Кибернетика – наука об управлении

 

В основе кибернетики лежит идея возможности развить общий подход к рассмотрению процессов управления в системах различной природы. Сила этой идеи заключается в том, что оказалось возможным, кроме общих рассуждений методического характера, предложить мощный аппарат для количественного описания процессов, для решения сложных задач управления, основанный на методах прикладной математики.

Кибернетика – наука об общих закономерностях процессов управления в системах любой природы. Предметом изучения кибернетики являются информационные процессы, описывающие поведение этих систем. Цель изучения - создание принципов, методов и технических средств для наиболее эффективных в том или ином смысле результатов управления в таких системах.

Основные особенности кибернетики как самостоятельной научной области состоят в следующем.

1. Кибернетика способствовала тому, что классическое представление о мире, состоящем из материи и энергии, уступало место представлению о мире, состоящем из трех частей: энергии, материи и информации, ибо без информации немыслимы организованные системы.

2. Кибернетика рассматривает управляемые системы не в статике, а в динамике, т.е. в их движении, развитии, при этом в тесной связи с другими (внешними) системами. Это позволяет вскрывать закономерности и устанавливать факты, которые иначе оказались бы невыявленными.

3. Как бы детально и строго мы ни старались изучать поведение системы, мы никогда не сможем учесть всё бесчисленное множество факторов, прямо или косвенно влияющих на него. Поэтому всегда следует вводить различные ограничения, считаться с неизбежностью наличия некоторых случайных факторов, являющихся результатом действия этих неучтенных процессов, явлений и связей. Кибернетика очень широко практикует именно такие вероятностные методы исследования, позволяющие, хотя и неопределенно, а лишь в вероятностном аспекте, т.е. в среднем, но строго и четко предсказать поведение сложных систем.

4. В кибернетике часто применяется метод исследования систем с использованием "черного ящика". Под "черным ящиком" понимается система, в которой исследователю доступна лишь входная и выходная информация этой системы, а внутреннее устройство неизвестно. При этом оказывается, что ряд важных выводов о поведении системы можно сделать, наблюдая лишь реакции выходных сигналов на изменения входных. Такой подход, в частности, открывает возможности объективного изучения систем, устройство которых либо неизвестно, либо слишком сложно, чтобы можно было вывести их поведение из свойств составных частей этих систем и структуры связей между ними.

5. Значение "черного ящика" в исследованиях трудно переоценить. Благодаря этому методу уже сделаны десятки крупнейших изобретений и открытий. "Черный ящик" незримо присутствует в исследованиях в любых областях природы, при разгадке тех или иных явлений. Классический пример "черного ящика" - телевизор. Большинство людей, которые им пользуются, не имеют ни малейшего представления о том, как он устроен. Но повернув ручку включения телевизора (входной управляющий сигнал), они ожидают выходного сигнала - изображения и звука.

6. Очень важным методом кибернетики, часто использующим понятие "черного ящика", является метод моделирования. Сущность этого метода, ставшего одним из самых мощных орудий развития науки и техники, состоит в замене реального интересующего нас объекта или процесса его моделью, т.е. некоторым другим объектом, процессом или формализованным описанием, более удобным для рассмотрения, исследования, управления, интересующие нас характеристики которого подобны характеристикам реального объекта. После такой замены исследуется уже не первичный объект, а модель, и результаты этих исследований распространяются на первичный объект (конечно, с известными оговорками).

Разработано большое число различных моделей. В экономических исследованиях, например, наибольшее распространение получили абстрактные модели объектов, выполненные в виде формализованных описаний на языке математики, - экономико-математические модели.

Практические приложения общих методов кибернетики изучаются в таких прикладных науках, как техническая кибернетика, информатика, экономическая кибернетика, химическая кибернетика и др. Особое место в кибернетике занимает методология исследования операций. Эта область кибернетики в наибольшей мере носит прикладной характер и непосредственно связана с решением актуальных хозяйственных задач. Центральным понятием исследования операций является понятие операции, под которым понимают совокупность действий, направленных на достижение определенной цели и выполняемых под чьим-либо руководством. Примеры операций: изготовление детали, запуск космического корабля, проектирование новой машины, автоматизированной системы и т.д.

Предметом исследования операций является количественный анализ любой человеческой целенаправленной деятельности, т.е. исследование операций - это прикладная математическая наука, связанная с процессами управления.

Математические методы исследования операций весьма разнообразны в той мере, в какой сложны и разнообразны объекты и процессы, для которых эти методы используются.

Проследим последовательно путь исследования от постановки задачи до получения результата.

1. Первичная формулировка задачи идет обычно от практики управления. В дальнейшем в её формулировке участвуют специалисты по исследованию операций. Они изучают особенности конкретной обстановки и при необходимости привлекают более узких специалистов. Совместно они анализируют информационную структуру процесса, обсуждают возможные критерии, рассматривают и уточняют цели управления, постановку задачи, вырабатывают приближенную целевую функцию управления.

2. Этот период можно кратко назвать этапом общей постановки задачи исследования и разработки содержательного описания процесса.

3. Формулировка математической постановки задачи и разработка математической модели. Трудность этого этапа - перевод описания задачи на язык математики и окончательное формирование целевой функции управления. Математические методы в чистом виде при исследовании больших систем, как правило, неприменимы: их приходится комбинировать, следует учитывать денежные и временные ресурсы, отпущенные на исследования.

4. Исследование модели, т.е. практическое решение задачи на модели. При использовании ЭВМ для этих целей возник еще один промежуточный этап - создание алгоритма и программы исследования модели на ЭВМ.

5. Получение результатов решения, выводов и рекомендаций - всё это выдается заказчику. Последнее слово остается за заказчиком, т.е. исследователи операций не принимают решение, а выдают лишь рекомендации. Исследователь должен быть независимым от заказчика, иначе заказчик невольно будет оказывать на него нежелательное давление. Исследователь должен преобразовать свои решения и рекомендации в набор инструкций и правил, предназначенных для руководителя и непосредственных исполнителей и понятных этому кругу работников.

Соображения, которые излагались до этого, дают основание рассматривать кибернетику как метод исследования, который используется в других науках. Отношение кибернетики к биологии, медицине, общественным наукам и технике аналогично отношению к ним математики.

Использование плодотворных идей кибернетики как метода исследования в других науках обогащает сознание в соответствующих областях. Возникает много новых дисциплин, таких как экономическая кибернетика, программирование обучения в педагогике, методическая лингвистика, применение кибернетики в праве и истории, медицинская кибернетика (включает в себя и методическую диагностику), нейрокибернетика, бионика, антибионика, биокибернетика, биофизическая кибернетика, кибернетика в военном деле, кибернетика в спорте, промышленном производстве, инженерном проектировании и т.д.

Имеются ли основания квалифицировать эти дисциплины как кибернетические, включаемые в раздел прикладной кибернетики? Прикладная кибернетика является не чем иным, как применением и использованием ее как метода исследования в других науках.

В качестве примера возьмем медицинскую кибернетику. Очевидно, что предмет этой дисциплины медицинский, а методы - кибернетические, при этом не исключаются и другие методы, которые будут в ней использоваться. Более точным названием было бы "кибернетическая медицина", и по существу она сводится не к кибернетике как науке, а является частью медицинских наук. Такая точка зрения не оставляет ни малейшего сомнения в том, что кибернетика является не чем иным, как методом в других науках, подобно математике; с её помощью изучаются определенные аспекты материальных систем. Но это не дает нам основания говорить о кибернетике как о некоторой сверхнауке, отрицающей другие методы.

Техническая кибернетика есть не что иное, как применение ее идей и методов в технике. В основном, это выражается в моделировании и создании устройств по принципу функционального подобия, т.е. машин, в которых налицо процесс управления, и наиболее совершенные из них - ЭВМ.

Плодотворным оказалось применение методов кибернетики в общественных науках, и в настоящее время здесь можно ожидать значительных результатов. Уже оформились как научные дисциплины социальная и экономическая кибернетика, кибернетическая психология, кибернетические методы используются в праве, истории, искусствоведений, языкознании, педагогике и т.д. Следует отметить, что кибернетика – лишь метод познания в этих науках; используя кибернетических подход, они не утрачивают свой общественный характер и свою идеологическую, классовую направленность. Борьба за идейную чистоту общественных наук не является и не может быть борьбой против кибернетики и её методов.



Дата: 2018-12-28, просмотров: 82.