinsip umum untuk membina sistem kawalan: maklum balas dan kawalan berbilang peringkat (hierarki). Prinsip maklum balas membolehkan sistem kawalan sentiasa mengambil kira keadaan sebenar semua organ terkawal dan pengaruh sebenar persekitaran luaran. Litar kawalan berbilang peringkat memastikan keberkesanan kos dan kestabilan sistem kawalan.

Sibernetik dan automasi proses

Automasi menyeluruh menggunakan prinsip penyesuaian diri dan sistem pembelajaran kendiri memungkinkan untuk mencapai mod kawalan yang paling berfaedah, yang amat penting untuk industri yang kompleks. Prasyarat yang diperlukan untuk automasi sedemikian ialah kehadiran untuk proses pengeluaran tertentu penerangan matematik terperinci (model matematik), yang dimasukkan ke dalam komputer yang mengawal proses dalam bentuk program untuk operasinya.

Mesin ini menerima maklumat tentang kemajuan proses daripada pelbagai peranti pengukur dan penderia, dan mesin, berdasarkan model matematik proses sedia ada, mengira kemajuan selanjutnya di bawah arahan kawalan tertentu.

Jika pemodelan dan peramalan sedemikian berjalan lebih cepat daripada proses sebenar, maka adalah mungkin untuk memilih mod kawalan yang paling berfaedah dengan mengira dan membandingkan beberapa pilihan. Penilaian dan pemilihan pilihan boleh dilakukan sama ada oleh mesin itu sendiri, secara automatik sepenuhnya, atau dengan bantuan pengendali manusia. Peranan penting dalam kes ini dimainkan oleh masalah gandingan optimum pengendali manusia dan mesin kawalan.

Kepentingan praktikal yang besar ialah pendekatan bersatu yang dibangunkan oleh sibernetik kepada analisis dan penerangan (algoritma) pelbagai proses mengurus dan memproses maklumat dengan membahagikan proses ini secara berurutan kepada tindakan asas yang mewakili pilihan alternatif (“ya” atau “tidak”).

Aplikasi sistematik kaedah ini memungkinkan untuk memformalkan proses aktiviti mental yang semakin kompleks, yang merupakan langkah pertama yang diperlukan untuk automasi seterusnya. Masalah simbiosis maklumat mesin dan manusia, iaitu, interaksi langsung antara manusia dan mesin maklumat-logik dalam proses kreativiti apabila menyelesaikan masalah saintifik, mempunyai prospek yang besar untuk meningkatkan kecekapan kerja saintifik.

Sains mengurus sistem teknikal. Kaedah dan idea sibernetik teknikal pada mulanya berkembang secara selari dan bebas dalam disiplin teknikal individu yang berkaitan dengan komunikasi dan kawalan - dalam automasi, elektronik radio, telekawalan, teknologi komputer, dll. Sebagai persamaan masalah utama teori dan kaedah untuk menyelesaikan mereka menjadi jelas, peruntukan sibernetik teknikal, yang membentuk asas teori yang bersatu untuk semua bidang teknologi komunikasi dan kawalan.

Sibernetik teknikal, seperti sibernetik secara amnya, mengkaji proses kawalan tanpa mengira sifat fizikal sistem di mana proses ini berlaku. Tugas utama sibernetik teknikal ialah sintesis algoritma kawalan yang berkesan untuk menentukan struktur, ciri dan parameternya. Algoritma cekap merujuk kepada peraturan untuk memproses maklumat input menjadi isyarat kawalan keluaran yang berjaya dalam erti kata tertentu.

Sibernetik teknikal berkait rapat dengan, tetapi tidak bertepatan dengannya, kerana sibernetik teknikal tidak mempertimbangkan reka bentuk peralatan tertentu. Sibernetik teknikal juga disambungkan dengan bidang sibernetik yang lain, contohnya, maklumat yang diperoleh oleh sains biologi memudahkan pembangunan prinsip kawalan baharu, termasuk prinsip untuk membina jenis automata baharu yang memodelkan fungsi kompleks aktiviti mental manusia.

Sibernetik teknikal, yang timbul daripada keperluan amalan, menggunakan alat matematik secara meluas, kini merupakan salah satu cabang sibernetik yang paling maju. Oleh itu, kemajuan sibernetik teknikal menyumbang dengan ketara kepada pembangunan cawangan lain, arah dan bahagian sibernetik.

Menduduki tempat penting dalam sibernetik teknikal teori algoritma optimum atau, yang pada asasnya adalah sama, teori strategi kawalan automatik optimum yang menyediakan ekstrem beberapa kriteria optimum.

Dalam kes yang berbeza, kriteria optimum mungkin berbeza. Sebagai contoh, dalam satu kes kelajuan maksimum proses sementara mungkin diperlukan, dalam satu lagi - penyebaran minimum nilai kuantiti tertentu, dll. Walau bagaimanapun, terdapat kaedah umum untuk merumus dan menyelesaikan pelbagai jenis masalah ini. baik hati.

Hasil daripada menyelesaikan masalah, algoritma kawalan optimum dalam sistem automatik ditentukan, atau algoritma optimum untuk mengenali isyarat terhadap latar belakang hingar dalam penerima sistem komunikasi, dsb.

Satu lagi hala tuju penting dalam sibernetik teknikal ialah pembangunan teori dan prinsip operasi sistem dengan penyesuaian automatik, yang terdiri daripada mengubah sifat sistem atau bahagiannya secara sengaja, memastikan peningkatan kejayaan tindakannya. Dalam bidang ini mereka sangat penting sistem pengoptimuman automatik, dibawa oleh carian automatik ke mod pengendalian optimum dan dikekalkan berhampiran mod ini di bawah pengaruh luar yang tidak dijangka.

Arah ketiga ialah pembangunan teori sistem kawalan yang kompleks, yang terdiri daripada sebilangan besar elemen, termasuk sambungan kompleks bahagian dan beroperasi dalam keadaan yang sukar.

Teori maklumat dan teori algoritma adalah sangat penting untuk sibernetik teknikal, khususnya teori mesin keadaan terhingga.

Teori mesin keadaan terhingga berkaitan dengan sintesis mesin mengikut keadaan operasi yang diberikan, termasuk menyelesaikan masalah "kotak hitam" - menentukan kemungkinan struktur dalaman mesin berdasarkan hasil kajian input dan outputnya, serta lain-lain masalah, sebagai contoh, persoalan tentang kebolehlaksanaan jenis mesin tertentu.

Mana-mana sistem kawalan dalam satu cara atau yang lain berkaitan dengan seseorang yang mereka bentuknya, menyediakannya, memantaunya, mengurus kerja mereka dan menggunakan hasil sistem untuk tujuan mereka sendiri. Ini menimbulkan masalah interaksi manusia dengan kompleks peranti automatik dan pertukaran maklumat antara mereka.

Penyelesaian kepada masalah ini adalah perlu untuk melegakan sistem saraf manusia daripada kerja yang tertekan dan rutin dan memastikan kecekapan maksimum keseluruhan sistem "man-machine". Tugas sibernetik teknikal yang paling penting ialah pemodelan bentuk aktiviti mental manusia yang semakin kompleks dengan matlamat untuk menggantikan manusia dengan automata di mana ini mungkin dan munasabah. Oleh itu, dalam sibernetik teknikal, teori dan prinsip untuk membina pelbagai jenis sistem pembelajaran sedang dibangunkan, yang, melalui latihan atau pendidikan, sengaja mengubah algoritmanya.

Sibernetik sistem kuasa elektrik- aplikasi saintifik sibernetik untuk menyelesaikan masalah kawalan, mengawal mod mereka dan mengenal pasti ciri teknikal dan ekonomi semasa reka bentuk dan operasi.

Elemen individu sistem kuasa elektrik, berinteraksi antara satu sama lain, mempunyai sambungan dalaman yang sangat mendalam yang tidak membenarkan membahagikan sistem kepada komponen bebas dan mengubah faktor yang mempengaruhi satu demi satu apabila menentukan ciri-cirinya. Menurut metodologi penyelidikan, sistem kuasa elektrik harus dianggap sebagai sistem sibernetik, kerana kaedah generalisasi digunakan dalam penyelidikannya: teori persamaan, pemodelan fizikal, matematik, digital dan logik.