Кибернетическая революция - Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики

Оглавление:

В естественных науках в первой половине нашего века ведущим направлением была физика. С 50-х годов прошлого века кибернетика стала оказывать все большее значение и влияние на развитие науки и всего образа жизни, наряду с физикой, химией и биологией. Кибернетика становится важным фактором научно-технической революции на высших этапах ее развития. Кибернетика возникла на стыке многих областей знаний — математики, логики, семиотики, биологии и социологии. Обобщающий характер кибернетических идей и методов сближает науку управления, как и кибернетику, с философией.

Задача обоснования исходных понятий кибернетики, особенно таких, как информация, управление, обратная связь и т.д., требует выхода в более широкую, философскую область знаний, где рассматриваются свойства материи — общие свойства движения, законы познания. Сама кибернетика как наука об управлении многое дает современной философской мысли. Она позволяет глубже раскрыть механизм самоорганизации материи, обогащает содержание категории связи, причинности, позволяет точнее изучить диалектику необходимости и случайности, возможности и действительности. Открывается путь для развития «кибернетической» эпистемологии, которая не заменяет диалектический материализм эпистемологией, но позволяет уточнить, конкретизировать и углубить ряд важных проблем в свете науки управления. Возникнув в результате развития и взаимообогащения ряда дисциплин, слабо связанных в недавнем прошлом в технической, биологической и социальной областях, кибернетика проникла во многие сферы жизни. Столь необычная «биография» кибернетики объясняется рядом причин, две из которых мы должны подчеркнуть. Во-первых, кибернетика имеет необычный синтетический характер. В этом отношении до сих пор существуют разногласия в интерпретации некоторых его проблем и концепций. Во-вторых, основные идеи кибернетики пришли к нам с Запада, где они с самого начала находились под влиянием идеализма и метафизики, а иногда и идеологии. То же самое, или почти то же самое, произошло и в нашей стране. Таким образом, становится очевидной необходимость разработки философских оснований кибернетики, освещения ее основных положений с позиции философского знания. Понимание кибернетических концепций с позиции философии будет способствовать более успешной теоретической и практической работе в этой области, создаст лучшие условия для эффективной работы и научного поиска в этой области знаний.

Кибернетика — это наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в технических, биологических и социальных системах. Ее основателем является американский математик Н. Винер (1894-1964), который в 1948 году опубликовал свою книгу «Кибернетика, или управление и связь у животных и машин». Новая наука получила свое название от древнегреческого слова «cybernetes», что означает «контролер», «рулевой», «рулевой». Основным интересом этой науки является широкий класс как живых, так и неживых систем.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики

Человек имел дело со сложными системами управления задолго до кибернетики (управление людьми, машинами; наблюдение за процессами управления в живых организмах и т.д.) Но кибернетика акцентировала внимание на общих закономерностях управления в различных процессах и системах, а не на их специфике. В «докибернетический» период знания о контроле и организации были «локальными», т.е. находились в отдельных областях. Так, уже в 1843 году польский мыслитель Б. Трентовский опубликовал малоизвестную ныне книгу «Отношение философии к кибернетике как искусству управления человеком». В своей книге «Опыт о философских науках» в 1834 году знаменитый физик Ампер дал классификацию наук, среди которых кибернетика — наука о текущей политике и практическом управлении государством (обществом) является третьей[1] .

Развитие идеи управления приняло форму накопления, агрегирования отдельных данных. Кибернетика рассматривает проблемы управления на стабильном фундаменте и вводит в науку новый теоретический «каркас», новый понятийный, категориальный аппарат. Общая кибернетика обычно включает теорию информации, теорию алгоритмов, теорию игр и теорию автоматов, техническую кибернетику.

Инженерная кибернетика — это отрасль науки, которая занимается инженерными системами управления. Основными направлениями исследований являются проектирование и создание автоматизированных и автоматических систем управления, а также автоматизированных устройств и систем передачи, обработки и хранения данных.

Основные задачи кибернетики включают:

1) установление фактов, общих для всех управляемых систем или некоторого их набора;

2) Выявить ограничения, присущие управляемым системам, и определить их происхождение;

3) Распознавать общие закономерности управляемых систем;

4) Определение способов практического применения установленных фактов и найденных закономерностей1 .

Кибернетический подход к системам характеризуется рядом концепций. Основные понятия кибернетики: управление, управляемая система, управляющая система, организация, обратная связь, алгоритм, модель, оптимизация, сигнал и др. Для систем любого типа термин «управление» можно определить следующим образом: Управление — это воздействие на объект, выбранное из множества возможных воздействий на основе имеющейся у него информации, которое улучшает его функционирование или развитие. Управляемые системы всегда имеют набор возможных изменений, из которых делается выбор предпочтительного изменения. Если у системы нет выбора, то нельзя сказать, что она управляема.

Есть существенная разница между работой дачника, размахивающего лопатой, и манипуляциями регулировщика на дорожной развязке. Первый воздействует на орудие, а второй управляет движением транспортных средств. Управление — это осуществление изменений в системе или перевод системы из одного состояния в другое в соответствии с объективно существующей или выбранной целью.

Управление также означает предвидение изменений, происходящих в системе после применения управляющего воздействия (сигнала, несущего информацию). Любая управляющая система рассматривается как единое целое управляющей системы (субъекта управления) и управляемой системы (объекта управления). Управление системой или объектом всегда происходит во внешней среде. Поведение любой управляемой системы всегда изучается с точки зрения ее взаимоотношений с окружающей средой. Поскольку все объекты, явления и процессы взаимосвязаны и влияют друг на друга, необходимо учитывать влияние среды на объект при его выборе и наоборот. Не каждая система может обладать свойством управляемости. Необходимым условием для того, чтобы система обладала хотя бы потенциалом управляемости, является ее организованность.

Для того чтобы управление функционировало, то есть целенаправленно изменяло объект, оно должно содержать четыре необходимых элемента:

каналы для сбора информации о состоянии среды и объекта.
канал для воздействия на объект.
цель управления.
метод (алгоритм, правило) управления, который указывает, как достичь цели с учетом информации о состоянии среды и объекта.

Понятие цели и целенаправленности

Основатель кибернетики Н. Винер писал, что «действие или поведение можно интерпретировать как направленное на достижение цели, то есть конечного состояния, в котором объект вступает в определенные отношения в пространстве и времени с другим объектом или событием «1. Цель определяется как внешней средой, так и внутренними потребностями субъекта управления. Цель должна быть достижима в принципе; она должна соответствовать текущей ситуации и возможностям системы (управляющей и управляемой). С помощью управляющих воздействий управляемая система может целенаправленно изменять свое поведение. Управляющая целеустремленность управляемых биологических систем формируется в процессе эволюционного развития живой природы. Это означает стремление организмов к выживанию и размножению. Целенаправленность искусственно управляемых систем определяется их разработчиками и пользователями.

Концепция обратной связи. Управление на основе «принципа обратной связи». Если между влиянием внешней среды и реакцией системы устанавливается связь, то это обратная связь. Принцип обратной связи характеризует информационную и пространственно-временную зависимость в кибернетической системе. Если поведение системы увеличивает внешнее воздействие, то это положительная обратная связь; если уменьшает — отрицательная обратная связь. Понятие обратной связи связано с целью управления. Поведение объекта контролируется величиной ошибки в положении объекта относительно стоящей цели.

Понятие информации. Управление — это информационный процесс. Информация — это «пища», «ресурс» контроля. Таким образом, кибернетика одновременно является наукой об информации и информационных системах и процессах. Первоначальное значение термина «информация» связано со сведениями, сообщениями и их передачей. Бурное развитие телефона, телеграфа, радио, телевидения и других средств массовой коммуникации в нашем веке потребовало повышения эффективности процессов передачи, хранения и обработки передаваемых информационных сообщений. Докибернетическое» понятие информации связано с набором сведений, данных и знаний. С появлением кибернетики оно стало гораздо более расплывчатым, неопределенным. Понятие информации в кибернетике уточняется в математических «теориях информации». Это теории статистической, комбинаторной, топологической, семантической информации2 .

В отечественной и зарубежной литературе предлагается множество различных концепций (определений) информации:

1) Информация как отраженное разнообразие,

2) Информация как устранение неопределенности (энтропии).

3) Информация как связующее звено между управляющей и управляемой системами.

4) Информация как преобразование сообщений,

5) Информация как единство содержания и формы (например, мысль — это содержание, а само слово, звук — это форма),

6) Информация — это мера упорядоченности, организованности системы в ее отношениях с окружающей средой.

Общее понятие информации должно включать в себя все определения информации, все виды информации. К сожалению, такая универсальная концепция информации пока не разработана.

Информация может быть структурной, застывшей, окостеневшей. например, в минералах, машинах, устройствах, автоматических линиях. В каждой машине воплощена научно-техническая информация, дух общества превратился в объект.

Информация также может быть функциональной, «фактическим контролем». Информация — это измеряемая величина. Он измеряется в битах.

Каковы свойства информации? Первая — это способность контролировать физические, химические, биологические и социальные процессы. Где есть информация, там есть контроль, а где есть контроль, там есть информация. Вторым свойством информации является ее способность передаваться на расстояние (путем перемещения носителя информации). Третье свойство — способность информации к обработке. Четвертое свойство — это способность сохраняться в любом временном интервале и изменяться во времени. Пятое свойство — способность переходить из пассивной формы в активную. Например, когда она извлекается из «памяти» для построения определенных структур (синтез белка, создание компьютерного текста и т.д.).

Понятие самоорганизации

Информация существенно влияет на ускоренное развитие науки, систем управления, технологий и различных отраслей народного хозяйства. Политика, политическое управление, экономика — это концентрированная семантическая информация, то есть такая информация, которая обрабатывается человеческим сознанием и реализуется в различных социальных сферах. Она обусловлена политическими, экономическими потребностями общества и циркулирует в процессе производства и социального управления. Социальная информация играет большую роль в обеспечении правопорядка, работе правоохранительных органов, образовании и воспитании подрастающих поколений. Информация — это неисчерпаемый ресурс общества. Информация — это фундаментальная основа мира, всего сущего. Современным научным обобщением всех информационных процессов в природе и обществе стала информатика — обобщенная наука о природе информации и законах информации.

Концепция самоорганизации. Эта концепция вошла в современную науку через идеи кибернетики. Процесс самоорганизации систем обусловлен таким неэнтропийным процессом, как управление. Энтропия — это мера дезорганизации, хаоса. Энтропия и информация обычно рассматриваются вместе. Информация — это то, что устраняет неопределенность, количество «устраненной» неопределенности. Тенденция к определенности, к повышению информированности — это неэнтропийный процесс (процесс с противоположным знаком).

Термин «самоорганизующаяся система» был введен кибернетикомУ. Росс Эшби для описания кибернетических систем. Самоорганизующиеся системы характеризуются:

1) Способность активно взаимодействовать с окружающей средой, чтобы изменить ее в направлении, обеспечивающем более успешное функционирование системы:

2) Наличие определенной гибкости структуры или адаптивного механизма, развившегося в ходе эволюции;

3) Непредсказуемость поведения самоорганизующихся систем;

4) Способность учитывать предыдущий опыт или возможность обучения.

Основными характеристиками самоорганизующейся социальной системы являются самоорганизующаяся активность, оптимальная надежность и вероятностная детерминация. Эти характеристики также характеризуют социальные системы.

Социальные самоорганизующиеся системы — это сложные системы. Их сложность заключается в том, что они состоят из различных подсистем, которые иерархически взаимосвязаны, причем каждая подсистема имеет свою собственную программу развития и поведение.

Социальная кибернетика — вероятностные системы, социальные системы с большим количеством параметров и нелинейными зависимостями. Общество характеризуется многозначными нелинейными и функциональными отношениями. Выявление этих взаимосвязей важно для научного знания, включая кибернетику. Системный эффект наиболее ярко проявляется в обществе: социальные системы подчиняются системным законам. Социальные системы с прогрессивной ориентацией развиваются надежно. В целом, надежность социальной системы выражается в том, что она живет несравненно дольше, чем ее компоненты.

Познание законов общества как самоорганизующейся кибернетической системы с целью создания оптимальной модели управления социальными процессами, вообще говоря, составляет предмет социальной кибернетики. Его специфика заключается в кибернетическом обеспечении процессов управления в социальных самоорганизующихся системах, в кибернетическом описании таких свойств социальных систем, как самоорганизующаяся активность, внутренняя целесообразность, оптимальная надежность и вероятностная детерминация. Принципы социальной кибернетики сосредоточены на изучении структурно-информационных отношений в социальных системах.

Вклад кибернетики в научную картину мира

Кибернетика устранила ту принципиально неполную научную картину мира, которая была присуща науке XIX и первой половины XX века. Классическая и неклассическая наука строила свое мировоззрение на двух фундаментальных постулатах — материи и энергии. Она создала материально-энергетическую, материально-полевую картину мира.

Представления о пространстве и времени основывались на постулатах о материи и энергии. Но в палитре научного мировоззрения отсутствовал самый важный «цвет» — информация. Глубочайшая причина сопряжения пространства и времени, а также всех изменений в мире происходит от изменения массы, энергии и информации. Недавний научный опыт показал, что реальный мир состоит из этих чрезвычайно фундаментальных элементов. Системы материальных объектов и материально-энергетических процессов также являются носителями, хранителями и потребителями информации. И точно так же, как Эйнштейн установил закон эквивалентности материи и энергии, существует закон (еще не открытый) эквивалентности массы, энергии и информации. Кибернетика (наряду с теорией информации) породила новое мировоззрение, основанное на информации, контроле, организации, обратной связи и целенаправленности. Возникла информационная картина мира. Не энергия, а информация займет первое место в мире научных концепций в XXI веке.

Фундаментальная природа информации означает, что хаос не может быть абсолютным. В каждом хаосе есть определенная степень порядка. Космос не может опуститься до фиксированной энтропии. Живые организмы и социальные системы движимы отрицательной энтропией (неэнтропией), т.е. противостоят беспорядку и хаосу. Массово-энергетические-информационные преобразования исчерпывают все возможные состояния космоса, а также его подсистем, включая человека, общество.

Кибернетика оказала революционное влияние на теоретическое содержание и методологию всех наук. Она упразднила непреодолимые границы между естественными, социальными и техническими науками. Она способствовала синтезу научных знаний, создавала структуры новых понятий, новый язык науки из понятий отдельных наук. Такие понятия, как информация, управление, обратная связь, система, модель, алгоритм и т.д., приобрели общенаучный статус.

Кибернетика дала человеку самое мощное оружие управления производством, обществом, инструмент для увеличения умственных способностей человека (компьютер). Современные компьютеры являются универсальными преобразователями информации, а с преобразованием информации человек связан во всех сферах своей деятельности (политика, экономика, наука, профессиональный мир и т. д.).

Философ Ф. Бэкон писал, что «когда открывается истина, она накладывает ограничения на мысли людей». Больше невозможно смотреть на мир «докибернетическим взглядом». Новая наука «кибернетика» сформировала свой собственный взгляд на мир, и это информационно-кибернетический стиль мышления.

На странице рефераты по философии вы найдете много готовых тем для рефератов по предмету «Философия».

Здесь темы курсовых работ по философии

Читайте дополнительные лекции: