Бінарна алгебраїчна операція
Химия

Кибернетика — завантажити безкоштовно


Кибернетика - завантажити безкоштовно

Завантажити реферат: Кібернетика

План реферату

1. Кібернетика.

2. ЕОМ та персональні комп’ютери.

3. Моделі світу.

1. Кібернетика.

Кібернетика (у перекладі з грецького мистецтво управління) — це наука про управління складними системами із зворотним зв’язком. Вона виникла на стику математики, техніки та нейрофізіології, та її цікавив цілий клас систем, як живих, так і не живих, у яких існував механізм зворотного зв’язку. Засновником кібернетики по праву вважається американський математик Н. Вінер (1894-1964), який випустив у 1948 році книгу, яка так і називалася «Кібернетика»

Оригінальність цієї науки полягає в тому, що вона вивчає не речовий склад систем і не їхню структуру, а результат роботи даного класу систем. У кібернетиці вперше було сформульовано поняття “чорної скриньки” як пристрою, яке виконує певну операцію над сьогоденням та минулим вхідного потенціалу, але для якого ми не обов’язково маємо інформацію про структуру, що забезпечує виконання цієї операції

Системи вивчаються в кібернетиці з їхньої реакцій на зовнішні впливу, іншими словами, за тими функціями, які вони виконують. Поряд із речовим і структурним підходом, кібернетика ввела в науковий ужиток функціональний підхід як ще один варіант системного підходу в широкому розумінні

Якщо 17-те століття і початок 18-го століття — століття парових машин, то час є століття зв’язку та управління. У вивчення цих процесів кібернетика зробила значний внесок. Вона вивчає способи зв’язку та моделі управління, і в цьому дослідженні їй знадобилося ще одне поняття, яке було давно відомим, але вперше набуло фундаментального статусу в природознавстві — поняття інформації (з латинського ознайомлення) як міри організованості системи на противагу поняттю ентропії як заходи неорганізованості.

Щоб ясніше стало значення інформації, розглянемо діяльність ідеальної істоти, що дістала назву «демон Максвелла». Ідею такої істоти, що порушує другий початок термодинаміки, Максвелл виклав у “Теорії теплоти” що вийшла 1871 року. “Коли частка зі швидкістю вище середньої підходить до дверей з відділення А або частка зі швидкістю нижче середньої підходить до дверей з відділення, воротар відкриває дверцята і частка проходить через отвір; коли ж частка зі швидкістю нижче середньої підходить з відділення А або частка зі швидкістю вище середньої підходить з відділення В дверцята закривається. Таким чином, у відділенні А їхня концентрація зменшується. Це викликає очевидне зменшення ентропії, і якщо з’єднати обидва відділення тепловим двигуном, ми ніби отримаємо вічний двигун другого роду”

Кібернетика виявляє залежність між інформацією та іншими характеристиками систем. Робота “демона Максвелла” дозволяє встановити обернено пропорційну залежність між інформацією та ентропією. З підвищенням ентропії зменшується інформації та навпаки, зниження ентропії збільшує інформацію. Зв’язок інформації з ентропією свідчить і про зв’язок інформації з енергією

Енергія (від грецького energeia — діяльність) характеризує загальну міру різних видів руху та взаємодії у формах: механічної, теплової, електромагнітної, хімічної, гравітаційної, ядерної. Точність сигналу, який передає інформацію, не залежить від кількості енергії, яка використовується для передачі сигналу. Проте енергія та інформація пов’язані між собою. Вінер наводить такий приклад: «Кров, що відтікає від мозку, на долю градуса тепліше, ніж кров, що припливає до нього»

Загальне значення кібернетики позначається у таких напрямках:

Філософське значення, оскільки кібернетика дає нове уявлення про світ, засноване на ролі зв’язку, управління, інформації, організованості, зворотного зв’язку та ймовірності.

Соціальне значення, оскільки кібернетика дає нове уявлення про суспільство як організоване цілому. Про користь кібернетики вивчення суспільства багато було сказано вже на момент виникнення цієї науки.

Загальнонаукове значення у трьох сенсах: по-перше, тому що кібернетика дає загальнонаукові поняття, які виявляються важливими в інших галузях науки – поняття управління, складно динамічної системи тощо; по-друге, тому що дає науці нові методи дослідження: імовірнісні, стохастичні, моделювання на ЕОМ тощо; по-третє, тому що на основі функціонального підходу «сигнал-відгук» кібернетика формує гіпотези про внутрішній склад та будову систем, які потім можуть бути перевірені в процесі змістовного дослідження.

Методологічне значення кібернетики визначається тим, що вивчення функціонування більш простих технічних систем використовується для висування гіпотез про механізм роботи якісно складніших систем з метою пізнання процесів, що відбуваються в них — відтворення життя, навчання і так далі.

Найбільш відомо технічне значення кібернетики — створення на основі кібернетичних принципів ЕОМ, роботів, ПЕОМ, що породило тенденцію кібернетизації та інформатизації як наукового пізнання, а й усіх сфер життя.

2. ЕОМ та персональні комп’ютери (ПК).

Так само, як різноманітні машини та механізми полегшує фізичну працю людей, ЕОМ і ПК полегшують його розумову працю, замінюючи людський мозок у його найпростіших і рутинних функціях. ЕОМ діють за принципами «так-ні», і цього достатньо для того, щоб створити обчислювальні машини, хоча і поступаються людському мозку в гнучкості, але перевершують його за швидкістю виконання обчислювальних операцій. Аналогія між ЕОМ та мозком людини доповнюється тим, що ЕОМ хіба що грає роль центральної нервової системи для пристроїв автоматичного управління

Введене трохи пізніше в кібернетиці поняття самонавчання машин аналогічне відтворенню живих систем. І те, й інше є створення себе, можливе щодо машин, як і живих систем. Навчання онтогенетично є теж, що й саме відтворення філогенетично

Як би не протікав процес відтворення, це динамічний процес, що включає якісь сили або їх еквіваленти. Один із можливих способів представлення цих сил полягає в тому, щоб помістити активний носій специфіки молекули в частотній будові її молекулярного випромінювання, значна частина якого лежить, мабуть, в області інфрачервоних електромагнітних частот або навіть нижче. Може виявитися, що специфічні речовини (віруси) за певних обставин випромінюють інфрачервоні коливання, які мають здатність сприяти формуванню інших молекул вірусу з невизначеної магми амінокислот та нуклеїнових кислот. Цілком можливо, що таке явище можна розглядати як деяку привабливу взаємодію частот”

Такою є гіпотеза відтворення Вінера, яка дозволяє запропонувати єдиний механізм саме відтворення для живих та неживих систем.

Сучасні ЕОМ значно перевершують ті, які виникли на зорі кібернетики. Ще 10 років тому фахівці сумнівалися, що шаховий комп’ютер колись зможе обіграти пристойного шахіста, але тепер він майже на рівних бореться із чемпіоном світу. Те, що машина мало не вигравала у Каспарова за рахунок величезної швидкості перебору варіантів (100 мільйонів за секунду проти двох у людини) гостро ставить питання не тільки про можливості ЕОМ, а й про те, що таке людський розум

Передбачалося два десятиліття тому, що ЕОМ будуть з роками все більш потужними та масивними, але всупереч прогнозам найбільших учених, було створено персональні комп’ютери, які стали повсюдним атрибутом нашого життя. У перспективі на нас чекає загальна комп’ютеризація та створення людиноподібних роботів

Треба, втім, пам’ятати, що людина як логічно мисляче істота, а й творче, і це здатність — результат всієї попередньої еволюції. Якщо ж будуть побудовані не просто людиноподібні роботи, а й переважають його за розумом, то це привід не тільки для радості, але й для занепокоєння, пов’язаного як з роботизацією самої людини, так і з проблемою можливого «бунту машин», виходу їх з-під контролю людей і навіть поневолення ними людини. Звичайно, в 20 столітті це не більш ніж далека від реальності фантастика

3. Моделі світу

Завдяки кібернетиці та створенню ЕОМ одним з основних способів пізнання, нарівні зі спостереженням та експериментом, став метод моделювання. Застосовувані моделі стають все більш масштабними: від моделей функціонування підприємства та економічної галузі до комплексних моделей управління біогеоценозами, еколого-економічних моделей раціонального природовикористання в межах цілих регіонів до глобальних моделей

У 1972 році на основі методу «системної динаміки» Дж. Форрестера були побудовані перші так звані «моделі світу», націлені на вироблення сценаріїв розвитку всього людства у його взаємовідносинах із біосферою. Їх недоліки полягали у надмірно високого ступеня узагальнення змінних, що характеризують процеси, які у світі; відсутність даних про особливості та традиції різних культур тощо. Однак це виявилося дуже перспективним напрямком. Поступово зазначені недоліки долалися в процесі створення подальших глобальних моделей, які набували все більш конструктивного характеру, орієнтуючись на розгляд питань покращення існуючого еколого-економічного становища на планеті

М. Месаровичем та Е. Пестелем були побудовані глобальні моделі на основі теорії ієрархічних систем, а В. Леонтьєвим – на основі розробленого ним в економіці методу “витрати-випуску”. Подальший прогрес у глобальному моделюванні очікується на шляхах побудови моделей, дедалі більш адекватних реальності, що поєднують у собі глобальні, регіональні та локальні моменти

Поширюючись вивчення все більш складних систем, метод моделювання стає необхідним засобом, як пізнання, і перетворення дійсності. В даний час можна говорити як про одну з основних, про перетворювальну функцію моделювання, виконуючи яку воно робить прямий внесок в оптимізацію складних систем. Перетворювальна функція моделювання сприяє уточненню цілей та засобів реконструкції реальності. Властива моделюванню трансляційна функція сприяє синтезу знань – задачі, що має першорядне значення на сучасному етапі вивчення світу

Прогрес у сфері моделювання слід очікувати не по дорозі протиставлення одних типів моделей іншим, але в основі їх синтезу. Універсальний характер моделювання на ЕОМ дає можливість синтезу найрізноманітніших знань, а властивий моделювання на ЕОМ функціональний підхід служить цілям управління складними системами

Література:

  1. Вінер Н. «Кібернетика», М., 1968.
  2. Єршов А., Кузнєцов А., Гольц Я. «Основи ВТ», М., 1985.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *