Управляющие импульсы

Рис. 6. Схема управления органами живого организма

Рассматривая приведенные схемы управления, можно сделать вывод об их существенном структурном сходстве и о совпадении функций аналогичных элементов различных систем управления. Во всех рассмотренных системах, где роль управляющего объекта выполняет человек, регулятор или мозг, имеется замкнутый контур управления, по которому циркулирует информация, — канал связи. По каналам связи информация может быть передана различными способами: механическим, пневматическим, электрическим или с помощью нервных коммуникаций в живых организмах. Это удивительное подобие процессов управления и регулирования в машинах, живых организмах и даже в обществе (причем не только в человеческом, но также среди животных, насекомых) уже давно было отмечено учеными различных отраслей знания, изучалось ими, и можно было предвидеть выход на новые рубежи знания.

Кибернетика

Такой прорыв произошёл в 1948 г., когда профессор математики Массачусетского технологического института Норберт Винер опубликовал свою знаменитую книгу "Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине", провозгласив рождение новой науки.

Кибернетика объединила важнейшие достижения в теории автоматического регулирования, теории информации и во многих разделах других научных дисциплин, формально весьма далеких от кибернетики, на основе фундаментального математического аппарата теории вероятностей, теории функций и математической логики. Основой этого интеграционного процесса является важнейшее и объединяющее свойство систем управления — процесс приема, передачи, хранения и переработки информации.

Кибернетика определила фундаментальные основы управления и позволила установить общие свойства в различных средах — в природе, обществе, технике. Знание общих свойств окружающего мира дает возможность формализовать многие процессы в этих средах, применив мощный математический аппарат и средства компьютерной техники.

В состав кибернетики как единого целого включены следующие частные области знания: общая теория управления, включая и теорию автоматизированного управления, теория информации (причем рассматривается не только теоретическая сущность информации, но и комплекс проблем по ее обработке и использованию), теория исследования операций, т.е. методология принятия управленческого решения, теория алгоритмов и программ как базы логико-математического моделирования и, наконец, теория совершенствования и разработки новых технических средств управления.

Необходимость объединения ученых различных отраслей знания часто подчеркивалась Винером, который был противником узкой специализации, дробления науки на бесчисленные изолированные направления. Противоестественно, считал он, если узкий специалист, столкнувшийся с проблемой не его специализации, будет рассматривать ее "как нечто, относящееся к коллеге, который работает через три комнаты дальше по коридору". Существует много мудрых определений кибернетики как науки. Позволительно дать еще одно: кибернетика изучает вопросы управления, связи, контроля и регулирования, приема, хранения и обработки информации в любых сложных динамических системах. Если в любой сложной разбивающейся системе, будь это технологическая линия, животное, человек или общество, происходят процессы приема, обработки, хранения и выдачи информации, то эта система попадает под действие законов кибернетики.

Принципы, философские и социальные аспекты кибернетики, и особенно ее технические средства, революционно обогатили современную теорию управления, создали необходимые предпосылки для создания мощных человеко-машинных систем, способных обрабатывать информацию с совершенно невиданной скоростью в колоссальных объемах и освободивших человека от рутинного ручного труда. Без использования методов кибернетики были бы принципиально невозможны многие последние достижения человеческой мысли: освоение космоса, управление особо сложными, быстро протекающими во времени или опасными для жизни человека технологическими процессами. Появились и новые направления науки, такие, как бионика, изучающая особенности строения и жизнедеятельности живых организмов с целью создания новых приборов, механизмов и систем; биологическая кибернетика, создавшая систему автоматизированного искусственного кровообращения ("искусственное сердце"), и автоматизированные системы управления, которые обеспечили подъем методов управления во всех сферах народного хозяйства на принципиально новый уровень.

Кибернетика как самостоятельная научная дисциплина имеет следующие особенности:

— философские аспекты кибернетики расширили наше представление о мире, введя кроме материи и энергии новую категорию — информацию;

— кибернетика рассматривает управляемые системы в динамике, в развитии и во взаимодействии с другими внешними системами;

— кибернетика широко использует методы моделирования, т.е.исследует эмпирические или физические модели реально существующих технологических процессов с помощью математического аппарата. Другой универсальный метод кибернетики — метод исследования операций — позволяет выполнять количественный анализ любой целенаправленной деятельности человека в сфере управления.

Длительное время методы алгоритмизации и программирования применялись в основном для исследования стационарных или непрерывных реальных процессов. Относительная простота моделируемых объектов, большие объемы и полнота информации создавали необходимые предпосылки для эффективности алгоритмизации и компьютерной обработки. Однако жизнь выдвигала новые задачи, для которых характерны сложность исследуемого процесса и ограниченный объем исходной информации. Такого типа задачи человек успешно решает ежедневно, не прибегая к помощи вычислительной техники.

Долгие кропотливые исследования и размышления о способности человека решать сложные задачи в условиях недостаточности исходной информации привели к созданию качественно новых методов программирования, получивших название эвристических.Кибернетика весьма успешно разрабатывает эвристические методы, и круг практического применения эвристического программирования постоянно расширяется. Особенно перспективны эти методы при решении задач распознавания образов, теории поиска и творческой деятельности человека. Большие успехи теоретических исследований по многим направлениям кибернетической мысли и ошеломляющие темпы совершенствования вычислительной техники, позволившие создать компьютеры, обрабатывающие информацию со скоростью порядка триллиона операций в секунду и обладающих практически безграничной памятью, позволили человечеству приблизиться к созданию искусственного интеллекта. Оптимисты надеются проникнуть в святая святых Жизни — в тайны биологического программирования, расшифровать генетические коды, разгадать тайны наследственности.