Кибернетика в ссср: от лженауки до панацеи

Объекты изучения

Эта наука изучает всевозможные управляемые системы, используя понятия кибернетической системы и кибернетического подхода.

Кибернетический подход

Кибернетический подход состоит в замене исходной системы управления изоморфной моделью и дальнейшем изучении этой модели. Чтобы реализовать подход, применяется один из двух методов моделирования: компьютерное или имитационное. Оба метода подразумевают использование принципа «черного ящика». Экспериментатор моделирует внешнюю деятельность рассматриваемой системы, а ее структура, воспроизводящая поведенческие характеристики, остается скрытой.

Кибернетический подход позволяет исследовать несколько видов информационных моделей, отличающихся по запросам:

• ответная реакция системы на воздействие внешних факторов,
• оптимизация характеристик системы относительно функции ценности,
• адаптивное управление,
• прогноз динамики системного преобразования.

Информационная система

Кибернетическая система

Кибернетическая система представляет собой множество взаимосвязанных элементов, способных к приему, обработке, запоминанию и обмену информацией. Основные свойства подобных систем: адаптация, самоорганизация и самообучение с использованием накопленного опыта.

Кибернетика в целом рассматривает любые управляемые системы в абстрактной форме, не учитывая их материальную природу, поэтому системой может являться как вычислительная машина, так и общество либо его отдельные группы.

Направления

Кибернетические методы применяются во многих отраслях:

• Биология. В рамках биологической ветви этой науки исследуются кибернетические системы в организмах. Также ученые решают вопросы передачи генной информации между поколениями живых организмов. В широком смысле биологическая кибернетика занимается исследованием методов моделирования структур и поведения биологических систем.
• Медицина. Кибернетика в медицине помогает диагностировать заболевания при помощи вычислительной техники и используется для создания высокотехнологичных протезов.
• Экономика. Методы данной науки используют для анализа всей экономики и отдельных ее элементов как сложной системы при помощи экономико-математического моделирования.
• Инженерия. Кибернетика в инженерии применяется для анализа масштабных сбоев систем, вызванных мелкими и незначительными ошибками.
• Информатика. В информатике ее методы используют для анализа информации и управления вычислительной техникой.
• Психология. В психологии существует отдельное направление психологической кибернетики, в рамках которого изучается взаимодействие систем анализа, сфер сознания и бессознательного в ходе взаимодействия людей с различными системами, а также между собой. Кроме того, эта дисциплина значительно повлияла на развитие психологии труда и ее подвидов.

Особняком стоит направление чистой кибернетики, в рамках которого происходит понятийное изучение систем управления. Ее главная задача – обнаружение основных принципов таких систем.

Информационная система Внимание! Есть известная шутка про университет ядерной кибернетики, однако на данный момент не существует ни такого вуза, ни такого направления, как ядерная кибернетика

Литература[]

• Винер Н. Кибернетика. — М.: Советское радио, 1968.
• Винер Н. Некоторые моральные и технические последствия автоматизации.
• Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. — М.: Изд. иностр. лит., 1963. — 830 с.
• Эшби У. Р. Введение в кибернетику. — М.: Изд. иностр. лит., 1959. — 432 с.

• Пекелис В.Д. (сост.) Возможное и невозможное в кибернетике, Наука, 1964, 222 с.
• Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика ожидаемая и кибернетика неожиданная, Наука, 1968, 311 с.
• Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика. Итоги развития, Наука, 1979, 200 с.
• Пекелис В.Д. (сост.) Кибернетика. Современное состояние, Наука, 1980, 208 с.

• Марков А. А. Что такое кибернетика. — В кн.: Кибернетика, мышление, жизнь. — М.: Мысль, 1964
• Петрушенко Л. А. Самодвижение материи в свете кибернетики. — М.: Наука, 1971
• Кузин Л. Т. Основы кибернетики (в 2-х томах). — М.: Энергия, 1973
• В. М. Глушков, Н. М. Амосов и др. «Энциклопедия кибернетики». Киев. 1975 г.
• Герович В. А. Человеко-машинные метафоры в советской физиологии // Вопросы истории естествознания и техники. № 3, 2002. С. 472—506.
• Гринченко С. Н. История человечества с кибернетических позиций // История и Математика: Проблемы периодизации исторических макропроцессов. — М.: КомКнига, 2006. — С. 38—52.
• Грэхэм, Л. Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе. — М.: Политиздат, 1991. — 480 с.

Клаус Г. Кибернетика и философия = Kybernetik in philosophischer Sicht / Перевод с немецкого И. С. Добронравова, А. П. Куприяна, Л. А. Лейтес; редактор В. Г. Виноградов; Послесловие Л. Б. Баженова, Б. В. Бирюкова, А. Г. Спиркина. — М.: ИЛ, 1963.

Основы кибернетики. Математические основы кибернетики / Под ред. профессора К. А. Пупкова. — М.: Высшая школа.

Основы кибернетики. Теория кибернетических систем / Под ред. профессора К. А. Пупкова. — М.: Высш. школа, 1976. — 408 с. — (Учеб. пособие для вузов). — 25000 экз.

• Поваров Г. Н. Ампер и кибернетика. — М.: Советское радио, 1977.
• Теслер Г. С. Новая кибернетика. — Киев: Логос, 2004. — 401 с.
• Кибернетика и информатика // Сборник научных трудов к 50-летию Секции кибернетики Дома ученых им. М. Горького РАН. — Санкт-Петербург, 2006. — 410 с.
• Игнатьев М. Б. Информационные технологии в микро-, нано- и оптоэлектронике. — изд. ГУАП, Санкт-Петербург, 2008. — 200 с.

Научная деятельность

За первые 5 лет работы в Массачусетском технологическом институте ученый выпустил 29 научных статей, освещающих разные области математики. Еще в начале 1920-х годов американец увлекся работой Альберта Эйнштейна, в которой тот исследовал движение частицы пыльцы под воздействием нескольких молекул воды. До Эйнштейна это явление впервые зафиксировал ботаник Роберт Броун в 1827-м, но формально в математике оно не было рассмотрено.

Винера заинтересовал феномен, и вскоре мужчина создал математическую формулу, получившую в дальнейшем название винеровского процесса. В 30-х годах ученый разработал теорему Винера – Хинчина, в которой рассмотрел корреляцию между сигналами и задержанными копиями этих сигналов в зависимости от типа задержки.

Мужчина мечтал приносить пользу стране во время военных катаклизмов. Когда началась Первая мировая война, Норберт захотел воевать, но не прошел комиссию из-за зрения. Во время Второй мировой исследователь занялся разработками аппарата для систем наведения зенитного огня. В итоге изобретение положило начало новой странице в научной биографии американца — изобретению кибернетики.

Глубоко погружаясь в изучение кибернетических законов, математик ввел в научный обиход понятие обратной связи, которое позднее нашло проявление в искусственном интеллекте, информационных процессах, нейрологии и других областях. Саму кибернетику Винер определил как науку о связи и управлении и в живых организмах (биологических системах), и в машинах (искусственных системах).

За время научной деятельности мужчина написал множество книг, в которых рассматривал проблемы техники и общества. Так, в труде «Корпорация “Бог и Голем”» ученый в контексте религиозного мировоззрения рассматривал сложности, с которыми человечество вынуждено будет столкнуться по мере развития интеллектуальных машин.

В центре исследования — вопросы креации. Математик задается вопросами: если бог создал человека, человек — машину, не окажется ли способной к воспроизведению и сама техника. Искусственный интеллект, постепенно охватывая сферы человеческой жизни, может изменить основные моральные и этические категории.

Фразы из этой книги стали популярными цитатами. Также известность получили труды «Наука и общество», «Кибернетика и общество». Изучение Винером информатики позволило провести параллели с научной деятельностью француза Блеза Паскаля, механика и физика, оказавшегося создателем первых образцов счетной техники.

литература

Классическая литература

• Джеймс Клерк Максвелл : О губернаторах. В: Труды Лондонского королевского общества. № 16, 1867/1868, стр. 270–283.
• Норберт Винер : Человек и человек-машина. Кибернетика и общество. Альфред Мецнер Верлаг, Франкфурт-на-Майне, 1952 год.
• Норберт Винер : Бог и Голем, Корпорация: Комментарий о некоторых моментах, в которых кибернетика затрагивает религию. MIT Press, 1966.
• Джон фон Нейман : Компьютер и мозг. Издательство Йельского университета, 1958.
• Гордон Паск : подход к кибернетике. Хатчинсон и Ко, 1961 год.
• К. Штайнбух , Х. Франк , Х. Кретц, Х. Мевес, К. Кюпфмюллер , У. Д. Кейдель, Й. Шварцкопфф, Р. Фельдткеллер , Ф. Венцель: Кибернетика — мост между науками . Umschau Verlag, Франкфурт-на-Майне, 1962 год.
• Луи Куффиньяль : Основные концепции кибернетики — Базовые понятия AGIS-Verlag, Баден-Баден, 1962.
• Георг Клаус , Хайнц Либшер : Что такое кибернетика и что такое? Urania-Verlag, Лейпциг, 1966 г. (с 1-го по 9-е издание, 1974 г.)
• Ханс Ронге : Искусство и кибернетика. Verlag M. Dumont Schauberg, Кельн, 1968, ISBN 3-7701-0440-4 .
• Георг Клаус: Словарь кибернетики. Дитц Верлаг, Берлин, 1968 г., и Справочники Фишера, том 1 и 2, Франкфурт / Гамбург, 1969 г.
• Людвиг фон Берталанфи : Общая теория систем: основы, развитие, приложения. Джордж Бразиллер, 1969 год.
• Ганс Иоахим Флехтнер : Основные понятия кибернетики. dtv, Штутгарт 1970.
• Грегори Бейтсон : шаги к экологии разума: сборник очерков по антропологии, психиатрии, эволюции и эпистемологии. Издательство Чикагского университета, 1972.
• Александр Лернер : Основы кибернетики. Перевод с русского Э. Гроса. Plenum Publ. Corp., Нью-Йорк, Нью-Йорк, 1972, ISBN 978-1-4684-1706-7 .
• В. Росс Эшби : Введение в кибернетику. Зуркамп, Франкфурт-на-Майне, 1974 год.
• Йорг Баетге : Основы экономической и социальной кибернетики: Теория управления бизнесом. (= Современные учебные тексты: экономика.), VS Verlag für Sozialwissenschaften, Wiesbaden 1975, ISBN 9783531111988 .
• Бернхард Хассенштейн : Биологическая кибернетика. Элементарное введение . 5-е издание Quelle & Meyer, Heidelberg 1977, ISBN 3-494-00184-7 .

Текущая литература

• Ларс Блюма: Норберт Винер и появление кибернетики во Второй мировой войне. LIT Verlag, Мюнстер 2005, ISBN 3-8258-8345-0 .
• Майкл Эккардт: Симбиоз человека и машины. Избранные труды Георга Клауса по строительной науке и теории медиа. VDG, издательство и база данных по гуманитарным наукам, Веймар 2002, ISBN 3-89739-316-6 .
• Слава Герович: От новояза к кибероязу. История советской кибернетики. MIT Press, 2002, ISBN 978-0-262-07232-8 .
• Клаус Фукс-Киттовски , Зигфрид Пиотровски (ред.): Кибернетика и междисциплинарность в науках. trafo Verlag, Берлин 2004 г., ISBN 3-89626-435-4 .
• Эрнст фон Глазерсфельд : Кибернетика. В: Леон Р. Цвасман (ред.): Большой лексикон средств массовой информации и коммуникации. Сборник междисциплинарных концепций. Ergon-Verlag, Würzburg 2006, ISBN 3-89913-515-6 .
• Мартин Кауфманн: Древо кибернетики. Линии развития кибернетики от исторических основ до их современных форм. proEval Verlag, Дорнбирн 2007, ISBN 978-3-200-01048-2 .
• Томас Рид : рассвет машин. Краткая история кибернетики. Пропилеи, Берлин 2016, ISBN 978-3-549-07469-5 .
• Клаус Пиас (Ред.): Кибернетика — Кибернетика. Конференции Macy 1946–1953. 2 тома, diaphanes Verlag, Zurich / Berlin 2003, ISBN 3-935300-35-2 и ISBN 3-935300-36-0 .
• Эндрю Пикеринг : Кибернетический мозг. Наброски другого будущего. Издательство Чикагского университета, Чикаго 2010, ISBN 978-0226667898 .
• Фредерик Вестер : Новые основы мысли — от технократического до кибернетического века. dtv, Мюнхен, 2002 г., ISBN 3-423-33001-5 .
• Хайнц фон Ферстер : CybernEthik. Merve Verlag, Берлин 1993, ISBN 978-3-88396-111-8 .
• Ганс-Кристиан Дэни : Завтра я буду идиотом — кибернетика и общество контроля. Наутилус, Гамбург, 2013 г., ISBN 978-3-89401-784-2 .
• Хорст Фёльц : Это информация. Shaker Verlag, Аахен 2017, ISBN 978-3-8440-5587-0 .
• Хорст Фёльц : Как мы узнали. Не все является информацией. Shaker Verlag, Аахен 2018, ISBN 978-3-8440-5865-9 .
• Ян Мюггенбург: Живые артефакты: Хайнц фон Ферстер и машины Биологической компьютерной лаборатории . Издатель: Konstanz University Press, 1-е издание, 2018 г., ISBN 978-3835391031 .
• Хорст Фёльц : Пора. Shaker Verlag, Düren 2019, ISBN 978-3-8440-6675-3 .

Обзор

Термин «кибернетика» изначально ввёл в научный оборот Ампер, который в своём фундаментальном труде «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний», первая часть которого вышла в свет в 1834 году, вторая в 1843 году, определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага. В современном понимании — как наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе, термин впервые был предложен Норбертом Винером в 1948 году.

Кибернетика включает изучение обратной связи, чёрных ящиков и производных концептов, таких как управление и коммуникация в живых организмах, машинах и организациях, включая самоорганизации

Она фокусирует внимание на том, как что-либо (цифровое, механическое или биологическое) обрабатывает информацию, реагирует на неё и изменяется или может быть изменено, для того чтобы лучше выполнять первые две задачи. Стаффорд Бир назвал её наукой эффективной организации, а Гордон Паск расширил определение, включив потоки информации «из любых источников», начиная со звёзд и заканчивая мозгом.. Пример кибернетического мышления

С одной стороны, компания рассматривается в качестве системы в окружающей среде. С другой стороны, кибернетическое управление может быть представлено как система

Пример кибернетического мышления. С одной стороны, компания рассматривается в качестве системы в окружающей среде. С другой стороны, кибернетическое управление может быть представлено как система.

Согласно другому определению кибернетики, предложенному в 1956 году Л. Куффиньялем (англ.), одним из пионеров кибернетики, кибернетика — это «искусство обеспечения эффективности действия».

Ещё одно определение предложено Льюисом Кауфманом (англ.): «Кибернетика — это исследование систем и процессов, которые взаимодействуют сами с собой и воспроизводят себя».

По словарю Ожегова: «Кибернетика — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе».

Кибернетические методы применяются при исследовании случая, когда действие системы в окружающей среде вызывает некоторое изменение в окружающей среде, а это изменение проявляется на системе через обратную связь, что вызывает изменения в способе поведения системы. В исследовании этих «петель обратной связи» и заключаются методы кибернетики.

Современная кибернетика зарождалась, включая в себя исследования в различных областях систем управления, теории электрических цепей, машиностроения, математического моделирования, математической логики, эволюционной биологии, неврологии, антропологии. Эти исследования появились в 1940 году, в основном, в трудах учёных на т. н. конференциях Мэйси (англ.).

Другие области исследований, повлиявшие на развитие кибернетики или оказавшиеся под её влиянием: теория управления, теория игр, теория систем (математический аналог кибернетики), психология (особенно нейропсихология, бихевиоризм, познавательная психология) и философия.

Современное понимание науки

Впервые термин «кибернетика» в научном контексте был использован в трудах древнегреческих ученых. Под этим словом они понимали искусство чиновника, управляющего городом. Однако ни это определение, ни определение Андре-Мари Ампера, упомянутое выше, не отражает современные представления о ней. В XX веке термин был переосмыслен учеными, поспособствовавшими становлению нового научного направления. Например, Луи Куффиньяль называл ее искусством обеспечения эффективности действия, а Стаффорд Вир — наукой о правильном управлении в какой-либо совокупности.

Важно! Ученые до сих пор спорят о том, что такое кибернетика. Среди них нет согласия в том, какое определение их науки — наиболее правильное и точное

Самым известным является вариант, предложенный Норбертом Винером.

Согласно Винеру, это наука, которая занимается изучением общих закономерностей работы с информацией в сложных системах управления. Она рассматривает четыре основные операции с информацией:

• получение;
• передача;
• хранение;
• модификация.

Кибернетика как наука, зародившаяся на стыке междисциплинарных исследований, нашла обширное применение и в точных видах познания, и в социальной сфере.

Применение

Как научная дисциплина ее тезисы, математические решения и методы исследования применяются в изготовлении всей окружающей автоматики, включая такие ее виды: распознающие образы на изображениях, нейросистемы искусственного интеллекта, различные контролирующие устройства или их части, медицинское оборудование, вся цифровая техника, роботов, комплексы восприятия и синтеза голоса.

В сущности, в 21 веке сложно найти что-то в окружении человека, которое не содержит тех или иных управляющих элементов в зависимости от поступающих сигналов.
Кибернетика – основа замены человека во всех областях жизни

Медицинская кибернетика

Одной из ниш, которую плотно заняла научная дисциплина кибернетика, стала медицина. Средства контроля и автоматизации используются в миллионах относящихся к этой сфере деятельности приборов и устройств. Сюда входят системы предварительной поддержки жизнедеятельности организма человека – аппараты искусственного дыхания, фибрилляции, контролирующие его состояние приборы (различные анализаторы и индикаторы), а также вживляемые и устанавливаемые протезы.

Все эти ниши важны, но хотелось бы отдельно упомянуть о последних из перечисленных. Наиболее видимо и полно соответствуют понятию кибернетики различные современные протезы конечностей человека. Теперь управление ими осуществляется отдачей команд при помощи мыслей, а не устаревшими механическими способами.

Кроме того, созданы, пока экспериментальные, системы обратной связи, которые позволяют чувствовать искусственную руку или ногу как реальное продолжение человеческого тела с восприятием информации от различных датчиков, размещенных на протезе.
Швейцарский бионический протез с обратной связью по чувствительности и управлению мозговыми волнами

Предмет изучения

Царица цифрового мира – наука кибернетика. Этим термином объединяется множество понятий, в основном связанных с интеллектуальной техникой, роботами и автоматизированными системами. Но, грубо говоря, его восприятие немного искажено. Изначально кибернетика это, в общем смысле, наука об управлении, которая относилась к искусству государственных деятелей в древней Греции.

В наше же время понятие трансформировалось, приобретя новый, более широкий смысл. Теперь этой научной дисциплиной называют систему получения, хранения и преобразования информации для сложных, основанных на математических принципах действия, систем. К которым безусловно относятся и современные компьютерные и автоматические комплексы обработки данных. Но и не только.
Фантастическая картинка-иллюстрация кибернетики

В ней анализируются взаимосвязи происходящих процессов в комплексе особей живого мира, включая растительный и микробиологический

Не обходит кибернетика вниманием и социально-экономические структуры. К каким относятся предприятия, группы людей, отрасли промышленности, политические объединения, страны.

Системы изучения

Главное, что изучает кибернетика – логическое взаимодействие отдельных элементов системы для получения конкретного результата. Примером можно привести управленческую структуру производственного предприятия, отдел ПТО.
Упрощенная схема взаимодействия ПТО и остальных элементов предприятия

Он – часть общей системы завода, его функциональная единица. У организации есть план выполнения, который разработан в соответствии с ресурсными возможностями и максимальной прибылью. Задача отдела выполнить документационную и проектную работу по подготовке всех этапов производства.

То есть, в рамках кибернетики, в ПТО приходит указание на выпуск такого-то количества продукции определенного вида. Отдел разрабатывает документы – планы и схемы самих изделий, акты на закупку исходных ресурсов, сметы. Результаты деятельности от этого логического элемента предприятия отправляются поставщикам, в производственные цеха, бухгалтерию. Вот пример функциональной системы, изучаемой кибернетикой, причем весьма далекий от технологии как таковой.

В описанном случае не нужно знать об оснащении цехов (токарные станки, пилорама или другого), форме прихода указаний от руководства (почта, электронное сообщение, курьер), или, к примеру, о валюте расчетов – это рассматривается в рамках других наук.

Элементы и их взаимодействие, исследуемые в рамках кибернетики

В общем виде, область рассмотрения этой наукой – взаимодействие частей системы. Каждая из которых довольно сложна и описывается различными дискретными математическими моделями, входящими в дисциплины теории игр, информации и алгоритмов.

Комплексный элемент структуры обрабатывает входной сигнал в зависимости от своего строения, которое моделируется в рамках кибернетики методами теории графов, кодирования, управляющих систем и комбинаторного анализа, преобразует его и выдает собственный результат, для последующего разбора или выполнения другой частью системы.

↑мЮСВМШЕ ЖЕМРПШ Х НПЦЮМХГЮЖХХ

Объекты изучения

Эта наука изучает всевозможные управляемые системы, используя понятия кибернетической системы и кибернетического подхода.

Кибернетический подход

Кибернетический подход состоит в замене исходной системы управления изоморфной моделью и дальнейшем изучении этой модели. Чтобы реализовать подход, применяется один из двух методов моделирования: компьютерное или имитационное. Оба метода подразумевают использование принципа «черного ящика». Экспериментатор моделирует внешнюю деятельность рассматриваемой системы, а ее структура, воспроизводящая поведенческие характеристики, остается скрытой.

Кибернетический подход позволяет исследовать несколько видов информационных моделей, отличающихся по запросам:

• ответная реакция системы на воздействие внешних факторов;
• оптимизация характеристик системы относительно функции ценности;
• адаптивное управление;
• прогноз динамики системного преобразования.

Информационная система

Кибернетическая система

Кибернетическая система представляет собой множество взаимосвязанных элементов, способных к приему, обработке, запоминанию и обмену информацией. Основные свойства подобных систем: адаптация, самоорганизация и самообучение с использованием накопленного опыта.

Кибернетика в целом рассматривает любые управляемые системы в абстрактной форме, не учитывая их материальную природу, поэтому системой может являться как вычислительная машина, так и общество либо его отдельные группы.

Направления

Кибернетические методы применяются во многих отраслях:

• Биология. В рамках биологической ветви этой науки исследуются кибернетические системы в организмах. Также ученые решают вопросы передачи генной информации между поколениями живых организмов. В широком смысле биологическая кибернетика занимается исследованием методов моделирования структур и поведения биологических систем.
• Медицина. Кибернетика в медицине помогает диагностировать заболевания при помощи вычислительной техники и используется для создания высокотехнологичных протезов.
• Экономика. Методы данной науки используют для анализа всей экономики и отдельных ее элементов как сложной системы при помощи экономико-математического моделирования.
• Инженерия. Кибернетика в инженерии применяется для анализа масштабных сбоев систем, вызванных мелкими и незначительными ошибками.
• Информатика. В информатике ее методы используют для анализа информации и управления вычислительной техникой.
• Психология. В психологии существует отдельное направление психологической кибернетики, в рамках которого изучается взаимодействие систем анализа, сфер сознания и бессознательного в ходе взаимодействия людей с различными системами, а также между собой. Кроме того, эта дисциплина значительно повлияла на развитие психологии труда и ее подвидов.

Особняком стоит направление чистой кибернетики, в рамках которого происходит понятийное изучение систем управления. Ее главная задача – обнаружение основных принципов таких систем.

Информационная система

Внимание! Есть известная шутка про университет ядерной кибернетики, однако на данный момент не существует ни такого вуза, ни такого направления, как ядерная кибернетика.