Понятійний апарат терміну«кібернетика»
План
1. Поняття терміну «кібернетика».Джерела кібернетики
2. Кібернетика як наука
3. Методологічні проблемикібернетики
1. Поняттятерміну «кібернетика». Джерела кібернетики
Кібернетика –це наука про загальні закони одержання, збереження, передачі і перетворенняінформації в складних керуючих системах. Під керуючою системою розуміютьбудь-які біологічні, адміністративні, соціальні й економічні системи.
Економічнакібернетика – напрямок кібернетики, що використовує методи і засоби з метоюдослідження й організації процесів в економічних системах. Економічнакібернетика вивчає процеси збору, нагромадження і переробки інформації проекономічні об’єкти і явища. Предметом економічної кібернетики є процесикерування економікою країни, галузі, району, промислового комплексу, виробництваокремого підприємства. Методи аналізу, застосовувані в економічній кібернетиці,допомагають знаходити оптимальні рішення і режими керування і будуватираціональні системи обробки економічних даних, заснованих на використанніновітніх інформаційних технологій.
Дослідження зекономічної кібернетики зводяться до вибору показників, необхідних длякерування економічними об’єктами, до вибору способів одержання, передачі йобробки цих показників з найменшими витратами засобів, до вибору технічнихпристроїв обробки інформації на різних рівнях керування, вибір техніки зв’язку(обчислювальної техніки), до вивчення і рекомендації алгоритмів і програмиобробки інформації, що дозволяють на основі отриманих показників, знайтинеобхідне рішення в найбільш раціональному, з економічної точки зору, виді ідовести його до виконавців, до вивчення способів контролю й обліку виконуванихрішень.
Економічнакібернетика займається питаннями прийняття рішень і керування економічнимисистемами, застосування математичних моделей і одержуваних на їхній основімашинно-формальних висновків для прийняття рішень у реальних ситуаціях іпостановках. У рамках економічної кібернетики розробляються загальні питанняструктури, побудови і функціонування інформаційно керованих систем (ІКС). Особливаувага приділяється питанням ефективного збору інформації, її представлення,зміни, інтерпретації, виконання і циркуляції в ІКС.
Вперше слово«кібернетика» було введено давньогрецьким філософом Платоном. Угрецькій мові воно означає «кермовий», «керманич».Кібернетикою же в Древній Греції називали мистецтво керування кораблем чикораблеводіння.
У 1843 р.французький вчений Андре Марі Ампер опублікував велику працю «Нариси профілософію наук», в якій намагався привести в струнку систему всі людськізнання, якими розташовувало людство на той час. У цій системі було відведенемісце кожної з відомої на той час наук. Під номером 83 Амперів помістивпередбачувану їм науку 3-го порядку, що повинний вивчати способи керуваннясуспільством. Цю науку Ампер назвав кібернетикою, запозичивши цю назву здавньогрецької мови. Цікаво, що кожній науці відповідав девіз латинською мовою,і кібернетику Ампер супроводив такими словами: “… і забезпечуєгромадянам можливість насолоджуватися світом”.
Після Амператерміном «кібернетика» ніхто не користався і він був забутий.Наприкінці першої половини XX сторіччя цей термін був відроджений незалежно відАмпера. Початок офіційної історії науки «кібернетика» поклав ученийпрофесор математики Масачусетского технологічного інституту в США НорбертВінер. У 1948 р. він опублікував свою знамениту книгу ” Кібернетика абокерування і зв’язок у тварині і машині”. У цій праці була викладенаголовна сутність його навчання. Ця книга проголосила народження нової науки,хоча закони, що Н. Вінер поклав в основу своєї книги, були відкриті ідосліджені задовго до появи його книги.
У своїй книзіП. Вінер виклав ранню історію кібернетики. Він підвів підсумки всьому того, щобуло зроблено до нього. Виникнення кібернетики не було випадковим. Воно булопідготовлено розвитком науки і продуктивних силсуспільства. Протягомсторіч працями математиків, фізиків, інженерів, біологів і медиків закладавсяфундамент і формувалися принципові основи кібернетики.
Піонером кібернетикиможна вважати французького вченого Блеза Паскаля. У 1642 р. він сконструювавлічильну машину. В наступні роки Паскаль виготовив ще 7 машин, деякі з нихзбереглися до нашого часу.
У першійполовині XX ст. були досягнуті великі успіхи в області теорії машин, теоріїзв’язку, математики, теорії алгоритмів, теорії імовірності, математичномупрограмуванні. Велике значення в становленні науки кібернетики мали праціамериканських учених К. Шеннона і Дж. Неймана. Важливе значення для становленнякібернетики мало вчення І. П. Павлова про вищу нервову діяльність. Видатнийросіянин учений І. М. Сєченов у своїх роботах указував на подібність деякихфункцій у живому організмі з роботою машини.
Працірадянських фізіологів були основою головного положення кібернетики — вчення прозворотні зв’язки. Величезні заслуги належать вітчизняним ученим — І.А.Вишнєградському, А.М. Ляпунову, А.А. Андронову, А.І. Бергу, В.М. Глушкову, А.В.Канторовичу, А.Н. Колмогорову та ін.
В даний часкібернетичними дослідженнями займаються математики і фізики, біологи,фізіологи, психіатри й економісти, лінгвісти і філософи, інженери різнихспеціальностей. Дослідження з кібернетики підлеглі однієї мети: сприятимаксимальної автоматизації процесів керування в різних сферах людськоїдіяльності, підвищення продуктивності управлінської праці. Для розв’язання цієїзадачі глибоко вивчати об’єкти керування, знаходити закономірності, якимпідкоряються процеси керування, розкривати принципи організації і структурикеруючих систем.
2.Кібернетика як наука
Що собоюявляє кібернетика, яка сутність цієї науки? Чітке визначення сутності будь-якоїнауки має першочергове значення не тільки для її розвитку, але і для успішногопрактичного застосування ідей, методів і технічних засобів цієї науки влюдській діяльності. Однак дотепер єдиної думки про зміст кібернетики несклалося. Ця невизначеність про представлення кібернетики як науки,зумовлюється рядом причин.
Насамперед,кібернетика складається з багатьох напрямків, що включають конструювання ЕОМ,технічні засоби зв’язку, обробку, передачу і збереження інформації, логіку,теорію алгоритмів; проникає в біологію, психологію, семантику, лінгвістику,медицину, педагогіку, фізіологію, економіку, керування підприємствами і т.д. Узв’язку з цим визначення кібернетики формулюються по-різному, при цьому підкреслюютьсяїї різні сторони.
Основоположниккібернетики Н. Вінер визначив її як науку про керування і зв’язок у живихорганізмах і машинах. Відомий англійський кібернетик У. Р. Ешбі вважає, щопредметом кібернетики є область «усіх можливих машин», які вжеіснують, так і тих, котрі ще не створені ні людиною, ні природою. Німецькийфілософ Г. Клаус пропонує таке формулювання: «кібернетика є теоріязв’язків можливих динамічних саморегулюючих систем зі своїмипідсистемами». На думку англійського кібернетика Ст. Віра, справжньоюобластю дослідження кібернетики є дуже складні ймовірнісні системи. Він вважаєкібернетику наукою про правильне керування в будь-якій сукупності, розглянутоїяк єдине ціле. Польський вчений Г. Гриневський вважає, що основну роль у кібернетикуповинні відігравати відносно відокремлені системи. Предметом кібернетики, найого думку, є усі відносно відокремлені системи.
Ряд вдалихконцепцій предмету кібернетики висунули радянські вчені. С.А. Соболєв і А.А.Ляпунов вважають, що кібернетика може бути описана як наука про збереження,передачу і переробку інформації з метою керування за визначеними алгоритмами.А.Н. Колмогоров вважає кібернетику наукою, що «займається вивченням систембудь-якої природи, здатних сприймати, зберігати і переробляти інформацію івикористовувати її для керування і регулювання». На думку А.І. Берга,«кібернетика — наука про керування складними динамічними системами».Він включає в кібернетику не тільки вивчення загальних принципів керування, алеі розробку технічних засобів керування, а також використання цих принципів ізасобів у техніку, суспільстві і живих організмах. Ці концепції вченихдозволили висвітлити важливі риси кібернетики. Наведені визначення сутностікібернетики в основному збігаються з трактуванням її як науки про керування йінформацію. Багатоплановість же додаткових характеристик підкреслюють лишеспецифіку різних сфер застосування цієї науки в діяльності людини.
Кібернетикаабстрагується від речовинних субстратів і тому вона є формальною наукою. Вона являєсобою теорію, що описує зміст і конструкцію реальних об’єктів, і тому вона єзмістовною наукою. Тому кібернетику варто розглядати як наукуформально-змістовну. Вона, здійснюючи визначений абстрактний підхід до об’єктіврізної природи (технічної, біологічної, соціальної), вивчає реальні структури,структурні рівні організації матерії і їхніх атрибутів. Конкретними об’єктамидослідження кібернетики є складні динамічні системи. Саме ці системи єматеріальними носіями тих процесів, що досліджуються кібернетикою.
Предметомвивчення кібернетики є інформаційні процеси, що описують поводження складнихдинамічних систем. Ці процеси притаманні різним системам, отже, кібернетикавивчає ці загальні властивості, що не залежать від матеріальної основи системи.Вони можуть з’являтися в живій і в неживій природі, а також і в суспільстві.Об’єкт керування будь-якої природи має керуючий пристрій, наприклад, людськийорганізм і головний мозок, частини автомата. Об’єкт керування і керуючийпристрій обмінюються між собою інформаційною і керуючою інформацією. Усюдипроцес керування сполучений з передачею, нагромадженням, збереженням іпереробкою інформації, що характеризує керований об’єкт, хід процесу, зовнішніумови, програму роботи і т.д.
У різнихсистемах можуть бути різними за своєю природою носії інформації: світлові,звукові, хімічні, електричні, механічні, плівки і паперові документи. Але,незалежно від природи носія, інформаційні процеси підкоряються загальнимкількісним закономірностям. Ця аналогія між інформаційними процесами ікеруванням у системах різної природи і виявилась основою для створення наукикібернетики і вивчення математичними методами керуючих систем і процесівкерування.
Предметомдослідження кібернетики є, насамперед, кількісні закономірності, кількісніспіввідношення в процесах керування. При цьому кібернетика не ототожнюєпроцеси, що відбуваються в живому організмі, машині і суспільстві. Її нецікавить специфічні біофізичні чи біохімічні, чи процеси суспільного явища.Вона не наголошує на фізичну, біологічну, фізичну чи яку-небудь іншу природупроцесів керування, а прагне використовувати закономірності функціонуваннярізних класів систем і обмежується вивченням питання тільки про те, як живийорганізм, машина або інші об’єкти здійснюють переробку інформації, пов’язану зпроцесом керування. Метою цього вивчення є розробка принципів і методів, атакож створення технічних засобів для досягнення найбільш ефективнихрезультатів керування складними динамічними системами.
Кібернетика(її методологія) внесла серйозний вклад у розвиток науки керування різнимисистемами. Першочергове значення має вчення про зворотний зв’язок, щопредставляється в замкнутих системах у вигляді інформаційних потоків, якізамикають систему, Ступінь обґрунтованості керування визначається глибиноюпізнання якісних і кількісних закономірностей розвитку і функціонуванняоб’єктів керування. Вона збагатила арсенал засобів технології керування,поставивши на службу їй теорію інформації, обчислювальну техніку, математичніметоди аналізу і синтезу, методи людино-машинного моделювання. Але основнезначення кібернетики полягає в її концептуальному, тобто понятійному апараті, вїї ідеях, підході й установках, які характеризують кібернетичне мисленняпрацівників апарату керування.
Складнідинамічні системи являють собою широке поняття. У зв’язку з цим і кібернетика,яка вивчає такі системи, має винятково велику область застосування. Деякідослідники вважають, що кібернетика незастосовна в області неживої природи,інші ж відстоюють принцип загальності її застосування. Але з іншого боку,оскільки кібернетика проникає в природу, суспільство і мислення, неюобвинувачують у претензії на науку й у підміні діалектичного матеріалізму.
У дійсностіяк необґрунтоване розширення предмета кібернетики, так і невиправдане звуженнясфери її застосування позбавлені будь-яких основ. Справа в тім, що у всіхобластях людської діяльності існують складні динамічні системи. Узакономірностях керування цими системами міститься щось загальне. Ось цезагальне вивчається кібернетикою. Вона ні на що більше не претендує і непідмінює ні філософію, ні інші які-небудь науки.
Разом з тим,слід зазначити, що кібернетика безсумнівно має велике синтетичне значення. Їйпритаманна загальна тенденція до інтегрального об’єднання багатьох наук. Вонапротистоїть іншій тенденції прогресуючого роздроблення й ізоляції окремих наук.У цьому питанні кібернетиці належить особлива роль. Вона висуває багатопроблем, загальних для всіляких спеціальних наук. Кібернетика вивчає, як ужебуло сказано, складні динамічні системи, що є в будь-якій людській діяльності.Це стимулює дослідження конкретних питань керування, що приводить до розвиткуіснуючих і створенню нових напрямків у математичних підставах кібернетики й урозробці її технічних засобів. У результаті цього з’явилися і виникають новіконкретні аспекти кібернетики. У даний час кібернетику можна підрозділити втакий спосіб: теоретична кібернетика, що розробляє математико-логічні основи іфілософські питання; технічна кібернетика, що займається конструюванням іексплуатацією технічних засобів, застосовуваних у керуючих і обчислювальнихпристроях; прикладна кібернетика, що вирішує проблеми додатка результатівдослідження теоретичної і технічної кібернетики до розв’язання задач керуванняв промисловості, енергетиці, на транспорті, у біології, сільськомугосподарстві, економіці, медицині, лінгвістиці, зв’язку і т.д. Методи і ідеїкібернетики широко застосовуються у використанні процесів керування в народномугосподарстві. Цей напрямок досліджень виділився в самостійну наукову дисципліну- економічну кібернетику, яка вивчає процеси збору, нагромадження, збереження іпереробки інформації про економічні об’єкти і явища. Предметом економічноїкібернетики є процеси керування в економічних системах, реалізованих рухом іперетворенням інформації. Як такі системи, може розглядатися економіка країни,галузі, району, агропромислового комплексу, окремі підприємства (промислові,сільськогосподарські). Отже, економічна кібернетика — це наука про керуванняскладними економічними системами.
В даний час векономічній кібернетиці можна виділити три основних напрямки досліджень.Первісне становлення цієї науки пов’язано з розробкою математичних моделейекономічних систем, використанням електронної обчислювальної техніки для дослідженняцих моделей і розв’язання відповідних задач. Другий напрямок пов’язаний здослідженням економічної інформації: потоків інформації, що циркулюють ународному господарстві, характеристик інформаційних процесів, питаньорганізації обробки даних на всіх рівнях. Однак визначальним напрямком векономічній кібернетиці є розробка теорії і побудова автоматизованих системкерування в народному господарстві. Цей напрямок конкретизує і зводить воєдинодослідження інших розділів економічної кібернетики.
Прикладнакібернетика має важливе значення. Кібернетика не задовольняється знанням самим собою,а пропонує як необхідний додаток цих знань. Для неї важливо скористатисядобутими знаннями для розв’язання практичних задач. Одночасно фундаментальніідеї і методи кібернетики розширюють і збагачують наукові уявлення провзаємозв’язок різних галузей знань і сприяють математизації природних ігуманітарних наук.
Кібернетикависуває багато проблем, загальних для всіляких наук, і найтісніше пов’язуєтьсяз ними. Кібернетика пропонує комплексний підхід до аналізу різних явищ. Вонапривела до створення своєрідної наукової мови, єдиної термінології, завдякиякій поєднуються багато моментів різних наук, підводиться фундамент для їхньоїінтеграції. Мова кібернетики стає, певною мірою, універсальною і доступноюфахівцям різних областей людської діяльності. Кібернетика сприяє перетвореннюнаук з переважно описових у науки точні, що оперують кількіснимихарактеристиками і математичними закономірностями.
3.Методологічні проблеми кібернетики
Кібернетикиістотно поглиблює наші пізнання про навколишній світ. Вона внесла в нашсвітогляд ідею про інформаційний аспект матерії й енергії. Колишнє класичнеуявлення про світ, що складається з матерії й енергії, поступилося місцемновому уявленню про світ, що складається з трьох складових: матерії, енергії тапороджуваної інформації.
Кібернетикане тільки використовує загальні закони діалектичного матеріалізму для вивченняявищ і їхніх закономірностей, як і всі інші науки, але і створює штучні системи,що володіють властивостями, властивим природним системам, наприклад, автомати.
Фундаментальнимпоняттям кібернетики є звертаючий зв’язок. Це найважливіше поняттядіалектичного матеріалізму конкретизувалося в кібернетику.
Усі ціособливості кібернетики визначають і методи її дослідження. Їм притаманні такіосновні риси: функціональний і системний підходи, конкретність, математизація,моделювання та автоматизація. Широкі узагальнення кібернетики пояснюються тим,що вона здійснює комплексний підхід до досліджуваних об’єктів. Але кібернетиціпритаманний і функціональний підхід. Можливість і необхідність функціональногопідходу пояснюється трьома обставинами. По-перше, складні динамічні системимають здатність зберігати стійкість у визначених границях змін зовнішньогосередовища; по-друге, системи, що складаються з різних речовинних елементів,можуть мати великий ступінь подібності і виконувати однакові логічні функції;по-третє, ті самі форми поводження властиві системам з різними внутрішнімиструктурами.
Особливоважливе значення для кібернетики має системний підхід. Він виражається вкомплексному вивченні керованої системи з позицій системного аналізу. При цьомукожна складова частина системи розглядається локально, але не ізольовано відусієї системи.
Кібернетикане тільки сприяє пізнанню навколишнього світу, але і допомагає здійснювати задопомогою технічних засобів процеси керування, у зв’язку з цим її методихарактеризуються зробленою конкретністю. Без конкретного знання відтворитисистему керування у виді технічних засобів неможливо.
Вивченняпроцесів керування неможливо здійснити без кількісної характеристики ізастосування математики. У кібернетиці застосовується великий арсеналматематичних засобів: теорія інформації, математична логіка, математичнастатистика, теорія алгоритмів і ігор, теорія масового обслуговування,дослідження операцій, лінійне і динамічне програмування й ін. Математика всебільше проникає й у конкретні додатки кібернетики: економіку, біологію,медицину, лінгвістику, юстицію, торгівлю, зв’язок і ін. Кібернетика внеслаточність у вивчення всіх сфер діяльності. Вона включила в сферу своїх інтересівтакі питання, як спеціальні і штучні мови для запису інформації, різного родудатчики для знімання інформації, методи класифікації й обробки інформації.Вимоги точності викликало необхідність створення алгоритмів. Наприклад, длядодатка методів кібернетики з метою керування економічними процесами необхідноглибоко досліджувати закономірності точною мовою математики і логіки. Цепов’язано з відволіканням від якісних сторін змісту цих процесів. Таке уявленнявиражає собою формалізацію, тобто подання керування у вигляді деякої системикоманд, що описують необхідні впливи на ті чи інші параметри системи керування.
Кібернетичнийпідхід до вивчення керування системами тісно пов’язаний з моделюванням, що єнадзвичайно важливим засобом поглиблення пізнання навколишнього нас світу.Моделювання — це дослідження будь-яких об’єктів пізнання на їхніх моделях. Воновиникло задовго до появи кібернетики, але, зробивши його найважливішим своїмметодом, кібернетика надзвичайно розширила для моделювання сферу застосування.У більшості випадків воно застосовується для дослідження поводження керованихсистем, тому його часто називають функціональним моделюванням.
Кібернетикатісно пов’язана з автоматизацією. Першочергове значення для неї мають сучасніобчислювальні машини (ЕОМ) і автомати, що дозволяють автоматизувати логічні йарифметичні операції, ЕОМ вносить у кібернетику специфіку застосуванняматематичних методів і відкриває широкі можливості системного підходу довивчення навколишнього світу. Тільки там, де з’являється сучасна обчислювальнатехніка, там і успішно застосовуються кібернетичні методи дослідження ікерування.
Найважливішоюзадачею кібернетики є розробка технічних пристроїв, необхідних для технічноговідтворення й оптимізації процесів керування.
Кібернетикаобумовила перехід різних наук від описів до встановлення математичнихзакономірностей, що дозволяють застосовувати сучасні ЕОМ. Особливо важливо, щоматематизація і технізація все більше і більше проникають у сферу дослідженнясоціальних явищ.