Кибернетика, синергетика, информатика. Учебное пособие

Это касается, например, механики как части физики и как отдельной теоретической и прикладной дисциплины, кибернетики и синергетики как самостоятельных дисциплин и как части информатики.

ОБЪЕКТЫ ИНФОРМАТИКИ СОБСТВЕННО ИНФОРМАЦИЯ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ, ПРОЦЕССЫ, ТЕХНОЛОГИИ, СРЕДСТВА, СТРУКТУРЫ, РЕСУРСЫ, УСЛУГИ, ОТНОШЕНИЯ С ДРУГИМИ «НЕИНФОРМАЦИОННЫМИ» ОБЪЕКТАМИ (ВКЛЮЧАЯ СУБЪЕКТЫ) ВСЕЛЕННОЙ

ПРЕДМЕТЫ (ВНИМАНИЯ) ИНФОРМАТИКИ:

КАК ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКИ СУЩНОСТЬ, СВОЙСТВА, ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРОЕНИЯ, ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ, ПОВЕДЕНИЯ, РАЗВИТИЯ И ПРОЧЕЕ ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАТИКИ;

ИХ ПОЗНАНИЕ, ИЗУЧЕНИЕ; ОПИСАНИЕ, ОБЪЯСНЕНИЕ И ПРЕДСКАЗАНИЕ ИХ СВОЙСТВ И ОСОБЕННОСТЕЙ

КАК ПРИКЛАДНОЙ НАУКИ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ И ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАТИКИ

КАК ОБЛАСТИ ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РАЗРАБОТКА, ИЗГОТОВЛЕНИЕ, ВЫПУСК

ИРАЗНОСТОРОННЕЕ ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ИНФОРМАТИКИ, А ТАКЖЕ СБОР, ОБРАБОТКА, АНАЛИЗ, ИНТЕРПРЕТАЦИЯ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В НУЖНОМ ОБЪЕМЕ

ЗАДАННОГО КАЧЕСТВА В ТРЕБУЕМЫЕ СРОКИ ПРИ МИНИМАЛЬНОЙ СЕБЕСТОИМОСТИ

МЕТОДЫ ИНФОРМАТИКИ:

ОБЩЕНАУЧНЫЕ АНАЛИЗ, СИНТЕЗ; АНАЛОГИЯ, СРАВНЕНИЕ; ИНДУКЦИЯ, ДЕДУКЦИЯ, ТРАДУКЦИЯ; НАБЛЮДЕНИЕ, ЭКСПЕРИМЕНТИРОВАНИЕ; ФОРМАЛИЗАЦИЯ, АБСТРАГИРОВАНИЕ; АКСИОМАТИЧЕСКИЕ, ГИПОТЕТИЧЕСКИЕ, ЭВРИСТИЧЕСКИЕ, АНАЛИТИЧЕСКИЕ; ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ, ЭМПИРИЧЕСКИЕ, АКСИОМАТИЧЕСКИЕ (МАТЕМАТИЧЕСКИЕ); ИНЖЕНЕРНЫЕ, ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ, МОДЕЛИРУЮЩИЕ, ИНФОРМАЦИОННЫЕ И Т.П.

СПЕЦИФИЧНЫЕ АЛГОРИТМИЗАЦИЯ, МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПРОГРАММИРОВАНИЕ (ПЛАНИРОВАНИЕ); СИСТЕМНЫЕ; ИМИТАЦИОННЫЕ; ПОИСКА, АНАЛИЗА, ВЫБОРА ВАРИАНТОВ, РЕШЕНИЙ; ОБНАРУЖЕНИЯ И ИСПРАВЛЕНИЯ ОШИБОК; РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ; ПОСТАНОВКИ И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ПОНЯТИЕ ИСТИНЫ (ИСТИННОСТИ)

ИСТИННЫМ (ВЕРНЫМ) СЧИТАЕТСЯ ТО, ЧТО ПОЛУЧЕНО С ПОМОЩЬЮ КОРРЕКТНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ВЫВОДОВ И ДОКАЗАТЕЛЬСТВ, ПОДТВЕРЖДЕНО КОРРЕКТНЫМ ФИЗИЧЕСКИМ И/ИЛИ МАШИННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТОМ, А ТАКЖЕ

ПРИНЦИПИАЛЬНО ДРУГИМИ ВАРИАНТАМИ РЕШЕНИЙ

Схема 1. Объекты, предметы, методы исследования и понятие истины в информатике

31

6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

6.1. Какую область деятельности человечества можно отнести к научной? Перечислите и охарактеризуйте необходимые условия отнесения деятельности человека к научной.

6.2. Перечислите и охарактеризуйте разнообразие научных дисциплин, классифицируемых по разным признакам.

6.3. Укажите и охарактеризуйте сходство и отличие объектов, предметов, методологии и понятия истинности в физике, химии, математике, кибернетике, синергетике, информатике.

6.4. Что такое модель объекта и моделирование объекта?

6.5. Перечислите и охарактеризуйте свойства моделей объекта.

6.6. Приведите классификацию модели объекта.

6.7. Что понимается под термином «кибернетика»?

6.8. Что понимается под термином «синергетика»?

6.9. Что понимается под термином «информатика»?

6.10.Являются ли кибернетика, синергетика и/или информатика метанауками, наднауками? Поясните свой ответ.

6.11.Можно ли кибернетику, синергетику, информатику считать междисциплинарными научными дисциплинами? Если да, то в каком смысле?

6.12.Приведите структурные схемы разных механизмов функционирования объектов и кратко охарактеризуйте их.

6.13.Какие объекты и когда следует отнести к кибернетическим?

6.14.Какие объекты и когда следует отнести к синергетическим?

6.15.Что такое информация? Обоснуйте Ваш ответ.

6.16.Дайте сравнительную характеристику элементного, кибернетического и синергетического подходов к познанию мира.

6.17.Что такое информатика? Приведите разные подходы к определению термина «информатика».

6.18.Что такое структура информатики? Изобразите графически вариант структуры информатики.

33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

"Suum cuique tribuere" – воздать каждому свое".

(лат.)

Стоит закончить писать статью, как в голову приходят свежие мысли, а в сердце – трудно преодолимое желание изменить ее.

(Модификация закона письма)

В учебном пособии предпринята попытка рассмотреть лишь один из вопросов, поставленных в п. 1, а именно, выяснить, можно ли такие области знаний как кибернетика, синергетика, информатика отнести к научным дисциплинам. Для этого использованы только четыре из тех необходимых (но не достаточных!) критериев, которые позволяют отнести некоторую область деятельности человека к научной. Применение такого подхода позволяет не только рассмотреть возможность отнесения некоторой дисциплины к научной, но и выделить "области интересов" каждой из дисциплин, выявить сходство и отличие наук, построить картину их взаимоотношений (подчиненности, пересечений, независимости и т.п.), снять вопрос о междисциплинарности или наддисциплинарности той или иной науки, оценить перспективы будущего и т.д.

Рассмотренный в пособии подход позволяет выявить различия между разными науками, такими, в частности, как физика, химия, математика, кибернетика, синергетика, информатика. Мы увидели, например, что физика изучает и отражает реально существующее и "ощущаемое" в природе. Математика создает и изучает абстрактные ("не ощущаемые") продукты человеческого разума, не обязательно имеющие аналоги в природе, в то время как кибернетика, синергетика и информатика занимают в определенном смысле промежуточное положение. Они, используя формальные приемы, познавательные и прагматические модели, пытаются понять и изучить то реальное и/или придуманное (модельное) (например, информационную организацию и структуру физических объектов, управление и самоорганизацию в них), что не удается пока (или не удастся никогда?!) "пощупать".

Из изложенного ясно, что, с одной стороны, так же, как и физика, кибернетика, синергетика и информатика являются междисциплинарными, в своей области – базовыми, но не наддисциплинарными. Их междисциплинарность связана с тем, что их "области интересов" (объекты, предметы и, в определенной мере, методология, методы и понятия истинности, результаты их познания и применения результатов) могут использоваться в других научных дисциплинах, но только в той мере и с тех сторон, в какой и с каких они будут необходимы и полезны для данной дисциплины. При этом понятно, что указанная междисциплинарность есть не следствие того, что одна их наук является наукой наук, а объясняется тем, что "область интересов" данной дисциплины захватывает жизненно важные объекты Вселенной и те стороны их бытия, которые необходимо знать и учитывать во многих различных по направленности

34

исследованиях. Примером междисциплинарного подхода к рассмотрению задач управления является, например, работа [27].

Сдругой стороны, выявление "областей интересов" различных дисциплин,

вчастности кибернетики, позволяет ответить на вопросы "Существуют ли эти науки?" [1], "Будут ли они востребованы в будущем?" [2]. Положительный ответ на оба эти вопроса очевиден, поскольку для каждой из наук есть своя "область интересов", отличная от других научных дисциплин, и поэтому их будущее будет тем более ясным, чем более привязанным к будущей реальности окажется эта область. При этом не следует "бояться" бурного роста исследований и приложений какой-то новой дисциплины (например, синергетики или информатики по сравнению с кибернетикой). Придет время и границы области применимости этой дисциплины получат более четкие очертания, выявятся ограничения, накладываемые на нее. В свое время считалось, что трансцендентных чисел мало по сравнению с натуральными и рациональными, а когда выяснилось, что мощность множества первых больше, чем мощность вторых, ученые и практики не бросились к их поиску и применению. То же самое можно сказать обо всех функциях. Мощность множества всех функций гиперконтинуум, а непрерывных – только континуум. Но до настоящего времени большинство аналитических математических моделей базируется на теории непрерывных и лишь некоторая часть обобщенных функций. Как следует из теории эксперимента, математической статистики, из личного и обобщенного опыта, всегда следует стремиться к более простым модельным представлениям реальности, которые зачастую, в силу ограниченности различных ресурсов, позволяют получать на практике более точные результаты, чем более сложные модели той же направленности. Поэтому там, где применение кибернетики, идей и методов управления будет более полезным, чем применение физики или синергетики, идей и методов самоорганизации или, наоборот, там и будут реальные результаты и вложения средств и интеллекта в эти науки. Тем более, что зачастую даже при простейших модельных представлениях реальных объектов, изображенных на рис. 1, вполне возможно эффективное применение для получения и синтеза таких объектов различных научных дисциплин (например, и физики, и кибернетики, и синергетики, не говоря уже об информатике). Например, если Майкл Ротшильд (Bionomics, 1990) рассматривает бизнес как ненаправленную, хаотическую синергетическую систему, то в более поздних публикациях Джеймс Мур (The Death of Competition, 1996) явно признает, что создаваемые человеком системы являются кибернетическими объектами, ориентированными на цели, т.е. такими, рост и жизнеспособность которых обеспечивается совместным целевым эволюционированием бизнеса и вовлеченных

внего экосистем. Заметим к тому же, что в настоящее время важнейшими компонентами корпоративной информационной сети в бизнесе становятся порталы и Web-технологии, в которых компьютер используется не в качестве счетного устройства, а как средство для коммуникации (идеи такого применения компьютеров еще в начале 60-х годов прошлого века предсказывал Джозеф Ликлайдер).

35

Ясно, что в дискуссиях, инициируемых в работах [1-4, 28], как и в данном пособии ставится больше вопросов, чем приводится авторских ответов на них. Тем важнее в дискуссиях находить то общее, что уже перестало или почти перестало быть дискуссионным, становится общепризнанным, ставить новые вопросы и методом последовательных приближений находить признаваемые научной общественностью (на данном этапе!) ответы. Как писал Г. Гейне: "Кто ищет, вынужден блуждать". Научный консенсус необходим, хотя бы, для написания учебников и учебных пособий, справочников, для создания единого тезауруса среди специалистов и т.д.

Как говорится "A potentia ad actum" (от возможного к действительному), "Ab actu ad potentium" (от действительного к возможному) или "A realibus ad realiora" (от реального к реальнейшему).

36

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Дидук Н.Н., Коваль В.Н. Существует ли наука кибернетика? (о роли кибернетики в естествознании) / Проблемы управления и информатики, 2001. – № 3. – С. 133-155.

2.Полонников Р.И., Юсупов Р.М. Воспримет ли кибернетику XXI век / Проблемы управления и информатики, 2001. – № 6. – С. 132-152.

3.Губарев В.В. Наука ли кибернетика или о чем дискуссия / Проблемы управления и информатики, 2002. – № 6. – С. 140-147.

4.Алимов Ю.И. Можно ли сделать более четкими кибернетические понятия информации и кодирования? // Проблемы управления и информатики, 2003.

– № 4. – С. 147-156.

5.Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Основы системного анализа. – Томск: НТЛ, 1997. – 396 с.

6.Губарев В.В. Информатика в рисунках и таблицах (Фрагменты системного путеводителя по концептуальным основам). – Новосибирск: НГТУ, 2002. – 156 с.

7.Губарев В.В. Системный анализ в экспериментальных исследованиях. – Новосибирск: НГТУ, 2000. – 99 с.

8.Флейшман Б.С. Основы системологии. – М.: Радио и связь, 1982. – 368 с.

9.Системные исследования. Методологические проблемы / Ежегодник. – М.: Наука, 1979 г. и последующие.

10.Губарев В.В. Концептуальные основы информатики в 3-х ч. – Новосибирск: НГТУ. – Ч. 1. Сущностные основы информатики. – 2001. – 149 с.

11.Общая химия в формулах, определениях, схемах / И.Е. Шиманович и др. – Мн.: Унiверсiтэцкае, 1996. – 528 с.

12.Хармут Х. Применение методов теории информации в физике. / Пер. с англ. под ред. В.В. Губарева и А.З. Поташинского. – М.: Мир, 1989. – 344 с.

13.Цымбал Л.С. Синергетика информационных процессов. Закон информативности и его следствия. – М.: Наука, 1995. – 119 с.

14.Моисеев Н.Н. Математика ставит эксперимент. – М.: Наука, 1979. – 224 с.

15.Кайгородов Б.В. Самопонимание: миф или реальность. – М.: МПСИ, 2000.

– 184 с.

16.Хиценко В.Е. Самоорганизация: элементы теории и социальные приложения. – М.: КомКнига, 2005. – 224 с.

17.Васильев С.Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению / Известия АН. Теория и системы управления. – 2001. – № 1. – С. 5-22; № 2. – С. 5-21.

18.Редько В.Г. Эволюционная кибернетика. – М.: Наука, 2001. – 156 с.

19.Басин М.А., Шилович И.И. Синергетика и Интернет (Путь к Synergonet). – СПб: Наука, 1999. – 71 с.

20.Спицнадель В.Н. Основы системного анализа. – СПб.: Изд. дом "Бизнесспресса", 2000. – 326 с.

37

21.Алдонин Г.М. Теория самоорганизации в проектировании РЭС. – Красноярск: КГТУ, 1999. – 248 с.

22.Концепция самоорганизации в исторической ретроспективе. – М.: Наука, 1994. – 239 с.

23.Новое в синергетике. Загадки мира неравновесных структур. – М.: Наука, 1996. – 263 с.

24.Самоорганизация в природе и обществе. – СПб: Наука, 1994. – 128 с.

25.Чернавский Д.В. Синергетика и информация: Динамическая теория информации. – М.: Наука, 2001. – 244 с.

26.Кадомцев Б.Б. Динамика и информация. – М.: Редакция журнала "УФН", 1999. – 400 с.

27.Захаров В.Н. Современная информационная технология в системах управления / Известия АН. Теория и системы управления. – 2000. – № 1. – С. 70-78.

28.Попов Л.В., Седов А.Е., Чудов С.В. Развитие концепций информатики в контексте биологии. I. Поиски междисциплинарной методологии: история и современность – http://gng.boom.ru/library/inf-bio.htm (Проблемные статьи).

V.V. Gubarev

CYBERNETICS, SYNERGETICS, INFORMATICS

Similarity and difference of physics, chemistry, cybernetics, synergetics and informatics (computer science), their "areas of interests" and the future are considered. The base of this comparison (consideration) are the specificity of a science as areas of human activity, a variety of models and approaches useing in science and also the objects, subjects, methods and concepts of the truety (truth). The new approach to definition of "information" concept is proposed.

38