Główne działy cybernetyki

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 05:38

Tu i teraz rozważymy cybernetykę jako złożoną naukę, zajmującą się ogromną liczbą problemów rasy ludzkiej. Wymieniamy gałęzie tej nauki i charakteryzujemy ich główne różnice oraz problemy zagadnień, którymi się zajmują, a także zwracamy uwagę na historię rozwoju cybernetyki.

Przegląd nauki

Cybernetyka (k-ka) to nauka, która łączy wiele składowych badanych gałęzi ludzkiej działalności. Ma na celu poznanie ogólnych praw dotyczących odbioru, przechowywania, przetwarzania i przesyłania informacji w złożonych i regulowanych systemach, na przykład w samochodzie, społeczeństwie lub żywym organizmie.

Sekcje cybernetyki podzielone są na ogromną liczbę elementów składowych i badają ogromny zakres obszarów ludzkiej działalności, wszystkie miejsca, w których przy pomocy wykorzystywania informacji człowiek mógłby ingerować w bieg wydarzeń.

Termin został wymyślony przez Ampère. Początkowo określał cybernetykę jako informację o rządzie państwa, który jest zobowiązany do zapewnienia obywatelskiej różnorodności.istniejące korzyści. Obecnie nauka ta jest definiowana jako doktryna praw obserwowanych i stosowanych w przekazywaniu informacji w strukturach mechanicznych, ciele i społeczeństwie; termin został ukuty przez N. Wienera.

Istnieje wiele innych sposobów na zdefiniowanie tej nauki, np. Lewis Kaufman, Gordon Pask itp.

Sekcje cybernetyki obejmują badanie informacji zwrotnych, czarnej skrzynki, elementów pochodnych pojęć wewnątrz maszyn, organizmów żywych i organizacji. Ta nauka koncentruje się na przetwarzaniu i reagowaniu na informacje.

Istnieje 7 głównych działów cybernetyki, ale często psychologię i socjologię można podzielić na odrębne gałęzie badań i działalność tej nauki, dlatego czasami dzieli się je na 8.

Pola działalności

Rozwój i działy cybernetyki, ich powstawanie i obszary badań są ściśle związane z przedmiotem badań, którym jest dowolny system, który można kontrolować. Pojęcia podejścia cybernetycznego i systemu zostały wprowadzone do cybernetyki, gdzie sam system traktowany jest jako pojęcie abstrakcyjne, na które nie ma wpływu pochodzenie ich materialnej natury. Przykładami takich struktur mogą być automatyczne regulatory w różnych mechanizmach, maszynach, ludzkim mózgu i jego społeczeństwie, populacji biologicznej itp. Każdy z powyższych systemów to przede wszystkim relacja między wieloma składnikami rozpatrywanego systemu, sposoby postrzegania, zapamiętywania i przetwarzania informacji oraz oczywiście możliwość ich wymiany między systemami. Cybernetyka się rozwijaogólne zasady, które pozwalają zarządzać systemem i doprowadzić go do automatyzacji. Pojawienie się cybernetyki spowodowane jest powstaniem maszyn w latach czterdziestych XX wieku, a jej szybki rozwój i zastosowanie w praktyce wiąże się z rozwojem elektronicznej techniki obliczeniowej.

Oprócz sposobów analizy informacji, cybernetyka używa potężnych narzędzi do syntezy rozwiązań problemów dostarczanych przez analizę matematyczną, algebrę liniową, teorię prawdopodobieństwa, informatykę, ekonometrię itp.

Cybernetyka odgrywa najważniejszą rolę w psychologii pracy. Wynika to z faktu, że cybernetyka, jako nauka o najlepszych sposobach kontrolowania systemu dynamicznego, bada całkowitą liczbę istniejących zasad sterowania i ich wzajemne powiązania w systemach dowolnej natury, od pocisku samonaprowadzającego do złożonego żywego organizmu. Drugi porządek cybernetyczny i jego elementy składowe.

Cybernetyka składa się z wielu gałęzi, a systemy i sekcje cybernetyki można podzielić według różnych zasad, ale dwa główne składniki tej nauki to cybernetyka drugiego rzędu i badania w biologii.

Czysta cybernetyka

Rozważmy k-ku drugiego rzędu (czysty). Jest to nauka, która bada systemy sterowania jako koncepcję. Próbuje znaleźć swoje główne zasady.

W czystej cybernetyce można zidentyfikować główne obszary nauki i działalności:

• Sztuczna inteligencja to nauka i technologia, dzięki której powstają maszyny wyposażone wintelekt. Szczególną uwagę zwraca się na programy komputerowe, właściwości inteligentnych systemów i ich zdolność do pełnienia funkcji twórczej, która jest uważana za cechę człowieka.
• K-ka drugiego rzędu - forma cybernetyki przeorientowana wcześniej na biologiczną naturę i formę jej poznania, skoncentrowaną na przedmiocie. Zwolennicy tej ścieżki naukowej uważają, że rzeczywistość jest konstruowana indywidualnie, a istniejąca wiedza jest „spójna” między podmiotami, ale nie jest tożsama ze światem doświadczeń zmysłowych.
• Komputerowa forma widzenia - wizja techniczna, która opiera się na technologii umożliwiającej maszynom wykrywanie, śledzenie i klasyfikowanie obiektów. Jako dyscyplina technologiczna, przemysł ten stara się zastosować dane teoretyczne i modele wirtualnie rejestrowanej wizji do stworzenia modelu wizji komputerowej. Żywe przykłady to: nadzór wideo, modelowanie otaczających obiektów, system interakcji, zdjęcia obliczeniowe itp.

• System sterowania - podzbiór narzędzi do zbierania danych o kontrolowanym obiekcie, a także opcje wpływania na niego. Głównym celem jest osiągnięcie jak najlepszego wyniku. Przedmiotami mogą być zarówno ludzie, jak i maszyny. Struktura relacji może zawierać dwa obiekty.
• System zarządzania, w którym osoba działa jako ogniwo regulacyjne, nazywa się systemem zarządzania.
• Główne sekcje cybernetyki obejmują również emergencję (emergencję). Teoria systemów definiuje ten elementcybernetyka jako szczególne właściwości systemu, których nie posiadają jego elementy. Istnieje zatem nieredukowalność cech jakościowych układu do sumy jego parametrów w obecności wszystkich składników. Synonimem tego zjawiska jest efekt systemowy.

Badania w biologii

Sekcja cybernetyki zajmująca się badaniem organizmu opiera się na danych uzyskanych podczas badania i analizy informacji o żywym organizmie. Głównym obszarem badań jest adaptacja żywych organizmów do otaczającego ich środowiska oraz rozważenie sposobów przekazywania materiału genetycznego od rodziców do dzieci. Jest inny kierunek - cyborgi.

Klasyczne sekcje cybernetyki, które badają systemy biologiczne, obejmują:

• Bioinżynieria to nauka o technologii i sposobie jej wykorzystania w praktyce medycznej i badaniach biologicznych. Dziedziny inżynierii biologicznej rozciągają się od tworzenia i działania sztucznego organu po hodowlę narządów z tkanek.
• Biologiczna k-ka - naukowa percepcja idei metody i technologii cybernetyki, zajmująca się rozważaniem problemów fizjologicznych i biologicznych.
• Bioinformatyka to gałąź cybernetyki, która bada całkowitą liczbę sposobów i podejść. Obejmuje metody matematyczne, algorytmiczne i strategiczne.
• Bionika to praktyczna nauka o zastosowaniu właściwości, parametrów, wykonywanych czynności i strukturalnego uporządkowania przyrody do urządzeń technicznych oraz zasad systemowych ich organizacji.
• Dalejdział cybernetyki zajmujący się badaniem ciała nazywa się naukami medycznymi – możliwościami wykorzystania osiągnięć technologicznych i ich wyników w dziedzinie medycyny i ochrony zdrowia. Wyróżnia się tutaj diagnostykę obliczeniową i zautomatyzowany system w placówce służby zdrowia.
• Oprócz wyżej wymienionych dziedzin nauki i działalności nauk biologicznych, obejmuje to również neurocybernetykę, badanie stanu homeostazy, biologię syntetyczną i biologię systemów.

Wprowadzenie do teorii systemów złożonych

W cybernetyce wyróżnia się pojęcie istnienia złożonego systemu. Teoria takich systemów zajmuje się analizą ich natury i przyczyn leżących u podstaw ich niezwykłych właściwości. Jego elementy składowe nazywane są Złożonym Systemem Adaptacyjnym (CAS), teorią systemów złożonych i samym systemem złożonym.

Rozważmy jeden z tych składników, a mianowicie CAC. Ma pewną liczbę właściwości:

1. Zbudowany z wielu podsystemów.
2. Uważany za system typu otwartego; wymienia potencjał energetyczny, substancje i informacje między systemami.
3. Właściwości takiej struktury nie są wywnioskowane z jej mniejszych poziomów organizacyjnych.
4. Ma strukturę fraktalną.
5. Może być w stanie stacjonarnym.
6. Potrafi zwiększyć porządek i złożoność poprzez działania adaptacyjne.

Systemy komputerowe i cybernetyka

Technologia komputerowa jest wykorzystywana przez człowieka do analizy zebranychzarządzanie informacjami i urządzeniami. Powyższe elementy czystej cybernetyki, sztucznej inteligencji i wizji komputerowej również są tutaj uwzględnione, ale oprócz nich wyróżnia się również:

• robotyka - praktyczne ćwiczenie związane z tworzeniem systemów technicznych typu zautomatyzowanego;
• DSSS to system wsparcia i podejmowania decyzji, którego głównym celem jest pomoc osobie w podejmowaniu trudnych decyzji. Główną cechą jest w pełni obiektywna analiza przedmiotu oceny;
• automat komórkowy to model typu dyskretnego, który badają: matematyka, biologia teoretyczna, teoria obliczalności, fizyka, a także mikromechanika. Głównym obszarem badań nad automatami komórkowymi jest badanie algorytmicznej rozwiązywania wszelkich problemów;
• symulator - imitacja procesu sterowanego przez maszynę lub osobę;
• teoria rozpoznawania wzorców to gałąź informatyki i dyscyplin pokrewnych, zajmująca się opracowywaniem metod klasyfikacji i identyfikacji, incydentów, sygnałów, okoliczności sytuacyjnych, procesów badanego obiektu lub grupy obiektów, charakteryzująca się obecność limitu w zestawie cech i cech jakościowych. Zakres zastosowań obejmuje systemy wojskowe i bezpieczeństwa;
• system kontroli - zestaw metod zbierania danych o kontrolowanym obiekcie oraz możliwości wpływania na zachowanie podmiotu lub obiektu. Głównym celem jest osiągnięcie określonych celów;
• automatyczny system sterowania (ACS) - kompleksowa edukacja ze środkówrodzaj sprzętu i oprogramowania. Inną częścią takiego systemu jest personel niezbędny do regulowania procesów w ramach działalności technologicznej, produkcji przedsiębiorstwa.

Wykorzystanie cybernetyki w inżynierii

Sekcje cybernetyki w obszarze działalności inżynierskiej dzielą się na:

1. System adaptacyjny, w którym podczas działania systemu następuje automatyczna zmiana danych algorytmicznych.
2. Ergonomia - nauka o adaptacji obowiązków, miejsca pracy, obiektów pracy i ich podmiotów oraz wirtualnych programów.
3. Inżynieria biomedyczna - forma i sposób zastosowania zasad inżynierii, jej zasad w praktyce medycznej i naukach biologicznych.
4. Neurokomputery to mechanizm przetwarzania danych oparty na zasadzie naturalnego systemu neuronowego.
5. Cybernetyka techniczna to dziedzina nauki zajmująca się badaniem technicznych systemów zarządzania. Głównym kierunkiem jest stworzenie zautomatyzowanego systemu regulacji.
6. Inżynieria systemów to dyscyplina z zakresu inżynierii radzieckiej, która zwróciła uwagę na metody projektowania, tworzenia i testowania systemów o złożonym charakterze technicznym, z myślą o ich dalszej eksploatacji.

Związek między cybernetyką a ekonomią i matematyką

Sekcje cybernetyki matematyki i ekonomii są podzielone na 6 kierunków studiów, po trzy dla każdej odrębnej nauki.

Wśród kierunków ekonomicznych wyróżniamy: ekonomię, jej zarządzanie orazbadania operacyjne. Ich głównym zadaniem jest znajdowanie pomysłów, które znajdują zastosowanie w działalności gospodarczej oraz optymalne rozwiązywanie problemów w obliczu różnorodnych problemów z wykorzystaniem np. modelowania statystycznego lub matematycznego.

Sekcje cybernetyki matematycznej obejmują systemy typu dynamicznego, teorię informacji i ogólną teorię systemów. Zajmują się głównie rozwiązywaniem problemów, w których konieczne jest posiadanie jasnej specyfikacji parametrów, analizowanych danych itp. Matematyczna reprezentacja informacji o cybernetyce jest najbardziej dokładna i poprawna.

Psychologia, socjologia i cybernetyka

W psychologii i socjologii sekcje cybernetyki dzielą się na k-tic psychologiczny i społeczny oraz memetykę. Do głównych zadań tych dziedzin nauki należy badanie struktury i funkcjonowania oddziaływań w różnych systemach o charakterze analitycznym, sferach świadomych i nieświadomych, modelowanie cech psychicznych człowieka oraz badanie teorii treści świadomość, kultura i jej ewolucja.

Informacje historyczne

Historia i działy cybernetyki są ściśle związane z rozwojem tej nauki. Początki współczesnego k-ki można uznać za początek lat 40., gdzie była to interdyscyplinarna dziedzina badań, łącząca układy różnych form sterowania, teorię obwodu elektrycznego, budowę maszyn, modelowanie typu logicznego, biologię w ewolucyjnym kierunku rozwoju i badań neurologicznych. Za pierwsze dzieło, z którego wywodzi się elektroniczny system sterowania, uważa się dzieło HaroldaCzarny (1927). Ogólnie rzecz biorąc, początkowo termin „cybernetyka” w starożytnej Grecji był używany w odniesieniu do sztuki mężów stanu.

Informacje i sekcje cybernetyki można warunkowo podzielić ze względu na przynależność do okresu, w którym badano to lub inne zjawisko. Samą naukę można podzielić na nowe i stare k-ku, gdzie nowe zaczyna się w latach 70., a stare, odpowiednio, od momentu pojawienia się nauki.

Badania w latach siedemdziesiątych kwitły w biologii, ale badania w latach osiemdziesiątych były już bardziej skoncentrowane na „interakcjach autonomicznej postaci politycznej i jej podgrupach, refleksyjnej świadomości podmiotu, który tworzy i odtwarza struktury wspólnoty polityczne.

Ostatnio wiele wysiłku włożono w badania nad teorią gier, ewolucyjnymi systemami sprzężenia zwrotnego i badaniami materiałów. Te obszary badań ożywiają zainteresowanie daną nauką.