История кибернетики и информационных наук

Кибернетика, как наука об управлении, родилась в 1948г., однако системы управления появились задолго до этого. Так биологические системы управления были созданы вместе с живой природой много миллионов лет назад.

С развитием общества возникают системы управления государствами, армией, экономикой.

Первыми системами ручного управления техническими объектами является, по-видимому, система управления кораблями с помощью руля. В 1784 Д. Уатт конструирует автоматическую систему управления с обратной связью. Она представляла собой центробежный регулятор скорости паровой машины.

Во второй половине ХХ-го века начинается бурное развитие систем управления и их проникновение в различные области: технику, экономику, биологию, организационные системы.

В 1945 г. создаётся первый компьютер. Компьютер обеспечивал вычислительную базу реализации кибернетических моделей.

Активно развивается и теоретическая база кибернетики: методы вычислительной и прикладной математики, теория вероятности, теория статистических решений. Разрабатываются методы математического программирования: линейного, нелинейного, динамического, целочисленного. На основе идей кибернетики создается робот-устройство, заменяющие человека при механической работе.

Параллельно развиваются информационные науки. Разрабатывается теория информации –наука, в основе которой представление об информации, как о мере неопределённости. Создание теории информации связано с именем Р. Хартли. В 1928 г. он предложил формулу для измерения количества информации, как меры неопределенности. Позже была предложена формула К. Шеннона. К. Шенноном и Н. Винером введена единица информации бит. Теория информации является частью науки, которая называется информатикой.

Термин «информатика» появился во Франции в 1960 г. Информатика связана с компьютерной автоматизированной обработкой информации и изучает процессы приёма, хранения и переработки информации. Информатика составная часть информациологии, науки родившейся в 1989 г.

Информациология– наука которая изучает все информационные процессы в живой и неживой природе, в обществе, технике, во всей вселенной. Информациология объединяет весь комплекс информационных дисциплин.

В 2000 г. издана книга «Основы информациологии» (автор И. И. Юзвишин) согласно которой информация первична, а материя вторична.

1.3. Кибернетические системы Система и ее основные характеристики

Существует ряд определений понятия «система». Одним из них является следующее.

Система– это множество элементов, объединенных в единое целое для выполнения некоторой функции.

Элементами множества при этом могут являться те или иные предметы, явления, знания, методы и т.д. Соответственно можно говорить о солнечной и транспортной системе, о системе счисления и системе Станиславского, об экономической и геологической системах, о нервной системе, системе химических элементов, системе управления и т.п. Системами являются автомобиль, телефонная сеть, компьютер и т.п.

Существует общая теория систем, изучающая разные по характеру системы с единых позиций. Теория систем является одним из разделов кибернетики. Развитие теории систем, как особой отрасли знаний, связанно с именем австрийского ученого Людвига фон Берталанфи. В 1948г. он выпустил книгу «Общая теория систем».

Важнейшими для систем являются понятия:

• структура системы;

• иерархическая структура;

• взаимодействие с внешней средой;

• состояние системы;

• движение системы;

• устойчивость.

Структура системы определяется совокупностью элементов и связей между ними.

Так структура университета включает в себя линейные элементы – факультеты и функциональные элементы – бухгалтерию, учебную часть, библиотеку, столовую и т.п., а также связи между ними.

Связи могут быть различного вида:

- вещественные;

- энергетические;

- информационные.

В производственно-экономических системах вещественные связи – это потоки сырья, полуфабрикатов, готовой продукции. В биологических системах – это пути снабжения питательными веществами, кровью.

Энергетические связи – это потоки тепловой или электрической энергии.

Информационные связи – это сигналы управления, команды, приказы и т.д.

Иерархическая структура – это структура системы, части которой связаны отношениями подчинения и (или) включения.

Так университет имеет трехуровневую иерархическую структуру: университет, факультет, кафедры.

Административно-территориальная структура государства также имеет иерархическую структуру, например, государство – области – районы – населенные пункты. При этом территории связаны отношениями включения, а органы управления – отношениями подчинения.

Т.о. иерархическая структура – это многоуровневая система, в которой системы низшего уровня являются подсистемами систем более высокого уровня.

Взаимодействие с внешней средой. Функционирование любой системы происходит в некоторой окружающей ее внешней среде, не входящей в систему, но определенным образом взаимодействующей с ней.

Так человек живет в определенном информационном поле. Он потребляет и выделяет тепловую энергию. Вещественные связи человека с внешней средой состоят в потреблении пищи, воды, кислорода и выделении отходов.

Состояние системы характеризуется множеством величин-параметров состояния.

Так состояние человека характеризуется в первую очередь такими параметрами как температура и давление. Кроме того, существует масса других параметров состояния, таких как содержание сахара в крови, коэффициент интеллекта, вес, рост, возраст и т.д. и т.п.

Для университета параметрами состояния, в частности, являются количество факультетов, специальностей, количество студентов, преподавателей и т.д.

Движение системы может носить различный характер. Так, нормальная экономика обычно имеет характер устойчивого роста (развития). Движение может быть поступательным (поезд), колебательным (часы) и т.д.

Устойчивость системы может нарушаться в критических ситуациях. Так, автомобиль может потерять устойчивость и перевернуться при повороте на большой скорости. Человек может потерять физическую и психическую устойчивость в результате аварий и травм. Может потерять устойчивость энергетическая система, при этом отключаются от электроснабжения троллейбусные линии, электропоезда, предприятия, больницы и т.п.