книги из ГПНТБ / Кравченко Р.Г. Основы кибернетики учеб. пособие

Характерно, что ученые давно обнаружили сходство про­ цессов управления в различных материальных системах и ис­ пользовали это как аналоги в исследованиях и практических приложениях. Так, после открытия кровообращения у человека французский врач Франсуа Кэне примерно 200 лет назад при­ менил идею замкнутого кругооборота к экономическим отно­ шениям. Он, по существу, явился первым, применившим си­ стемный подход к экономике. Его «Экономическая таблица» получила высокую оценку К. Маркса. Этот подход последова­ тельно развит К. Марксом в «Капитале».

Перспективная направленность экономических исследова­ ний с развитием ряда положений и методических подходов, ис­ пользуемых ныне в экономической кибернетике, ярко прояви­ лась в трудах В. И. Ленина, в решениях партии по экономиче­

системы — крупнейшей социалистической системы народногр хозяйства, решать проблемы, связанные с управлением ею.

Возникновение кибернетики было подготовлено тем общим уровнем знаний, которым располагали к 40-м годам нашего столетия во многих областях техники, физиологии, биологии, математики, экономики. Были получены фундаментальные результаты в таких науках, как политическая экономия социа­ лизма, теория научного коммунизма, теория машин, теория ав­ томатического регулирования, теория связи, а также в матема­ тических дисциплинах — математической логике, теории веро­ ятностей, математическом программировании и др. Этими выдающимися достижениями, результатами насыщены три круп­ ных раздела экономической кибернетики — теория экономиче­ ских систем и моделей, теория экономической информации и теория управляющих систем в экономике. Существенную роль в развитии кибернетических идей сыграли исследования систем регулирования в живых организмах, учение И. П. Павлова с высшей нервной деятельности. И. П. Павлов и И. М. Сеченов указывали на сходство некоторых функций в живых организ­ мах и машинах.

Большая заслуга в разработке магматического моделиро­ вания, ставшего в настоящее время одним из методов, исполь­ зуемых кибернетикой, принадлежит советским математикам, и прежде всего академику Л. В. Канторовичу.

На этой богатой основе в 40—50-х годах Н. Винером, А. Н. Колмогоровым, У. Р. Эшби, К. Шенноном и другими были заложены основы кибернетики. Кибернетика указывает, что сходство процессов управления в различных системах носит вполне закономерный характер; что в основе этих процессов лежит информация как своеобразный ресурс; что информацион­ ные процессы независимы от носителей информации и подчи­

10

няются общим количественным закономерностям; что можно весьма плодотворно использовать аналоги процессов управ­ ления в живой и неживой природе для их познания и совершен­ ствования.

Крупным ученым, создавшим целую школу экономистовкибернетиков, был академик В. С. Немчинов. Им первым была поставлена проблема синтеза экономико-математических мето­ дов и моделей, опыта народнохозяйственного планирования с кибернетическими подходами к экономической системе.

Непосредственное формирование экономической киберне­ тики связано с именами Г. Греневского, О. Ланге, С. Бира и других экономистов.

Сущностью кибернетики является изучение общих законо­

роде, обществе), аналитическое изучение подобия информа­ ционных процессов, строения и функций связи в этих системах. Кибернетический способ мышления характеризуется стремле­ нием найти общие черты у самых разнообразных явлений, ко­ торые помогли бы открыть общие принципы действия этих явлений, указывающих на возможность использования опреде­ ленных аналогичных методов управления.

Кибернетика тесно связана с другими науками. Трактовка закономерностей этих наук с присущей кибернетике информа­ ционной точки зрения позволяет решать многие проблемы.

Например, наука об организации производства рассматри­ вает закономерности организации производственных объектов и производственных процессов. Кибернетика, рассматривая уже организованные производственные объекты с позиций систем­ ного. подхода, изучает информационные связи между элемен­ тами этих систем, преобразования, протекающие в них как ин­ формационные процессы. Это позволяет принципиально по-но­ вому подходить к размерам создаваемых систем, учитывая объемы циркулируемой в них информации и увязывая их с воз­ можностью ее переработки человеком в целях управления ими, ставить в зависимость размеры организуемых систем с их уп­ равляемостью.

Наука об управлении — наука о принятии решений. Ее ис­ ходная позиция в том, что человек, осуществляющий управле­ ние, должен получить определенные навыки научного управле­ ния, принятия решений с учетом существующих законов и по­ ложений, устанавливающих права и обязанности.

Кибернетика рассматривает это как процесс переработки информации человеком, принимающим решение (регулятором системы) с целым рядом специфических выводов, облегчаю­ щих ему практическую деятельность.

Наука о технологических процессах (земледелие, животно­ водство) определяет наиболее рациональные технологические

11

процессы в производстве с учетом наиболее целесообразного использования ресурсов и достижения заданных объемов про­ изводства. Кибернетика рассматривает эти смены состояний, установленные технологической наукой в развитии систем, оп­ ределяет их информационные характеристики, намечает, когда и какая информация должна быть получена и переработана в целях оптимального управления сельскохозяйственным произ­ водством, и т. и.

Наука об информации — теория информации рассматри­ вает, как передать информацию, как ее переработать, чтобы обеспечить ее количественные характеристики. Кибернетика устанавливает закономерности передачи информации, сообра­ зуясь с общими потребностями преобразования информации в управляемой системе, с тем чтобы обеспечить ее оптимальное функционирование.

Наука о связи — теория связи решает вопрос о технических средствах, обеспечивающих циркулирование информации в си­ стеме, главным образом между управляемой и управляющей

ными отраслями наук и кибернетикой? Все классические от­ расли наук называются преимущественно по свойствам объек­ тов или явлений, которые они изучают (химия, психология, биология, медицина, земледелие, животноводство). Эти науки связаны с определенными формами движения материи. Кибер­ нетика же названа по той точке зрения, с которой она подходит к изучению объектов различного характера. Это значит, что в отличие от всех отраслей наук, подход которых к исследуе­ мому предмету можно характеризовать вопросом: «что это такое?», кибернетика старается ответить на вопрос: «что это делает?». Кибернетику непосредственно интересует не мате­ риал, из которого сделан предмет ее исследований, не превра­ щение энергии, которое в нем происходит, а то, что делает предметы отличными один от другого, их разное устройство, предопределенное информацией.

Кибернетика изучает процессы обмена информацией и ин­ формационные связи между отдельными частями исследуемого объекта, информационные преобразования в нем, т. е. все, что каким-то образом связано с информацией.

Кибернетика основывается на диалектическом материа­ лизме. Это означает признание всеобщей взаимосвязи предме­ тов и явлений мира, их движения и развития на базе присущих им внутренних противоречий, признание материи как един­ ственной основы мира.

12

В условиях современной обостряющейся идеологической борьбы некоторые буржуазные теоретики пытались сделать кибернетику основой противоборства двух непримиримых ла­ герей в философии — материализма и идеализма. Они активи­ зировались в попытках использовать успехи кибернетики для опровержения теории познания диалектического материализма. Но эти теоретики не ушли далеко от тех умозрительных по­ строений, которые были разоблачены В. И. Лениным в работе «Материализм и эмпириокритицизм», направленных как против материалистического решения основного вопроса философии, так и против постановки фундаментальной проблемы научного познания.

Подчас со ссылкой на кибернетику как науку делаются по­ пытки полностью опровергнуть основные положения диалекти­ ческого материализма. В этих целях пытаются использовать выработанное в кибернетике понятие информации, представляя дело так, будто это понятие дает основание преодолеть проти­ воположности материализма и идеализма. Авторами, разде­ ляющими идеалистические взгляды, информация рассматри­ вается как «нейтральный элемент», не являющийся ни мате­ рией, ни сознанием. Отсюда делается вывод, что кибернетика представляет якобы научные данные для преодоления «узости», «ограниченности» как материалистических, так и идеалистиче­ ских концепций. Сама же кибернетика провозглашается «фило­ софией современного естествознания».

Эклектическое «примирение» материализма и идеализма путем построения какого-то варианта «кибернетического идеа­ лизма» столь же несостоятельно, как и раскритикованный В. И. Лениным «физический идеализм».

Нападки на марксистско-ленинскую философию с использо­ ванием данных кибернетики ведутся и по другим направле­ ниям. Однако марксистско-ленинская философия и повседнев­ ная практика опровергают их утверждения.

Несмотря на то что для кибернетики характерно в той или иной степени отвлечение от качественной характеристики ис­ следуемых явлений, оно не может быть полным, абсолютным. -Это объясняется тем, что сама структура материи накладывает определенные ограничения на процессы переработки информа­ ции. Можно это подтвердить и тем, что различные логико-мате­ матические аппараты, используемые в кибернетике, обладают спецификой, выражающей в обобщенной форме особенности тех или иных областей материального мира, ставших предме­ том кибернетического исследования.

изучения в нашем случае является сельское хозяйство, которое рассматривается как кибернетическая система, организация и функционирование которой подчинено достижению поставлен­

13

ных целей по производству сельскохозяйственной продукции с учетом ее качественных и количественных характеристик.

Организационная структура системы сельского хозяйства представляется комплексом взаимосвязанных и взаимодей­ ствующих элементов, образующих различные уровни управле­ ния производством.

Кибернетика допускает относительность в выделении си­ стем. В зависимости от цели и задач исследования каждый элемент системы может рассматриваться как система, состоя­ щая из элементов, подсистем. Опять-таки в свою очередь эти

и выделении уровней управления принципиальным является определение первичной системы с позиций, избранных иссле­ дователем в зависимости от цели исследования.

Первичной считается такая система, элементы которой уже не могут с избранных позиций считаться самостоятельными системами. В нашем случае исследование требует, чтобы си­ стема «сельское хозяйство» и ее подсистемы, элементы рас­ сматривались с позиции: могут ли они осуществлять намечен­ ную экономическую программу производства, необходимый процесс производства, обеспечивающий эту программу.

С учетом этого требования первичной системой, реализую­ щей установленную экономическую программу, является ком­ плекс, включающий сельскохозяйственного рабочего, обладаю­ щего определенными навыками и квалификацией, имеющего предметы труда и орудия производства, с помощью которых он осуществляет процесс труда по определенной технологии (алгоритму его производственной деятельности). Эта первич­ ная система входит как элемент в вышестоящую систему (су­ персистему), объединяющую несколько (много) первичных систем. Вышестоящей системой второго порядка может быть названо звено. Несколько звеньев (а там, где их нет, несколько или много сельскохозяйственных рабочих) образуют систему третьего порядка — бригаду. Несколько бригад может быть объединено в отделение или производственный участок — си­ стему четвертого порядка. Пятый порядок может быть при­ своен системе «сельскохозяйственное предприятие» (колхоз, совхоз). Система «сельскохозяйственное предприятие» является в свою очередь элементом системы более высокого, шестого порядка — «сельское хозяйство объединения (межхозяйствен­ ного, аграрно-промышленного) или района». Седьмой порядок системы — «сельское хозяйство области (края, автономной рес­ публики)» состоит из нескольких или многих элементов «сель­ ское хозяйство объединения». Далее можно выделить систему восьмого порядка — «сельское хозяйство республики» и, нако­ нец, девятого порядка — «сельское хозяйство страны».

14

Естественно, что при других целях сельское хозяйство можно характеризовать с иных позиций и соответственно им выделять порядки системы (уровни управления).

В соответствии с принципами кибернетики организационная структура системы должна строиться с учетом минимизации количества уровней управления, но в каждом случае с учетом возможностей каждой ступени по осуществлению управления производством, близкого к оптимальному.

Такова в общих чертах организационная структура системы «сельское хозяйство» с выделением уровней управления (начи­ ная с седьмого порядка по административному признаку). Но это не единственная возможность выделения и рассмотрения производственных систем (подсистем). Могут быть и другие подходы, например, специализированные тресты, управления, министерства и т. п.

Система, находящаяся в динамическом режиме (функцио­ нирующая система), может переходить из одного состояния в другое в течение любого интервала времени. Переход из од­ ного состояния в другое означает, что в системе совершаются преобразования, т. е. происходят процессы преобразования ма­ териальных веществ, преобразования энергии, переработки и генерирования информации. Непосредственным объектом уп­ равления во всех системах являются только и только процессы функционирования самих систем управления в целом.

Одним из принципиальных отличий экономической системы от других систем как среди живых организмов, так и среди ма­ шин является то, что в них всегда в управляющей подсистеме функции регулятора системы осуществляются человеком с при­ влечением неповторимых свойств его мышления — предвидения и выбора. В зависимости от уровня управления управляющую подсистему может представлять либо один человек, либо че­ ловек с определенными техническими средствами, либо не­ сколько лиц, вооруженных техникой по переработке информа­ ции. В последнем случае все-таки функции регулятора выпол­ няет одно лицо, а остальные действуют в режиме советчиков. Это очень важное теоретическое положение, которое основы­ вается на выдвинутом В. И. Лениным принципе сочетания кол­ лективности руководства с личной ответственностью за реше­ ние по управлению.

Сельское хозяйство как целостная система и ее элементы, представляющие собой системы более низких порядков, яв­ ляются замкнутыми системами, в которых формирование уп­ равляющих воздействий осуществляется человеком, использую­ щим информацию о значении управляемых величин, зарождаю­ щуюся в системе. В этой связи в каждой системе, на каждом уровне управления должны циркулировать только те объемы информации, которые обеспечивают характерные для данного уровня управленческие функции.

15

П р е д м е т о м изучения экономической кибернетики яв­ ляются информационные процессы, протекающие в экономиче­ ских (производственных) системах. Они характеризуют состоя­ ние системы, динамику ее развития.

С позиций кибернетики развитие системы протекает по оп­ ределенной траектории, которая должна вывести ее к намечен­ ной цели. Нормальное развитие системы обеспечивается управ­ лением, т. е. рядом действий, осуществляющих целенаправлен­ ное поведение системы при изменяющихся внешних условиях. В процессе исследования.на данном этапе мы ограничиваемся изучением только управления экономическими системами, уп­ равления происходящими в них процессами производства. Управление в системе «сельское хозяйство» на любом уровне характеризуется как управление вероятностной динамической системой, управление в условиях неполной информации о буду­ щем поведении среды и объекта применительно к наиболее вероятным их характеристикам.

Кибернетика утверждает, что каждый элемент системы,, рассматриваемый самостоятельно как система, открыт для ин­ формации, поступающей на входы, но замкнут для информации о происходящих в системе преобразованиях. Эта информация внутреннего характера поступает на регулятор данной системы и не выходит за ее рамки. Регулятор системы более высокого порядка может судить о том, что преобразования в системе низшего порядка происходят правильно, только по состоянию ее выходов. Контролируя также входы, он может судить, на­ сколько регулятор низшей системы справляется со своими управленческими функциями. Но если регулятор вышестоящей системы попытался бы проникнуть в систему и вмешаться не­ посредственно в ход преобразований, то это было бы непра­ вильным, так как, не имея достаточной информации о состоянии системы, он не мог бы эффективно воздействовать на их ход.

Такое построение весьма разумно, если учесть еще одно положение, что каждый регулятор на любом уровне иерархии управления может переработать только строго определенное количество информации. Увеличение ее приведет к тому, что регулятор «захлебнется» в информации, не будет успевать ее перерабатывать и не сможет выдавать информацию управляю­ щих воздействий (кстати, то же происходит, если регулятор не получит достаточно информации или получит ее в искажен­ ном виде). Есть несколько случаев, когда происходит резкое увеличение количества информации в системе. Например, когда по каким-либо причинам системы низшего порядка ста­ нут разомкнутыми для информации, тогда суперсистема ста­ новится неуправляемой.

Практически эти положения позволяют правильно решить задачу, какую информацию, на каком уровне следует отсекать и не передавать ее вверх по вертикали, как должна использо­

16

ваться информация внутри контура системы — звена, бригады, колхоза и т. д., какая информация должна подаваться вверх.

Регулятор системы должен постоянно получать информа­ цию о значениях основных параметров управляемого объекта. В итоге он вырабатывает информацию управляющего воздей­ ствия, с помощью которой пытается направить преобразования так, чтобы достичь желаемого исхода и не дать системе откло­ ниться от заданной цели.

Некоторые теоретические положения кибернетики затраги­ вают вопросы соответствия управляющего объекта управляе­ мому объекту, рассматривают отдельные функции управления в системах. Эти положения дают возможность достаточно четко очертить функции управляющего объекта (регулятора системы) в производственной практике и в связи с этим (что очень важно) определить оптимальные потоки информации, подавае­ мой на управляющий объект, и рациональные потоки информа­ ции управляющих воздействий. Кибернетика позволяет четко реализовать принцип единоначалия, поставить на свои места в процессах управления руководителя производства и лиц, ис­ полняющих функции технологов производства, выполняющих роль обеспечивающих подсистем, выяснить функциональные задачи. Кибернетика предполагает, что каждая система должна иметь регулятор, соответствующий совершенно опре­ деленным требованиям.

Кибернетика позволяет правильно подойти к решению за­ дачи технического оснащения систем, создания при регуляторе подсистемы по обработке информации. Используя законы дви­ жения информации, ее переработки, можно достаточно уверенно создавать техническую базу системы информации, информа­ ционно-вычислительной системы и автоматизированной си­ стемы управления в сельском хозяйстве.

О с н о в н ы м и м е т о д а м и и с с л е д о в а н и й , исполь­ зуемыми экономической кибернетикой, являются методы ана­ логового моделирования, математического и имитационного мо­ делирования, системного анализа, оценки явлений, метод «чер­ ного ящика». Все эти методы применяются как при изучении больших сложных вероятностных систем, так и для построения и обоснования технологии переработки информации, исполь­ зуемой для управления этими системами.

В целях более эффективного использования свойств чело­ века как регулятора системы при обработке информации осу­ ществляют следующие меры. Прежде всего это подача на уп­ равляющую подсистему (регулятор) переработанной информа­ ции в виде, сокращающем до минимума различные действия, которые должно совершать управляющее лицо для выработки информации управляющих воздействий. Главным образом это освобождение его насколько возможно от деш^свий-псг^^ предва­

ствлено с помощью моделей по переработке информации, сжа­ тию информации, определению наиболее важных параметров, характеризующих объект, путем установления приоритета

вобработке информации и другими методами и приемами.

Внастоящее время важно не просто принять какое-либо ре­ шение по управлению производством, наметить какую-либо цель или какую-либо производственную программу или же принять какое-либо решение по оперативному управлению производ­ ством. На данном этапе необходимо принять такое решение,

которое было бы наиболее рациональным из всех возмож­ ных и осуществлялось в наиболее приемлемые сроки. Это озна­ чает, что должно быть оптимизировано управление производ­ ством, т. е. управляющее лицо должно при организации работ всегда четко представлять во времени и пространстве, куда должны быть направлены главные усилия, что может задер­ жать нормальные темпы развития производства, как устранить это. При возникновении любых затруднений в организации про­ изводства или аварийных ситуаций должно быть принято наи­ более целесообразное решение, обеспечивающее выход из соз­ давшейся ситуации с максимальным эффектом (минимальными потерями). При необходимости срочно перестроить все произ­ водственные процессы надо четко представлять, как наиболее рационально это сделать. Каждое решение по управлению про­ изводством должно быть оптимально не только с позиции дан­ ной подсистемы, но и с позиций всей системы сельского хозяй­ ства. Другими словами, необходимо обеспечить оптимальное функционирование всей системы «сельское хозяйство».

Это может быть достигнуто с помощью математических ме­ тодов количественного анализа, экономико-математических и имитационных моделей. Соответственно должны быть разрабо­ таны или подобраны алгоритмы решения всех задач по пере­ численным моделям, составлены программы для электронновычислительных машин и проекты для другой вычислительной техники, реализующие алгоритмы решения.

Ц е л ь ю э к о н о м и ч е с к о й к и б е р н е т и к и является обоснование принципов, методов и комплекса технических средств, обеспечивающих повышение производительности труда людей, занятых в процессе управления производством, и как итог — получение при управлении сельским хозяйством наи­ большего эффекта с учетом принятой оценки — экономического показателя качества.

Организационной формой, объединяющей все эти принципы, методы, технические средства и людей, принимающих решения по управлению производством, является автоматизированная система управления сельским хозяйством.

Под такой системой понимается организационная в опреде­ ленной структуре совокупность человеческих коллективов, ад­ министративных и экономических принципов, экономико-мате­

18

матических моделей прогнозирования, оптимального планиро­ вания и оперативного управления, информационно-логических моделей обработки информации, алгоритмов решения сформи­ рованных по этим моделям задач, алгоритмов накопления и поиска информации, средств электронно-вычислительной и дру­ гой быстродействующей счетной техники, различных устройств, предназначенных для сбора, накопления, хранения, передачи, обработки, поиска и обновления информации. Эта совокупность должна быть организована так, чтобы обеспечить необходимой и понятной информацией людей, осуществляющих управление производством на каждом уровне системы «сельское хозяй­ ство», обеспечить им выработку наиболее рациональных реше­ ний и довести выработанную информацию управляющих воз­ действий до объектов управления, а также осуществить конт­ роль за действенностью принятых решений.

В этом заключается значение кибернетики как науки, в этом состоит ее вклад в дело совершенствования управления сель­ скохозяйственным производством и достижения на этой основе более полного и рационального использования всех возможно­ стей социалистического сельского хозяйства для выполнения возложенных на него задач по производству сельскохозяйствен­ ной продукции.

На современном этапе решение проблемы управления дол­ жно осуществляться с учетом основных идей, принципов и за­ кономерностей кибернетики, в частности специфических для экономической кибернетики. Поэтому в высших сельскохозяй­ ственных учебных заведениях для экономических специально­ стей, так же как и в других высших учебных заведениях страны, введен курс «Основы кибернетики (основы экономической ки­ бернетики)». Задача этого курса — дать основные знания в об­ ласти кибернетики, показать возможности ее применения.

Весь курс (лекции, семинары и практические занятия) со­ стоит из пяти разделов. В разделе I излагаются понятия, свя­ занные с объектом исследования кибернетики — системами, раскрывается содержание экономических систем.

Раздел II знакомит с предметом исследований кибернети­ ки — информационными процессами, дает основы теории инфор­ мации, понятие экономической информации.

Раздел III посвящен методам исследования, используемым экономической кибернетикой.

В разделе IV даны основы теории управления; показана сущность и основные понятия управления, даны теория автома­ тического регулирования и принципы управления.

Наконец, в разделе V раскрывается содержание цели, ко­ торая может быть достигнута на основе использования прин­ ципов и закономерностей кибернетики — совершенствование управления на базе создания автоматизированных систем управления.

2*