Кібернетика
Наука про керування складними системами зі зворотним зв’язком називається кібернетикою. Від грецького kybernetike означає мистецтво керування. Американський математик Н. Вінер ( 1894-1964) уважається засновником кібернетики. В 1948 році він випустив книгу за назвою “Кібернетика”. Ця наука вивчає не речовинний склад систем і не їхню структуру (будова), а результат роботи даного класу систем. Кібернетика вивчає класи систем, як живих, так і неживих, у яких існує механізм зворотного зв’язка. Системи вивчаються в кібернетику по їхніх реакціях на
Поняття “чорного ящика” уперше було вжито в кібернетику. “Чорним ящиком” називався пристрій, 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
Дана наука досліджує способи зв’язку
Розглянемо діяльність ідеальної істоти, що одержало назву “демон Максвелла” для того, щоб ясніше визначити поняття інформації
Поняття інформації має таке велике значення, що воно ввійшло в заголовок нового наукового напрямку, що виник на базі кібернетики – інформатики (назва відбулася із з’єднання слів інформація й математика).
Кібернетика виявляє залежності між інформацією й іншими характеристиками систем
В 1871 році Максвелл виклав ідею такої істоти, в “Теорії теплоти”. У якій порушувався другий початок термодинаміки: “Коли частка зі швидкістю вище середньої підходить до дверцятам з відділення А або частка зі швидкістю нижче середньої підходить до дверцятам з відділення В, воротар відкриває дверцята й частка проходять через отвір; коли ж частка зі швидкістю нижче середньої підходить із відділення А або частка зі швидкістю вище середньої підходить із відділення В, дверцята закривається. Таким чином, частки більшої швидкості зосереджуються у відділенні В, а у відділенні А їхній концентрації зменшується. Це викликає очевидне зменшення ентропії, і якщо з’єднати обоє відділення тепловим двигуном, ми, начебто, одержимо вічний двигун другого роду”
Зв’язати інформацію з ентропією можливо, якщо одержувати від часток, що наближаються, інформацію про їхню швидкість і крапку удару остенку.
Робота “демона Максвелла” дозволяє встановити обернено пропорційну залежність між інформацією й ентропією. Інформація з підвищенням ентропії зменшується, тому що всі усредняется. Інформація зі зниженням ентропії збільшується
Так само можна сказати, що зв’язок інформації з ентропією свідчить і про зв’язок інформації з енергією. Дамо повне визначення енергії. Із грецького слова energeia означає діяльність. Вона характеризує загальну міру різних видів руху й взаємодії у формах: механічної, тепловий, електромагнітної, хімічної, гравітаційної, ядерної
Інформація росте з підвищенням розмаїтості системи, але на цьому її зв’язок з розмаїтістю не кінчається. Одним з основних законів кібернетики є закон “необхідної розмаїтості”.
Ефективне керування якою-небудь системою можливо тільки в тому випадку, коли розмаїтість керуючої системи більше розмаїтості керованої системи
Енергія й інформація зв’язані між собою. Точність сигналу, що передає інформацію, не залежить від кількості енергії, що використовується для передачі сигналу. Вінер приводить такий приклад: “Кров, що відтікає від мозку, на частку градуса тепліше, ніж кров, що притікає до нього”.
Чим більше ми маємо інформації про систему, який збираємося керувати, тим ефективніше буде цей процес
Загальне значення кібернетики позначається в наступних напрямках:
1 Загальнонаукове значення в трьох змістах: по-перше, тому що кібернетика дає загальнонаукові поняття, які виявляються важливими в інших галузях науки – поняття керування, складно-динамічної системи й т. п.. По-друге, тому що дає науці нові методи дослідження: імовірнісні, стохастические, моделювання на ЕОМ і т. д.. 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. Наприклад, у кібернетику вироблене правило (уперше для технічних систем), у відповідності, з яким для того, щоб знайти помилку в роботі системи, необхідна перевірка роботи трьох однакових систем. По роботі двох знаходять помилку в третій. Можливо, так діє й мозок
2. Філософське значення, оскільки кібернетика дає нове
Подання про світ, засноване на ролі зв’язку, керування, інформації, організованості, зворотному зв’язку, доцільності,
Імовірності
3. Найбільше відомо технічне значення кібернетики – створення на основі кібернетичних принципів електронно-обчислювальних машин, роботів, персональних комп’ютерів, що породило тенденцію кібернетизації й інформатизації не тільки наукового пізнання, але й всіх сфер життя
4 . Соціальне значення, оскільки кібернетика дає нове подання про суспільство як організованому цілому. Про користь кібернетики для вивчення суспільства чимало було сказано вже в момент виникнення цієї науки
5. Методологічне значення кібернетики визначається тим обставиною, що вивчення функціонування більше простих технічних систем використовується для висування гіпотез про механізм роботи. Якісно більше складних систем (живих організмів, мислення людини) з метою пізнання процесів, що відбуваються в них, – відтворення життя, навчання й т. п. Подібне кібернетичне моделювання особливо важливо в цей час у багатьох галузях науки, оскільки відсутні математичні теорії процесів, що протікають у складних системах, і доводиться обмежуватися їх простими моделями
(2 votes, average: 3.50 out of 5)