כאן ועכשיו נשקול את הקיברנטיקה כמדע מורכב, המתמודד עם מספר עצום של בעיות של המין האנושי. אנו מפרטים את ענפי המדע הזה ומאפיינים את ההבדלים העיקריים ביניהם ואת הבעיות של הנושאים שבהם הם עוסקים, וגם שמים לב להיסטוריה של התפתחות הקיברנטיקה.
סקירה כללית של המדע
קיברנטיקה (k-ka) הוא מדע המשלב מרכיבים רבים מענפי הפעילות האנושית הנחקרים. מטרתו היא ללמוד את החוקים הכלליים לגבי קבלה, אחסון, טרנספורמציה והעברת מידע במערכות מורכבות ומוסדרות, למשל, במכונית, בחברה או באורגניזם חי.
חלקי הקיברנטיקה מחולקים למספר עצום של מרכיבים מרכיבים ולומדים מגוון עצום של תחומי פעילות אנושית, כולם מקומות שבהם, בעזרת ניצול מידע, אדם יכול להתערב במהלך האירועים.
המונח נטבע על ידי אמפר. בתחילה, הוא הגדיר את המדע הקיברנטי כמידע על ממשלת המדינה, המחויב להבטיח גיוון אזרחי.הטבות קיימות. נכון להיום, מדע זה מוגדר כתורת החוקים הנצפים ומשמשים בהעברת מידע במבנים מכניים, בגוף ובחברה; המונח נטבע על ידי N. Wiener.
ישנן דרכים רבות אחרות להגדיר את המדע הזה, כמו לואיס קאופמן, גורדון פאסק וכו'.
חלקים של הקיברנטיקה כוללים חקר משוב, קופסה שחורה, אלמנטים נגזרים של מושגים בתוך מכונות, אורגניזמים חיים וארגונים. מדע זה מתמקד בעיבוד ותגובה למידע.
ישנם 7 חלקים עיקריים של קיברנטיקה, אך לעתים קרובות ניתן לחלק את הפסיכולוגיה והסוציולוגיה לענפי מחקר ופעילות נפרדים של המדע הזה, לכן לפעמים הם מחולקים ל-8.
שדות פעילות
הפיתוח והמקטעים של הקיברנטיקה, היווצרותם ותחומי המחקר שלהם קשורים קשר הדוק למושא המחקר, שהוא כל מערכת שניתן לשלוט בה. מושגי הגישה הקיברנטית והמערכת הוכנסו לקיברנטיקה, כאשר המערכת עצמה נחשבת כמושג מופשט, שאינו מושפע ממקור טבעם החומרי. דוגמאות למבנים כאלה יכולים להיות מווסתים אוטומטיים במנגנונים שונים, מכונות, המוח האנושי והחברה שלו, אוכלוסיה ביולוגית וכו'. כל אחת מהמערכות הנ ל היא, קודם כל, הקשר בין מרכיבי המערכת הנבדקת הרבים, הדרכים שבהן הם תופסים, משננים ומעבדים מידע וכמובן, אפשרות החלפתו בין מערכות. הקיברנטיקה מתפתחתעקרונות כלליים המאפשרים לנהל את המערכת ולהביא אותה לאוטומציה. הופעתה של הקיברנטיקה נובעת מיצירת מכונות בשנות הארבעים של המאה העשרים, והתפתחותה המהירה ויישומה בפועל קשורה בפיתוח טכנולוגיית המחשוב האלקטרוני.
בנוסף לדרכי ניתוח המידע, הקיברנטיקה משתמשת בכלים רבי עוצמה כדי לסנתז את פתרון הבעיות הניתנות על ידי ניתוח מתמטי, אלגברה לינארית, תורת ההסתברות, מדעי המחשב, אקונומטריה וכו'.
קיברנטיקה ממלאת את התפקיד החשוב ביותר בפסיכולוגיית העבודה. זאת בשל העובדה שהקיברנטיקה, כמדע הדרכים הטובות ביותר לשלוט במערכת דינמית, חוקרת את המספר הכולל של עקרונות הבקרה הקיימים ויחסי הגומלין ביניהם במערכות מכל טבע, החל מטיל איתור ועד לאורגניזם חי מורכב. המסדר הקיברנטי השני והמרכיבים המרכיבים אותו.
קיברנטיקה מורכבת מענפים רבים, וניתן לחלק מערכות וחלקים של קיברנטיקה לפי מגוון עקרונות, אך שני המרכיבים העיקריים של מדע זה הם קיברנטיקה מסדר שני ומחקר בביולוגיה.
קיברנטיקה טהורה
בואו נשקול ק-קו מסדר שני (טהור). זהו מדע החוקר מערכות בקרה כמושג. היא מנסה למצוא את העקרונות העיקריים שלה.
בקיברנטיקה הטהורה, ניתן לזהות את תחומי הלימוד והפעילות העיקריים:
- בינה מלאכותית היא המדע והטכנולוגיה שיוצרים מכונות שניחנו בהןבִּינָה. תשומת לב מיוחדת מוקדשת לתוכנות מחשב, לתכונותיהן של מערכות חכמות וליכולתן לבצע פונקציה יצירתית, הנחשבת לתכונה של אדם.
- K-ka מהמסדר השני - צורה של קיברנטיקה שהונחה קודם לכן לטבע הביולוגי ולצורת הידע שלה, המתמקדת בנושא. התומכים בנתיב המדע הזה מאמינים שהמציאות נבנית באופן אינדיבידואלי, והידע הקיים "עקבי" בין נושאים, אך אינו זהה לעולם החוויה החושית.
- צורת ראייה ממוחשבת - ראייה טכנית, המבוססת על טכנולוגיה המאפשרת למכונות לזהות, לעקוב ולסווג אובייקטים. כדיסציפלינה טכנולוגית, תעשייה זו מבקשת ליישם נתונים תיאורטיים ומודלים של ראייה מתועדת למעשה כדי ליצור מודל ראייה ממוחשבת. דוגמאות חיות הן: מעקב וידאו, דוגמנות של אובייקטים מסביב, מערכת אינטראקציה, תמונות חישוביות וכו'.
- מערכת בקרה - תת-קבוצה של כלים לאיסוף נתונים על אובייקט נשלט וכן אפשרויות להשפעה עליו. המטרה העיקרית היא להגיע לתוצאה הטובה ביותר. חפצים יכולים להיות גם אנשים וגם מכונות. מבנה קשר יכול להכיל שני אובייקטים.
- מערכת הניהול, שבה אדם משמש כקשר רגולטורי, נקראת מערכת ניהול.
- החלקים העיקריים של הקיברנטיקה כוללים גם emergence (emergence). תורת המערכות מגדירה אלמנט זהקיברנטיקה כמאפיינים מיוחדים של מערכת שאין לאלמנטים שלה. לפיכך, קיימת אי-הפחתות של המאפיינים האיכותיים של המערכת לסכום הכולל של הפרמטרים שלה בנוכחות כל המרכיבים. מילה נרדפת לתופעה זו נקראת אפקט המערכת.
מחקר בביולוגיה
קטע הקיברנטיקה החוקר את האורגניזם מבוסס על נתונים המתקבלים במחקר וניתוח מידע על אורגניזם חי. תחום הלימוד העיקרי הוא התאמה של אורגניזמים חיים לסביבה הסובבת אותם והתחשבות בדרכי העברת החומר הגנטי מהורים לילדים. יש כיוון אחר - סייבורגים.
החלקים הקלאסיים של הקיברנטיקה שחוקרים מערכות ביולוגיות כוללים:
- ביו-הנדסה היא מדע הטכנולוגיה וכיצד להשתמש בה בפרקטיקה רפואית ובמחקר ביולוגי. תחומי ההנדסה הביולוגית נעים בין יצירה ותפעול של איבר מלאכותי ועד לטיפוח איברים מרקמות.
- K-ka ביולוגי - תפיסה מדעית של רעיון השיטה והטכנולוגיה של הקיברנטיקה, עוסקת בבחינת בעיות פיזיולוגיות וביולוגיות.
- ביואינפורמטיקה הוא ענף של קיברנטיקה החוקר את המספר הכולל של דרכים וגישות. כולל שיטות מתמטיות, אלגוריתמיות ואסטרטגיות.
- Bionics היא הוראה מעשית על היישום של מאפיינים, פרמטרים, פעולות שבוצעו והסידור המבני של הטבע על מכשירים טכניים ועל העקרונות המערכתיים של הארגון שלהם.
- הבאתחום הקיברנטיקה החוקר את הגוף נקרא מדעי הרפואה - אפשרויות לניצול הישגים טכנולוגיים ותוצאותיהם בתחום הרפואה והבריאות. כאן, דיאגנוסטיקה חישובית ומערכת אוטומטית בארגון בריאות מצוינים.
- בנוסף לענפי המחקר והפעילות הנ"ל של מדע הביולוגיה, זה כולל גם נוירו-קיברנטיקה, חקר מצב ההומאוסטזיס, ביולוגיה סינתטית וביולוגיה של מערכת.
מבוא לתיאוריה של מערכות מורכבות
בקיברנטיקה, הרעיון של קיומה של מערכת מורכבת מודגש במיוחד. התיאוריה של מערכות כאלה עוסקת בניתוח טבען ובסיבות העומדות בבסיס תכונותיהן יוצאות הדופן. המרכיבים המרכיבים אותה נקראים מערכת ההסתגלות המורכבת (CAS), התיאוריה של מערכות מורכבות והמערכת המורכבת עצמה.
בואו נשקול אחד מהרכיבים הללו, כלומר CAC. יש לו מספר מסוים של נכסים:
- נבנה מתת-מערכות רבות.
- נחשבת למערכת מסוג פתוח; מחליף פוטנציאל אנרגיה, חומרים ומידע בין מערכות.
- המאפיינים של מבנה כזה אינם מוערכים מהרמות הארגוניות הקטנות שלו.
- יש לה סוג פרקטלי של מבנה.
- יכול להיות במצב נייח.
- יש לו את היכולת להגביר סדר ומורכבות באמצעות פעילות אדפטיבית.
מערכות מחשב וקיברנטיקה
טכנולוגיית המחשב משמשת את האדם כדי לנתח את הנאספיםניהול מידע ומכשירים. המרכיבים הנ ל של קיברנטיקה טהורה, בינה מלאכותית וראייה ממוחשבת כלולים כאן גם הם, אך בנוסף אליהם, הם גם מובחנים:
- רובוטיקה - תרגיל מעשי הכרוך ביצירת מערכות טכניות מסוג אוטומטי;
- DSSS היא מערכת תמיכה וקבלת החלטות, שמטרתה העיקרית היא לעזור לאדם בקבלת החלטות קשה. המאפיין העיקרי הוא ניתוח אובייקטיבי מלא של נושא ההערכה;
- אוטומט סלולרי הוא מודל מסוג דיסקרטי, הנלמד על ידי: מתמטיקה, ביולוגיה תיאורטית, תורת החישוב, פיזיקה וגם מיקרומכניקה. התחום העיקרי של חקר האוטומטים הסלולריים הוא חקר יכולת הפתרון האלגוריתמית של כל בעיה;
- סימולטור - חיקוי של תהליך שנשלט על ידי מכונה או אדם;
- תאוריית זיהוי הדפוסים היא ענף של מדעי המחשב ודיסציפלינות קשורות, העוסקת בפיתוח שיטות לסיווג וזיהוי, תקריות, אותות, נסיבות מצביות, תהליכים של האובייקט או קבוצת האובייקטים הנלמדים, המאופיינים על ידי נוכחות של גבול במערך המאפיינים והתכונות האיכותיות. השימושים נעים בין מערכות צבאיות למערכות אבטחה;
- מערכת בקרה - מכלול שיטות לאיסוף נתונים על אובייקט בשליטה ואפשרויות להשפעה על התנהגות סובייקט או אובייקט. המטרה העיקרית היא להשיג יעדים ספציפיים;
- מערכת בקרה אוטומטית (ACS) - חינוך מקיף מהאמצעיםסוג החומרה והתוכנה. חלק נוסף במערכת כזו הוא כוח האדם הדרוש להסדרת תהליכים במסגרת פעילות טכנולוגית, ייצור מיזם.
ניצול הקיברנטיקה בהנדסה
חלקי הקיברנטיקה בתחום הפעילות ההנדסית מחולקים ל:
- מערכת אדפטיבית שבה השינוי האוטומטי של נתונים אלגוריתמיים מתרחש במהלך פעולת המערכת.
- ארגונומיה - מדע ההתאמות של חובות, מקום העבודה, חפצי עבודה והנושאים שלהם ותוכניות וירטואליות.
- הנדסה ביו-רפואית - הצורה והשיטה ליישום עקרונות ההנדסה, עקרונותיה בפרקטיקה הרפואית ובמדעי הביולוגיה.
- מחשבים עצביים הם מנגנון עיבוד נתונים המבוסס על העיקרון של המערכת העצבית הטבעית.
- קיברנטיקה טכנית הוא ענף מדע העוסק בחקר מערכות ניהול טכניות. הכיוון העיקרי הוא יצירת מערכת רגולציה אוטומטית.
- הנדסת מערכות היא דיסציפלינה מתחום ההנדסה הסובייטית, אשר הקדישה תשומת לב לשיטות התכנון, היצירה והבדיקה של מערכות מסוג טכני מורכב, במגמה להמשך הפעלתן.
קשר בין קיברנטיקה לכלכלה ומתמטיקה
חלקי הקיברנטיקה של מתמטיקה וכלכלה מחולקים ל-6 ענפי לימוד, שלושה לכל מדע נפרד.
בין תחומי הלימוד הכלכליים, אנו מייחדים: מדע כלכלה, ניהולו ומחקר תפעול. המשימות העיקריות שלהם הן למצוא רעיונות המשמשים בפעילות כלכלית ופתרון אופטימלי של בעיות כאשר הם מתמודדים עם מגוון בעיות באמצעות, למשל, מודלים סטטיסטיים או מתמטיים.
חלקים של קיברנטיקה מתמטית כוללים מערכות מסוג דינמי, תורת מידע ותורת מערכות כללית. הם עוסקים בעיקר בפתרון בעיות שבהן יש צורך במפרט ברור של פרמטרים, נתונים מנותחים וכו'. הייצוג המתמטי של מידע על קיברנטיקה הוא המדויק והנכון ביותר.
פסיכולוגיה, סוציולוגיה וקיברנטיקה
בפסיכולוגיה וסוציולוגיה חלקים של הקיברנטיקה מחולקים ל-k-tic פסיכולוגי וחברתי וממטיקה. המשימות העיקריות של ענפי מדע אלו הן חקר המבנה והתפקוד של אינטראקציות במערכות שונות בעלות אופי מנתח, ספירות מודעים ובלתי מודעים, מודלים של מאפיינים נפשיים של אדם וחקר התיאוריה של התוכן של התודעה, התרבות וההתפתחות שלה.
מידע היסטורי
ההיסטוריה והחלקים של הקיברנטיקה קשורים קשר הדוק להתפתחות המדע הזה. תחילתו של ה-k-ki המודרני יכולה להיחשב לתחילת שנות ה-40, שם היא הייתה תחום מחקר בין-תחומי, המשלב מערכות של צורות בקרה שונות, תורת המעגל החשמלי, מבנה המכונות, מידול סוג לוגי, ביולוגיה. בכיוון האבולוציוני של פיתוח ומחקר נוירולוגי. היצירה הראשונה ממנה הגיעה מערכת הבקרה האלקטרונית נחשבת ליצירה של הרולדשחור (1927). באופן כללי, בתחילה נעשה שימוש במונח "קיברנטיקה" ביוון העתיקה כדי להתייחס לאמנות המדינאים.
ניתן לחלק מידע וקטעים מהקיברנטיקה לפי השתייכות לתקופה שבה נלמד מידע על תופעה זו או אחרת. ניתן לחלק את המדע עצמו ל-k-ku חדש וישן, שבו החדש מתחיל בשנות ה-70, והישן, בהתאמה, מרגע הופעת המדע.
לימודי שנות השבעים פרחו בביולוגיה, אבל המחקר בשנות השמונים כבר התמקד יותר ב אינטראקציה של דמות פוליטית אוטונומית ותתי הקבוצות שלה, התודעה הרפלקסיבית של הנושא היוצרת ומשחזרת את המבנים של קהילות פוליטיות.
לאחרונה, הושקע מאמץ רב בלימוד תורת המשחקים, מערכות משוב אבולוציוניות וחקר חומרים. תחומי מחקר אלו מעוררים מחדש עניין במדע המדובר.
