Раздел «Создание и эволюция эвм» Глава 1. Научные предпосылки создания эвм

После изучения главы студент должен знать:

• Роль информации в управлении.

• Определение «Кибернетики» что управление в любой системе - это целенаправленная переработка информации;

• Меры информации на синтаксическом, семантическом и прагматическом уровнях.

• Показатели качества информации.

• Взаимосвязь наук «Кибернетика» и «Информатика».

• Основные сведения о науке «Информатика» и трех ее компонентах: научном, технологическом и бизнес-индустрии.

Управление и информация

В

Рисунок 1.1. Норберт Винер

ажнейшую и решающую роль в создании и эволюции ЭВМ сыграла наука «Кибернетика», сравнительно молодая наука, формирование которой началось лишь после Второй мировой войны. Своим появлением кибернетика обязана американскому ученому, профессору Массачусетского технологического института Норберту Винеру (рис. 1.1). В своей книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» [18], изданной в 1948 году, Н. Винер обосновал концепцию единого подхода к рассмотрению процессов управления в системах различной природы. Сила этой концепции заключается в том, что оказалось возможным для решения сложных задач управления, кроме общих рассуждений методологического характера, предложить также мощный аппарат количественного описания процессов, основанный на методах прикладной математики.

Кибернетика — наука об общих закономерностях процессов управления в системах любой природы. Предметом кибернетики являются информационные процессы, описывающие поведение этих систем с целью создания принципов, методов и технических средств эффективных для управления такими системами. Основные особенности кибернетики как самостоятельной научной области состоят в следующем:

1. Кибернетика способствовала тому, что классическое представление о мире, состоящем из материи и энергии, уступило место представлению о мире, состоящем из трех составляющих: материи, энергии и информации, ибо без информации немыслимы организованные системы.

2. Кибернетика рассматривает управляемые системы не в статике, а в динамике, то есть в их движении, развитии, при этом в тесной связи с другими (внешними) системами. Это позволяет вскрывать закономерности и устанавливать факты, которые иначе оказались бы не выявленными.

3. Как бы детально и строго не старались изучать поведение сложной системы, никогда нельзя учесть полное множество всех факторов, прямо или косвенно влияющих на ее поведение. Поэтому всегда следует вводить различные ограничения, считаться с неизбежностью наличия некоторых случайных факторов, являющихся результатом действия этих неучтенных процессов, явлений и связей.

4. Кибернетика очень широко практикует именно вероятностные методы исследования, позволяющие хотя и не определенно, а в вероятностном аспекте, но строго и четко предсказать поведение сложных систем.

5. В кибернетике часто применяется метод исследования систем с использованием «черного ящика». Под «черным ящиком» понимается система, в которой исследователю доступна лишь входная и выходная информация этой системы, а внутреннее устройство неизвестно.

Очень важным методом кибернетики является метод моделирования. Сущность метода, ставшего одним из самых мощных орудий развития науки и техники, состоит в замене интересующего нас объекта или процесса его моделью. Модель — это другой объект, процесс или формализованное описание, более удобное для рассмотрения, исследования, управления, интересующие нас характеристики которого подобны характеристикам реального объекта. В аналоговых вычислительных машинах (АВМ) создается физическая модель исследуемой системы. В электронных цифровых вычислительных машинах (ЭВМ) при решении задач используется абстрактная математическая модель задачи, которая описывается программой ее решения.

Модель решения задачи на ЭВМ должна составляться так, чтобы обеспечить:

• правильность решения, то есть соответствовать сущности решаемой задачи, не искажать ее содержания;

• своевременность решения, то есть решение не должно формироваться тогда, когда надобность в нем отпала;

• результативность решения, то есть должно вырабатываться конкретное конструктивное решение, а не указываться возможность решения вообще;

• реалистичность решения — решение должно иметь возможность быть реализованным при заданных ограничениях (точность, время решения, затраты на его реализацию);

• определенность, то есть должна вырабатываться вполне определенная, не допускающая неоднозначности результатная информация;

• экономичность в отношении точности — нет смысла искать абсолютно точное сложное решение, если эта точность все равно не будет востребована (вполне достаточно получать решение достоверное, то есть с необходимой точностью).

Для исследования сложных систем и решения задач управления необходимы вычислительные машины с хранимой программой.