Основы кибернетики

Размещено на http://www.allbest.ru

Кибернетика

Вводная лекция

С тех пор, как человек стал осуществлять разумную деятельность, - он подсознательно имел в виду 2 позиции, 2 точки зрения. - 2 стороны этой разумной деятельности: Он как-бы отвечал на 2 вопроса:

Кто Я - Человек - ЗАЧЕМ Я существую:

выжить,

управлять своей жизнью,

спастись,

прокормиться.

КАК с помощью чего

Я существую:

как мне убить зверя,

как мне поймать рыбу …

То есть Он ставил (сознательно или бессознательно) ЦЕЛЬ - или эта цель ставилась ему самой жизнью. И Он, Человек , стремился ее достичь, то есть Он выбирал Линию Поведения.

Теперь рассмотрим следующие вопросы: Все, о чем только что говорили - попробуем применить к объектам, которые могут ставить ЦЕЛЬ, и ее реализовывать, или к объектам, с которыми мы имеем дело. Какие же это объекты? Что нас окружает?

ПРИРОДА (вселенная, окружающая нас среда), то есть то, что не зависит от нас.

ЧЕЛОВЕК - “Венец природы”

МАШИНЫ (авто, телевизоры, самолеты и т.д.)

Естественно, поставить вопрос - А насколько выполняются наши вопросы - зачем и как для этих, окружающих нас, объектов.

ПРИРОДА ЗАЧЕМ

КАК

ЧЕЛОВЕК ЗАЧЕМ

КАК

МАШИНЫ ЗАЧЕМ

КАК

Отсюда логически возникает вопрос: Если в существовании природы, человека и машины есть целенаправленность, то может быть существуют законы, закономерности, одинаковые для жизнедеятельности и природы, и человека, и машины.

И ответим: да, существуют.

Наука КИБЕРНЕТИКА и отвечает на этот вопрос. Она говорит, что есть общие законы, по которым живет и природа, и человек и машины.

Попытаемся увязать целенаправленную деятельность человека с общими законами, по которым эта деятельность осуществляется.

Рассмотрим развитие понятия КИБЕРНЕТИКИ, начиная с Платона, Ампера и Винера. Увидим, как формулировали эти законы мироздания, Разумного поведения.

( Как оказалось, слово “кибернетика” () не является неологизмом. Оно встречается довольно часто у Платона, где обозначает искусство управлять кораблемами, искусство кормчего, а в переносном смысле - также искусство управления людьми. В 1834 г. знаменитый французский физик А.-М. Ампер, занимавшийся также вопросами классификации наук, назвал, по примеру древних, кибернетикой (cybernetique) науку об управлении государством. В таком значении это слово вошло в ряд известных словарей XIX в. Ампер относил кибернетику вместе с “этнодицеей” (наукой о правах народов), дипломатией и “теорией власти” к политическим наукам, причем кибернетика и теория власти составляли у него “политику в собственном смысле слова” (см. Ampere A.-М. Essai sur la philosophie des sciences. - 2nd partie. - Paris: Bachelier, 1843. Chapitre IV. § IV. P. 140-142) Далее к понятию кибернетика пришел ученый математик Норберт Винер. У него под кибернетикой понималось управление не только народами, государством, но и машинами .)

Кибернетика

1 лекция

ЦЕЛЬ - одно из наиболее сложных понятий, изучению которого большое внимание уделяется в философии, психологии, кибернетике, теории систем.

В понятие ЦЕЛЬ вкладывают различные оттенки - от идеальных устремлений, до конкретных целей - как конечных результатов, достижимых в пределах некоторого интервала времени.

ЦЕЛЬ - идеальное, мысленное предвосхищение результата деятельности. В качестве непосредственного мотива цель направляет и регулирует сознательную, разумную деятельность и в частности, человеческую деятельность. И если мы пришли к выводу, что все в этом мире предопределено, имеет определенный смысл, то цель всегда есть. Она может быть известна в явном виде, в завуалированном, ее можно сформулировать, или нет, но она существует и обязательно когда-нибудь проявит себя.

Цели - это эталоны, критерии. Можно сказать, что в жизни и природы, и человека, и технической конструкции прослеживается целеполагание, целенаправленность. То есть сначала есть цель, а потом все остальное и именно цель определяет тот вид и конфигурацию, с которыми мы имеем дело.

Цели могут быть единичными и множественными. Они должны быть, в конечном счете, выполнимыми и достижимыми. Они не должны противоречить объективным законам общества. Они должны объединять усилия и концентрировать средства.

“Если не знать куда плыть, никакой ветер не будет попутным”

Сенека.

В реальной экономике Цель всегда кто-то формулирует, задает.

Есть такое определение цели в бизнесе:

Выживание

Получение прибыли

Иные цели (например, социальная ответственность…)

Но цель всегда обставлена ограничениями. Ограничения обязаны предотвратить нежелаемые результаты. Они являются “оболочкой”, фактором, сдерживающим целеустремленность, и предотвращают выполнение цели “любой ценой”.

Цель всегда можно разбить на подцели. Для этого есть модель - “Дерево целей”.

При анализе целей надо иметь в виду, что есть проблема - конфликт целей. Все сосуществующие объекты имеют свои цели, и эти цели не всегда согласуются друг с другом. При этом надо помнить, что выживает сильнейший.

Конфликты бывают:

Внешние. Столкновение интересов продавца и покупателя.

Внутренние. Столкновение интересов цехов, отделов, участков.

Конфликт времени. Интересы текущего и перспективного периода.

Итак, цель всегда идет вместе с понятием как ее реализовать.

Извечный вопрос: To be or not to be?

Выводы:

Цель - есть основа разумной жизни. В природе присутствует разум, значит, есть цель (другое дело, что мы ее пока не знаем), в жизни человека, если он разумен, то тоже есть цель, в сотворенной руками человека конструкции также есть мотив, цель.

Цель должна быть четко сформулирована и понятна. Она не допускает разночтения.

Цель должна быть описана в рамках ограничений, в определенной “оболочке”.

Целей может быть много для одной и той же системы.

Необходимо понимать проблему конфликта целей.

Вопросы к зачету:

Что такое цель? Цель в жизни, в бизнесе, в развитии природы…Нужно ли всегда задавать цель?

Если не задавать цель, что получим? И кто задает цель - в развитии природы, в управлении коллективом, в управлении техникой?

Может ли быть одновременно несколько целей в управлении одной системой? Если да, то приведите примеры.

Должна ли быть чем-то ограничена цель? Если да, то приведите примеры.

Что такое конфликт целей? Приведите примеры. Является ли конфликт целей “тормозом” в развитии общества, экономики?

Что такое “эффект обезъяньей лапы” по Винеру?

Кибернетика

2 лекция

Планирование - необходимое условие реализации цели.

Термин планирование означает систему организационно-технических мероприятий по реализации поставленной цели.

И объект управления начинает работать по плану. Но как ему это удается? Ведь в жизни очень много возмущающих факторов, которые будут искажать результаты…

Если этого не знать, то управление будет не эффективным, и может привести к очень серьезным последствиям. В любой системе - экономической, автоматической, естественной.

Поэтому кибернетика дает схему управления, в которой есть сигналы плана и сигналы ответа на план.

Канал обратной связи

Кибернетика формулирует принцип обратной связи.

Наличие обратной связи - обязательное условие управления. Управление без обратной связи не только не эффективно, но и фактически всегда нежизнеспособно.

Примеры…

Алгоритм управления - это что и как надо делать, чтобы осуществить управление.

Алгоритм управления есть последовательность определенных действий, которые необходимо выполнить, чтобы достичь поставленной цели.

Следовательно, для управления должно быть:

Цель

Объект управления, система управления

Управляющий объект (управленец)

Воздействие в виде канала связи прямого

Воздействие обратное в виде канала связи обратного

Программа, алгоритм

По принципу обратной связи функционируют все системы управления. - От человека, как индивида, до сложнейших систем управления.

Выводы:

Цель должна быть подкреплена алгоритмом

Алгоритм - есть планирование мероприятий , шагов по реализации цели

Кибернетика дает принципиальную схему управления, которая действует и в управлении социально-экономическими системами, и в управлении техническими системами: автоматические системы управления (автопилот)

Кибернетика формулирует основной принцип управления - принцип обратной связи

Кибернетика определяет основные способы управления.

Функции управления:

Наличие обоснованной цели.

Функция планирования.

Функция учета.

Функция контроля.

Функция регулирования

Функция анализа производственной деятельности.

Функция прогнозирования.

Выводы:

Таким образом, управление включает в себя четыре аспекта:

“КТО” управляет (управляющий орган).

“КЕМ” управляют.. (объект управления), исполнители на местах.

“КАК” управляют.

“ЧЕМ” осуществляется управление.

Вопросы к зачету:

Что такое планирование. Определение. Назначение. Всегда ли планирование должно присутствовать в управлении системой?

Принципиальная схема управления. Описать. Рассмотреть работу схемы на конкретном примере.

Что такое “принцип обратной связи” в кибернетике?

Работает ли принципиальная схема управления в природе, в управлении коллективами, в управлении техническими комплексами?

Определение понятия Управление через функции управления.

3 -лекция

Свойства модели управления

Принципиальная схема управления - есть модель управления. Модель - это образ, прототип.

Модель управления обладает следующими свойствами:

Многоконтурная модель

Многоуровневая.

Наличие множества параллельных контуров.

В ней всегда идут потоки информации - материальные, финансовые, текстовые….

Наличие фаз управления временные периоды (кварталы, дни, месяцы, годы и т.д.)

Представление информации в разном виде (цифр, слов, графиков, таблиц, рисунков и т.д.)

При переходе информации сверху вниз, она детализируется.

Примеры. Предприятие, Фирма, Корпорация, Университет.

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В УПРАВЛЕНИИ

Это основополагающее понятие из теории больших систем.

Сформулируем требования системного подхода в управлении.

Управляемый объект - это некоторая структура, состоящая из отдельных частей, подсистем. Эти отдельные части объединены в единое целое, через взаимосвязи. Совокупность этих элементов влияют друг на друга количественно и качественно.

Вся управляемая система должна рассматриваться как система, входящая в систему более высокого уровня. Например, Отрасль, завод, цех, бригада, рабочее место.

Любая система управления есть человеко-машинная система, то есть объединение людей и техники. И все это влияет на “оболочку” управления. Психологический, физиологический и социальный факторы…

Все системы управления являются системами большой размерности. А это накладывает на выбор определенных способов представления информации, работы с ней.

Основные принципы системного подхода:

1. Система - это целое, которое не является простой суммой составляющих ее частей. Поведение системы определяется не свойствами отдельных элементов, а характером их взаимодействия и типом связей. Примеры….

Все сказанное относится и к природным явлениям, и к техническим системам.

2. Системы бывают простые и сложные.

Составная сложность определяется количеством элементов, динамическая - характером их взаимосвязей.

3. Воздействуя на систему, невозможно получить локальный результат, изменение одной части вызовет изменения многих других, связанных с ней, что обязательно проявится в побочных эффектах.

4. Система стремится сохранить свою целостность и сопротивляется изменениям.

Именно из-за сопротивления системы изменениям так сложно проводить в жизнь любые реформы, в том числе и внедрять новые знания, технологии и методы работы. (Инертность системы.)

5. Резкое изменение может разрушить систему, но знание структуры системы и использование принципа рычага позволяет минимальным воздействием вызывать максимальный эффект. (Финансовый рычаг, технический рычаг. - малое усилие, дает высокий результат.)

6. Воздействие, оказанное на систему проходит циклический путь, а не распространяется в одном направлении, оно возвращается измененным в виде обратной связи.

7. Результаты изменений в системе проявляются с временной задержкой.

С этой особенностью систем связаны обычные затруднения в определении сроков оценки результатов обучения. Когда должен проявиться эффект?

Методы системного подхода:

Моделирование.

Декомпозиция.

Агрегирование.

Стандартизация.

Таким образом, можно схематично отобразить процесс изучения и анализа с целью управления.

Объект - Система - Модель - параметры управления

Вопросы к зачету:

Схема управления - это модель.

Модель это образ, применимый к использованию в любой области.

Модели - многофункциональны, многоконтурны, многофазны, многовременные.

Системный подход в управлении. Принципы системного подхода в управлении.

4 лекция

Принцип “Черного ящика”

В конце 1940-х годов, когда еще только формировалась современная наука кибернетика, необходимо было разработать новый понятийный аппарат, инструменты для анализа систем - любых. Одним из таких инструментов стал “черный ящик” - предложенная Норбертом Винером модель системы.

Образное выражение “ Черный ящик” объясняется тем, что из-за сложности изучаемого объекта и невозможности понять его внутреннее строение исследователь ограничивался наблюдением его поведения на основе измерения только входных и выходных параметров.

То есть, можно сказать, что, несмотря на разнообразие алгоритмов, процессы управления могут исследоваться с общих позиций, независимо от особенностей рассматриваемых систем.

Пусть есть некоторая управляемая система. Пусть V1, V2, …,Vm - управляемые воздействия на объект. P1, P2,…,Pn - случайные воздействия внешней среды. W1,W2,…Ws- выходные величины системы.

Мы не знаем внутреннее устройство системы, мы исследуем только лишь связи между входными и выходными параметрами. В этом случае и говорят, что данная система уподоблена “черному ящику”.

Определение: “Черный ящик” - это любая управляемая система, если не рассматривается ее внутреннее содержание, а исследуются только реакции выходных величин на входные воздействия.

Человек постоянно имеет дело с черным ящиком.(Человек и телевизор.Человек и компьютер.Человек и телефон.И.т.д.)

С развитием общества системы становятся сложнее, а их функциональные возможности главной задачей становится изучение общих закономерностей процессов управления и самоуправления независимо от конкретного устройства самих систем. А эти и занимается кибернетика.

И здесь выявляется одна любопытная вещь, оказывается, расчленение системы на составляющие части может привести к утрате принципиально важной информации. Поэтому модель “Черного ящика” приобретает принципиальное значение - как единственно приемлемый подход к анализу сложной системы.

“Кибернетика есть наука об общих закономерностях процессов управления и связи в сложных системах, включая как машины, так и живые организмы”. Норберт Винер.

Такая модель “черного ящика” позволяет не обращать внимания на малосущественные детали, зато дает возможность выделять главное в оценке системы и ее управлении, в ряде случаев делает процесс управления доступным для любого человека и позволяет максимально автоматизировать его там, где это возможно.

Очевидно, что такой принцип работы управленца в чистом виде бывает возможен лишь с хорошо отлаженными системами, где все функции четко отработаны кем-то заранее , неизменно реализуются и на типичное входное воздействие у них существует типичная реакция на выходе.

Описывая “черный ящик” как модель объекта управления, мы установили, что существуют функции, связывающие воздействие на входе и выходную реакцию системы.

Теперь дадим еще одно определение управления. Управление - это процесс целенаправленных действий, переводящий систему из известного исходного состояния в описанное желательное состояние.

Насколько бы сложными ни были процессы, протекающие внутри “черного ящика”, для управления ими существенно не то, что происходит внутри него, а знание “входов”, соответствующих “выходов” и “уставок”. Уставка -это набор факторов, описывающих желаемое состояние системы.

Такое примитивное описание управления уже позволяет сделать практические выводы, причем принципиальные:

1. Для того чтобы управлять организацией или ее подразделением, нужно четко представлять себе объект управления (“черный ящик”). Невозможно управлять тем, что не обозначено ясными границами, что не может быть описано как “черный ящик”, имеющий свой “вход” и “выход”.

2. Должны быть заданы “уставки” к этому “черному ящику”, без которых невозможно управлять и оценивать эффективность управления

Вопросы к зачету:

Принцип “черного ящика” в кибернетике.

Приведите примеры управления техникой, коллективом, в природе по принципу “черного ящика”.

Как Вы считаете, применим ли в менеджменте Принцип “черного ящика”?

Определение Кибернетики по Винеру.

5 лекция

Гомеостазис

Греческий -homeo - подобный, stasis - неподвижность - Равный, состояние.

Применительно к теории систем гомеостазом первоначально называли свойство системы сохранять в процессе взаимодействия со средой значения существенных переменных в некоторых заданных пределах.

Существенными называют характеристики, влияющие на основное качество системы, нарушение которого приводит к ее разрушению. При этом существенные переменные должны оставаться стабильными при различных состояниях среды и обеспечивать равновесие системы.

Гомеостазис - это поддержание постоянства существенных переменных системы, организма, экономической системы для обеспечения оптимального, рационального режима внутри системы. То есть гомеостазис это Устойчивость и адаптивность. Необходимость удержать систему в равновесии.

Какой- то философ сказал: “Анализ разрушает целое. Есть некоторые вещи (понятия), таинственные вещи, которые должны оставаться нетронутыми. Если будешь рассматривать их по частям, они исчезнут…”

В животном мире наблюдается саморегуляция. В экономических системах - специальные правила, регуляторы. Например ….

Для внешнего наблюдателя гомеостатическая система - всегда кажется устойчивой, так как неустойчивое состояние уничтожает составляющие и приводит к непредвиденным результатам. Пример, сломанный светофор, отсутствие правил движения, неисполнение законов…

Таким образом, Управление - это совокупность

Воздействий

На другие лица (в частности, лица, связанные не только с исполнением, но и с принятием решений),

Воздействий, выполняемых с помощью соответствующих средств (денежных, материальных, технических ),

А также их формирование и обеспечение

Для достижения поставленных целей и соблюдения условий (ограничений)

При принятии на себя ответственности.

Общей методологией управления является принцип системного подхода.

Методы системного подхода

Моделирование.

Декомпозиция.

Агрегирование.

Стандартизация.

Иногда понятие устойчивости, гомеостазиса мы называем гармонией. В природе гармония достигается “высшей силой”, Богом, Высшим разумом…Физика изучает законы гармонии. Химия… Это все законы естествознания. Но интересно, что все определяется какими-то общими характеристиками, показателями, действующими и в природе, и в технике и в конструкциях, и даже в искусстве.

Одним из таких показателей является число - “золотое сечение”? число 1,61…. Иногда его называют число “фи”.

Единственный путь к достижению прочной устойчивости в жизни - непрестанное движение вперед.

Вопросы к зачету:

Что такое Устойчивость? Как мы понимаем Принцип устойчивости в управлении.

Гомеостазис. Какие условия должны быть для соблюдения гомеостазиса в управлении любой системы? Что будет, если нарушается принцип гомеостазиса?

6 лекция

ВЫБОР как необходимое условие управления

При постановке цели и при планировании всегда прорабатывается несколько вариантов, возможностей. По крайней мере - два варианта. И выбирается тот вариант, который кажется наиболее удачным, перспективным. Это “кажется” зависит от самого наблюдателя. Если мы поменяем наблюдателя, управленца, то и выбор может поменяться.

Если бы все процессы и явления были строго детерминированными, то было бы бессмысленно говорить о самой возможности управления. Все катилось бы на накатанной дорожке.

Чтобы управлять - надо иметь выбор. Если все предопределено - то нет смысла говорить о принятии решений. У каждого явления должна быть вероятность различных линий развития, поведения. Можно сказать, что мир, построенный на вероятности и есть тот самый мир, в котором только и возможно управление.

Управление действует против случайности, против неопределенности. Вместе с тем, возможность управления предопределена самим существованием случайностей. Если бы случайностей не было, то и не было бы управления, не было бы необходимости в управлении…

Основной показатель высокой организации управления - ее быстрая реакция на изменения внешней среды, особенная чувствительность к достижениям внешней среды, особенная чувствительность к рыночной конъюнктуре.

Выводы:

При достижении поставленной цели в равной мере имеют место несколько альтернативных вариантов действий, по крайней мере, двух..

При анализе целей, подцелей достижение их носит конфликтный характер.

Результаты подцелей достигаются в различные периоды времени.

Существует неопределенность в отношении результатов.

Вопросы к зачету:

Выбор - необходимое условие управления. Расшифруйте это понятие.

Неопределенность в управлении. Необходима ли неопределенность при выборе цели.

7 лекция

Количественная оценка информации. Информация и вероятность

Ситуация, в которой мы хотим управлять, должна нести в себе неопределенность.

Неопределенность можно сопоставить с нехваткой информации. Осуществляя управление, мы вносим “определенность”, порядок и тем самым уменьшаем неопределенность. То есть, прежде чем управлять - мы имеем неопределенность и хотим уйти от него. Слово неопределенность можно интерпретировать как хаос. Хаос, неопределенность измеряется через энтропию. Простая формула энтропии -

H = log 2 n формула Хартли. (Основание логарифма не имеет значения)

Где H - мера неопределенности (хаоса).

n - число возможных независимых исходов, выборов, вариантов управления.

Чем больше число возможностей, тем неопределеннее наше состояние. Как только мы произведем выбор из множества, так сразу получаем эффект определенности, знания, информированности. И это дает нам право сказать, что выявленная неопределенность приводит к информации о том, что мы хотели получить. А, следовательно, мы можем измерять количество информации как эффект управления.

И Винер, и Хартли и Шеннон говорят, что энтропия есть мера неопределенности поведения объекта. А как только мы придали объекту направление, определенность, ушли от хаоса, мы получили информацию, количество информации.

То есть H = I. I - количество информации и указывает, как много нового мы узнали, осуществив опыт, управление. Если найти выход из неопределенности - то получим информацию. То есть разрешенная, раскрытая неопределенность становится определенностью, и информирует нас о выборе, о конкретном случившемся событии.

( И еще очень важный вывод - естественная наука физика, 2 закон термодинамики о измерении неопределенности, хаоса через энтропию приводит нас к измерению информации, к проблемам управления. Еще раз доказываем, что все в этом мире едино).

Все рассмотренные выше примеры были при условии, что каждый вариант одинаков для управленца, равновероятен. Но так практически не бывает. Что-то более нравится, что-то менее предпочтительно…То есть имеем вероятности возможных исходов в управлении. Значит, эти вероятности надо учитывать.

Формула Шеннона учитывает и число исходов и сами вероятности.

H = -? pi* log 2 pi Сумма берется от 1 до n.

ВЫВОДЫ:

Энтропия является мерой беспорядка, неопределенности.

Энтропия является мерой количества информации.

Количество информации это выявленная неопределенность, ставшая определенностью, знание об объекте.

Равновероятные исходы приводят к неясности, неопределенности.

Чем больше исходов, тем больше неопределенность.

Любое управление есть давление на энтропию, есть сдерживающий фактор в море хаоса.

Можно утверждать, что любое управление - это подавление энтропии, неопределенности, уменьшение энтропии. Мы все время находимся в состоянии борьбы с энтропией. И как только мы перестаем заниматься порядком, управлением, направленностью- Наступает хаос!!! Можно сказать, вся наша жизнь это борьба с хаосом. Для этого создаются специальные группы, армия, полиция, менеджеры, законы….

ЗАКОН необходимого разнообразия в управлении.

Что и сколько надо знать информации об объекте, чтобы эффективно им управлять? Вопрос не качества, а количества. И кибернетика формулирует закон необходимого разнообразия в управлении. Автор Эшби.

Чтобы эффективно управлять, надо знать, переработать информации, не меньше, а больше или ровно той информации, которая будет передана объекту. Если обозначить H ( O) и H (У), то H ( У) ? H (О),

Вопросы к зачету:

Энтропия - мера беспорядка, неопределенности.

Энтропия - мера количества информации.

Количество информации это выявленная неопределенность, ставшая определенностью, знание об объекте. Расшифруйте это утверждение.

Равновероятные исходы приводят к неясности, неопределенности. Почему?

Чем больше исходов, тем больше неопределенность. Почему.

Любое управление есть давление на энтропию, есть сдерживающий фактор в море хаоса. Расшифруйте это утверждение.

Энтропия по Хартли.

Энтропия по Шеннону

8 лекция

Основные понятия и тезисы кибернетики

Кибернетика - наука об управлении.

Управление - это организация целенаправленного поведения объекта.

Управление, в конечном счете, сводится к переработке информации.

Основные тезисы кибернетики:

Подобие процессов. Все процессы управления и связи в машинах, природе и обществе - подобны. Эти процессы есть ничто иное как - процессы передачи, хранения и переработки информации, то есть необходимых символов, сообщений, сведений.

Селективность, т.е. альтернативность в принятии решений. Это позволяет использовать статистическую меру - энтропию, как меру хаоса, или мер измерения порядка.

Любой действующий объект содержит в себе информацию. То есть информация не возникает, она постоянно присутствует. Она может приниматься и передаваться, искажаться. Винер рассматривал кибернетику как науку о борьбе с хаосом, с шумами и с искажениями. Информация и организация - фундаментальные понятия.

Принцип обратной связи. Обратная связь обязательное условие разумного управления.

Принцип черного ящика. При управлении надо знать только”вход”и “выход” системы управления.

Устойчивость системы управления. Необходимо прилагать определенные усилия для поддержания системы в гомеостазисе.

Закон необходимого разнообразия как фундамент для определения количества информации при управлении.

Основные кибернетические определения

Система - Это некоторая организация информации об объекте управления с точки зрения наблюдателя в рамках строго сформулированной задачи, решение которой обеспечивает достижение поставленной цели.

Система в математике - это некоторое отношение переменных, характеризующих определенный объект или явление.

Система это взаимосвязанный комплекс высказываний о явлении или предмете, построенный в рамках определенного языка.

Общее определение системы - некоторое правильное знание наиболее важных свойств изучаемого объекта с точки зрения определенной задачи. Причем эта информация выражается с помощью каких-то знаков, языка.

Понятие языка. Язык можно определить, если выполнены пять функций его существования:

Наличие информируемого и информирующего.

Наличие линии связи между ними. Линией связи может быть воздух, вода, беспроводная или проводная линия связи и т.д.

Наличие алфавита, понятного информируемому и информирующему.

Наличие грамматики, то есть правил, с помощью которых из элементов алфавита составляются слова , фразы, тексты.

Единое представление программы или модели мира.

Память - это способность высокоорганизованной материи хранить и селективно воспроизводить информацию.

Таким образом, Управление - это сбор, передача по каналам связи информации, хранение, переработка и выдача управляющих воздействий на объект управления.

Выводы:

Кибернетика - наука об общих законах получения, хранения, передачи и преобразования информации в сложных управляющих системах.

Объектом изучения кибернетики являются сложные динамические системы живые организмы (животные, растения), социально-экономические комплексы (организованные группы людей), и технические агрегаты.

Предметом изучения кибернетики являются процессы управления в сложных динамических системах.

Основным методом кибернетики - является метод математического моделирования систем и процессов управления.

Основной целью кибернетики является оптимизация систем управления (выбор наилучшего решения).

Основным направлением экономической кибернетики в настоящее время стала разработка теории построения и функционирования новых технология и информационных технологий. Это вызвано наличием и обострением большого количества связей. В этих условиях традиционные подходы и методы руководства становятся неэффективными, и возникает необходимость создания человеко-машинных систем, которые и находят воплощение в автоматизированных системах управления.

Вопросы к зачету:

Кибернетика есть наука об управлении…Чем? Кем? С помощью чего?

Основные понятия кибернетики - система, язык, память.

Закон необходимого разнообразия в управлении. Как Вы его понимаете. Как его интерпретировать в управлении коллективом.

9 лекция

Кибернетика. Определение. История вопроса

Впервые термин Кибернетика мы находим у Платона, 430 век до н.э. в работе “Государство. Диалектика познания и власти”.

В этой работе философ вводит термин кибернетика, как Кормчий. Фактически, в своей работе Платон рассматривает науку управления государством (обществом) и только. Вводит понятие власти, как структуры для поддержания порядка и подавления инакомыслия.

Далее в первой половине 19 века (!!!) французский физик Ампер вводит снова термин Кибернетика, когда делал классификацию наук.

Он определяет Кибернетику как науку о текущем управлении государством. От Платона до Ампера термин в обиходе и в науке не использовался. И только после Ампера, уже в определении Ампера стал использоваться в обиходе. Но подчеркнем, что в понятие Кибернетика и Платон и Ампер вносят науку об управлении только обществом.

“Кибернетика - отношение между народами…, о которых должно заботиться хорошее правительство; это поддержание публичного порядка, исполнение законов, справедливое разложение налогов, выбор людей, которых оно должно употреблять, и все, что может способствовать улучшению общественного состояния, требует его неусыпного внимания. Беспрестанно ему приходится выбирать среди различных мер ту, которая более всего пригодна к достижению цели; и лишь благодаря углубленному и сравнительному изучению различных элементов, может оно составить себе общие правила поведения, руководящие им в каждом отдельном случае. … Кибернетика - искусство управления вообще.”

Роль кибернетики у Ампера - текущая политика, практическое управление государством.

Отсюда с того времени начинают образовываться слова -

Римское - Губернатор - gubernator - правитель

Французское - Гувернёр - gouverneur - правитель

Английское - Гувернёр - governer

Русское - Губернатор - управляющий

Далее на несколько десятилетий термин был забыт и возродил его в середине 20 века (1948 год) Норберт Винер. И сегодня мы пользуемся этим термином Кибернетика - только в том смысле, какой был дан Винером. Винер считается отцом кибернетики. Он расширил понятие управления. Его книга “кибернетика” впервые опубликованная в1948 году потрясла ученый мир неожиданностью выводов. Но вообще-то “кибернетический взрыв” совершенный Винером, был подготовлен в процессе накопления знаний.

По Винеру - Кибернетика - есть наука об общих закономерностях процессов управления и связи в сложных системах, включая машины, так и живые организмы. Сложные системы,- это системы, которые существуют в природе независимо от человека, социально-экономические системы, технические комплексы, созданные умом и руками человека.

Винер и Кибернетика

Норберт Винер (1894-1964) был американским математиком, ученым с широким кругозором. Он занимался философией, физикой, техникой, биологией, медициной.

Он осуждал узкую специализацию и думал о больших проблемах, о содружестве разных наук, направлений. Это помогло ему увидеть скрытое родство между рядом важных областей и наметить новый проект смелого соединения и создать новую общую науку об управлении вообще - об управлении и связи в животном и машине.

Эту науку Норберт Винер назвал Кибернетика, не зная об Ампере (?!...) и Платоне. Он думал, что взял термин из греческого “кормчий” впервые.

В 1948 году книга Винера выходит в Париже и американском Кембридже и сразу же становится сенсацией. И только после этого французские ученые вспоминают о Кибернетике Ампера.

Таким образом, идея Ампера появляется вновь, но уже соединенная с машиной.

Теперь уже Кибернетику определяют как науку о целеустремленном управлении развивающимися процессами (процессами в живых организмах, технике, в обществе…).

Перед наукой встал вопрос об изучении сложных образований без расчленения их на отдельные части, об изучении упорядоченной простоты и беспорядочной сложности, исследовании организованной сложности…Чем и занимается кибернетика.

RE :

Ампер и Винер

Кибернетика по Амперу - наука о том, как управлять обществом, людьми. Все, что касается машин, он относит к технике, технологии.

Кибернетика по Винеру изначально исходит из потребностей техники, то есть наоборот, из проблем автоматизации, технологии. И уже позже, потом Винер понял, что это то же самое, что и управление в обществе, в медицине.

Ампер указывал на комплексную природу кибернетики, как науки об обществе, основах мироустройства, государств. В основе Кибернетики Ампера проблема равновесия, гомеостазиса - сохранение мира и порядка среди государств как единого организма. Он говорит, что проблемы управления обществом, страной, государством одинаковы для всех, и поэтому можно вырабатывать единые правила существования разных стран и государств. Дальше проблемы управления обществами Ампер не пошел. Может быть, это объясняется низким развитием техники в то время. Просто время не пришло, чтобы распространить науку об управлении и на машины, и на живые организмы…

Кибернетика по Винеру исходит также из гомеостазиса, равновесия .

(Гомеостазис - поддержание постоянства существующих переменных в системе(какой бы сложной она ни была) для обеспечения оптимального, устойчивого режима ее функционирования.

У Винера Кибернетика есть продолжение и обобщение Кибернетики Ампера, обобщение Автоматики Максвелла, Техники и Связи Попова, Вычислительной техники Паскаля, Лейбница, Физиологии Павлова, Физики Больцмана. Сила Кибернетики Норберта Винера - в общности и абстрактности.

Ампер рассматривал всю сумму человеческих знаний, обобщал их на уровне философии как политики.

Винер решал конкретные задачи. Он дал физическую интерпретацию управления как борьбы с энтропией, хаосом. Поставил проблему наведения порядка… Дал фундаментальную характеристику количества информации (количества разнообразия).

Своеобразным промежуточным звеном между политической Кибернетикой Ампера и общей Кибернетикой Винера стала развившаяся с начала 20 го века теория организации.

Наука 20 века столкнулась с объектами, существенно более высокой сложности, не укладывавшимися в классические модели.

Прежнее детерминистическое естествознание, творцом которого был Ампер, исчерпало свои творческие силы. Возникновение Кибернетики Винера было часть перехода к новой картине мира, где уже в полной мере учитывается роль случая.

Идеи кибернетики применяются в различных прикладных областях - биологии, медицине, социологии, экономике…Наивысшим достижением кибернетики считают модели искусственного интеллекта, информационных систем.

Так, мы увидели, что всё развивается по спирали. На каждом новом витке спирали появляется что-то новое, но базирующееся на старых положениях, законах, формулировках. Ничего не исчезает…

Вопросы к зачету:

Кибернетика. История вопроса.

Кибернетика по Амперу.

Кибернетика по Платону и Амперу. Кибернетика по Винеру.

10 лекция

Порядок из хаоса

Мы живем в постоянно меняющемся мире. По законам физики и мы и мир нелинейные, динамические системы, находящиеся в состоянии неопределенности и хаоса.

В бытовом аспекте хаос - явление отрицательное. Наука не столь категорична.

Именно хаотичное движение обеспечивает жизнь. И наоборот порядок - смерть…

Итак, в основе всего лежит хаос, которым необходимо управлять, чтобы получить нужный порядок.

(Первоначальное значение слова “хаос” - “первородная вода”. Религия именно это и утверждает. В библии сказано: “ …и был хаос и была тьма кромешная.”)

Вопрос, который задают ученые: если хаос сменился порядком, то насколько важен этот порядок, устойчивость и какова роль хаоса (или колебаний, неустойчивости или нелинейности, динамичности) ?

Вывод - сенсационен - для нормальной жизни хаос необходим, порядок часто бывает вреден.

Поэтому важное направление в науке нелинейность, фрактальность:

В физике

В математике

В экономике

В жилищном строительстве

…

Иначе говоря, колебательное движение, динамичность, реакция на различные изменения извне - основа жизни.

Именно из хаоса, неопределенности и рождается порядок, существуют сценарии развития хаоса.

Подобные сценарии мы находим в

биологических системах

экономических

технических

…

Например.

Биология.

Нейроны головного мозга ведут себя по-разному в разных случаях. Когда человек спит, нейроны находятся в состоянии детерминированного хаоса. И это состояние необходимо для жизни человека. И более того, им можно управлять.

Кардиология.

Кардиограмма - график, где есть зубцы и расстояния между ними. Так вот, ученые сделали вывод: процесс работы здорового сердца оказался хаотичным. И по законам нелинейной динамики выстроилось новое понимание того, что такое здоровый человек. Оказалось, что строго одинаковое расстояние между зубцами - соответствует клинической смерти. У здорового человека оно должно чуть-чуть не совпадать.

То есть если происходит переход от фрактальной, хаотичной, - нормальной динамики сердца к патологии - строгой периодичности, - то наступает остановка сердца.

Поэтому встает вопрос: нужен ли человеку для здоровья постоянный ритм сердца, неизменный состав крови (он также находится в хаотичном, динамическом, нелинейном состоянии) всегда хорошее настроение или все это патология?...

Медицина. Симметричность в портрете человека.

Известно, что лицо, портрет человека асимметричен.

Но опыт медицины по снятию посмертной маски показал, что сразу после смерти все лицо становится абсолютно симметричным. Более того, если у человека был горб, он после смерти выправляется…, если одна рука была короче другой, то после смерти руки выравниваются.

Примерами могут служить следующие факты, описанные в медицине и достоверно известные:

Посмертная маска Петра 1.

Посмертная маска А.С.Пушкина.

Иногда можно встретить такие заключения как у медиков, так и в литературе - при смерти человек приобретает черты спокойствия, чистоты, лицо становится гладким…Все элементы становятся равноудаленными, равнодоступными…

Вывод:

Любой сигнал, любое изменение - это какой-то сдвиг в системе, новое состояние, новый детерминированный хаос - развивается по определенному сценарию, из способности к самоорганизации, и этим сценарием надо учиться управлять. Это задача будущего. Наука синергетика этим занимается. ( Синергия - взаимодействие между случайностью и необходимостью, причем “случайность” представлена спонтанным излучением, в то время как необходимость олицетворяется неумолимым законом конкуренции).

Синергетика как продолжение кибернетики, науки об управлении.

Экономика

Вопрос управления вообще сложными динамическими системами, социально-экономическими системами. А эти системы построены, как правило, на иерархической основе.

Нужны ли жестко заданные структуры управления? Нет. И сейчас развивается новое направление в экономической управленческой науке - фрактальное (структурное), динамическое управление. Это значит, что при некоторой заданности, определенности структуры - дается свобода выбора для реагирования на различные изменения, на свободу творчества, на самоорганизацию…

И задача менеджмента - в использовании уникальных свойств больших систем- самоорганизации и возможности определения, выявления весьма ограниченного числа параметров, воздействием на которые можно управлять системой. Эти параметры называются параметрами порядка.

Сегодня успех в развитии нашей экономики, вывода ее из хаоса будет зависеть от правильного определения этих параметров порядка и изменения и применения их на практике. Особенно импонирует русскому характеру надежда, что все произойдет как реализация принципа “авось всё утрясется само собой…” Этот оптимизм базируется, как ни странно, на фундаментальной основе синергии - способность к самоорганизации больших систем является законом самого существования биологической жизни на Земле! кибернетика системный управление

Вопросы к зачету:

Порядок и хаос. Взаимоисключающие понятия или взаимодополняющие?

Насколько необходим порядок и хаос (неопределенность) в управлении

1. Размещено на www.allbest.ru