Dito at ngayon ay isasaalang-alang natin ang cybernetics bilang isang kumplikadong agham, na tumatalakay sa napakaraming problema ng sangkatauhan. Inilista namin ang mga sangay ng agham na ito at inilarawan ang kanilang mga pangunahing pagkakaiba at ang mga problema ng mga isyung kinasasangkutan nila, at binibigyang pansin din ang kasaysayan ng pag-unlad ng cybernetics.
Pangkalahatang-ideya ng Agham
Ang Cybernetics (k-ka) ay isang agham na pinagsasama-sama ang maraming bahagi ng mga pinag-aralan na sangay ng aktibidad ng tao. Ito ay naglalayong pag-aralan ang mga pangkalahatang batas tungkol sa pagtanggap, pag-iimbak, pagbabago at paghahatid ng impormasyon sa mga kumplikado at kinokontrol na sistema, halimbawa, sa isang kotse, lipunan o isang buhay na organismo.
Ang mga seksyon ng cybernetics ay nahahati sa isang malaking bilang ng mga constituent na bahagi at pinag-aaralan ang isang malaking hanay ng mga lugar ng aktibidad ng tao, lahat ng mga lugar kung saan, sa tulong ng pagsasamantala ng impormasyon, ang isang tao ay maaaring makagambala sa takbo ng mga kaganapan.
Ang termino ay likha ni Ampère. Sa una, tinukoy niya ang cybernetic science bilang impormasyon tungkol sa gobyerno ng bansa, na obligadong tiyakin ang pagkakaiba-iba ng civic.umiiral na mga benepisyo. Sa kasalukuyan, ang agham na ito ay tinukoy bilang ang doktrina ng mga batas na sinusunod at ginagamit sa paghahatid ng impormasyon sa mga mekanikal na istruktura, katawan at lipunan; ang termino ay likha ni N. Wiener.
Maraming iba pang paraan para tukuyin ang agham na ito, gaya ng Lewis Kaufman, Gordon Pask, atbp.
Kabilang sa mga seksyon ng cybernetics ang pag-aaral ng feedback, black box, mga nagmula na elemento ng mga konsepto sa loob ng mga makina, buhay na organismo at organisasyon. Nakatuon ang agham na ito sa pagproseso at pagtugon sa impormasyon.
Mayroong 7 pangunahing seksyon ng cybernetics, ngunit kadalasan ang sikolohiya at sosyolohiya ay maaaring hatiin sa magkahiwalay na sangay ng pag-aaral at aktibidad ng agham na ito, kung kaya't kung minsan ay nahahati sila sa 8.
Mga larangan ng aktibidad
Ang pagbuo at mga seksyon ng cybernetics, ang kanilang pagbuo at mga lugar ng pananaliksik ay malapit na nauugnay sa object ng pag-aaral, na kung saan ay anumang sistema na maaaring kontrolin. Ang mga konsepto ng cybernetic na diskarte at ang sistema ay ipinakilala sa cybernetics, kung saan ang sistema mismo ay itinuturing na isang abstract na konsepto, na hindi apektado ng pinagmulan ng kanilang materyal na kalikasan. Ang mga halimbawa ng naturang mga istruktura ay maaaring awtomatikong mga regulator sa iba't ibang mekanismo, makina, utak ng tao at lipunan nito, biyolohikal na populasyon, atbp. mga paraan kung paano nila nakikita, nasaulo at nagpoproseso ng impormasyon at, siyempre, ang posibilidad ng pagpapalitan nito sa pagitan ng mga sistema. Ang cybernetics ay umuunladpangkalahatang mga prinsipyo na nagpapahintulot sa iyo na pamahalaan ang system at dalhin ito sa automation. Ang paglitaw ng cybernetics ay dahil sa paglikha ng mga makina noong ika-apatnapu't siglo ng ikadalawampu siglo, at ang mabilis na pag-unlad at aplikasyon nito sa pagsasanay ay nauugnay sa pag-unlad ng teknolohiya sa electronic computing.
Bilang karagdagan sa mga paraan ng pagsusuri ng impormasyon, gumagamit ang cybernetics ng makapangyarihang mga tool upang i-synthesize ang solusyon ng mga problemang ibinigay ng mathematical analysis, linear algebra, probability theory, computer science, econometrics, atbp.
Cybernetics ang pinakamahalagang papel sa labor psychology. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang cybernetics, bilang ang agham ng pinakamahusay na paraan upang kontrolin ang isang dinamikong sistema, ay pinag-aaralan ang kabuuang bilang ng mga umiiral na mga prinsipyo ng kontrol at ang kanilang mga ugnayan sa mga sistema ng anumang kalikasan, mula sa isang homing missile hanggang sa isang kumplikadong buhay na organismo. Ang pangalawang cybernetic order at ang mga bumubuong elemento nito.
Ang cybernetics ay binubuo ng maraming sangay, at ang mga system at seksyon ng cybernetics ay maaaring hatiin ayon sa iba't ibang prinsipyo, ngunit ang pangunahing dalawang bahagi ng agham na ito ay ang second-order cybernetics at pananaliksik sa biology.
Purong Cybernetics
Isaalang-alang natin ang pangalawang-order (puro) k-ku. Ito ay isang agham na nag-aaral ng mga sistema ng kontrol bilang isang konsepto. Sinusubukan niyang hanapin ang kanyang mga pangunahing prinsipyo.
Sa purong cybernetics, matutukoy ang mga pangunahing bahagi ng pag-aaral at aktibidad:
- Ang Artificial intelligence ay ang agham at teknolohiya na lumilikha ng mga makina na pinagkaloobantalino. Ang partikular na atensyon ay binabayaran sa mga programa sa computer, ang mga katangian ng mga intelligent na system at ang kanilang kakayahang magsagawa ng isang malikhaing function, na itinuturing na isang tampok ng isang tao.
- K-ka ng pangalawang pagkakasunud-sunod - isang anyo ng cybernetics na muling nakatuon sa biyolohikal na kalikasan at ang anyo ng kaalaman nito, na nakatuon sa paksa. Ang mga tagapagtaguyod ng landas na ito ng agham ay naniniwala na ang realidad ay binuo nang paisa-isa, at ang umiiral na kaalaman ay "pare-pareho" sa pagitan ng mga paksa, ngunit hindi katulad ng mundo ng pandama na karanasan.
- Computer form of vision - technical vision, na nakabatay sa teknolohiyang nagbibigay-daan sa mga machine na mag-detect, masubaybayan at ma-classify ang mga bagay. Bilang isang teknolohikal na disiplina, ang industriyang ito ay naglalayong ilapat ang teoretikal na data at mga modelo ng halos naitala na paningin upang lumikha ng isang modelo ng computer vision. Ang mga matingkad na halimbawa ay: video surveillance, pagmomodelo ng mga nakapalibot na bagay, sistema ng pakikipag-ugnayan, computational na larawan, atbp.
- Control system - isang subset ng mga tool para sa pagkolekta ng data sa isang kinokontrol na bagay, pati na rin ang mga opsyon para sa pag-impluwensya dito. Ang pangunahing layunin ay upang makamit ang pinakamahusay na resulta. Ang mga bagay ay maaaring kapwa tao at makina. Ang istraktura ng relasyon ay maaaring maglaman ng dalawang bagay.
- Ang sistema ng pamamahala, kung saan gumaganap ang isang tao bilang isang link ng regulasyon, ay tinatawag na sistema ng pamamahala.
- Kabilang din sa mga pangunahing seksyon ng cybernetics ang paglitaw (emergence). Tinutukoy ng teorya ng sistema ang elementong itocybernetics bilang mga espesyal na katangian ng isang sistema na wala sa mga elemento nito. Kaya, mayroong isang irreducibility ng mga katangian ng husay ng system sa kabuuang kabuuan ng mga parameter nito sa pagkakaroon ng lahat ng mga bahagi. Ang kasingkahulugan para sa phenomenon na ito ay tinatawag na system effect.
Pananaliksik sa Biology
Ang seksyon ng cybernetics na nag-aaral sa organismo ay batay sa datos na nakuha sa pag-aaral at pagsusuri ng impormasyon tungkol sa isang buhay na organismo. Ang pangunahing lugar ng pag-aaral ay ang pagbagay ng mga buhay na organismo sa kapaligiran sa kanilang paligid at pagsasaalang-alang sa mga paraan kung saan ang genetic na materyal ay ipinadala mula sa mga magulang patungo sa mga bata. May isa pang direksyon - cyborgs.
Ang mga klasikal na seksyon ng cybernetics na nag-aaral ng mga biological system ay kinabibilangan ng:
- Ang Bioeengineering ay ang agham ng teknolohiya at kung paano ito gamitin sa medikal na kasanayan at biolohikal na pananaliksik. Ang mga larangan ng biological engineering ay mula sa paglikha at pagpapatakbo ng isang artipisyal na organ hanggang sa paglilinang ng mga organo mula sa tissue.
- Biological k-ka - pang-agham na pang-unawa sa ideya ng pamamaraan at teknolohiya ng cybernetics, na nakikibahagi sa pagsasaalang-alang ng mga problemang pisyolohikal at biyolohikal.
- Ang Bioinformatics ay isang sangay ng cybernetics na nag-aaral sa kabuuang bilang ng mga paraan at diskarte. May kasamang mathematical, algorithmic at strategic na pamamaraan.
- Ang Bionics ay isang praktikal na pagtuturo tungkol sa paggamit ng mga katangian, parameter, aksyong ginawa at ang istrukturang pagsasaayos ng kalikasan sa mga teknikal na kagamitan at ang sistematikong mga prinsipyo ng kanilang organisasyon.
- Susunodang seksyon ng cybernetics na nag-aaral sa katawan ay tinatawag na medikal na agham - mga opsyon para sa pagsasamantala ng mga teknolohikal na tagumpay at ang kanilang mga resulta sa larangan ng medisina at pangangalaga sa kalusugan. Dito, ang mga computational diagnostics at isang automated system sa isang organisasyon ng pangangalagang pangkalusugan ay pinili.
- Bilang karagdagan sa mga nabanggit na sangay ng pag-aaral at aktibidad ng biological science, kabilang din dito ang neurocybernetics, ang pag-aaral ng estado ng homeostasis, synthetic biology at systems biology.
Panimula sa teorya ng mga kumplikadong sistema
Sa cybernetics, ang konsepto ng pagkakaroon ng isang kumplikadong sistema ay naisa-isa. Ang teorya ng naturang mga sistema ay tumatalakay sa pagsusuri ng kanilang kalikasan at ang mga dahilan na pinagbabatayan ng kanilang mga pambihirang katangian. Ang mga bumubuo nitong elemento ay tinatawag na Complex Adaptive System (CAS), ang teorya ng mga kumplikadong sistema at ang kumplikadong sistema mismo.
Isaalang-alang natin ang isa sa mga bahaging ito, katulad ng CAC. Mayroon itong tiyak na bilang ng mga katangian:
- Binawa mula sa maraming subsystem.
- Itinuturing na open type system; nagpapalitan ng potensyal ng enerhiya, mga sangkap at impormasyon sa pagitan ng mga system.
- Ang mga katangian ng naturang istraktura ay hindi nahihinuha mula sa mas maliliit nitong antas ng organisasyon.
- Mayroon siyang fractal na uri ng istraktura.
- Maaaring nasa nakatigil na estado.
- May kakayahang pataasin ang kaayusan at pagiging kumplikado sa pamamagitan ng adaptive na aktibidad.
Computer system at cybernetics
Ang teknolohiya ng kompyuter ay ginagamit ng tao upang suriin ang mga nakolektaimpormasyon at pamamahala ng device. Ang mga elemento sa itaas ng purong cybernetics, artificial intelligence at computer vision ay kasama rin dito, ngunit, bilang karagdagan sa mga ito, sila ay nakikilala rin:
- robotics - isang praktikal na ehersisyo na kasangkot sa paglikha ng mga teknikal na sistema ng isang awtomatikong uri;
- Ang DSSS ay isang sistema ng suporta at paggawa ng desisyon, ang pangunahing layunin nito ay tulungan ang isang tao sa mahirap na paggawa ng desisyon. Ang pangunahing tampok ay isang ganap na layunin na pagsusuri ng paksa ng pagtatasa;
- Ang cellular automaton ay isang modelo ng discrete type, na pinag-aaralan ng: mathematics, theoretical biology, computability theory, physics, at micromechanics din. Ang pangunahing lugar ng pananaliksik sa cellular automaton ay ang pag-aaral ng algorithmic solvability ng anumang mga problema;
- simulator - imitasyon ng isang proseso na kinokontrol ng isang makina o isang tao;
- Ang teorya ng pattern recognition ay isang sangay ng computer science at mga kaugnay na disiplina, na nakikibahagi sa pagbuo ng mga pamamaraan para sa pag-uuri at pagtukoy, mga insidente, signal, sitwasyon sa sitwasyon, mga proseso ng bagay o grupo ng mga bagay na pinag-aaralan, na nailalarawan sa pamamagitan ng ang pagkakaroon ng limitasyon sa hanay ng mga katangian at katangian ng husay. Mga gamit mula sa militar hanggang sa mga sistema ng seguridad;
- control system - isang hanay ng mga pamamaraan para sa pagkolekta ng data tungkol sa isang bagay na nasa ilalim ng kontrol at mga opsyon para sa pag-impluwensya sa gawi ng isang paksa o bagay. Ang pangunahing layunin ay makamit ang mga partikular na layunin;
- automated control system (ACS) - isang komprehensibong edukasyon mula sa paraanuri ng hardware at software. Ang isa pang bahagi ng naturang sistema ay ang mga tauhan na kinakailangan upang ayusin ang mga proseso sa loob ng balangkas ng mga teknolohikal na aktibidad, ang produksyon ng isang negosyo.
Pagsasamantala ng cybernetics sa engineering
Ang mga seksyon ng cybernetics sa larangan ng aktibidad ng engineering ay nahahati sa:
- Isang adaptive system kung saan nangyayari ang awtomatikong pagbabago ng algorithmic data sa panahon ng pagpapatakbo ng system.
- Ergonomics - ang agham ng mga adaptasyon ng mga tungkulin, lugar ng trabaho, mga bagay sa paggawa at ang kanilang mga paksa at virtual na programa.
- Biomedical engineering - ang anyo at paraan ng paglalapat ng mga prinsipyo ng engineering, ang mga prinsipyo nito sa medikal na kasanayan at biological science.
- Ang mga neurocomputer ay isang mekanismo sa pagproseso ng data batay sa prinsipyo ng natural na neural system.
- Ang Technical cybernetics ay isang sangay ng agham na may kinalaman sa pag-aaral ng mga teknikal na sistema ng pamamahala. Ang pangunahing direksyon ay ang paglikha ng isang awtomatikong sistema ng regulasyon.
- Systems engineering ay isang disiplina mula sa larangan ng Soviet engineering, na nagbigay-pansin sa mga pamamaraan ng pagdidisenyo, paglikha at pagsubok ng mga sistema ng isang kumplikadong teknikal na uri, na may layunin sa kanilang karagdagang operasyon.
Relasyon sa pagitan ng cybernetics at economics at mathematics
Ang mga seksyon ng cybernetics ng matematika at ekonomiya ay nahahati sa 6 na sangay ng pag-aaral, tatlo para sa bawat hiwalay na agham.
Sa mga pang-ekonomiyang larangan ng pag-aaral, itinatangi namin ang: agham pang-ekonomiya, pamamahala nito atpananaliksik sa pagpapatakbo. Ang kanilang mga pangunahing gawain ay ang maghanap ng mga ideya na ginagamit sa aktibidad sa ekonomiya at ang pinakamainam na solusyon sa mga problema kapag nahaharap sa iba't ibang problema gamit, halimbawa, istatistikal o matematikal na pagmomodelo.
Ang mga seksyon ng mathematical cybernetics ay kinabibilangan ng mga sistema ng dynamic na uri, teorya ng impormasyon at teorya ng pangkalahatang sistema. Pangunahing nakatuon sila sa paglutas ng mga problema kung saan kinakailangang magkaroon ng malinaw na detalye ng mga parameter, nasuri na data, atbp. Ang representasyon ng matematika ng impormasyon tungkol sa cybernetics ay ang pinakatumpak at tama.
Psychology, sociology at cybernetics
Sa sikolohiya at sosyolohiya ang mga seksyon ng cybernetics ay nahahati sa sikolohikal at panlipunang k-tic at memetics. Ang mga pangunahing gawain ng mga sangay ng agham na ito ay ang pag-aaral ng istraktura at paggana ng mga pakikipag-ugnayan sa iba't ibang mga sistema ng isang likas na pagsusuri, may malay at walang malay na mga globo, ang pagmomodelo ng mga katangian ng kaisipan ng isang tao at ang pag-aaral ng teorya ng nilalaman ng kamalayan, kultura at ebolusyon nito.
Makasaysayang impormasyon
Ang kasaysayan at mga seksyon ng cybernetics ay malapit na konektado sa pag-unlad ng agham na ito. Ang simula ng modernong k-ki ay maaaring ituring na simula ng 1940s, kung saan ito ay isang interdisciplinary na larangan ng pananaliksik, pinagsasama ang mga sistema ng iba't ibang anyo ng kontrol, ang teorya ng electrical circuit, ang istraktura ng mga makina, lohikal na uri ng pagmomolde, biology sa ebolusyonaryong direksyon nito ng pag-unlad at pananaliksik sa neurological. Ang unang gawain kung saan nagmula ang electronic control system ay itinuturing na gawa ni HaroldItim (1927). Sa pangkalahatan, noong una ang terminong "cybernetics" sa sinaunang Greece ay ginamit upang tumukoy sa sining ng mga statesman.
Ang impormasyon at mga seksyon ng cybernetics ay maaaring kondisyon na hatiin ayon sa pag-aari sa panahon kung saan ito o ang hindi pangkaraniwang bagay na iyon, ang impormasyon ay pinag-aralan. Ang agham mismo ay maaaring hatiin sa bago at lumang k-ku, kung saan nagsisimula ang bago noong 1970s, at ang luma, ayon sa pagkakabanggit, mula sa sandaling lumitaw ang agham.
Ang pag-aaral ng dekada sitenta ay umuusbong sa biology, ngunit ang pananaliksik noong dekada otsenta ay mas nakatuon na sa “interaksyon ng isang autonomous political figure at mga subgroup nito, ang reflexive consciousness ng paksa na lumilikha at nagpaparami ng mga istruktura ng mga pamayanang pampulitika.
Kamakailan, maraming pagsisikap ang ginawa sa pag-aaral ng teorya ng laro, evolutionary feedback system at pag-aaral ng mga materyales. Ang mga lugar ng pananaliksik na ito ay muling nagbabalik ng interes sa pinag-uusapang agham.
