Yang tidak termasuk dalam bidang studi sibernetika. Apa itu Sibernetika? Untuk apa belajar dan untuk apa. Dalam ekonomi dan manajemen

Definisi lain yang disarankan oleh Lewis Kaufman (Bahasa Inggris): "Sibernetika adalah studi tentang sistem dan proses yang berinteraksi dengan diri mereka sendiri dan mereproduksi diri mereka sendiri."

Metode sibernetik digunakan untuk mempelajari kasus ketika tindakan suatu sistem di lingkungan menyebabkan beberapa perubahan di lingkungan, dan perubahan ini memanifestasikan dirinya pada sistem melalui umpan balik, yang menyebabkan perubahan dalam cara sistem berperilaku. Studi tentang "loop umpan balik" ini adalah inti dari metode sibernetika.

Sibernetika modern lahir, termasuk penelitian di berbagai bidang sistem kontrol, teori rangkaian listrik, teknik mesin, pemodelan matematika, logika matematika, biologi evolusioner, neurologi, antropologi. Studi-studi ini muncul pada tahun 1940, terutama dalam tulisan-tulisan para ilmuwan tentang apa yang disebut. Konferensi Macy (Bahasa Inggris).

Bidang penelitian lain yang mempengaruhi perkembangan sibernetika atau dipengaruhi olehnya: teori kontrol, teori permainan, teori sistem (analog matematis sibernetika), psikologi (terutama neuropsikologi, behaviorisme, psikologi kognitif) dan filsafat.

Bidang Sibernetikane

Semua sistem yang dikendalikan adalah objek sibernetika. Sistem yang tidak dapat dikendalikan, pada prinsipnya, bukanlah objek studi sibernetika. Sibernetika memperkenalkan konsep-konsep seperti pendekatan sibernetik, sistem sibernetik. Sistem sibernetik dianggap abstrak, terlepas dari sifat materialnya. Contoh sistem sibernetik adalah pengontrol otomatis dalam teknologi, komputer, otak manusia, populasi biologis, dan masyarakat manusia. Setiap sistem tersebut adalah seperangkat objek yang saling berhubungan (elemen sistem) yang mampu memahami, mengingat, dan memproses informasi, serta menukarnya. Sibernetika mengembangkan prinsip-prinsip umum untuk menciptakan sistem kontrol dan sistem untuk otomatisasi kerja mental. Sarana teknis utama untuk memecahkan masalah sibernetika adalah komputer. Oleh karena itu, kemunculan sibernetika sebagai ilmu yang mandiri (N. Wiener, 1948) dikaitkan dengan penciptaan mesin ini pada tahun 40-an abad XX, dan perkembangan sibernetika dalam aspek teoretis dan praktis - dengan kemajuan komputasi elektronik. .

Teori sistem kompleks

Teori sistem kompleks menganalisis sifat sistem yang kompleks dan alasan yang mendasari sifat-sifatnya yang tidak biasa.

Sistem yang kompleks
Teori sistem kompleks

Dalam komputasi

Dalam komputasi, metode sibernetika digunakan untuk mengontrol perangkat dan menganalisis informasi.

Dalam rekayasa

Sibernetika dalam rekayasa digunakan untuk menganalisis kegagalan sistem, di mana kesalahan dan kekurangan kecil dapat menyebabkan seluruh sistem gagal.

Dalam ekonomi dan manajemen

Kontrol dunia maya

Dalam matematika

Dalam sosiologi

Sejarah

Di Yunani kuno, istilah "cybernetics", awalnya menunjukkan seni juru mudi, mulai digunakan secara kiasan untuk merujuk pada seni negarawan yang memerintah kota. Dalam pengertian ini, dia, khususnya, digunakan oleh Plato dalam "Hukum".

Sistem pengatur otomatis buatan pertama, jam air, ditemukan oleh mekanik Yunani kuno Ctesibius. Dalam jam airnya, air mengalir dari sumber, seperti tangki penstabil, ke kolam, lalu dari kolam ke mekanisme jam. Perangkat Ktesibius menggunakan aliran berbentuk kerucut untuk mengontrol ketinggian air di tangkinya dan menyesuaikan laju aliran air yang sesuai untuk menjaga ketinggian air konstan di dalam tangki sehingga tidak terlalu penuh atau terkuras. Itu adalah perangkat buatan pertama yang benar-benar otomatis menyesuaikan diri yang tidak memerlukan intervensi eksternal antara mekanisme umpan balik dan kontrol. Meskipun mereka secara alami tidak menyebut konsep ini sebagai ilmu sibernetika (mereka menganggapnya sebagai bidang teknik), Ctesibius dan ahli zaman kuno lainnya, seperti Bangau dari Alexandria atau ilmuwan Cina Su Song, dianggap sebagai yang pertama mempelajarinya. prinsip sibernetika. Penelitian tentang mekanisme dalam mesin umpan balik korektif dimulai pada akhir abad ke-18, ketika mesin uap James Watt dilengkapi dengan perangkat kontrol, pengatur umpan balik sentrifugal, untuk mengontrol kecepatan mesin. A. Wallace menggambarkan umpan balik sebagai "penting bagi prinsip evolusi" dalam karyanya yang terkenal pada tahun 1858. Pada tahun 1868, fisikawan besar J. Maxwell menerbitkan sebuah artikel teoretis tentang perangkat kontrol, salah satu yang pertama mempertimbangkan dan meningkatkan prinsip perangkat pengaturan diri. J. Ikskul menerapkan mekanisme umpan balik dalam model siklus fungsionalnya (Funktionskreis) untuk menjelaskan perilaku hewan.

abad XX

Sibernetika modern dimulai pada tahun 1940-an sebagai bidang penelitian interdisipliner, menggabungkan sistem kontrol, teori sirkuit listrik, teknik mesin, pemodelan logis, biologi evolusioner, dan neurologi. Sistem kontrol elektronik berasal dari karya insinyur Bell Labs Harold Black pada tahun 1927 menggunakan umpan balik negatif untuk mengontrol amplifier. Ide-ide tersebut juga terkait dengan karya biologis Ludwig von Bertalanffy dalam teori sistem umum.

Sibernetika sebagai disiplin ilmu didasarkan pada karya Wiener, McCulloch, dan lainnya seperti W.R. Ashby dan W.G. Walter.

Walter adalah salah satu yang pertama membangun robot otonom untuk membantu penelitian perilaku hewan. Seiring dengan Inggris dan Amerika Serikat, Prancis adalah lokasi geografis yang penting untuk sibernetika awal.

Selama tinggal di Prancis, Wiener menerima tawaran untuk menulis esai tentang penyatuan bagian matematika terapan ini, yang ditemukan dalam studi gerak Brown (yang disebut proses Wiener) dan dalam teori telekomunikasi. Musim panas berikutnya, sudah di Amerika Serikat, ia menggunakan istilah "cybernetics" sebagai judul teori ilmiah. Judul ini dimaksudkan untuk menggambarkan studi tentang "mekanisme yang bertujuan" dan dipopulerkan dalam buku Cybernetics, atau Control and Communication in the Animal and Machine (Hermann & Cie, Paris, 1948). Di Inggris Raya, Klub Rasio dibentuk sekitar ini pada tahun 1949 (Bahasa Inggris).

Sibernetika di Uni Soviet

Ilmuwan sosial Belanda Geyer dan Van der Zouven pada tahun 1978 menyoroti sejumlah fitur dari cybernetics baru yang muncul. “Salah satu fitur sibernetika baru adalah ia menganggap informasi dibangun dan dipulihkan oleh seseorang yang berinteraksi dengan lingkungan. Ini memberikan landasan epistemologis ilmu jika dilihat dari sudut pandang pengamat. Fitur lain dari sibernetika baru adalah kontribusinya untuk mengatasi masalah reduksi (kontradiksi antara analisis makro dan mikro). Dengan demikian, ia menghubungkan individu dengan masyarakat.” Geyer dan Van der Zouven juga mencatat bahwa “transisi dari sibernetika klasik ke sibernetika baru mengarah pada transisi dari masalah klasik ke masalah baru. Perubahan pola pikir tersebut antara lain perubahan dari penekanan pada sistem yang diperintah ke sistem yang mengatur dan faktor yang mengarahkan keputusan yang mengatur. Dan penekanan baru pada komunikasi antara beberapa sistem yang mencoba untuk mengontrol satu sama lain."

Upaya terbaru dalam studi sibernetika, sistem kontrol dan perilaku dalam menghadapi perubahan, serta di bidang terkait seperti teori permainan (analisis interaksi kelompok), sistem umpan balik dalam evolusi, dan studi metamaterial (bahan dengan sifat atom, konstituennya, di luar sifat Newton), telah menyebabkan kebangkitan minat di bidang yang semakin relevan ini.

Perluasan definisi untuk memasukkan aliran informasi "dari sumber mana pun," dari bintang ke otak.

Menurut definisi lain dari sibernetika, diusulkan pada tahun 1956 oleh L. Kuffignal (Bahasa Inggris), salah satu pelopor sibernetika, sibernetika adalah "seni memastikan efektivitas tindakan."

Bidang Sibernetikane

Teori sistem kompleks

Teori sistem kompleks menganalisis sifat sistem yang kompleks dan alasan yang mendasari sifat-sifatnya yang tidak biasa.

Dalam komputasi

Dalam komputasi, metode sibernetika digunakan untuk mengontrol perangkat dan menganalisis informasi.

Dalam rekayasa

Sibernetika dalam rekayasa digunakan untuk menganalisis kegagalan sistem, di mana kesalahan dan kekurangan kecil dapat menyebabkan seluruh sistem gagal.

Dalam ekonomi dan manajemen

Dalam matematika

Dalam sosiologi

Sejarah

James Watt

abad XX

Sibernetika sebagai disiplin ilmu didasarkan pada karya Wiener, McCulloch, dan lainnya seperti W.R. Ashby dan W.G. Walter.

Norbert Wiener

Sibernetika di Uni Soviet

Ilmuwan terkenal

Ampere, Andre Marie (-)
Vyshnegradskiy, Ivan Alekseevich (-)
Norbert Wiener (-)
William Ashby (-)
Heinz von Foerster (-)
Claude Shannon (-)
Gregorius Bateson (-)
Klaus, Georg (-)
Kitov, Anatoly Ivanovich (-)
Lyapunov Alexey Andreevich (-)

Kekhususan ilmu ini terletak pada kenyataan bahwa ia tidak mempelajari komposisi material sistem dan bukan strukturnya, tetapi hasil kerja kelas sistem tertentu. Dalam sibernetika, konsep "kotak hitam" dirumuskan untuk pertama kalinya sebagai perangkat yang melakukan operasi tertentu pada saat ini dan masa lalu dari potensi input, tetapi untuk itu kami tidak perlu memiliki informasi tentang struktur yang memastikan pelaksanaan operasi ini.

Sibernetika, sebagai ilmu mengelola objek kajiannya, memiliki sistem kendali. Agar proses kontrol berlangsung dalam sistem, itu harus memiliki tingkat kompleksitas tertentu. Di sisi lain, penerapan proses kontrol dalam suatu sistem hanya masuk akal jika sistem ini berubah, bergerak, yaitu jika kita berbicara tentang sistem dinamis. Oleh karena itu, dapat ditentukan bahwa objek kajian sibernetika adalah sistem dinamik yang kompleks. Sistem dinamis yang kompleks meliputi: organisme hidup (hewan dan tumbuhan), kompleks sosio-ekonomi (kelompok orang yang terorganisir, brigade, divisi, perusahaan, industri, negara bagian) dan unit teknis (jalur produksi, kendaraan, sistem agregat). Namun, mengingat sistem dinamis yang kompleks, sibernetika tidak menetapkan sendiri tugas studi komprehensif tentang fungsinya. Meskipun sibernetika mempelajari hukum umum sistem kontrol, fitur fisik spesifiknya berada di luar bidang penglihatannya. Jadi, ketika mempelajari sistem dinamis yang kompleks seperti pembangkit listrik yang kuat dari sudut pandang ilmu sibernetik, kami tidak fokus langsung pada masalah efisiensinya, dimensi generator, proses fisik pembangkitan energi, dll.

Mempertimbangkan pengoperasian otomat elektronik yang kompleks, kami tidak tertarik pada elemen apa (relai elektromekanis, pemicu tabung atau transistor, inti ferit, sirkuit terpadu semikonduktor) yang berfungsi perangkat aritmatika dan logika, memori, dll. Kami tertarik pada fungsi logis apa perangkat ini melakukan bagaimana mereka berpartisipasi dalam proses manajemen.

Mempelajari, akhirnya, dari sudut pandang sibernetik, karya kolektif sosial tertentu, kami tidak menyelidiki proses biofisik dan biokimia yang terjadi di dalam organisme individu yang membentuk kolektif ini.

Mekanika, teknik elektro, fisika, kimia, biologi terlibat dalam studi tentang semua masalah ini. Subjek sibernetika hanyalah aspek-aspek fungsi sistem yang menentukan jalannya proses kontrol di dalamnya, yaitu proses pengumpulan, pemrosesan, penyimpanan informasi, dan penggunaannya untuk tujuan kontrol. Namun, ketika proses fisikokimia tertentu mulai secara signifikan mempengaruhi proses kontrol sistem, sibernetika harus memasukkannya ke dalam ruang lingkup penelitiannya, tetapi tidak menyeluruh, yaitu dari sudut pandang dampaknya terhadap proses kontrol.

Tujuan utama sibernetika sebagai ilmu kontrol adalah untuk mencapai konstruksi berdasarkan studi tentang struktur dan mekanisme kontrol sistem tersebut, organisasi pekerjaan mereka, interaksi elemen-elemen dalam sistem ini dan interaksi semacam itu dengan sistem. lingkungan eksternal sehingga hasil dari fungsi sistem ini adalah yang terbaik, yaitu akan mengarah paling cepat ke tujuan yang ditetapkan untuk berfungsi dengan pengeluaran minimum sumber daya tertentu (bahan baku, tenaga kerja manusia, waktu mesin, bahan bakar, dll.) .

Semua ini dapat diringkas dalam istilah "optimasi". Tugas utama sibernetika meliputi:

a) penetapan fakta-fakta umum untuk semua sistem yang dikendalikan, atau setidaknya untuk beberapa set mereka;
b) mengidentifikasi keterbatasan yang melekat pada sistem yang dikendalikan dan menetapkan asalnya;
c) menemukan hukum umum yang dipatuhi oleh sistem yang diatur;
d) penentuan cara-cara penggunaan praktis dari fakta-fakta yang ada dan pola-pola yang ditemukan.

Dengan demikian, tujuan utama sibernetika adalah untuk mengoptimalkan sistem kontrol. Subyek studi sibernetika adalah proses kontrol dalam sistem dinamis yang kompleks.

Dialektika materialistik berfungsi sebagai metode kognisi universal, sama-sama berlaku untuk studi semua fenomena alam dan kehidupan sosial. Namun, selain metode filosofis umum, sejumlah besar metode khusus digunakan dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan. Sampai saat ini, dalam ilmu biologi dan sosial ekonomi, metode matematika modern digunakan dalam skala yang sangat terbatas.

Hanya beberapa dekade terakhir yang ditandai dengan peningkatan yang signifikan dalam penggunaan di bidang teori probabilitas dan statistik matematika ini, logika matematika dan teori algoritma, teori himpunan dan teori grafik, teori permainan dan riset operasi, analisis korelasi, pemrograman matematika, dan lainnya. metode matematika.

Teori dan praktik sibernetika secara langsung didasarkan pada penggunaan metode matematika dalam deskripsi dan studi sistem dan proses kontrol, pada konstruksi model matematika yang memadai dan solusi model ini pada komputer berkecepatan tinggi.

Sistem dipelajari dalam sibernetika menurut reaksinya terhadap pengaruh eksternal, dengan kata lain, menurut fungsi yang dijalankannya. Seiring dengan pendekatan material dan struktural, sibernetika memperkenalkan pendekatan fungsional ke dalam penggunaan ilmiah sebagai varian dari pendekatan sistem dalam arti kata yang luas. Penggunaan pendekatan sistemik dan fungsional dalam deskripsi dan studi sistem yang kompleks adalah salah satu prinsip metodologi dasar sibernetika.

Pendekatan sistem dinyatakan dalam studi komprehensif sistem dari sudut pandang analisis sistem, yaitu analisis masalah dan objek sebagai satu set elemen yang saling terkait, berdasarkan ide-ide tentang integritas tertentu dari sistem.

Analisis fungsional bertujuan untuk mengidentifikasi dan mempelajari konsekuensi fungsional dari fenomena atau peristiwa tertentu untuk objek yang diteliti.

Dengan demikian, pendekatan fungsional melibatkan memperhitungkan hasil analisis fungsional dalam studi dan sintesis sistem kontrol. Untuk mempelajari sistem, sibernetika menggunakan tiga metode yang berbeda secara mendasar: analisis matematis, eksperimen fisik, dan eksperimen komputasi.

Dua yang pertama juga banyak digunakan dalam ilmu-ilmu lain. Inti dari metode pertama terdiri dari menggambarkan objek yang diteliti dalam peralatan matematika tertentu (misalnya, dalam bentuk sistem persamaan) dan kemudian mengekstraksi berbagai konsekuensi dari deskripsi ini melalui deduksi matematika (misalnya, dengan memecahkan sistem persamaan yang sesuai). Inti dari metode kedua adalah melakukan berbagai eksperimen baik dengan objek itu sendiri atau dengan model fisiknya yang sebenarnya. Dalam hal keunikan objek yang diteliti dan ketidakmungkinan pengaruh signifikan terhadapnya (seperti, misalnya, dalam kasus tata surya atau proses evolusi biologis), eksperimen aktif berubah menjadi pengamatan pasif.

Dengan demikian, salah satu metode utama sibernetika adalah metode pemodelan matematis sistem dan proses kontrol.

Dalam sistem dinamis, yang didasarkan pada dasar teori logika, matematika dan penggunaan luas untuk tujuan ini these

Andre Marie Ampere sekitar dua ratus tahun yang lalu ia menyelesaikan sebuah karya berjudul "Essays on the Philosophy of Sciences." Dalam karyanya, matematikawan dan fisikawan Prancis berusaha keras untuk membawa semua pengetahuan ilmiah yang ada ke dalam suatu sistem. Dalam judul terpisah, ilmuwan menempatkan sains, yang menurut asumsinya, adalah mempelajari cara-cara mengelola masyarakat. Dia membentuk nama ilmu ini dari kata Yunani "cybernetes", yang berarti "juru mudi", "juru mudi".

Sibernetika sains ditempatkan oleh Ampere di bagian "Politik". Untuk waktu yang lama, istilah itu tidak digunakan sama sekali, pada dasarnya melupakannya.

Hanya pada tahun 1948 Norbert Wiener, matematikawan Amerika, menerbitkan karya "Sibernetika, atau Kontrol dan Komunikasi dalam Organisme dan Mesin Hidup." Buku itu membangkitkan minat publik yang besar.

Landasan sibernetika disebut automata dan teori algoritma, yang mempelajari cara-cara membangun sistem yang ditujukan untuk aparatus matematika dari ilmu sibernetika sangat luas. Ini termasuk teori probabilitas, teori fungsi, logika matematika dan cabang matematika lainnya.

Dalam pengembangan pendekatan ilmiah untuk sibernetika, biologi telah memainkan peran penting dalam studi tentang proses kontrol yang melekat pada alam yang hidup. Faktor penentu dalam pengembangan sibernetika adalah pertumbuhan otomatisasi dan elektronik, yang menyebabkan munculnya komputer dengan kecepatan operasi yang tinggi. Ini membuka kemungkinan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk pemrosesan informasi dan pemodelan sistem kontrol.

Fisika, matematika, biologi, psikiatri, fisiologi, ekonomi, filsafat, teknik dari berbagai arah mulai menggunakan jasa ilmu baru.

Karena studi sibernetika proses manajemen, maka ilmu-ilmu tersebut berusaha mengembangkan proses manajemen dalam lingkup kepentingannya sendiri. Akibatnya, perhatian terdekat dalam penelitian ini tertuju pada organisme hidup - manusia itu sendiri, yang merupakan sistem kontrol tipe tertinggi, yang fungsi-fungsinya berusaha direproduksi oleh para ilmuwan dan insinyur dengan bantuan automata.

Eksplorasi sibernetika sifat umum dari berbagai sistem kontrol yang melekat pada alam yang hidup, dan dunia organik, dan kolektif orang.

Objek kontrol(mesin, saluran otomatis, sel hidup, seperangkat simbol) dan perangkat kontrol (otak atau mesin otomatis) terus-menerus bertukar informasi.

Manajemen dikaitkan dengan transfer, penyimpanan, akumulasi, pemrosesan data, informasi yang menjadi ciri objek, kondisi eksternal, jalannya proses, program kerja.

Sistem yang berbeda berbeda satu sama lain di alam (cahaya, suara, kimia, mekanik, sinyal listrik, dokumen). Tetapi bagaimanapun juga, proses ini tunduk pada hukum umum. Semuanya ditandai dengan adanya umpan balik. Juga, semua perangkat kontrol mencakup elemen dan fungsi yang memiliki fitur umum yang melekat pada organisme hidup dan mesin buatan. Mereka mampu memahami informasi, mengumpulkannya, mengingat, dll.

Sibernetika telah berkembang sangat pesat. Dalam sekitar seperempat abad, itu telah menjadi salah satu disiplin ilmu terkemuka yang telah menerima pengakuan ilmiah dan signifikansi universal.

Sibernetika hari ini- ilmu penuh tentang prinsip-prinsip manajemen di bidang ilmu pengetahuan dan kehidupan sosial tertentu (ekonomi, teknis, sibernetika nuklir, dll.) Sibernetika mengembangkan konsep dan membangun

Sibernetik adalah jenis manajemen yang menganggap organisasi sebagai suatu sistem, yang elemen-elemennya saling berhubungan; memberikan solusi optimal untuk tugas-tugas dinamis; menggunakan metode sibernetika tertentu (umpan balik, pengorganisasian diri, dll.); menerapkan otomatisasi dan mekanisasi pekerjaan kontrol berdasarkan kontrol dan teknologi komputer dan komputer.

Sibernetika adalah ilmu tentang hukum umum yang mengatur proses kontrol dan transmisi informasi dalam mesin, organisme hidup, dan asosiasinya. Sibernetika adalah landasan teorinya.

Prinsip dasar sibernetika dirumuskan pada tahun 1948 oleh ilmuwan Amerika Norbert Wiener dalam bukunya Cybernetics, atau Control and Communication in Machines and Living Organisms.

Munculnya sibernetika, di satu sisi, dikondisikan oleh kebutuhan praktik, yang telah mengajukan masalah pembuatan perangkat kontrol otomatis yang kompleks, dan, di sisi lain, oleh pengembangan disiplin ilmu yang mempelajari proses kontrol di berbagai bidang fisik dalam persiapan untuk penciptaan teori umum dari proses ini.

Ilmu-ilmu tersebut meliputi: teori kontrol otomatis dan sistem pelacakan, teori komputer yang dikendalikan program elektronik, teori statistik transmisi pesan, teori permainan dan solusi optimal, dll., serta kompleks ilmu biologi yang mempelajari mengontrol proses di alam yang hidup ( refleksiologi, genetika, dll.).

Berbeda dengan ilmu-ilmu yang berhubungan dengan proses manajemen tertentu, sibernetika mempelajari apa yang umum untuk semua proses kontrol, terlepas dari sifat fisiknya, dan menetapkan sebagai tugasnya untuk menciptakan teori terpadu dari proses ini.

Setiap proses manajemen dicirikan oleh:

adanya sistem yang terorganisir yang terdiri dari badan-badan (eksekutif) yang mengatur dan dikendalikan;

interaksi sistem yang terorganisir ini dengan lingkungan eksternal, yang merupakan sumber gangguan acak atau sistematis;

pelaksanaan pengendalian berdasarkan penerimaan dan transmisi informasi;

kehadiran tujuan dan algoritma kontrol.

Studi tentang masalah munculnya sebab-akibat alami dari sistem kontrol yang bijaksana dari alam yang hidup adalah tugas penting sibernetika, yang akan memungkinkan pemahaman yang lebih dalam tentang hubungan antara kausalitas dan kemanfaatan di alam yang hidup.

Tugas sibernetika juga mencakup studi komparatif sistematis tentang struktur dan berbagai prinsip fisik operasi sistem kontrol dalam hal kemampuan mereka untuk memahami dan memproses informasi.

Dengan metodenya, sibernetika adalah ilmu yang banyak menggunakan berbagai perangkat matematika, serta pendekatan komparatif dalam mempelajari berbagai proses kontrol.

Bagian utama sibernetika dapat dibedakan:

teori informasi;

teori metode kontrol (pemrograman);

teori sistem kendali.

Teori informasi mempelajari cara persepsi, transformasi dan transmisi informasi. Informasi ditransmisikan menggunakan sinyal - proses fisik di mana parameter tertentu berada dalam korespondensi yang jelas dengan informasi yang dikirimkan. Membangun kecocokan seperti itu disebut pengkodean.

Konsep sentral teori informasi adalah ukuran jumlah informasi, yang didefinisikan sebagai perubahan tingkat ketidakpastian dalam mengantisipasi beberapa peristiwa, yang dirujuk dalam pesan sebelum dan sesudah menerima pesan. Ukuran ini memungkinkan Anda untuk mengukur jumlah informasi dalam pesan, mirip dengan bagaimana jumlah energi atau jumlah zat diukur dalam fisika. Arti dan nilai informasi yang dikirimkan untuk penerima tidak diperhitungkan.

Teori pemrograman terlibat dalam studi dan pengembangan metode untuk memproses dan menggunakan informasi untuk manajemen. Secara umum, pemrograman pengoperasian sistem kontrol apa pun meliputi:

penentuan algoritma untuk menemukan solusi;

kompilasi program dalam kode yang dirasakan oleh sistem yang diberikan.

Menemukan solusi direduksi menjadi pemrosesan informasi input yang diberikan menjadi informasi output yang sesuai (perintah kontrol), yang memastikan pencapaian tujuan yang ditetapkan. Ini dilakukan atas dasar beberapa metode matematika yang disajikan dalam bentuk algoritma. Yang paling berkembang adalah metode matematika untuk menentukan solusi optimal, seperti pemrograman linier dan pemrograman dinamis, serta metode untuk mengembangkan keputusan statistik dalam teori permainan.

Teori algoritma, digunakan dalam sibernetika, mempelajari cara-cara formal untuk menggambarkan proses pemrosesan informasi dalam bentuk skema matematika bersyarat - algoritma. Tempat utama ditempati di sini oleh pertanyaan tentang membangun algoritma untuk berbagai kelas proses dan pertanyaan tentang transformasi algoritma yang identik (setara).

Tugas utama teori pemrograman adalah mengembangkan metode untuk mengotomatisasi proses pemrosesan informasi pada mesin terprogram elektronik. Peran utama dimainkan di sini oleh pertanyaan tentang otomatisasi pemrograman, yaitu, pertanyaan tentang kompilasi program untuk menyelesaikan berbagai masalah pada mesin dengan bantuan mesin ini.

Dari sudut pandang analisis komparatif proses pemrosesan informasi dalam berbagai sistem yang terorganisir secara alami dan artifisial, sibernetika membedakan kelas proses utama berikut:

berpikir dan aktivitas refleks organisme hidup;

perubahan informasi herediter dalam proses evolusi spesies biologis;

pemrosesan informasi dalam sistem otomatis;

pengolahan informasi dalam sistem ekonomi dan administrasi;

pengolahan informasi dalam proses pengembangan ilmu pengetahuan.

Penjelasan hukum umum dari proses ini adalah salah satu tugas utama sibernetika.

Teori sistem kontrol mempelajari struktur dan prinsip membangun sistem tersebut dan hubungannya dengan sistem yang dikendalikan dan lingkungan eksternal. Dalam kasus umum, sistem kontrol dapat disebut objek fisik apa pun yang melakukan pemrosesan informasi yang disengaja (sistem saraf hewan, sistem kontrol otomatis untuk pergerakan pesawat terbang, dll.).

Sibernetika mempelajari sistem kontrol abstrak yang disajikan dalam bentuk skema matematika (model) yang mempertahankan properti informasi dari kelas yang sesuai dari sistem nyata. Dalam kerangka sibernetika, disiplin matematika khusus muncul - teori automata, yang mempelajari kelas khusus sistem pemrosesan informasi diskrit yang mencakup sejumlah besar elemen dan mensimulasikan operasi jaringan saraf.

Yang sangat penting secara teoretis dan praktis adalah penjelasan atas dasar mekanisme berpikir dan struktur otak ini, yang memberikan kemungkinan untuk memahami dan memproses sejumlah besar informasi dalam organ-organ bervolume kecil dengan pengeluaran energi yang dapat diabaikan dan dengan sangat tinggi. keandalan.

Sibernetika mengidentifikasi dua prinsip umum untuk membangun sistem kontrol: umpan balik dan kontrol multitahap (hirarkis). Prinsip umpan balik memungkinkan sistem kontrol untuk secara konstan memperhitungkan keadaan sebenarnya dari semua organ yang dikendalikan dan efek nyata dari lingkungan eksternal. Skema kontrol multi-tahap memastikan ekonomi dan stabilitas sistem kontrol.

Sibernetika dan otomatisasi proses

Otomatisasi komprehensif menggunakan prinsip-prinsip penyesuaian diri dan sistem belajar mandiri memungkinkan untuk mencapai mode kontrol yang paling menguntungkan, yang sangat penting untuk industri yang kompleks. Prasyarat yang diperlukan untuk otomatisasi semacam itu adalah ketersediaan untuk produksi tertentu, proses deskripsi matematika terperinci (model matematika), yang dimasukkan ke dalam komputer yang mengontrol proses dalam bentuk program untuk pekerjaannya.

Mesin ini menerima informasi tentang kemajuan proses dari berbagai alat pengukur dan sensor, dan mesin, berdasarkan model matematis yang tersedia dari proses, menghitung arah selanjutnya dengan perintah kontrol tertentu.

Jika pemodelan dan peramalan seperti itu berlangsung jauh lebih cepat daripada proses sebenarnya, maka dimungkinkan untuk memilih mode kontrol yang paling menguntungkan dengan menghitung dan membandingkan sejumlah opsi. Evaluasi dan pemilihan opsi dapat dilakukan baik oleh mesin itu sendiri, sepenuhnya otomatis, dan dengan bantuan operator manusia. Peran penting dalam hal ini dimainkan oleh masalah kopling optimal dari operator manusia dan mesin kontrol.

Sangat penting secara praktis adalah pendekatan terpadu yang dikembangkan oleh sibernetika untuk analisis dan deskripsi (algoritma) dari berbagai kontrol dan proses pemrosesan informasi dengan membagi proses ini secara berurutan menjadi tindakan dasar yang mewakili pilihan alternatif ("ya" atau "tidak").

Aplikasi sistematis dari metode ini memungkinkan untuk memformalkan proses aktivitas mental yang semakin kompleks, yang merupakan tahap pertama yang diperlukan untuk otomatisasi selanjutnya. Masalah simbiosis informasi mesin dan manusia memiliki prospek besar untuk meningkatkan efisiensi karya ilmiah, yaitu interaksi langsung antara manusia dan mesin informasi-logis dalam proses kreativitas ketika memecahkan masalah ilmiah.

Ilmu mengelola sistem teknis. Metode dan ide sibernetika teknis tumbuh pada awalnya secara paralel dan independen dalam disiplin teknis terpisah yang terkait dengan komunikasi dan kontrol - dalam otomasi, elektronik radio, telekontrol, teknologi komputer, dll. Sebagai masalah umum dari teori dan metode solusi mereka diklarifikasi, ketentuan sibernetika teknis, yang membentuk dasar teoretis terpadu untuk semua bidang teknologi komunikasi dan kontrol.

Sibernetika teknis, seperti sibernetika pada umumnya, mempelajari proses kontrol tanpa memperhatikan sifat fisik sistem di mana proses ini terjadi. Tugas utama sibernetika teknis adalah sintesis algoritma kontrol yang efektif untuk menentukan struktur, karakteristik, dan parameternya. Algoritma yang efisien dipahami sebagai aturan untuk memproses informasi input menjadi sinyal kontrol output yang berhasil dalam arti tertentu.

Sibernetika teknis terkait erat dengan, tetapi tidak bertepatan dengannya, karena sibernetika teknis tidak mempertimbangkan desain peralatan tertentu. Sibernetika teknis juga terkait dengan bidang sibernetika lainnya, misalnya, informasi yang diperoleh oleh ilmu biologi memfasilitasi pengembangan prinsip-prinsip kontrol baru, termasuk prinsip-prinsip membangun jenis automata baru yang mensimulasikan fungsi kompleks aktivitas mental manusia.

Sibernetika teknis yang muncul dari kebutuhan praktik, yang secara luas menggunakan peralatan matematika, kini menjadi salah satu cabang sibernetika yang paling berkembang. Oleh karena itu, kemajuan sibernetika teknis memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perkembangan cabang, arah, dan cabang sibernetika lainnya.

Tempat penting dalam sibernetika teknis adalah teori algoritma optimal atau, yang pada dasarnya sama, teori strategi kontrol otomatis optimal yang memberikan beberapa kriteria optimalitas ekstrem.

Dalam kasus yang berbeda, kriteria untuk optimalitas mungkin berbeda. Misalnya, dalam satu kasus, kecepatan maksimum proses transien mungkin diperlukan, di sisi lain, penyebaran nilai minimum dari jumlah tertentu, dll. Namun, ada metode umum untuk merumuskan dan memecahkan berbagai masalah. jenis ini.

Sebagai hasil dari pemecahan masalah, algoritma kontrol optimal dalam sistem otomatis ditentukan, atau algoritma optimal untuk mengenali sinyal dengan latar belakang kebisingan di penerima sistem komunikasi, dll.

Arah penting lainnya dalam sibernetika teknis adalah pengembangan teori dan prinsip pengoperasian sistem dengan adaptasi otomatis, yang terdiri dari perubahan yang disengaja dalam sifat-sifat sistem atau bagian-bagiannya, memastikan peningkatan keberhasilan tindakannya. Di area ini sangat penting sistem pengoptimalan otomatis, dibawa oleh pencarian otomatis ke mode operasi optimal dan dipertahankan di dekat mode ini di bawah pengaruh eksternal yang tidak terduga.

Area ketiga adalah pengembangan teori sistem kontrol yang kompleks terdiri dari sejumlah besar elemen, termasuk interkoneksi bagian yang kompleks dan bekerja dalam kondisi sulit.

Teori informasi dan teori algoritma sangat penting untuk sibernetika teknis, khususnya teori mesin keadaan terbatas.

Teori finite automata berkaitan dengan sintesis automata sesuai dengan kondisi operasi yang diberikan, termasuk memecahkan masalah kotak hitam - menentukan kemungkinan struktur internal sebuah otomat berdasarkan hasil mempelajari input dan outputnya, serta masalah lain, untuk contoh, pertanyaan tentang kelayakan automata dari jenis tertentu.

Setiap sistem kontrol entah bagaimana terhubung dengan orang yang merancang, menyesuaikan, mengontrol, mengelola pekerjaan mereka dan menggunakan hasil sistem untuk tujuan mereka sendiri. Oleh karena itu, ada masalah interaksi manusia dengan perangkat otomatis yang kompleks dan pertukaran informasi di antara mereka.

Solusi dari masalah ini diperlukan untuk melepaskan sistem saraf manusia dari pekerjaan berat dan rutin dan untuk memastikan efisiensi maksimum dari seluruh sistem "manusia-mesin". Tugas paling penting dari sibernetika teknis adalah untuk mensimulasikan bentuk-bentuk aktivitas mental manusia yang semakin kompleks untuk menggantikan seseorang dengan mesin otomatis jika memungkinkan dan wajar. Oleh karena itu, dalam sibernetika teknis, teori dan prinsip membangun berbagai jenis sistem pembelajaran sedang dikembangkan, yang, melalui pelatihan atau pembelajaran, dengan sengaja mengubah algoritme mereka.

Sibernetika Sistem Tenaga Listrik- aplikasi ilmiah sibernetika untuk memecahkan masalah kontrol, mengatur mode mereka dan mengidentifikasi karakteristik teknis dan ekonomi selama desain dan operasi.

Elemen individu dari sistem tenaga listrik, yang berinteraksi satu sama lain, memiliki koneksi internal yang sangat dalam, yang tidak memungkinkan sistem untuk dibagi menjadi komponen independen dan, ketika menentukan karakteristiknya, untuk mengubah faktor yang mempengaruhi satu per satu. Menurut metodologi penelitian, sistem tenaga listrik harus dianggap sebagai sistem sibernetik, karena metode generalisasi yang digunakan dalam penelitiannya: teori kesamaan, pemodelan fisik, matematika, digital dan logis.