Понятие кибернетика – это изучение целенаправленных систем, как одушевленных, так и неодушевленных, и того, как они управляют собой. Она фокусируется на функции механизмов обратной связи в круговой причинности замкнутых сигнальных контуров в сложных системах.
Самостоятельная деятельность в этих замкнутых системах вызывает изменения в окружающей среде. Эти изменения впоследствии приводят к изменениям в самой системе. И действие, и его последствия происходят внутри системы.
Особый интерес для кибернетики представляет поток информации, проходящий через систему. А также то, как система использует эту информацию для управления собой.
Ее можно назвать наукой об организации с акцентом на динамические свойства организуемых систем.
Понятие кибернетика: больше о кибернетике
Кибернетика – это междисциплинарная наука. Она изучает процессы управления в одушевленных и неодушевленных системах, машинах и существах с акцентом на саморегуляцию. Она достигается с помощью контуров обратной связи.
Норберт Винер определил “кибернетику” как изучение управления и коммуникации в животных и машинах в своей одноименной книге, опубликованной в 1948 году.
Название “кибернетика” происходит от греческого kybernts. Машины, созданные на основе кибернетики, робототехники и биологии, стали довольно популярны благодаря киноиндустрии. Киборг, то есть организм с искусственными и естественными системами, – это такая машина.
Этот организм можно представить как саморегулирующуюся человеко-машину. Она использует сенсоры, искусственный интеллект и системы управления с обратной связью для саморегуляции.
Кроме того, киберпространство (электронная среда компьютерных сетей, через которую происходит онлайн-общение) связано с кибернетической обработкой сигналов и теорией коммуникации.
Кибернетика – это обширная область, которая занимается изучением механических, биологических, социальных, физических и когнитивных систем. Кибернетика используется для описания систем с замкнутым сигнальным контуром.
В такой замкнутой сигнальной системе действия, предпринимаемые внутри системы, вызывают изменения в окружающей среде. А эти изменения в свою очередь, вызывают изменения внутри системы. В результате получается замкнутый контур. В нем действие и реакция происходят в одном и том же окружении системы.
Теория систем, философия, теория игр, управление восприятием, архитектура, искусственный интеллект и многие другие области знаний были затронуты кибернетикой. Однако основная цель остается неизменной: изучение системного управления для всех базовых систем.
Понятие кибернетика: когда она была открыта?
Кибернетика как естественный процесс существует уже давно. По сути, она существует столько же, сколько существует природа. По крайней мере, с тех пор как Платон придумал термин “кибернетика” для применения к правительству, кибернетика была концепцией общества.
Термин “кибернетика” стал популярным в наше время после публикации книги “Кибернетика” Норбертом Винером в 1948 году. Его подзаголовок гласил: “Контроль и коммуникация в животном и машине”.
Это было важно. Ведь он связал контроль (деятельность, осуществляемую в надежде достичь целей) с коммуникацией (связь и поток информации между действующим лицом и окружающей средой).
В результате Винер подчеркивает необходимость коммуникации в эффективном действии. Позже Гордон Паск предложил диалог как центральное взаимодействие систем, ориентированных на достижение целей.
Животные (биологические системы) и машины (небиологические, “искусственные” системы) могут действовать в соответствии с кибернетическими принципами. Это говорится в подзаголовке книги Винера. Что также было явным признанием того, что и живые, и неживые системы могут служить полезным целям.
Как работает кибернетика?
Цель любой кибернетической системы – построить ее таким образом, чтобы действия коррелировали с эталонным управляющим сигналом.
Это достигается за счет использования системы автоматического управления с обратной связью. Обратная связь определяет, какие действия следует отслеживать, какое поведение следует корректировать, как сравнивать действия с эталоном и как лучше изменить соответствующее поведение.
Эта регулирующая система развивается или самоорганизуется в естественных кибернетических системах. Искусственные кибернетические системы отвечают реализованным человеком системам автоматического управления. Контроллер и объект, которым он управляет, – два ключевых компонента кибернетических систем.
И естественные, и искусственные кибернетические системы склонны вначале к управляемому объекту, который содержит все возможности, необходимые для выполнения его функций, а затем, после того как объект точно охарактеризован, разрабатывают контроллер.
Когда эти два компонента соединяются, система начинает вести себя целенаправленно. Независимо от возмущений в системе, целью является сохранение всех ключевых характеристик системы в соответствии с заданным входным сигналом.
Для достижения этой цели контроллер должен быть способен побудить систему к соответствующим действиям, изменяющим соответствующие переменные.
Когда регуляторная система системы обнаруживает аномалию в ее поведении, она пытается исправить ее, оценивая несоответствие между воображаемой целью и аберрантным поведением и изменяя систему, чтобы компенсировать это несоответствие.
По мере того как система, теперь уже обладающая целью, начинает делать постепенные шаги к своей цели, этот процесс выявления и исправления ошибок повторяется.
Информация, поступающая туда и обратно между управляемым объектом и его контроллером, постепенно теряет свою иерархичность. Каждое звено этой замкнутой системы вносит свой вклад в общее управление системой.
Каждый компонент оказывает то или иное управляющее воздействие на остальные. По мере развития системы барьер между управляемым и управляющим объектами начинает стираться. Возникает круговая причинно-следственная связь.
Понятие кибернетика: как лучше всего создать кибернетическую систему?
Чтобы создать кибернетическую систему, она должна включать три фундаментальных концептуальных компонента:
- Метод выражения ее текущего состояния
- Способ выражения желаемого состояния
- Метод планирования перемещения из того места, где вы сейчас находитесь, в то место, куда вы хотите попасть.
Для определения и отображения текущего состояния можно использовать любой сенсорный метод. Оптические датчики (камеры), эхолокационные датчики (сонар), и датчики положения (GPS), могут помочь системе узнать о ее текущем состоянии.
Желаемое состояние может возникнуть как внутри системы, так и вне ее. Естественные кибернетические системы разрабатывают свои собственные цели, которые обычно направлены на выживание и поддержание баланса. Целевые состояния могут быть привнесены извне в искусственные кибернетические системы. Целевое состояние можно ввести извне, используя циферблат термостата или вход в пункт назначения на GPS.
Теперь ваша система стала целенаправленной, поскольку она может понять, где она находится и куда хочет попасть. Она может сравнить эти два состояния и проверить, совпадают ли они. Если они не совпадают, системе потребуется последний компонент – стратегия действий, которые приведут ее туда, куда она хочет попасть.
Заключение: понятие кибернетика и ее будущее
Несмотря на то, что ИИ во многом повлиял на кибернетику, в последние десятилетия кибернетика обогнала ИИ. Кибернетика используется во многих отраслях.
Биология. Кибернетика использовалась при изучении биологических систем живых существ. Она используется для поиска путей объединения биологических и искусственных систем и может помочь получить знания о том, как гены передаются из поколения в поколение.
Искусственные датчики в протезах ног или мозговые имплантаты для лечения некоторых видов слепоты – вот примеры этого.
Право. Кибернетика часто используется в правовой системе, чтобы понять правила. Она может быть полезна как для изучения различных правил и норм, так и для определения того, как они могут или не могут применяться в конкретных ситуациях.
Социология. Чтобы лучше понять социальные структуры в целом, социологи могут изучить системы взаимоотношений между различными группами людей.
Это имеет реальное значение для лучшего понимания толпы и беспорядков, а также причин их возникновения и способов избежать их в будущем.
Бизнес. Кибернетика может помочь менеджерам принимать более эффективные решения. Можно обнаружить системы или персонал, мешающие процессам, глядя на то, как работает организация в целом, а затем предпринять усилия для исправления ситуации.
Экономические системы. Экономисты изучали идеи саморегулирующейся экономики. С ее помощью изучаются различные экономики и разрабатываются теории их совершенствования.
