Основные разделы кибернетики

Здесь и сейчас мы рассмотрим кибернетику как комплексную науку, занятую решением огромного количества проблем человеческой расы. Перечислим отрасли этой науки и охарактеризуем их основные отличия и проблематику вопросов, которыми они заняты, а также уделим внимание истории развития кибернетики.

Общие сведения о науке

Кибернетика (к-ка) – это наука, объединяющая в себе множество составных изучаемых отраслей человеческой деятельности. Она направлена на изучение общих закономерностей о получении, хранении, преобразовании и передаче информации в сложных и регулируемых системах, например в машине, обществе или живом организме.

Разделы кибернетики делятся на огромное количество составных компонентов и изучают огромнейший спектр сфер деятельности человека, всех мест, где при помощи эксплуатации информации, человек мог бы вмешаться в ход событий.

Термин был введен Ампером. Изначально он определил кибернетическую науку как информацию об управлении страной, которая обязана обеспечивать гражданское разнообразие существующих благ. В настоящее время эту науку определяют как учение о закономерностях, наблюдаемых и используемых при передаче информации в механических структурах, организме и социуме; термин был введен в оборот Н. Винером.

Существует и другое множество способов определения этой науки, например, по Льюису Кауфману, Гордону Паску и т. д.

Разделы кибернетики включают в себя изучение обратных связей, черного ящика, производных элементов концептов внутри машин, живых организмов и организаций. Эта наука акцентирует внимание на обработке информации и реагировании на нее.

Основных разделов кибернетики 7, но часто психологию и социологию могут разделять в отдельные отрасли изучения и деятельности этой науки, потому иногда их разделяют на 8.

Области деятельности

Развитие и разделы кибернетики, их становление и области исследований тесно связаны с объектом изучения, которым служит любая система, поддающаяся управлению. В кибернетику были введены понятия кибернетического подхода и системы, где саму систему рассматривают как абстрактное понятие, на которое не влияет происхождение их материальной природы. Примерами таких структур могут быть регуляторы автоматического типа в различных механизмах, машинах, мозг человека и его социум, биологическая популяция и т. д. Любая из вышеперечисленных систем – это, в первую очередь, взаимосвязь между множеством компонентов рассматриваемой системы, способы ими восприятия, запоминания и переработки информации и, конечно же, возможность ее обмена между системами. Кибернетика занимается разработкой общих принципов, позволяющих управлять системой и доводить ее до автоматизации. Появление кибернетики обязано созданию в сороковых годах двадцатого века машин, а ее стремительное развитие и применение на практике связано с развитием электронно-вычислительной техники.

Помимо способов анализа информации, кибернетика пользуется мощными инструментами, позволяющими синтезировать решение задач предоставленных математическим анализом, линейной алгеброй, теорией вероятности, информатикой, эконометрикой и т. д.

Важнейшую роль кибернетика играет в трудовой психологии. Это связано с тем, что кибернетика, как наука о наилучших способах управления динамической системой, изучает общее количество имеющихся принципов управления и их взаимосвязи в системах любой природы, начиная от самонаводящейся ракеты и заканчивая сложным живым организмом. Второй кибернетический порядок и его составные элементы.

Кибернетика состоит из множества отраслей, а системы и разделы кибернетики можно разделять по самым разнообразным принципам, но главные две составные данной науки, это кибернетика второго порядка и исследования в биологии.

Чистая кибернетика

Рассмотрим к-ку второго порядка (чистую). Это наука, занятая изучением систем управления, как каким-либо понятием. Она пытается найти ее главные принципы.

В чистой кибернетике основными областями изучения и деятельности можно выделить:

• Искусственно созданный интеллект – науку и технологию, создающую машины, наделенные интеллектом. Особое внимание уделяется компьютерным программам, свойству интеллектуальных систем и их способности выполнять творческую функцию, считающуюся особенностью человека.
• К-ка второго порядка – форма, переориентированной ранее кибернетики на биологическую природу и форму ее познания, ориентирована на субъект. Сторонники этой стези науки считают, что реальность конструируется индивидуально, а имеющееся знание «согласуется» между субъектами, но не является тождественным миру опыта чувств.
• Компьютерная форма зрения – техническое зрение, в основе которого лежит технология, позволяющая заниматься обнаружением, отслеживанием и классификацией объектов машинам. Будучи технологической дисциплиной, эта отрасль стремится применять теоретические данные и модели виртуально записанного зрения, чтобы создать компьютерную модель зрения. Яркими примерами служат: видеонаблюдение, моделирование окружающих объектов, система взаимодействия, вычислительные фото и т. д.

• Система управления – подмножество средств для сбора данных о подконтрольном объекте, а также варианты воздействия на него. Главной целью является достижение наилучшего результата. Объектами могут выступать как люди, так и машины. В состав структуры взаимосвязей могут входить два объекта.
• Управленческую систему, где человек выступает регулирующим звеном, называют системой менеджмента.
• К основным разделам кибернетики также относят эмерджентность (эмергентность). Теория систем определяет этот элемент кибернетики как особые свойства системы, не имеющиеся у ее элементов. Таким образом, наблюдается несводимость качественных характеристик системы к общей сумме ее параметров при наличии всех компонентов. Синонимом этого явления называют системный эффект.

Исследования в биологии

Раздел кибернетики, изучающий организм, базируется на данных, полученных при изучении и анализе информации о живом организме. Главной областью изучения является приспособление живых организмов к среде вокруг и рассмотрение способов передачи генетического материала от родителей детям. Существует и другое направление – киборги.

К классическим разделам кибернетики, изучающей биологические системы, относятся:

• Биоинженерия – наука о технологиях и способах их применения в медицинской практике и биологических исследованиях. Области деятельности биологической инженерии простираются от создания и эксплуатации искусственного органа до выращивания органов из ткани.
• Биологическая к-ка – научное восприятие идеи о методе и технологии средств кибернетики, занятое рассмотрением физиологических и биологических задач.
• Биоинформатика – раздел кибернетики, изучающий общее количество способов и подходов. Включает в себя математические, алгоритмические и стратегические методы.
• Бионика – практическое учение о применении свойств, параметров, выполняемых действий и структурного устройства природы к техническим устройствам и системным принципам их организации.
• Очередным разделом кибернетики, изучающим организм называют медицинскую к-ку – варианты эксплуатации технологических достижений и их результатов в сфере деятельности медицины и здравоохранения. Здесь выделяют вычислительную диагностику и автоматизированную систему в здравоохранительной организации.
• Помимо вышеупомянутых отраслей изучения и деятельности биологической к-тики, сюда же относят нейрокибернетику, изучение состояния гомеостаза, синтетическую биологию и системную биологию.

Знакомство с теорией сложных систем

В кибернетике выделяют понятие о существовании сложной системы. Теория таких систем занимается анализом их природы и причин, лежащих в основе их неординарных свойств. Ее составными элементами называют Сложную Адаптивную Систему (САС), теорию сложных систем и собственно сложную систему.

Рассмотрим один из таких компонентов, а именно САС. Она обладает определенным рядом свойств:

1. Строится из множества подсистем.
2. Считается системой открытого типа; обменивается энергетическим потенциалом, веществами и информаций между системами.
3. Свойства такой структуры невыводимые из ее меньших организационных уровней.
4. Ей присущ фрактальный тип строения.
5. Может пребывать в стационарном состоянии.
6. Имеет способность к наращиванию упорядоченности и сложности за счет адаптационной активности.

Вычислительные системы и кибернетика

Вычислительная техника используется человеком для анализа собранной информации и управлению устройствами. Вышеупомянутые элементы чистой кибернетики, искусственный интеллект и компьютерное зрение также относятся сюда, но, помимо них, еще выделяют:

• робототехнику – практическое учение, занятое созданием технических систем автоматизированного типа;
• СППР – систему поддержки и принятия решений, главная цель которой, это помощь человеку в сложном принятии решения. Главной особенностью является полноценно объективный анализ предмета оценивания;
• клеточный автомат – модель дискретного типа, изучением которой заняты: математика, теоретическая биология, теория вычислимости, физика, а также микромеханика. Главной областью направления исследований клеточного автомата является изучение алгоритмической разрешимости каких-либо задач;
• симулятор – имитация процесса, управляемого аппаратом или человеком;
• теория распознавания образов – отрасль информатики и граничащих с ней дисциплин, занятая развитием методов классификации и идентификации, происшествий, сигнала, ситуативных обстоятельств, процессов изучаемого объекта или группы объектов, характеризующихся наличием предела в наборе качественных характеристик и признаков. Использование находит, начиная от военного дела и заканчивая системами безопасности;
• система управления – набор способов сбора данных об объекте, находящемся под контролем и варианты влияния на поведение субъекта или объекта. Главная цель – достижение конкретизированных целей;
• система управления автоматизированного типа (АСУ) – комплексное образование из средств аппаратного и программного типа. Еще одной частью такой системы является персонал, необходимый для регуляции процессов в рамке технологической деятельности, производстве предприятия.

Эксплуатация кибернетики в инженерном деле

Разделы кибернетики в инженерной области деятельности делятся на:

1. Адаптивную систему, в которой происходит автоматическая смена алгоритмических данных в ходе функционирования системы.
2. Эргономику - науку о приспособлениях обязанностей, рабочего места, трудовых объектов и их предметов и виртуальных программ.
3. Биомедицинскую инженерию – форму и способ применения принципов инженерии, ее принципов в медицинской практике и биологическом учении.
4. Нейрокомпьютеры – механизм по информационной переработке данных, основанный на принципе работы естественной нейронной системы.
5. Техническая кибернетика – научная отрасль, занятая изучением технических управленческих систем. Главное направление – создание автоматизированной системы регуляции.
6. Системотехника – дисциплина из области советской инженерии, обратившая внимание на способы проектирования, сотворения и испытания систем сложного технического типа, с целью их дальнейшей эксплуатации.

Взаимосвязь кибернетики с экономикой и математикой

Разделы кибернетики математики и экономики делятся на 6 отраслей изучения, по три на каждую отдельную науку.

Среди экономических областей изучения мы выделяем: экономическую к-тику, ее управление и исследование операций. Их главными задачами является нахождением идей, используемых в экономической деятельности и оптимальное решение задач при столкновении с разнообразными проблемами при помощи, например, статистического или математического моделирования.

Разделы математической кибернетики включают в себя системы динамического типа, теорию информации и общую теорию систем. Главным образом они заняты решением задач, в которых необходимо наличие четкой конкретизации параметров, анализируемых данных и т. д. Математическое представление информации о кибернетике является самым точным и верным.

Психология, социология и кибернетика

В психологии и социологии разделы кибернетики делятся на психологическую и социальную к-тику и меметику. Главными задачами данных отраслей науки являются изучение структуры и функционирования взаимодействий в разнообразных системах анализирующего характера, сознательных и бессознательных сферах, моделирование психических особенностей личности и изучение теории содержания сознания, культура и ее эволюции.

Исторические сведения

История и разделы кибернетики тесно связаны с развитием этой науки. Началом современной к-ки можно считать начало 1940-х годов, где она была междисциплинарной областью исследований, объединяющей системы разной формы управления, теорию электрической цепи, строение машин, моделирование логического типа, биологию в ее эволюционном направлении развития и неврологические исследования. Первой работой, откуда взяла свое начало система электронного управления, считается работа Гарольда Блэка (1927г.). Вообще, изначально термином «кибернетика» в античной Греции называли искусство государственных деятелей.

Информацию и разделы кибернетики можно условно разделять по принадлежности к периоду, в котором было изучено то или иное явление, информация. Саму науку можно разделить на новую и старую к-ку, где новая, начинается в области 1970-х годов, а старая, соответственно от момента появления науки.

Изучение семидесятых годов бурно развивалось в биологии, а вот исследования в восьмидесятых были уже больше направлены на «взаимодействие автономной политической фигуры и ее подгрупп, рефлексивное сознание предмета, создающего и воспроизводящего структуры политических сообществ.

Последнее время множество усилий прилагается в изучении теории игр, систем обратных связей эволюционного развития и изучение материалов. Эти сферы исследований возрождают интерес к рассматриваемой науке.