Kybernetik

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 3. december 2021; checks kræver 8 redigeringer .

Kybernetik (fra andet græsk κυβερνητική  "kunsten at lede " [1] ) er videnskaben om de generelle mønstre for at opnå, lagre, transformere og transmittere information i komplekse kontrolsystemer , hvad enten det er maskiner , levende organismer eller samfund [2] .

Oversigt

Udtrykket "kybernetik" blev oprindeligt introduceret i videnskabelig cirkulation af Ampère , som i sit grundlæggende værk "Et forsøg på videnskabsfilosofien eller en analytisk præsentation af den naturlige klassifikation af al menneskelig viden", hvis første del blev offentliggjort i 1834, den anden i 1843, definerede kybernetik som videnskaben om regering, som skulle give borgerne en række fordele. I moderne forstand, som videnskaben om de generelle love for kontrol og informationstransmissionsprocesser i maskiner, levende organismer og samfund, blev udtrykket først foreslået af Norbert Wiener i 1948 [3] .

Kybernetik omfatter studiet af feedback , sorte bokse og afledte begreber som kontrol og kommunikation i levende organismer, maskiner og organisationer , herunder selvorganisationer . Den fokuserer på, hvordan noget (digitalt, mekanisk eller biologisk) behandler, reagerer på og ændrer sig eller kan ændres for bedre at udføre de to første opgaver [4] . Stafford Beer kaldte det videnskaben om effektiv organisation, og Gordon Pask udvidede definitionen til at omfatte informationsstrømme "fra alle kilder" fra stjernerne til hjernen.

Ifølge en anden definition af kybernetik, foreslået i 1956 af L. Cuffignal , en af ​​pionererne inden for kybernetik, er kybernetik "kunsten at sikre effektiviteten af ​​handling" [5] .

En anden definition er foreslået af Lewis Kaufman : "Kybernetik er studiet af systemer og processer, der interagerer med sig selv og reproducerer sig selv."

Ifølge Ozhegovs ordbog : "Kybernetik er videnskaben om de generelle love, der styrer processerne for kontrol og transmission af information i maskiner, levende organismer og samfund" [6] .

Kybernetiske metoder bruges til at studere det tilfælde, hvor systemets handling i miljøet forårsager nogle ændringer i miljøet, og denne ændring manifesterer sig på systemet gennem feedback , som forårsager ændringer i den måde, systemet opfører sig på. Det er i undersøgelsen af ​​disse " feedback loops ", at metoderne til kybernetik konkluderes.

Moderne kybernetik blev født, herunder forskning inden for forskellige områder af kontrolsystemer , teorien om elektriske kredsløb , maskinteknik , matematisk modellering , matematisk logik , evolutionær biologi , neurologi , antropologi . Disse undersøgelser dukkede op i 1940, hovedsageligt i værker af videnskabsmænd på den såkaldte. Macy konferencer

Andre studieretninger, der påvirkede eller blev påvirket af udviklingen af ​​kybernetik, er  kontrolteori , spilteori , systemteori (kybernetikkens matematiske modstykke), psykologi (især neuropsykologi , behaviorisme , kognitiv psykologi) og filosofi .

Kybernetikkens sfære

Objektet for kybernetik er alle kontrollerede systemer. Systemer , der i princippet ikke kan kontrolleres, er ikke genstand for undersøgelse af kybernetik. Cybernetik introducerer begreber som kybernetisk tilgang , kybernetisk system . Kybernetiske systemer betragtes abstrakt, uanset deres materielle natur. Eksempler på cybernetiske systemer er automatiske controllere inden for teknologi, computere , den menneskelige hjerne, biologiske populationer, det menneskelige samfund. Hvert sådant system er et sæt af indbyrdes forbundne objekter (systemelementer), der er i stand til at opfatte, lagre og behandle information samt udveksle den. Cybernetik udvikler generelle principper for skabelse af kontrolsystemer og systemer til automatisering af mentalt arbejde. De vigtigste tekniske midler til at løse problemer med kybernetik er computere. Derfor er fremkomsten af ​​kybernetik som en selvstændig videnskab ( N. Wiener , 1948) forbundet med skabelsen af ​​disse maskiner i 40'erne af det 20. århundrede, og udviklingen af ​​kybernetik i teoretiske og praktiske aspekter er forbundet med udviklingen af ​​elektronisk computerteknologi.

Ud over analyseværktøjer bruger kybernetik kraftfulde værktøjer til syntese af løsninger leveret af matematisk analyseapparat , lineær algebra , geometri af konvekse mængder , sandsynlighedsteori og matematisk statistik , såvel som mere anvendte matematikområder, såsom matematisk programmering , økonometri , datalogi og andre afledte discipliner .

Cybernetikkens rolle er især stor i arbejdspsykologien og dens grene såsom ingeniørpsykologi og erhvervsuddannelsernes psykologi . Kybernetik er videnskaben om optimal kontrol af komplekse dynamiske systemer, som studerer de generelle principper for kontrol og kommunikation, der ligger til grund for driften af ​​systemer af en bred vifte af natur - fra målsøgende missiler og højhastighedscomputere til en kompleks levende organisme. Ledelse  er overførsel af et kontrolleret system fra en stat til en anden gennem lederens målrettede handling. Optimal kontrol  er overførslen af ​​systemet til en ny tilstand med opfyldelse af et eller andet optimalitetskriterium, for eksempel at minimere omkostningerne til tid, arbejde, stoffer eller energi. Et komplekst dynamisk system  er ethvert reelt objekt, hvis elementer studeres i en så høj grad af sammenkobling og mobilitet, at en ændring i et element fører til en ændring i andre.

Rutevejledning

Kybernetik er en tidligere, men stadig brugt generel betegnelse for mange fag. Disse fag strækker sig også ind i mange andre videnskaber, men kombineres i studiet af systemstyring.

Ren kybernetik

Ren kybernetik, eller andenordens kybernetik, studerer kontrolsystemer som et koncept, og forsøger at opdage dets grundlæggende principper.

I biologi

Kybernetik i biologi er studiet af kybernetiske systemer i biologiske organismer, hvor man studerer, hvordan dyr tilpasser sig deres miljø, og hvordan information i form af gener kan overføres fra generation til generation. Der er også en anden retning - cyborgs .

Kompleks systemteori

Komplekse systemteori analyserer karakteren af ​​komplekse systemer og årsagerne bag deres usædvanlige egenskaber.

I computere

Inden for databehandling bruges kybernetiske metoder til at styre enheder og analysere information.

I teknik

Kybernetik i teknik bruges til at analysere systemfejl, hvor små fejl og mangler kan få hele systemet til at svigte.

I økonomi og ledelse I matematik I sociologi

Historie

I det antikke Grækenland begyndte udtrykket "kybernetik", der oprindeligt betegnede en styrmands kunst, at blive brugt i overført betydning for at henvise til kunsten som en statsmand, der leder en by. I denne forstand bruges det især af Platon i " Lovene ".

Ordet fr.  "cybernétique" blev brugt i næsten sin moderne forstand i 1834 af den franske fysiker og systematiker André Ampère ( fransk  André-Marie Ampère , 1775-1836), til at betegne videnskaben om ledelse i hans system til klassificering af menneskelig viden:

"KYBERNETIK. Folkets forhold til folket, studeret <...> af de tidligere videnskaber, er kun en lille del af de genstande, som regeringen bør tage sig af; opretholdelsen af ​​den offentlige orden, håndhævelsen af ​​lovene, den retfærdige fordeling af skatterne, udvælgelsen af ​​personer, som den skulle udnævne til embedet, og alt, der bidrager til forbedring af samfundstilstanden, kræver også konstant dens opmærksomhed. Den skal til stadighed vælge mellem de forskellige foranstaltninger, der er bedst egnede til slutningen; og det er kun ved en dyb undersøgelse og sammenligning af de forskellige elementer, som er givet til det for dette valg ved viden om alt, hvad der vedrører nationen, at det er i stand til at regere i overensstemmelse med sin karakter, skikke, midler velstand, organisationen og lovene, som kan tjene som generelle adfærdsregler, og som den er styret af i hvert enkelt tilfælde. Så først efter alle de videnskaber, der beskæftiger sig med disse forskellige objekter, er det nødvendigt at sætte denne, som nu diskuteres, og som jeg kalder kybernetik , fra et andet græsk ord. κυβερνητιχη ; dette ord, som i begyndelsen blev vedtaget i en snæver betydning for at betegne søfartskunsten, blev brugt af grækerne selv i en uforlignelig bredere betydning af ledelseskunsten generelt " [7] .

Det første kunstige automatiske reguleringssystem, vanduret , blev opfundet af den antikke græske mekaniker Ctesibius. I hans vandur strømmede vand fra en kilde, såsom en stabiliseringstank, ind i en pool og derefter fra poolen til urmekanismerne. Ctesibius' enhed brugte en kegleformet strømning til at kontrollere vandstanden i dens reservoir og justere vandstrømningshastigheden i overensstemmelse hermed for at opretholde et konstant vandniveau i reservoiret, så det hverken løb over eller drænede. Det var den første menneskeskabte virkelig automatiske selvjusterende enhed, der ikke krævede nogen ekstern indgriben mellem feedback og kontrolmekanismer. Selvom de naturligvis ikke refererede til dette begreb som videnskaben om kybernetik (de betragtede det som et ingeniørområde), anses Ctesibius og andre gamle mestre såsom Hero of Alexandria eller den kinesiske videnskabsmand Su Song blandt de første til at studere kybernetiske principper. Undersøgelsen af ​​mekanismer i maskiner med korrigerende feedback går tilbage til slutningen af ​​det 18. århundrede , hvor James Watts dampmaskine var udstyret med en kontrolenhed, en centrifugal feedback-regulator, for at kontrollere motorens hastighed. A. Wallace beskrev feedback som "essentiel for princippet om evolution" i sit berømte papir fra 1858 . I 1868 udgav den store fysiker J. Maxwell en teoretisk artikel om kontrolenheder, en af ​​de første til at overveje og forbedre principperne for selvregulerende enheder. J. Uexkül anvendte feedbackmekanismen i sin funktionelle cyklusmodel ( tysk:  Funktionskreis ) til at forklare dyrs adfærd.

20. århundrede

Moderne kybernetik begyndte i 1940'erne som et tværfagligt studieområde, der integrerede kontrolsystemer, elektriske kredsløbsteorier, maskinteknik, logisk modellering, evolutionær biologi og neurovidenskab. Elektroniske styresystemer går tilbage til Bell Labs- ingeniøren Harold Blacks arbejde i 1927 ved at bruge negativ feedback til at styre forstærkere. Idéerne er også relevante for Ludwig von Bertalanffys biologiske arbejde i generel systemteori .

Tidlige anvendelser af negativ feedback i elektroniske kredsløb omfattede kontrol af artilleriophæng og radarantenner under Anden Verdenskrig. Jay Forrester , en kandidatstuderende i Servomechanisms Laboratory ved MIT , som arbejdede under Anden Verdenskrig sammen med Gordon S. Brown for at forbedre elektroniske kontrolsystemer til den amerikanske flåde, anvendte senere disse ideer til offentlige organisationer såsom virksomheder og byer som den oprindelige arrangør af School of Industrial Management ved Massachusetts Institute of MIT Sloan SchoolForrester er også kendt som grundlæggeren af ​​systemdynamik .

W. Deming , TQM-guruen til hvis ære Japan etablerede sin bedste industripris i 1950, var praktikant hos Bell Telephone Labs i 1927 og kan have været påvirket af arbejde med netværksanalyse . Deming gjorde "forståelse af systemer" til en af ​​de fire søjler i det, han beskrev som dyb viden i sin bog The New Economics.

Der er udkommet talrige værker inden for beslægtede områder. I 1935 udgav den sovjetiske fysiolog P.K. Anokhin en bog, hvor begrebet feedback ("omvendt afferentation") blev undersøgt. Forskningen fortsatte, især inden for matematisk modellering af regulatoriske processer, og to nøgleartikler blev offentliggjort i 1943 . Disse værker var Behavior, Purpose, and Teleology af Norbert Wiener og , The Logical Calculus of Ideas Relating to Nervous Activity af W. McCulloch og W. Pitts .

Kybernetik som en videnskabelig disciplin var baseret på arbejdet af Wiener, McCulloch og andre såsom W. R. Ashby og W. G. Walter .

Walter var en af ​​de første til at bygge autonome robotter for at hjælpe med studiet af dyrs adfærd. Sammen med Storbritannien og USA var Frankrig et vigtigt geografisk sted for tidlig kybernetik.

I foråret 1947 blev Wiener inviteret til en kongres om harmonisk analyse afholdt i Nancy , Frankrig. Arrangementet var arrangeret af en gruppe matematikere Nicolas Bourbaki , hvor matematikeren Ch. Mandelbroit spillede en stor rolle .

Under dette ophold i Frankrig modtog Wiener et tilbud om at skrive et essay om forening af denne del af anvendt matematik, som findes i studiet af Brownsk bevægelse (den såkaldte Wiener-proces ) og i teorien om telekommunikation. Den følgende sommer brugte han allerede i USA udtrykket "kybernetik" som titel på en videnskabelig teori. Navnet var beregnet til at beskrive studiet af "formålsmekanismer" og blev populært i Cybernetics, eller Control and Communication in Animal and Machine (Hermann & Cie, Paris, 1948). Ratio dannet omkring dette i 1949

I begyndelsen af ​​1940'erne introducerede John von Neumann , bedre kendt for sit arbejde inden for matematik og datalogi, en unik og usædvanlig tilføjelse til kybernetikkens verden: konceptet om en cellulær automat og en "universel konstruktør" (en selvreproducerende cellulær automat). Resultatet af disse vildledende simple tankeeksperimenter var det præcise begreb om selvreproduktion, som kybernetik har taget til sig som et grundlæggende begreb. Forestillingen om, at de samme egenskaber ved genetisk reproduktion gælder for den sociale verden, levende celler og endda computervirus er yderligere bevis på universaliteten af ​​kybernetisk forskning.

Wiener populariserede de sociale implikationer af kybernetik ved at tegne analogier mellem automatiske systemer (såsom dampmaskine med variabel hastighed) og menneskelige institutioner i sin bestseller The Human Use of Human Beings: Cybernetics and Society Houghton-Mifflin (1950).

Et af de vigtigste forskningscentre på det tidspunkt var Biological Computer Laboratory ved University of Illinois , som i næsten 20 år, startende i 1958, blev ledet af H. Foerster .

Kybernetik i USSR

Udviklingen af ​​kybernetik i USSR begyndte i 1940'erne.

1954-udgaven af ​​Philosophical Dictionary inkluderede en karakterisering af kybernetik som en " reaktionær pseudovidenskab ". Specifikt blev udsagn fra Wiener (en matematiker, der ikke er kompetent i de biologiske videnskaber), som modsiger Sechenovs og Pavlovs værker, kritiseret. Også Wiener afviste i sin kybernetik selve muligheden for en samfundsvidenskab som sådan, som naturligvis straks ramte Marx' værker om politisk økonomi (dog såvel som klassikerne i den vestlige borgerlige sociologi). Samtidig udviklede den sovjetiske computerteknologi (BESM-1, 1952, BESM-2, 1953 osv.) og matematikken for kontrolprocesser (det mest slående eksempel: L. S. Pontryagins arbejde med optimal kontrol) sig stærkt i USSR. Det fremmede ord "kybernetik" for deres udvikling var tilsyneladende slet ikke påkrævet.

Året 1955 kan betragtes som rehabiliteringen af ​​kybernetik i USSR, da en artikel af S.L. Sobolev , A.I.

I USSR var en af ​​hovedkæmperne for rehabiliteringen af ​​den "borgerlige pseudovidenskab" af kybernetik AI Kitov, som var forfatteren til de første positive publikationer om den og en trofast propagandist af dens ideer. Hans videnskabelige værker og artikler skrevet af ham uafhængigt og sammen med A. I. Berg, A. A. Lyapunov og S. L. Sobolev, vedrørende perioden 1952-1961, spillede en stor rolle i anerkendelsen af ​​kybernetik som en videnskab og udviklingen af ​​datalogi i Sovjetunionen Union og i flere andre lande. I 1951-52 påskønnede A. I. Kitov, efter at have læst den originale bog af den amerikanske videnskabsmand Norbert Wiener " Cybernetics " i biblioteket hos det hemmelige designbureau til udvikling af SKB-245 computeren, straks den store fordel for samfundet, at denne nye videnskaben kan bringe. Ikke kun værdsat, men skrev også en detaljeret positiv artikel "The main features of kybernetics". Derefter gik omkring halvandet år af adskillige offentlige taler om kybernetik af A. I. Kitov og A. A. Lyapunov, før den ideologiske afdeling af CPSU's centralkomité godkendte offentliggørelsen af ​​denne artikel. I midten af ​​1955 blev denne artikel, underskrevet af akademiker S. L. Sobolev, A. I. Kitov og A. A. Lyapunov, offentliggjort i det vigtigste ideologiske kommunistiske tidsskrift, Voprosy Philosophy. Denne artikel gik ned i russisk videnskabs historie som et sejrrigt øjeblik i kampen for kybernetik.

I 1960'erne og 1970'erne begyndte kybernetik, både teknisk og økonomisk, at satse stærkt.

Forfald og genoplivning

I løbet af de sidste 30 år har kybernetik gået gennem op- og nedture og er blevet mere og mere betydningsfuld inden for studiet af kunstig intelligens og biologiske maskingrænseflader (det vil sige cyborgs ), men har mistet sine retningslinjer for videre udvikling.

I 1970'erne opstod den nye kybernetik på forskellige områder, men især inden for biologi. Nogle biologer, påvirket af kybernetiske ideer ( og Varela , 1980; Varela , 1979; Atlan , "indså, at de kybernetiske metaforer i programmet, som molekylærbiologien var baseret på, repræsenterede et autonomibegreb, der var umuligt for et levende væsen. . Følgelig måtte disse tænkere opfinde en ny kybernetik, mere egnet til de organisationer, som menneskeheden opdager i naturen - organisationer, der ikke er opfundet af sig selv" [8] . Muligheden for, at denne nye kybernetik gælder for sociale organisationsformer, har været genstand for teoretisk debat siden 1980'erne.

Inden for økonomi forsøgte Cybersyn- projektet at introducere en kybernetisk planøkonomi til Chile i begyndelsen af ​​1970'erne. Eksperimentet blev stoppet i 1973-putschen, og udstyret blev ødelagt.

I 1980'erne er den nye kybernetik, i modsætning til sin forgænger, interesseret i "samspillet mellem autonome politiske figurer og undergrupper, samt den praktiske og reflekterende bevidsthed om objekter, der skaber og reproducerer strukturen i et politisk fællesskab. Hovedsynet er at overveje rekursiviteten eller selvafhængigheden af ​​politisk tale, både hvad angår udtryk for politisk bevidsthed og måder, hvorpå systemer skabes på grundlag af dem selv” [9] .

De hollandske sociologer Geyer og Van der Zouwen identificerede i 1978 en række træk ved den nye kybernetik. "Et af kendetegnene ved den nye kybernetik er, at den betragter information som bygget og gendannet af en person, der interagerer med miljøet. Dette giver det epistemologiske grundlag for videnskab, når det ses fra en iagttagers perspektiv. Et andet træk ved den nye kybernetik er dens bidrag til at overvinde problemet med reduktion (modsigelser mellem makro- og mikroanalyse). Dermed binder den individet til samfundet” [10] . Geyer og van der Zouwen bemærkede også, at "overgangen fra klassisk kybernetik til ny kybernetik fører til en overgang fra klassiske problemer til nye problemer. Disse ændringer i tænkningen omfatter blandt andet ændringer fra en vægt på det kontrollerede system til et kontrollerende og en faktor, der styrer ledelsesbeslutninger. Og et nyt fokus på kommunikation mellem flere systemer, der forsøger at kontrollere hinanden .

Nylige bestræbelser inden for studiet af kybernetik, kontrolsystemer og adfærd under forandringsforhold, såvel som inden for beslægtede områder som spilteori (analyse af gruppeinteraktion), feedbacksystemer i evolution og studiet af metamaterialer (materialer med atomegenskaber, deres bestanddele, ud over Newtonske egenskaber) førte til en genoplivning af interessen for dette stadig mere relevante område [12] .

Bemærkelsesværdige videnskabsmænd

Se også

Noter

  1. ↑ Dictionary of Cybernetics / Redigeret af akademiker V. S. Mikhalevich . - 2. - Kiev: Hovedudgave af den ukrainske sovjetiske encyklopædi opkaldt efter M.P. Bazhan, 1989. - S. 259. - 751 s. - (C48). — 50.000 eksemplarer.  - ISBN 5-88500-008-5 .
  2. ↑ Encyclopedia of Cybernetics, red. V. M. Glushkov, bind 1., Kiev, 1974 - s. 440.
  3. ↑ Norbert Wiener . Kybernetik eller kontrol og kommunikation i dyret og maskinen. (Hermann & Cie Editors, Paris, The Technology Press, Cambridge, Mass., John Wiley & Sons Inc., New York, 1948)
  4. ↑ Kelly, Kevin. Ude af kontrol: den nye biologi af maskiner, sociale systemer og den økonomiske verden  (engelsk) . - Boston: Addison-Wesley , 1994. - ISBN 0-201-48340-8 .
  5. ↑ Couffignal, Louis . "Essai d'une définition générale de la cybernétique", Den første internationale kongres om kybernetik , Namur, Belgien, 26-29 juni 1956, Gauthier-Villars, Paris, 1958, s. 46-54
  6. ↑ Ozhegovs forklarende ordbog - betydningen af ​​ordet CYBERNETIK . dictionaries.org. Hentet 25. maj 2016. Arkiveret fra originalen 25. juni 2016.
  7. ↑ Citeret fra samlingen "Expected Cybernetics. Kybernetik er uventet. - M . : Nauka, 1968. - s. 152.
  8. ↑ Jean-Pierre Dupuy . "The autonomy of social reality: on the bidrag of system theory to theory of society" i: Elias L. Khalil & Kenneth E. Boulding eds., Evolution, Order and Complexity , 1986.
  9. ↑ Peter Harrys-Jones . "The Self-Organizing Polity: An Epistemological Analysis of Political Life af Laurent Dobuzinskis" i: Canadian Journal of Political Science (Revue canadienne de science politique), Vol. 21, nr. 2 (jun., 1988), s. 431-433.
  10. ↑ Kenneth D. Bailey . Sociology and the New Systems Theory: Toward a Theoretical Synthesis, 1994, s.163.
  11. ↑ Kenneth D. Bailey . Sociology and the New Systems Theory: Toward a Theoretical Synthesis, 1994.
  12. ↑ Kevin Kelly . "Ude af kontrol: Den nye biologi af maskiner, sociale systemer og den økonomiske verden", 1994, Addison-Wesley ISBN 0-201-48340-8

Litteratur

Links

Organisationer
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier