Was nicht zum Studium der Kybernetik gehört. Was ist Kybernetik? Was ist ein Studium und wozu dient es. In Wirtschaft und Management

Eine andere Definition von Lewis Kaufman (Englisch): "Kybernetik ist das Studium von Systemen und Prozessen, die mit sich selbst interagieren und sich reproduzieren."

Kybernetische Methoden werden verwendet, um den Fall zu untersuchen, in dem die Aktion eines Systems in der Umgebung eine Änderung in der Umgebung verursacht, und diese Änderung manifestiert sich im System durch Rückkopplung, die Änderungen im Verhalten des Systems verursacht. Das Studium dieser "Rückkopplungsschleifen" ist das Wesen der Methoden der Kybernetik.

Die moderne Kybernetik war geboren, einschließlich der Forschung in verschiedenen Bereichen der Steuerungssysteme, der Theorie elektrischer Schaltungen, des Maschinenbaus, der mathematischen Modellierung, der mathematischen Logik, der Evolutionsbiologie, der Neurologie, der Anthropologie. Diese Studien erschienen 1940 hauptsächlich in den Schriften von Wissenschaftlern über die sogenannte. Macy-Konferenzen (Englisch).

Weitere Forschungsgebiete, die die Entwicklung der Kybernetik beeinflusst haben oder von ihr beeinflusst wurden: Kontrolltheorie, Spieltheorie, Systemtheorie (ein mathematisches Analogon der Kybernetik), Psychologie (insbesondere Neuropsychologie, Behaviorismus, Kognitionspsychologie) und Philosophie.

Bereich der Kybernetik

Alle gesteuerten Systeme sind Gegenstand der Kybernetik. Systeme, die nicht kontrollierbar sind, sind im Prinzip kein Gegenstand des Studiums der Kybernetik. Kybernetik führt Konzepte wie den kybernetischen Ansatz, das kybernetische System ein. Kybernetische Systeme werden unabhängig von ihrer materiellen Natur abstrakt betrachtet. Beispiele für kybernetische Systeme sind automatische Steuerungen in der Technologie, Computer, das menschliche Gehirn, biologische Populationen und die menschliche Gesellschaft. Jedes dieser Systeme ist eine Menge miteinander verbundener Objekte (Systemelemente), die in der Lage sind, Informationen wahrzunehmen, zu erinnern und zu verarbeiten sowie diese auszutauschen. Kybernetik entwickelt allgemeine Prinzipien zum Aufbau von Kontrollsystemen und Systemen zur Automatisierung geistiger Arbeit. Die wichtigsten technischen Mittel zur Lösung von Problemen der Kybernetik sind Computer. Daher ist das Aufkommen der Kybernetik als eigenständige Wissenschaft (N. Wiener, 1948) mit der Entwicklung dieser Maschinen in den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts und der Entwicklung der Kybernetik in theoretischer und praktischer Hinsicht verbunden - mit dem Fortschritt der elektronischen Datenverarbeitung Technologie.

Theorie komplexer Systeme

Die Theorie komplexer Systeme analysiert die Natur komplexer Systeme und die Gründe für ihre ungewöhnlichen Eigenschaften.

Komplexe Systeme
Theorie komplexer Systeme

Im Computerbereich

In der Computertechnik werden kybernetische Methoden verwendet, um Geräte zu steuern und Informationen zu analysieren.

Im Ingenieurwesen

Die Kybernetik in der Technik dient der Analyse von Systemausfällen, bei denen kleine Fehler und Mängel zum Ausfall eines ganzen Systems führen können.

In Wirtschaft und Management

Cyber-Kontrolle

In Mathematik

In der Soziologie

Geschichte

Im antiken Griechenland wurde der Begriff "Kybernetik", der ursprünglich die Kunst des Steuermanns bezeichnete, im übertragenen Sinne verwendet, um sich auf die Kunst des Staatsmannes zu beziehen, der die Stadt regierte. In diesem Sinne wird er insbesondere von Platon in den "Gesetzen" verwendet.

Das erste künstliche automatische Regelsystem, die Wasseruhr, wurde von dem antiken griechischen Mechaniker Ctesibius erfunden. In seiner Wasseruhr floss Wasser aus einer Quelle, beispielsweise einem Stabilisierungsbecken, in ein Becken und dann aus dem Becken auf die Uhrwerke. Das Ktesibius-Gerät verwendete eine kegelförmige Strömung, um den Wasserstand in seinem Tank zu kontrollieren und den Wasserdurchfluss entsprechend anzupassen, um einen konstanten Wasserstand im Tank aufrechtzuerhalten, sodass dieser weder überfüllt noch entleert wurde. Es war das erste wirklich automatische selbstanpassende künstliche Gerät, das keine externen Eingriffe zwischen Feedback- und Kontrollmechanismen erforderte. Obwohl sie dieses Konzept natürlich nicht als Wissenschaft der Kybernetik bezeichneten (sie betrachteten es als ein Gebiet der Ingenieurwissenschaften), gelten Ctesibius und andere Meister der Antike, wie Heron von Alexandria oder der chinesische Wissenschaftler Su Song, als die ersten, die sie studierten kybernetische Prinzipien. Die Erforschung von Mechanismen in Maschinen mit korrigierender Rückkopplung reicht bis ins späte 18. Jahrhundert zurück, als die Dampfmaschine von James Watt mit einem Steuergerät, einem Fliehkraft-Rückkopplungsregler, ausgestattet war, um die Drehzahl der Maschine zu steuern. A. Wallace beschrieb in seinem berühmten Werk von 1858 Feedback als „wesentlich für das Prinzip der Evolution“. 1868 veröffentlichte der große Physiker J. Maxwell einen theoretischen Artikel über Steuergeräte, einer der ersten, der die Prinzipien selbstregulierender Geräte betrachtet und verbessert. J. Ikskul hat den Rückkopplungsmechanismus in seinem Modell des Funktionskreises angewendet, um das Verhalten von Tieren zu erklären.

XX Jahrhundert

Die moderne Kybernetik begann in den 1940er Jahren als interdisziplinäres Forschungsgebiet, das Steuerungssysteme, elektrische Schaltungstheorie, Maschinenbau, logische Modellierung, Evolutionsbiologie und Neurologie kombiniert. Elektronische Steuersysteme gehen auf die Arbeit des Bell Labs-Ingenieurs Harold Black im Jahr 1927 zurück und verwendeten negative Rückkopplungen zur Steuerung von Verstärkern. Die Ideen beziehen sich auch auf die biologischen Arbeiten von Ludwig von Bertalanffy in der allgemeinen Systemtheorie.

Kybernetik als wissenschaftliche Disziplin basierte auf den Arbeiten von Wiener, McCulloch und anderen wie W. R. Ashby und W. G. Walter.

Walter war einer der ersten, der autonome Roboter baute, um die Verhaltensforschung von Tieren zu unterstützen. Zusammen mit Großbritannien und den Vereinigten Staaten war Frankreich ein wichtiger geografischer Standort für die frühe Kybernetik.

Während dieses Aufenthalts in Frankreich erhielt Wiener das Angebot, einen Aufsatz über die Vereinheitlichung dieses Teils der angewandten Mathematik zu schreiben, der sich in der Brownschen Bewegung (dem sogenannten Wiener-Prozess) und in der Telekommunikationstheorie wiederfindet. Im darauffolgenden Sommer benutzte er bereits in den USA den Begriff "Kybernetik" als Titel einer wissenschaftlichen Theorie. Dieser Titel sollte das Studium von "zweckgerichteten Mechanismen" beschreiben und wurde in dem Buch "Kybernetik oder Kontrolle und Kommunikation in Tier und Maschine" (Hermann & Cie, Paris, 1948) populär gemacht. In Großbritannien wurde darum 1949 der Ratio Club gegründet (Englisch).

Kybernetik in der UdSSR

Niederländische Sozialwissenschaftler Geyer und Van der Zouven 1978 hob eine Reihe von Merkmalen der aufkommenden neuen Kybernetik hervor. „Eines der Merkmale der neuen Kybernetik ist, dass sie Informationen als von einer Person erzeugt und wiederhergestellt betrachtet, die mit der Umgebung interagiert. Dies liefert die erkenntnistheoretische Grundlage der Wissenschaft aus der Sicht des Beobachters. Ein weiteres Merkmal der neuen Kybernetik ist ihr Beitrag zur Überwindung des Reduktionsproblems (Widersprüche zwischen Makro- und Mikroanalyse). So verbindet es das Individuum mit der Gesellschaft.“ Geyer und Van der Zouven stellten auch fest, dass „der Übergang von der klassischen Kybernetik zur neuen Kybernetik zu einem Übergang von klassischen Problemen zu neuen führt. Zu diesen Veränderungen im Denken gehören unter anderem Veränderungen von der Betonung des regierten Systems zum regierenden System und dem Faktor, der regierende Entscheidungen lenkt. Und ein neuer Schwerpunkt auf der Kommunikation zwischen mehreren Systemen, die versuchen, sich gegenseitig zu kontrollieren.“

Jüngste Bemühungen in der Erforschung von Kybernetik, Kontrollsystemen und Verhalten angesichts des Wandels sowie in verwandten Bereichen wie Spieltheorie (Analyse der Gruppeninteraktion), Rückkopplungssysteme in der Evolution und das Studium von Metamaterialien (Materialien mit den Eigenschaften von Atome, ihre Bestandteile, jenseits der Newtonschen Eigenschaften), haben zu einem Wiederaufleben des Interesses an diesem immer wichtiger werdenden Gebiet geführt.

Erweiterung der Definition um Informationsströme „aus jeder Quelle“, von den Sternen bis zum Gehirn.

Nach einer anderen Definition der Kybernetik, die 1956 von L. Kuffignal . vorgeschlagen wurde (Englisch), einem der Pioniere der Kybernetik, ist Kybernetik "die Kunst, die Wirksamkeit des Handelns sicherzustellen".

Eine andere Definition von Lewis Kaufman (Englisch): "Kybernetik ist das Studium von Systemen und Prozessen, die mit sich selbst interagieren und sich reproduzieren."

Bereich der Kybernetik

Theorie komplexer Systeme

Die Theorie komplexer Systeme analysiert die Natur komplexer Systeme und die Gründe für ihre ungewöhnlichen Eigenschaften.

Im Computerbereich

In der Computertechnik werden kybernetische Methoden verwendet, um Geräte zu steuern und Informationen zu analysieren.

Im Ingenieurwesen

Die Kybernetik in der Technik dient der Analyse von Systemausfällen, bei denen kleine Fehler und Mängel zum Ausfall eines ganzen Systems führen können.

In Wirtschaft und Management

In Mathematik

In der Soziologie

Geschichte

James Watt

XX Jahrhundert

Kybernetik als wissenschaftliche Disziplin basierte auf den Arbeiten von Wiener, McCulloch und anderen wie W. R. Ashby und W. G. Walter.

Norbert Wiener

Kybernetik in der UdSSR

Berühmte Wissenschaftler

Ampère, André Marie (-)
Wyshnegradskij, Ivan Alekseevich (-)
Norbert Wiener (-)
William Ashby (-)
Heinz von Förster (-)
Claude Shannon (-)
Gregory Bateson (-)
Klaus, Georg (-)
Kitow, Anatoli Iwanowitsch (-)
Lyapunov Alexey Andreevich (-)

Die Besonderheit dieser Wissenschaft liegt darin, dass sie nicht die materielle Zusammensetzung von Systemen und nicht deren Struktur untersucht, sondern das Ergebnis der Arbeit einer bestimmten Klasse von Systemen. In der Kybernetik wurde erstmals der Begriff einer „Black Box“ formuliert als ein Gerät, das eine bestimmte Operation an der Gegenwart und Vergangenheit des Eingangspotentials durchführt, für die wir aber nicht unbedingt Informationen über die Struktur haben, die die Durchführung dieser Operation.

Die Kybernetik als die Wissenschaft der Verwaltung des Untersuchungsgegenstandes verfügt über Kontrollsysteme. Damit die Steuerungsprozesse im System ablaufen können, muss es eine gewisse Komplexität aufweisen. Andererseits macht die Implementierung von Steuerungsprozessen in einem System nur dann Sinn, wenn sich dieses System verändert, bewegt, also wenn es sich um ein dynamisches System handelt. Daher kann festgelegt werden, dass das Untersuchungsobjekt der Kybernetik komplexe dynamische Systeme sind. Komplexe dynamische Systeme umfassen: lebende Organismen (Tiere und Pflanzen), sozioökonomische Komplexe (organisierte Personengruppen, Brigaden, Divisionen, Unternehmen, Industrien, Staaten) und technische Einheiten (Produktionslinien, Fahrzeuge, Aggregate). Angesichts komplexer dynamischer Systeme stellt sich die Kybernetik jedoch nicht die Aufgabe, ihre Funktionsweise umfassend zu untersuchen. Obwohl die Kybernetik die allgemeinen Gesetze von Kontrollsystemen studiert, liegen ihre spezifischen physikalischen Eigenschaften außerhalb ihres Blickfeldes. Wenn wir also aus kybernetischer Sicht ein so komplexes dynamisches System wie ein leistungsstarkes Kraftwerk untersuchen, konzentrieren wir uns nicht direkt auf die Frage der Effizienz, der Dimensionen von Generatoren, der physikalischen Prozesse der Energieerzeugung usw.

In Anbetracht des Betriebs eines komplexen elektronischen Automaten interessiert uns nicht, welche Elemente (elektromechanische Relais, Röhren- oder Transistortrigger, Ferritkerne, integrierte Halbleiterschaltungen) seine arithmetischen und logischen Geräte, Speicher usw Diese Geräte führen durch, wie sie an Managementprozessen teilnehmen.

Wenn wir schließlich aus kybernetischer Sicht die Arbeit eines bestimmten sozialen Kollektivs studieren, vertiefen wir uns nicht in die biophysikalischen und biochemischen Prozesse, die im Organismus der Individuen, die dieses Kollektiv bilden, ablaufen.

Mechanik, Elektrotechnik, Physik, Chemie, Biologie beschäftigen sich mit all diesen Themen. Gegenstand der Kybernetik sind nur die Aspekte der Funktionsweise von Systemen, die in ihnen den Ablauf von Kontrollprozessen bestimmen, also die Prozesse der Erhebung, Verarbeitung, Speicherung und Nutzung von Informationen zu Kontrollzwecken. Wenn jedoch bestimmte physikalisch-chemische Prozesse beginnen, die Kontrollprozesse des Systems signifikant zu beeinflussen, sollte die Kybernetik sie in ihren Forschungsbereich einbeziehen, aber nicht allumfassend, nämlich vom Standpunkt ihres Einflusses auf Kontrollprozesse.

Das Hauptziel der Kybernetik als Kontrollwissenschaft ist die Konstruktion auf der Grundlage des Studiums der Strukturen und Kontrollmechanismen solcher Systeme, einer solchen Organisation ihrer Arbeit, einer solchen Interaktion von Elementen innerhalb dieser Systeme und einer solchen Interaktion mit dem Äußeren Umgebung so zu gestalten, dass die Ergebnisse des Funktionierens dieser Systeme die besten sind, dh am schnellsten zum gesetzten Ziel führen würden, mit minimalem Aufwand bestimmter Ressourcen (Rohstoffe, menschliche Arbeit, Maschinenzeit, Kraftstoff usw.) zu funktionieren.

All dies lässt sich unter dem Begriff „Optimierung“ zusammenfassen. Zu den Hauptaufgaben der Kybernetik gehören:

a) die Feststellung von Tatsachen, die allen kontrollierten Systemen oder zumindest einigen ihrer Sätze gemeinsam sind;
b) Ermittlung der Beschränkungen, die kontrollierten Systemen innewohnen und deren Ursprung;
c) Finden von allgemeinen Gesetzen, die von geregelten Systemen befolgt werden;
d) die Bestimmung der Wege der praktischen Nutzung der festgestellten Tatsachen und der gefundenen Muster.

Das Hauptziel der Kybernetik ist daher die Optimierung von Steuerungssystemen. Gegenstand des Studiums der Kybernetik sind Steuerungsprozesse in komplexen dynamischen Systemen.

Die materialistische Dialektik dient als universelle Erkenntnismethode, die gleichermaßen auf das Studium aller Naturphänomene und des gesellschaftlichen Lebens anwendbar ist. Neben der allgemeinen philosophischen Methode werden jedoch in verschiedenen Wissenschaftsgebieten eine Vielzahl spezieller Methoden eingesetzt. Bis vor kurzem wurden in den biologischen und sozioökonomischen Wissenschaften moderne mathematische Methoden in sehr begrenztem Umfang eingesetzt.

Erst die letzten Jahrzehnte waren durch eine deutliche Zunahme der Anwendung in diesen Bereichen der Wahrscheinlichkeitstheorie und mathematischen Statistik, der mathematischen Logik- und Algorithmentheorie, der Mengen- und Graphentheorie, der Spieltheorie und Operationsforschung, der Korrelationsanalyse, der mathematischen Programmierung und anderer gekennzeichnet mathematische Methoden.

Theorie und Praxis der Kybernetik basieren unmittelbar auf der Anwendung mathematischer Methoden bei der Beschreibung und Untersuchung von Steuerungen und Prozessen, auf der Konstruktion adäquater mathematischer Modelle und deren Lösung auf Hochgeschwindigkeitsrechnern.

Systeme werden in der Kybernetik nach ihren Reaktionen auf äußere Einflüsse, also nach ihren Funktionen untersucht. Neben den materiellen und strukturellen Ansätzen führte die Kybernetik den funktionalen Ansatz als Variante des Systemansatzes im weiteren Sinne in die wissenschaftliche Anwendung ein. Die Anwendung systemischer und funktionaler Ansätze bei der Beschreibung und Untersuchung komplexer Systeme ist eines der methodischen Grundprinzipien der Kybernetik.

Der Systemansatz drückt sich in einer umfassenden Untersuchung des Systems aus der Sicht der Systemanalyse aus, d. h. der Analyse von Problemen und Objekten als eine Menge miteinander verbundener Elemente, basierend auf Vorstellungen über eine bestimmte Integrität des Systems.

Die Funktionsanalyse zielt darauf ab, die funktionalen Konsequenzen bestimmter Phänomene oder Ereignisse für das untersuchte Objekt zu identifizieren und zu untersuchen.

Dementsprechend beinhaltet der funktionale Ansatz die Berücksichtigung der Ergebnisse der funktionalen Analyse bei der Untersuchung und Synthese von Kontrollsystemen. Um Systeme zu studieren, verwendet die Kybernetik drei grundlegend verschiedene Methoden: mathematische Analyse, physikalisches Experiment und computergestütztes Experiment.

Die ersten beiden von ihnen werden auch in anderen Wissenschaften häufig verwendet. Das Wesen der ersten Methode besteht darin, den Untersuchungsgegenstand im Rahmen eines bestimmten mathematischen Apparates (z. B. in Form eines Gleichungssystems) zu beschreiben und dann mittels mathematischer Deduktion verschiedene Konsequenzen aus dieser Beschreibung abzuleiten (z , indem man das entsprechende Gleichungssystem löst). Das Wesen der zweiten Methode besteht darin, verschiedene Experimente entweder mit dem Objekt selbst oder mit seinem realen physikalischen Modell durchzuführen. Im Falle der Einzigartigkeit des untersuchten Objekts und der Unmöglichkeit einer signifikanten Beeinflussung desselben (wie zum Beispiel im Fall des Sonnensystems oder des Prozesses der biologischen Evolution) wird aus einem aktiven Experiment eine passive Beobachtung.

Somit ist eine der Hauptmethoden der Kybernetik die Methode der mathematischen Modellierung von Steuerungssystemen und Prozessen.

In dynamischen Systemen, die auf den theoretischen Grundlagen der Logik, Mathematik und weit verbreiteten Verwendung für diese Zwecke basieren

André Marie Ampere Vor etwa zweihundert Jahren vollendete er eine Arbeit mit dem Titel "Aufsätze zur Philosophie der Wissenschaften". Der französische Mathematiker und Physiker bemühte sich in seiner Arbeit, alle vorhandenen wissenschaftlichen Erkenntnisse in ein System zu bringen. In eine eigene Überschrift stellte der Wissenschaftler die Wissenschaft, die seiner Annahme nach die Art und Weise der Verwaltung der Gesellschaft untersuchen sollte. Er bildete den Namen dieser Wissenschaft aus dem griechischen Wort "cybernetes", was "Steuermann", "Steuermann" bedeutet.

Wissenschaftliche Kybernetik wurde von Ampere in der Rubrik "Politik" platziert. Lange Zeit wurde der Begriff überhaupt nicht verwendet, im Wesentlichen vergessen.

Erst 1948 Norbert Wiener, US-amerikanischer Mathematiker, veröffentlichte das Werk "Kybernetik oder Kontrolle und Kommunikation in lebenden Organismen und Maschinen". Das Buch stieß auf großes öffentliches Interesse.

Die Eckpfeiler der Kybernetik genannt Automaten und die Theorie der Algorithmen, die Methoden zur Konstruktion von Systemen untersucht, die für den mathematischen Apparat der Wissenschaft der Kybernetik bestimmt sind, ist sehr breit gefächert. Es umfasst Wahrscheinlichkeitstheorie, Funktionstheorie, mathematische Logik und andere Zweige der Mathematik.

Bei der Entwicklung wissenschaftlicher Ansätze zur Kybernetik hat die Biologie, die die der belebten Natur innewohnenden Steuerungsprozesse untersucht, eine wichtige Rolle gespielt. Ausschlaggebend für die Entwicklung der Kybernetik war das Wachstum von Automatisierung und Elektronik, das zur Entstehung von Computern mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit führte. Dies eröffnete ungeahnte Möglichkeiten für die Informationsverarbeitung und die Modellierung von Leitsystemen.

Physik, Mathematik, Biologie, Psychiatrie, Physiologie, Ökonomie, Philosophie, Ingenieurwissenschaften verschiedener Richtungen begannen, die Dienste der neuen Wissenschaft in Anspruch zu nehmen.

Weil der Kybernetik-Studium Managementprozesse, dann versuchten diese Wissenschaften, Managementprozesse im eigenen Interesse zu entwickeln. Infolgedessen wurde die größte Aufmerksamkeit in der Studie auf den lebenden Organismus gelenkt - auf die Person selbst, die ein Kontrollsystem der höchsten Art war, dessen Funktionen Wissenschaftler und Ingenieure mit Hilfe von Automaten reproduzieren wollten.

Kybernetik erforscht gemeinsame Eigenschaften verschiedener Kontrollsysteme, die der belebten Natur und der organischen Welt und dem Kollektiv der Menschen innewohnen.

Kontrollobjekt(eine Maschine, eine automatisierte Linie, eine lebende Zelle, eine Reihe von Symbolen) und ein Steuergerät (ein Gehirn oder ein Automat) tauschen ständig Informationen aus.

Management ist mit der Übertragung, Speicherung, Ansammlung, Verarbeitung von Daten, Informationen, die das Objekt charakterisieren, äußeren Bedingungen, dem Ablauf von Prozessen, dem Arbeitsprogramm verbunden.

Verschiedene Systeme unterscheiden sich in ihrer Natur (Licht, Ton, chemische, mechanische, elektrische Signale, Dokumente). Aber in jedem Fall unterliegen diese Prozesse den allgemeinen Gesetzen. Sie alle zeichnen sich durch das Vorhandensein von Feedback aus. Außerdem enthalten alle Steuergeräte Elemente und Funktionen, die gemeinsame Merkmale aufweisen, die sowohl lebenden Organismen als auch künstlichen Maschinen innewohnen. Sie können Informationen wahrnehmen, sammeln, sich erinnern usw.

Die Kybernetik hat sich extrem schnell entwickelt. In etwa einem Vierteljahrhundert hat sie sich zu einer der führenden Disziplinen entwickelt, die wissenschaftliche Anerkennung und universelle Bedeutung erhalten hat.

Heute Kybernetik- eine vollwertige Wissenschaft der Prinzipien des Managements in bestimmten Bereichen der Wissenschaft und des gesellschaftlichen Lebens (Wirtschaft, Technik, Nuklearkybernetik usw.)

Kybernetik ist eine Art des Managements, die eine Organisation als ein System betrachtet, dessen Elemente miteinander verbunden sind; bietet eine optimale Lösung für dynamische Aufgaben; verwendet spezifische Methoden der Kybernetik (Feedback, Selbstorganisation usw.); wendet die Automatisierung und Mechanisierung von Steuerungsarbeiten auf der Grundlage von Steuerungs- und Computertechnik und Computern an.

Kybernetik ist die Wissenschaft von den allgemeinen Gesetzen, die die Prozesse der Kontrolle und Übertragung von Informationen in Maschinen, lebenden Organismen und ihren Assoziationen regeln. Kybernetik ist die theoretische Grundlage.

Die Grundprinzipien der Kybernetik wurden 1948 von dem amerikanischen Wissenschaftler Norbert Wiener in seinem Buch Kybernetik oder Kontrolle und Kommunikation in Maschinen und lebenden Organismen formuliert.

Die Entstehung der Kybernetik ist einerseits durch die Erfordernisse der Praxis bedingt, die das Problem der Schaffung komplexer automatischer Kontrollvorrichtungen aufgeworfen hat, andererseits durch die Entwicklung wissenschaftlicher Disziplinen, die Kontrollprozesse in verschiedenen physikalischen Gebieten in Vorbereitung auf die Erstellung einer allgemeinen Theorie dieser Prozesse.

Zu diesen Wissenschaften gehören: die Theorie der automatischen Kontroll- und Verfolgungssysteme, die Theorie der elektronischen programmgesteuerten Computer, die statistische Theorie der Nachrichtenübertragung, die Theorie der Spiele und optimalen Lösungen usw. sowie ein Komplex biologischer Wissenschaften, die sich damit beschäftigen Kontrollprozesse in der belebten Natur (Reflexzonenmassage, Genetik usw.).

Im Gegensatz zu diesen Wissenschaften, die sich mit spezifischen Managementprozessen befassen, Die Kybernetik untersucht die Gemeinsamkeiten aller Kontrollprozesse, unabhängig von ihrer physikalischen Natur, und stellt sich die Schaffung einer einheitlichen Theorie dieser Prozesse.

Alle Managementprozesse sind gekennzeichnet durch:

das Vorhandensein eines organisierten Systems bestehend aus leitenden und kontrollierten (exekutiven) Organen;

Interaktion dieses organisierten Systems mit der äußeren Umgebung, die eine Quelle zufälliger oder systematischer Störungen ist;

Implementierung einer Kontrolle basierend auf dem Empfang und der Übertragung von Informationen;

das Vorhandensein eines Ziels und eines Kontrollalgorithmus.

Die Erforschung des Problems der naturkausalen Entstehung sinnvoller Steuerungssysteme der belebten Natur ist eine wichtige Aufgabe der Kybernetik, die ein tieferes Verständnis des Zusammenhangs zwischen Kausalität und Zweckmäßigkeit in der belebten Natur ermöglichen wird.

Zu den Aufgaben der Kybernetik gehört auch eine systematisch vergleichende Untersuchung des Aufbaus und verschiedener physikalischer Funktionsprinzipien von Steuerungssystemen hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Informationen wahrzunehmen und zu verarbeiten.

Durch ihre Methoden ist die Kybernetik eine Wissenschaft, die eine Vielzahl mathematischer Apparate sowie einen vergleichenden Ansatz bei der Untersuchung verschiedener Kontrollprozesse verwendet.

Die Hauptbereiche der Kybernetik lassen sich unterscheiden:

Informationstheorie;

Theorie der Steuerungsmethoden (Programmierung);

Theorie der Kontrollsysteme.

Informationstheorie untersucht die Wege der Wahrnehmung, Transformation und Übertragung von Informationen. Informationen werden mit Signalen übertragen - physikalischen Vorgängen, bei denen bestimmte Parameter in eindeutiger Übereinstimmung mit den übertragenen Informationen stehen. Das Herstellen einer solchen Übereinstimmung wird als Codierung bezeichnet.

Das zentrale Konzept der Informationstheorie ist ein Maß für die Informationsmenge, definiert als die Änderung des Unsicherheitsgrades in Erwartung eines Ereignisses, auf das in der Nachricht vor und nach dem Empfang der Nachricht Bezug genommen wird. Mit diesem Maß können Sie die Informationsmenge in Nachrichten messen, ähnlich wie die Energie- oder Stoffmenge in der Physik gemessen wird. Die Bedeutung und der Wert der übermittelten Informationen für den Empfänger werden nicht berücksichtigt.

Programmiertheorie beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von Methoden zur Verarbeitung und Nutzung von Informationen für das Management. Im Allgemeinen umfasst die Programmierung des Betriebs eines Steuersystems:

Bestimmung eines Algorithmus zur Lösungsfindung;

Kompilieren eines Programms in den Code, der vom gegebenen System wahrgenommen wird.

Die Lösungsfindung reduziert sich auf die Verarbeitung der gegebenen Eingangsinformationen in die entsprechenden Ausgangsinformationen (Steuerbefehle), die die Erreichung der gesetzten Ziele sicherstellt. Es wird auf der Grundlage einer mathematischen Methode durchgeführt, die in Form eines Algorithmus präsentiert wird. Am weitesten entwickelt sind mathematische Methoden zur Bestimmung optimaler Lösungen, wie die lineare Programmierung und die dynamische Programmierung, sowie Methoden zur Entwicklung statistischer Entscheidungen in der Spieltheorie.

Algorithmustheorie, verwendet in der Kybernetik, untersucht formale Arten der Beschreibung von Inin Form von bedingten mathematischen Schemata - Algorithmen. Den Schwerpunkt nehmen hier Fragen der Konstruktion von Algorithmen für verschiedene Prozessklassen und Fragen identischer (äquivalenter) Transformationen von Algorithmen ein.

Die Hauptaufgabe der Programmiertheorie besteht darin, Methoden zur Automatisierung von Inan elektronisch programmierten Maschinen zu entwickeln. Die Hauptrolle spielen dabei die Fragen der Programmierautomatisierung, also die Fragen der Erstellung von Programmen zur Lösung verschiedener Probleme an Maschinen mit Hilfe dieser Maschinen.

Aus der Sicht einer vergleichenden Analyse von Inin verschiedenen natürlich und künstlich organisierten Systemen unterscheidet die Kybernetik folgende Hauptklassen von Prozessen:

Denken und Reflexaktivität lebender Organismen;

Veränderungen der Erbinformationen im Evolutionsprozess biologischer Arten;

Informationsverarbeitung in automatischen Systemen;

Verarbeitung von Informationen in Wirtschafts- und Verwaltungssystemen;

Informationsverarbeitung im Prozess der Wissenschaftsentwicklung.

Die Aufklärung der allgemeinen Gesetzmäßigkeiten dieser Prozesse ist eine der Hauptaufgaben der Kybernetik.

Theorie der Regelungssysteme untersucht die Struktur und die Prinzipien des Aufbaus solcher Systeme und ihre Beziehung zu kontrollierten Systemen und der externen Umgebung. Im Allgemeinen kann ein Steuerungssystem jedes physikalische Objekt genannt werden, das eine zielgerichtete Verarbeitung von Informationen durchführt (das Nervensystem eines Tieres, ein automatisches Steuerungssystem für die Bewegung eines Flugzeugs usw.).

Die Kybernetik untersucht abstrakte Steuerungssysteme, die in Form von mathematischen Schemata (Modellen) dargestellt werden, die die Informationseigenschaften der entsprechenden Klassen realer Systeme erhalten. Im Rahmen der Kybernetik entstand eine besondere mathematische Disziplin - Automatentheorie, das eine spezielle Klasse von diskreten Iuntersucht, die eine große Anzahl von Elementen umfassen und den Betrieb neuronaler Netze simulieren.

Von großer theoretischer und praktischer Bedeutung ist die Aufklärung auf dieser Grundlage der Denkmechanismen und des Aufbaus des Gehirns, die die Möglichkeit bieten, mit vernachlässigbarem Energieaufwand und mit extrem hohem Aufwand riesige Informationsmengen in kleinvolumigen Organen wahrzunehmen und zu verarbeiten Verlässlichkeit.

Kybernetik identifiziert zwei allgemeine Prinzipien von Gebäudeleitsystemen: Feedback und mehrstufige (hierarchische) Steuerung. Das Rückkopplungsprinzip ermöglicht es dem Kontrollsystem, den Ist-Zustand aller kontrollierten Organe und die realen Auswirkungen der äußeren Umgebung ständig zu berücksichtigen. Das mehrstufige Regelschema gewährleistet die Wirtschaftlichkeit und Stabilität des Regelsystems.

Kybernetik und Prozessautomatisierung

Durch eine umfassende Automatisierung nach den Prinzipien selbsteinstellender und selbstlernender Systeme lassen sich die vorteilhaftesten Regelungsarten realisieren, was insbesondere für komplexe Industrien wichtig ist. Eine notwendige Voraussetzung für eine solche Automatisierung ist die Verfügbarkeit für eine gegebene Produktion, ein Prozess einer detaillierten mathematischen Beschreibung (mathematisches Modell), der in Form eines Programms für seine Arbeit in den Computer eingegeben wird, der den Prozess steuert.

Diese Maschine erhält von verschiedenen Messgeräten und Sensoren Informationen über den Prozessverlauf und die Maschine berechnet auf Basis des verfügbaren mathematischen Modells des Prozesses mit bestimmten Steuerbefehlen ihren weiteren Verlauf.

Wenn eine solche Modellierung und Prognose viel schneller abläuft als der reale Prozess, kann durch Berechnung und Vergleich mehrerer Optionen der günstigste Regelungsmodus ausgewählt werden. Die Auswertung und Auswahl der Optionen kann sowohl von der Maschine selbst, vollautomatisch, als auch mit Hilfe eines menschlichen Bedieners erfolgen. Eine wichtige Rolle spielt dabei das Problem der optimalen Kopplung von Mensch und Steuerungsmaschine.

Von großer praktischer Bedeutung ist der von der Kybernetik entwickelte einheitliche Ansatz zur Analyse und Beschreibung (Algorithmisierung) verschiedener Steuerungs- und Informationsverarbeitungsprozesse, indem diese Prozesse sequentiell in elementare Akte unterteilt werden, die alternative Wahlmöglichkeiten darstellen ("ja" oder "nein").

Die systematische Anwendung dieser Methode ermöglicht es, immer komplexere Prozesse mentaler Aktivität zu formalisieren, die die erste notwendige Stufe für ihre spätere Automatisierung darstellt. Das Problem der Informationssymbiose von Maschine und Mensch hat große Chancen, die Effizienz wissenschaftlichen Arbeitens zu steigern, also die direkte Interaktion von Mensch und informationslogischer Maschine im Kreativitätsprozess bei der Lösung wissenschaftlicher Probleme.

Die Wissenschaft vom Management technischer Systeme. Die Methoden und Ideen der Technischen Kybernetik wuchsen zunächst parallel und unabhängig in separaten technischen Disziplinen rund um Kommunikation und Steuerung – in der Automatisierung, Funkelektronik, Fernwirktechnik, Computertechnik etc. Kybernetik, die eine einheitliche theoretische Grundlage für alle Bereiche der Kommunikation bildet und Steuerungstechnik.

Die technische Kybernetik untersucht, wie die Kybernetik im Allgemeinen, Kontrollprozesse ohne Rücksicht auf die physikalische Natur der Systeme, in denen diese Prozesse ablaufen. Die zentrale Aufgabe der Technischen Kybernetik ist die Synthese effektiver Regelalgorithmen, um deren Struktur, Eigenschaften und Parameter zu bestimmen. Unter effizienten Algorithmen versteht man Regeln zur Verarbeitung von Eingangsinformationen zu in gewissem Sinne erfolgreichen Ausgangssteuersignalen.

Die Technische Kybernetik ist eng mit ihnen verwandt, fällt aber nicht mit ihnen zusammen, da die technische Kybernetik nicht auf die Gestaltung bestimmter Geräte eingeht. Die technische Kybernetik wird auch mit anderen Bereichen der Kybernetik in Verbindung gebracht, zum Beispiel erleichtern die Erkenntnisse der Biowissenschaften die Entwicklung neuer Steuerungsprinzipien, einschließlich der Konstruktionsprinzipien neuer Arten von Automaten, die komplexe Funktionen der menschlichen geistigen Aktivität simulieren.

Die aus den Bedürfnissen der Praxis entstandene technische Kybernetik, die den mathematischen Apparat weitgehend nutzt, ist heute einer der am weitesten entwickelten Zweige der Kybernetik. Daher trägt der Fortschritt der technischen Kybernetik wesentlich zur Entwicklung anderer Zweige, Richtungen und Zweige der Kybernetik bei.

Ein bedeutender Platz in der technischen Kybernetik ist Theorie optimaler Algorithmen oder, was im Wesentlichen gleich ist, die Theorie einer optimalen automatischen Regelstrategie, die ein Extremum eines Optimalitätskriteriums liefert.

In verschiedenen Fällen können die Kriterien für die Optimalität unterschiedlich sein. Zum Beispiel kann in einem Fall die maximale Geschwindigkeit transienter Prozesse erforderlich sein, im anderen die minimale Streuung von Werten einer bestimmten Größe usw. Es gibt jedoch allgemeine Methoden zur Formulierung und Lösung unterschiedlichster Probleme Derartige.

Als Ergebnis der Lösung des Problems wird der optimale Steueralgorithmus im automatischen System bestimmt oder der optimale Algorithmus zum Erkennen von Signalen vor dem Hintergrund von Rauschen im Empfänger des Kommunikationssystems usw.

Eine weitere wichtige Richtung in der technischen Kybernetik ist die Entwicklung der Theorie und Funktionsweise von Systemen mit automatischer Anpassung, die in einer gezielten Veränderung der Eigenschaften eines Systems oder seiner Teile besteht, um den zunehmenden Erfolg seiner Handlungen sicherzustellen. In diesem Bereich sind von großer Bedeutung automatische Optimierungssysteme, durch eine automatische Suche in die optimale Betriebsart gebracht und bei unvorhergesehenen äußeren Einflüssen in der Nähe dieser Betriebsart gehalten.

Der dritte Bereich ist die Entwicklung Theorie komplexer Regelsysteme bestehend aus einer großen Anzahl von Elementen, einschließlich komplexer Verbindungen von Teilen und Arbeiten unter schwierigen Bedingungen.

Informationstheorie und Algorithmentheorie sind insbesondere für die Technische Kybernetik von großer Bedeutung endliche Automatentheorie.

Die Theorie endlicher Automaten beschäftigt sich mit der Synthese von Automaten nach gegebenen Betriebsbedingungen, einschließlich der Lösung des Black-Box-Problems - Bestimmung der möglichen inneren Struktur eines Automaten basierend auf den Ergebnissen der Untersuchung seiner Ein- und Ausgänge sowie anderer Probleme, z B. Fragen der Machbarkeit eines bestimmten Automatentyps.

Jedes Kontrollsystem ist irgendwie mit der Person verbunden, die ihre Arbeit entwirft, anpasst, kontrolliert, verwaltet und die Ergebnisse der Systeme für ihre eigenen Zwecke verwendet. Daher gibt es Probleme der menschlichen Interaktion mit einem Komplex von automatischen Geräten und des Informationsaustauschs zwischen ihnen.

Die Lösung dieser Probleme ist notwendig, um das menschliche Nervensystem von anstrengenden Routinearbeiten zu entlasten und die maximale Leistungsfähigkeit des gesamten Systems „Mensch-Maschine“ zu gewährleisten. Die wichtigste Aufgabe der technischen Kybernetik besteht darin, immer komplexere Formen menschlicher geistiger Aktivität zu simulieren mit dem Ziel, den Menschen wo immer möglich und sinnvoll durch Automaten zu ersetzen. Daher werden in der technischen Kybernetik Theorien und Prinzipien zum Aufbau verschiedener Arten von Lernsystemen entwickelt, die durch Training oder Lernen ihren Algorithmus gezielt verändern.

Kybernetik elektrischer Energiesysteme- wissenschaftliche Anwendung der Kybernetik zur Lösung von Steuerungsproblemen, zur Regulierung ihrer Modi und zur Identifizierung technischer und wirtschaftlicher Merkmale während der Konstruktion und des Betriebs.

Die einzelnen Elemente des Stromnetzes, die miteinander interagieren, haben sehr tiefe innere Verbindungen, die es nicht erlauben, das System in unabhängige Komponenten aufzuteilen und bei der Bestimmung seiner Eigenschaften die Einflussfaktoren einzeln zu ändern. Gemäß der Forschungsmethodik sollte das elektrische Energiesystem als kybernetisches System betrachtet werden, da in seiner Forschung verallgemeinernde Methoden verwendet werden: Ähnlichkeitstheorie, physikalische, mathematische, digitale und logische Modellierung.