Российский государственный
университет
инновационных технологий
и
предпринимательства
Северный филиал
Реферат на тему:
«Информационно-кибернетический
подход Норберта Винера»
Работу выполнила:
Респа А.А.
И-022
Проверила:
Васильева И. С.
Великий Новгород
2012
Содержание
1. Первые
шаги кибернетики. Кибернетика
Н. Винера………………………………………….…3
1.1 Н.
Винер – "крестный отец"
кибернетики.....................................................................................3
1.2 Кибернетика
сегодня………………………………………………………………………………6
1.3 Техническая
кибернетика………………………………………………………………………….8
2. Взаимодействие
управляемой и управляющей систем…………………………………………...9
Литература…………………………………………………………………………………………….14
- Первые шаги кибернетики. Кибернетика Н. Винера
- Н. Винер – "крестный отец" кибернетики
Винер (Wiener) Норберт (26.11.1894, Колумбия,
Миссури, — 19.3.1964, Стокгольм), американский
учёный. К 14 годам изучил высшую математику,
в 18 лет стал доктором философии Гарвардского
университета. Раннее развитие В. отражено
в его книге "Я вундеркинд" (1953). С
1919 преподаватель, с 1932 профессор Массачусетского
технологического института. Занимался
математической логикой и теоретической
физикой. В 1920—30-е гг. получил известность
как математик работами по теории потенциала,
гармоническим функциям, рядам и преобразованиям
Фурье, тауберовым теоремам, общему гармоническому
анализу. Большое значение в теории случайных
процессов получила введённая В. мера
в пространстве непрерывных функций ("винеровская
мера").
Во время 2-й мировой
войны 1939—45 В. занимался электрическими
сетями, вычислительной техникой, в
частности в связи с баллистическими
расчётами. Несколько позднее, но независимо
от А. Н. Колмогорова, развил теорию интерполяции
и экстраполяции стационарных случайных
процессов. В. развил для таких процессов
теорию их "фильтрации", получившую
широкие технические применения. В 1945—47
работал в кардиологическом институте
в Мехико. В эти годы у В. возникла идея
о необходимости создания единой науки,
изучающей процессы хранения и переработки
информации, управления и контроля. Для
этой науки В. предложил название кибернетика,
получившее общее признание. Естественно,
что конкретное содержание этой новой
области знания не является созданием
одного В. Не меньшую роль сыграли в формировании
кибернетики, например, идеи К. Шеннона.
Но В. принадлежит, несомненно, первое
место в пропаганде значения кибернетики
во всей системе человеческих знаний.
Философские
и социологические взгляды В.
эклектичны. Однако должны быть отмечены
его настойчивые высказывания о
моральной ответственности учёных
в деле сохранения мира и борьбы
против использования достижений науки
в агрессивной военной политике.
В сочинениях писателей-фантастов
получила большой отклик идея В. о
возможности "бунта машин".
Почти
сто пятьдесят лет назад французский
физик и математик Андре Мари
Ампер закончил обширный труд — "Очерки
по философии наук". В нем знаменитый
ученый попытался привести в стройную
систему все человеческие знания.
Каждой из известных в то время
наук было отведено свое место в
системе. В рубрику за номером 83 Ампер
поместил предполагаемую им науку, которая
должна изучать способы управления
обществом.
Ученый
заимствовал ее название из греческого
языка, в котором слово "кибернетес"
означает "рулевой", "кормчий".
А кибернетикой в Древней Греции
называли искусство кораблевождения.
Между
прочим, Ампер в своей классификации
наук поместил кибернетику в разделе
"Политика", которая как наука
первого порядка делилась на науки
второго и третьего порядков. Ко
второму порядку Ампер отнес "политику
в собственном смысле", а кибернетику,
науку об управлении, он определил
в науку третьего порядка.
Каждой
науке соответствовал девиз в
стихотворной форме на латинском
языке. Кибернетику Ампер сопроводил
такими словами, звучащими весьма символично:
" .et secura cives ut pace fruantur" (" .и обеспечивает
гражданам возможность наслаждаться
миром").
Долгое
время после Ампера термином "кибернетика"
ученые широко не пользовались. По существу,
он был забыт. Но вот в 1948 году известный
американский математик Норберт
Винер опубликовал книгу под
названием "Кибернетика, или Управление
и связь в живых организмах
и машинах". Она вызвала большой
интерес ученых, хотя законы, которые
Винер положил в основу кибернетики,
были открыты и исследованы задолго
до появления книги.
Краеугольные
камни кибернетики — теория информации,
теория алгоритмов и теория автоматов,
изучающая способы построения систем
для переработки информации. Математический
аппарат кибернетики весьма широк:
здесь и теория вероятностей, и
теория функций, и математическая логика,
и многие другие разделы современной
математики.
В развитии
кибернетики большую роль сыграли
и биологические науки, изучающие
процессы управления в живой природе.
Но конечно, решающим в становлении
новой науки был бурный рост электронной
автоматики и особенно появление
быстродействующих вычислительных
машин. Они открыли невиданные возможности
в обработке информации и в
моделировании систем управления.
Как
в музыке стремятся положить на ноты
все человеческие чувства и настроения,
так и в кибернетике стремятся
положить на числа все ситуации,
происходящие в природе, в нашем
сознании.
На
протяжении столетий трудами математиков,
физиков, медиков и инженеров
— ученых разных стран — закладывался
фундамент и формировались принципиальные
основы кибернетики. Выдающееся значение
для ее развития имели труды американских
ученых К. Шеннона, Дж. Неймана, идеи нашего
всемирно известного физиолога И. П.
Павлова. Историки отмечают заслуги
и таких выдающихся инженеров
и математиков, как И. А. Вышнеградский,
А. М. Ляпунов, А. Н. Колмогоров. И правильнее
было бы говорить, что в 1948 году состоялось
не рождение, а крещение кибернетики —
науки об управлении. Именно к этому времени
с наибольшей остротой встал вопрос о
повышении качества управления в нашем
усложненном мире. И кибернетика дала
специалистам самого разного профиля
возможность применять точный научный
анализ для решения проблем управления.
Услугами
кибернетики стали пользоваться
математики и физики, биологи, физиологи
и психиатры, экономисты и философы,
инженеры различных специальностей.
У них к этой науке, так сказать,
двоякий интерес. С одной стороны
— развивать и совершенствовать
процессы управления в различных
сферах деятельности человека, повышать
производительность его труда. С
другой — стремиться постоянно, глубоко
и всесторонне изучать объекты
управления, находить все новые и
новые закономерности, которым подчиняются
процессы управления, раскрывать принципы
организации и структуры управляющих
систем. И неизбежно объектом самого
пристального изучения, самого детального
исследования становится живой организм:
сам человек как управляющая
система высшего типа, те или иные
функции которой инженеры и ученые
стремятся воспроизвести в автоматах.
1.2 Кибернетика сегодня
КИБЕРНЕТИКА
(греч.
— искусство управления) - наука об управлении,
получении, передаче и преобразовании
информации в кибернетических системах.
Непосредственной
предшественницей кибернетики была
теория автоматического управления,
рассматривающая относительно простые
объекты и управляющие системы,
описываемые системами дифференциальных
и разностных уравнений. С появлением
электронных цифровых вычислительных
машин в 1945 — 46 годах появилась
возможность ставить и успешно
решать задачу автоматизации не только
физических процессов, но и умственной
деятельности человека.
Центр
тяжести исследований сместился
от простых систем управления к сложным,
использующим, как правило, электронные
вычислительные машины в качестве основного
управляющего звена и превращающимся
постепенно в системы искусственного
интеллекта. Были разработаны системы
распознавания образов, распознавания
речевых сигналов и др. Одна из основных
функций искусственного интеллекта
– имитация способности человека
к обучению. Среди других его задач
– моделирование способности
к логическому выводу, постановке
новых задач и целей и т.
п. В результате технического воплощения
многих свойств человеческого интеллекта
строятся различные преобразователи
информации и роботы.
Основной
задачей теоретической кибернетики
является разработка аппарата и методов
исследований, пригодных для изучения
систем управления, независимо от их природы.
Теоретическая кибернетика включила
в себя ряд научных направлений,
развивавшихся ранее в таких
разделах математики, как математическая
логика, теория вероятностей, вычислительная
математика, теория информации, теория
кодирования, теория алгоритмов, теория
случайных процессов, теория игр, теория
статистических решений, а также
разделы, возникшие в самой кибернетике,
в первую очередь теория автоматов,
теория формальных языков и грамматик,
теория распознавания образов, теория
обучающихся и самоорганизующихся
систем и др.
Важной
отличительной особенностью теоретической
кибернетики является то, что она
ввела принципиально новый метод
изучения объектов и явлений —
так называемый математический эксперимент,
или машинное моделирование, позволяющее
производить исследование объекта
по его математической модели без
построения и исследования реальной
физической модели этого объекта. Математический
эксперимент можно применять
к объектам, не имеющим точного
математического описания в традиционной
форме. Наличие метода математического
эксперимента ставит теоретическую
кибернетику наряду с математикой
в особое положение по отношению
к другим наукам. А именно, имея свой
специфический предмет исследования
(системы управления), она вместе с тем
поставляет и новый метод исследования
(математический эксперимент), охватывающий
значительно большую, чем классические
дедуктивные математические методы, область
возможных применений, включая практически
все науки — естественные, технические
и гуманитарные. Появление ЦВМ и метода
машинного моделирования привело к тому,
что теория сложных систем управлений
стала одним из основных разделов кибернетики.
Методы комплексного исследования сложных
систем составляют основу системного
анализа и исследования операций. Помимо
теоретического ядра, в кибернетике возникли
(и впоследствии оформились как самостоятельные)
прикладные направления. Важнейшим из
них является разработка теоретических
основ вычислительной техники, в частности
разработка теории ЭВМ и математического
обеспечения ЭВМ, создание теории автоматизации
проектирования ЭВМ, разработка методов
(и создание на их основе технических средств)
применения ЭВМ для автоматизации сбора
и обработки данных, автоматизации дедуктивных
построений и др. Проблемы автоматизации
технологических процессов, управления
сложными тех. комплексами оформились
в самостоятельное направление, получившее
название технической кибернетики. Однако
задачи управления технологией всё больше
соприкасаются с задачами управления
предприятиями в организационно-экономическом
плане (планирование, управление запасами,
финансирование, управление кадрами и
т.п.). Эти задачи призвано решать другое
прикладное направление кибернетики –
кибернетика экономическая, основной
ветвью которой является разработка автоматизированных
систем управления предприятием. В последнее
время наметилась тенденция к органическому
слиянию автоматизированных систем технологического
и административного управления. Такие
системы получили название интегрированных.
Широкое практическое применение средств
и методов кибернетики привело к принципиальному
изменению свойств информационной среды
обитания человека и, как следствие, к
необходимости рассматривать производственные,
экономические и социальные структуры
общества с учётом повсеместной электронизации
процессов коммуникации, обработки информации
и принятия решений. Эти задачи призвана
решать новая наука – информатика. Проблемы
применении методов и технических средств
кибернетики для изучения биологических
систем, в частности организма человека
и его мозга, вызвали необходимость создания
кибернетики биологической, а автоматизация
медицинской диагностики, создание искусственных
органов и управление ими, управление
лечебным процессом и т.п. являются задачами
кибернетики медицинской.
1.3 Техническая кибернетика
ТЕХНИЧЕСКАЯ
КИБЕРНЕТИКА — направление (раздел)
кибернетики, в котором на основе
единых для кибернетики в целом
научных идей и методом изучаются
технические системы управления.
Техническая кибернетика – современный
этап развития теории и практики автоматического
регулирования и управления, а
также научная база для решения
задач комплексной автоматизации
производства, транспортных и др. сложных
систем управления. Сложные системы
управления, в которых как непременный
элемент принимает участие человек-оператор,
называются автоматизированными системами,
в отличие от систем автоматических,
функционирующих без непосредственного
участия в них человека. Проблема
"человек — машина", в которой
рассматриваются возможности рационального
распределения функций между
человеком и автоматически действующими
устройствами,— одна из главных
в технической кибернетике. Участие
человека в управлении агрегатами и
технологическими процессами, с одной
стороны, и в административном управлении,
с другой, также приводит к сращиванию
этих двух сфер управленческой деятельности
и к созданию единой человеко-машинной
системы управления. Поэтому, кроме
физиологических особенностей человека-оператора,
существенное значение приобретает
и его психологическое состояние.
Главной задачей инженерной психологии
является разработка методов использования
знаний о поведении человека при
проектировании и эксплуатации сложных
человеко-машинных систем управления.
Большое
значение в технической кибернетике
приобретают методы решения задач,
позволяющие преодолеть трудности,
возникающие из-за наличия значительного
числа взаимодействующих элементов
(подсистем), входящих в соответствующую
сложную систему.
Одним
из самостоятельных направлений
технической кибернетики является
распознавание образов. Распознающие
системы имеют большое научное
и практическое значение, их применяют
не только при создании читающих автоматов,
но и при распознавании и анализе
ситуаций, характеризующих состояние
технологических процессов или
физических экспериментов, а также
при разработке медицинских автоматизированных
диагностических устройств и
т. д. Одним из самостоятельных направлений
технической кибернетики является
направление, связанное с разработкой
систем автоматизированного проектирования
(САПР) разного рода объектов и систем.
2. Взаимодействие управляемой и
управляющей систем