Kibernetika: tarpdisciplininis valdymo, komunikacijos ir kontrolės mokslas
Kibernetika - tai gyvūnų ir mašinų valdymo ir komunikacijos mokslas. Norbertas Wieneris pridūrė: "Informacija yra informacija, o ne materija ar energija". 155
Rossas Ashby jį apibrėžė taip: "Koordinavimas, reguliavimas ir kontrolė bus jo temos, nes tai yra biologiškai ir praktiškai svarbiausi dalykai... jis nagrinėja ne daiktus, o elgesio būdus. Jis klausia ne "kas tai yra?", o "ką jis daro?". Ashby tęsė:
"Kibernetika reiškia realią mašiną - elektroninę, mechaninę, nervinę ar ekonominę - panašiai kaip geometrija reiškia realų objektą mūsų žemiškoje erdvėje".
Louis Couffignal teigė, kad kibernetika yra "menas užtikrinti veiksmų veiksmingumą".
Kibernetika nuo pat pradžių buvo tarpdisciplininė mokslo sritis. Joje dirbo bent dešimties akademinių disciplinų atstovai. Po Antrojo pasaulinio karo ją paskatino du įvykiai. Pirmasis buvo tas, kad karo metu įvairių sričių mokslininkai kartu dirbo prie įvairių karinių projektų. Jie daug išmoko, kaip bendradarbiauti su įvairiais partneriais. Antrasis įvykis buvo kompiuterių išradimas karo metu.
Kibernetikos pradininkės buvo Didžioji Britanija ir Jungtinės Amerikos Valstijos, tačiau ši idėja greitai išplito Prancūzijoje, Rusijoje ir kitose šalyse. Kitas, labiau žinomas "tarpdisciplininių studijų" pavyzdys buvo molekulinė ir ląstelių biologija.
Pagrindinės sąvokos
- Grįžtamasis ryšys (feedback): tai mechanizmas, kai sistemos išėjimas dalinai grąžinamas į jos įėjimą ir taip veikia būsimas veiklos iteracijas. Grįžtamasis ryšys gali būti neigiamas (stabilizuoja sistemą) arba teigiamas (skatina pokyčius ir amplifikaciją).
- Informacija: pagal Wienerio požiūrį, informacija yra savarankiška sąvoka, skirtinga nuo medžiagos ir energijos — ji apibrėžia pranešimus, signalus ir prasmę sistemose.
- Reguliavimas ir kontrolė: siekis palaikyti pageidaujamą sistemos būseną, naudojant valdymo dėsnius, reguliatorius ir automatiką.
- Įvairovės principas (Ashby dėsnis): Rossas Ashby suformulavo "reikalingosios įvairovės dėsni" (law of requisite variety): valdymui būtina turėti bent tiek įvairių atsakų, kiek yra galimų trikdžių.
- Sisteminė perspektyva: kibernetika nagrinėja ne atskiras dalis, o jų tarpusavio ryšius, struktūras ir dinamiką.
Trumpa istorija ir raidą lėmusios figūros
Pirmieji formalūs kibernetikos tyrimai prasidėjo XX a. viduryje. Norbertas Wieneris (susietas su informacijos ir valdymo teorija) kartu su kitais mokslininkais suformulavo pagrindines sąvokas, o Rossas Ashby pateikė biologinį požiūrį į reguliavimą. Louis Couffignal, Norbert Wiener, John von Neumann, Walter Pitts, W. Ross Ashby ir vėliau Heinz von Foerster bei kiti prisidėjo prie disciplinos formavimosi.
Taikymai ir įtaka
- Inžinerija ir automatikos technologijos: valdikliai, procesų automatika, robotika ir aviacijos sistemų reguliavimas remiasi kibernetikos principais.
- Kompiuteriniai mokslai ir dirbtinis intelektas: modeliavimas, adaptaciniai algoritmai, neurorinės sistemos ir žinių perdavimas pasiekė didelę pažangą dėl kibernetikos idėjų.
- Biologija ir medicina: homeostazės, nervų sistemos tyrimai, prostetikos ir kontrolės sistemų kūrimas naudoja grįžtamojo ryšio ir reguliavimo principus.
- Ekonomika ir valdymas: organizacijų modeliai, vadyba, tinklų analizė ir sistemos dinamikos modeliai remiasi kibernetiniu mąstymu.
- Societalės ir komunikacijos: tyrimai apie informacijos srautus, viešąją nuomonę, mass communication ir socialinius tinklus taip pat naudoja kibernetinius modelius.
Antrasis ir modernus požiūris
Vėlesnė kibernetikos raida apėmė vadinamąją antrojojo eilės kibernetiką, kurioje analizuojami ne tik sistemos procesai, bet ir stebėtojo vaidmuo — kaip tyrinėtojas pats įtakoja stebimą sistemą. Tai lėmė įtaką sociologijai, psichologijai ir švietimui. Taip pat kibernetika sukūrė pagrindą sisteminiam mąstymui, tinklų teorijai ir tarpdisciplininiams tyrimams.
Pagrindiniai principai praktiškai
- Diagnostika: matuojant sistemos parametrus ir nustatant nukrypimus nuo pageidaujamos elgsenos.
- Valdymo strategijos: automatizuotos taisyklės, adaptaciniai algoritmai ir optimalios kontrolės metodai.
- Mokymasis ir adaptacija: sistemos sugebėjimas keistis reaguojant į aplinką ir ankstesnę patirtį.
- Tvarumas ir stabilumas: užtikrinti, kad sistema išliktų pageidaujamoje būklėje nepaisant trikdžių.
Apibendrinimas
Kibernetika yra plati, tarpdisciplininė sritis, kuri jungia teoriją ir praktiką, siekdama suprasti ir tobulinti valdymo, informacijos ir komunikacijos procesus tiek gyvuosiuose organizmuose, tiek mašinose ir socialinėse sistemose. Jos idėjos tebėra svarbios šiuolaikinėse technologijose — nuo automatinių valdiklių iki dirbtinio intelekto ir sisteminio sprendimų priėmimo.
Pask pokalbio teorijos iliustracija.
Statybinis blokas
Įsivaizduokite paprastą sistemą, pavyzdžiui, centrinio šildymo sistemą.
Į tikslą orientuotą arba valdymo sistemą sudaro šios keturios dalys:
- Jutiklis (S): sistemos aplinkos testavimas.
- Tikslas (G): pageidaujamos sistemos būsenos specifikacija.
- Klaidų aptikimas (E): metodas, kuriuo nustatomas skirtumas tarp esamos ir tikslinės būsenos.
- Poveikis (E'): operacijos, kurias sistema gali atlikti, kad aplinka priartėtų prie tikslo.
Tai atliekantis prietaisas vadinamas termostatu.
Vėlesni metai
Kibernetika buvo sparčiai plėtojama, ja domėjosi kai kurie iškiliausi pokario epochos mąstytojai. Kai ši karta išmirė, o kai kurios viltys, siejamos su dirbtiniu intelektu ir robotika, lėtai davė rezultatų, kibernetika šiek tiek smuko.
Susiję puslapiai
- Homeostazė
- Saviorganizacija
- Bendroji sistemų teorija
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra kibernetika?
A: Kibernetika - tai mokslas apie gyvūnų ir mašinų valdymą ir bendravimą. Joje daugiausia dėmesio skiriama ne daiktams, o elgesio būdams ir nagrinėjama, kaip užtikrinti veiksmų veiksmingumą.
K: Kas sukūrė frazę "Informacija yra informacija, o ne materija ar energija"?
A: Šią frazę sukūrė Norbertas Vineris (Norbert Wiener).
K: Kaip Rossas Ashby apibrėžė kibernetiką?
A: Rossas Ashby ją apibrėžė kaip "valdymo meną... jos temos bus koordinavimas, reguliavimas ir kontrolė, nes tai labiausiai domina biologiškai ir praktiškai... ji nagrinėja ne daiktus, o elgesio būdus. Jis klausia ne "kas tai yra?", bet "ką jis daro?"".
Klausimas: Kokiose šalyse po Antrojo pasaulinio karo pradėta kibernetika?
A: Didžioji Britanija ir Jungtinės Valstijos buvo dvi šalys, pradėjusios kibernetiką po Antrojo pasaulinio karo; tačiau Prancūzija, Rusija ir kitos šalys taip pat greitai ją pritaikė.
K: Koks įvykis paskatino kibernetiką po Antrojo pasaulinio karo?
A: Po Antrojo pasaulinio karo kibernetiką paskatino du įvykiai - karo metu skirtingų sričių mokslininkai kartu dirbo įvairiuose kariniuose projektuose, todėl išmoko bendradarbiauti su partneriais; be to, šiuo laikotarpiu buvo išrasti kompiuteriai.
K.: Koks dar vienas tarpdisciplininių studijų pavyzdys atsirado šiuo laikotarpiu?
A: Molekulinė ir ląstelių biologija buvo dar vienas tarpdisciplininių studijų, atsiradusių šiuo laikotarpiu, pavyzdys.
