Управление и информация

Научные предпосылки создания ЭВМ

После изучения главы студент должен знать:

· Роль информации в управлении.

· Определение «Кибернетики» что управление в любой системе - это целенаправленная переработка информации;

· Меры информации на синтаксическом, семантическом и прагматическом уровнях.

· Показатели качества информации.

· Взаимосвязь наук «Кибернетика» и «Информатика».

· Основные сведения о науке «Информатика» и трех ее компонентах: научном, технологическом и бизнес-индустрии.

Управление и информация

Рисунок 1.1. Норберт Винер

Важнейшую и решающую роль в создании и эволюции ЭВМ сыграла наука «Кибернетика», сравнительно молодая наука, формирование которой началось лишь после Второй мировой войны. Своим появлением кибернетика обязана американскому ученому, профессору Массачусетского технологического института Норберту Винеру (рис. 1.1). В своей книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» [18], изданной в 1948 году, Н. Винер обосновал концепцию единого подхода к рассмотрению процессов управления в системах различной природы. Сила этой концепции заключается в том, что оказалось возможным для решения сложных задач управления, кроме общих рассуждений методологического характера, предложить также мощный аппарат количественного описания процессов, основанный на методах прикладной математики.

Кибернетика— наука об общих закономерностях процессов управления в системах любой природы. Предметом кибернетики являются информационные процессы, описывающие поведение этих систем с цельюсоздания принципов, методов и технических средств эффективных для управления такими системами. Основные особенности кибернетики как самостоятельной научной области состоят в следующем:

1. Кибернетика способствовала тому, что классическое представление о мире, состоящем из материи и энергии, уступило место представлению о мире, состоящем из трех составляющих: материи, энергии и информации, ибо без информации немыслимы организованные системы.

2. Кибернетика рассматривает управляемые системы не в статике, а в динамике, то есть в их движении, развитии, при этом в тесной связи с другими (внешними) системами. Это позволяет вскрывать закономерности и устанавливать факты, которые иначе оказались бы не выявленными.

3. Как бы детально и строго не старались изучать поведение сложной системы, никогда нельзя учесть полное множество всех факторов, прямо или косвенно влияющих на ее поведение. Поэтому всегда следует вводить различные ограничения, считаться с неизбежностью наличия некоторых случайных факторов, являющихся результатом действия этих неучтенных процессов, явлений и связей.

4. Кибернетика очень широко практикует именно вероятностные методы исследования, позволяющие хотя и не определенно, а в вероятностном аспекте, но строго и четко предсказать поведение сложных систем.

5. В кибернетике часто применяется метод исследования систем с использованием «черногоящика». Под «чернымящиком» понимается система, в которой исследователю доступна лишь входная и выходная информация этой системы, а внутреннее устройство неизвестно.

Очень важным методом кибернетики является метод моделирования. Сущность метода, ставшего одним из самых мощных орудий развития науки и техники, состоит в замене интересующего нас объекта или процесса его моделью. Модель — это другой объект, процесс или формализованное описание, более удобное для рассмотрения, исследования, управления, интересующие нас характеристики которого подобны характеристикам реального объекта. В аналоговых вычислительных машинах (АВМ) создается физическая модель исследуемой системы. В электронных цифровых вычислительных машинах (ЭВМ) при решении задач используется абстрактная математическая модель задачи, которая описывается программой ее решения.

Модель решения задачи на ЭВМ должна составляться так, чтобы обеспечить:

· правильность решения, то есть соответствовать сущности решаемой задачи, не искажать ее содержания;

· своевременность решения, то есть решение не должно формироваться тогда, когда надобность в нем отпала;

· результативность решения, то есть должно вырабатываться конкретное конструктивное решение, а не указываться возможность решения вообще;

· реалистичность решения — решение должно иметь возможность быть реализованным при заданных ограничениях (точность, время решения, затраты на его реализацию);

· определенность, то есть должна вырабатываться вполне определенная, не допускающая неоднозначности результатная информация;

· экономичность в отношении точности — нет смысла искать абсолютно точное сложное решение, если эта точность все равно не будет востребована (вполне достаточно получать решение достоверное, то есть с необходимой точностью).

Для исследования сложных систем и решения задач управления необходимы вычислительные машины с хранимой программой.