Кибернетика - это...

(греч. искусство управлять) - междисциплинарное направление в науке, возникшее во второй половине XX столетия для обозначения и описания процессов управления в сложных системах: социальных, биологических и технических. Первоначально термин был использован древнегреческим философом Платоном для обозначения искусства кормчего управлять кораблем на море. Спустя почти две с половиной тысячи лет французский Ученый А. М. Ампер ("Опыт философии наук", 1834 г.) предложил классификацию наук, в которой наука о текущей политике и об управлении человеческим обществом была названа К. Последнее по времени возрождение термина связано с выходом в свет работы американского ученого Н. Винера ", или Управление и связь в животном и машине" (1948 г.). Винер опирался на результаты теории автоматического регулирования (ТАР) в системах с обратной связью, которая была разработана в XIX - XX вв. в трудах Максвелла, Вышнеградского, Ляпунова, однако придал этой теории философско-методологическое звучание, с того времени К. стали рассматривать как самостоятельную науку, а Винера называть "отцом кибернетики". Им же класс биологических и технических кибернетических систем был дополнен системами социальными: в 1954 году вышла в свет работа Винера " и общество", где идея Ампера обрела иной и более широкий контекст. Ввиду собирательного характера К. как междисциплинарного направления ниже приводятся описательные определения некоторых основных понятий. Управление - процесс взаимодействия компонентов системы, который осуществляется избирательно и направлен на получение фокусированного результата ("заданного состояния"). Результат, в силу его физического несуществования до момента достижения, задается функционально, а процесс его достижения обеспечивается получением, переработкой и использованием информации. Примеры функционально-заданного результата: цель человека, ожидание животного, норма функционирования для технического устройства. Предполагается, что результат задан действием какой-либо закономерности, относящейся к соответствующей предметной области, поэтому поведение систем управления называют телеономическим (т. е. подчиненным действию цели - закономерности). Если результат не изменяется во времени, имеет место частный случай управления - регулирование, а система управления называется гомеостатической. Информация. Строгого общепринятого определения понятие информации не имеет. Сохраняет этимологическую связь с понятиями "сведения", "осведомление". В специально-кибернетической литературе понимается как разнообразие или ограниченное разнообразие; как мера устраняемой при получении информации неопределенности (энтропии) на стороне приемника, как мера вероятности события в математической теории связи. Разнообразие регулятора - это информационное разнообразие возможных состояний последнего, для эффективного управления оно должно быть больше, нежели разнообразие принимаемых во внимание внешних и внутренних возмущений в системе управления. Поскольку процесс управления направлен на объект управления, но протекает не в нем, а в системе управления в пределах общности каналов связи, кода и алфавита, в философской литературе информация рассматривается как высшая, присущая органической природе, человеку и техническим кибернетическим системам форма отражения, или функциональное отражение. С этой т. зр. обобщенно можно сказать: содержанием информации является отражение структуры и свойств среды, в которой протекает поведение или деятельность - управляемые посредством информации. Обратная связь - одно из центральных понятий К., обозначающее цикличность, замыкание несущего информацию сигнала с выхода на вход системы управления. Посредством обратной связи осуществляется приведение объекта управления в соответствие с функционально-заданным результатом управления. Отрицательная обратная связь уменьшает действие возмущающих воздействий, положительная - усиливает, что может приводить к разрушению системы управления. Вопросы устойчивости систем с положительной и отрицательной обратными связями изучаются в ТАР. Автомат - устройство, реализующее некоторую законченную последовательность действий (операций) в автономном, т. е. осуществляющемся без участия человека, режиме. Разработанная в 50-е гг. Дж. фон Нейманом теория автоматов получила мощное развитие в математическом моделировании, вплоть до разработки математических моделей самовоспроизводящихся автоматов, таких, которые в процессе функционирования могут строить собственные копии. Память - в К. способность сохранять информацию во времени с помощью соответствующих технических устройств с целью ее последующей переработки или использования. В обиходе специалистов по К. термин используется также для обозначения самих запоминающих устройств. В начале 50-х гг. вышли в свет работы К. Шеннона по математической теории связи, Дж. фон Неймана по теории автоматов, включая самовоспроизводящиеся, а затем - достаточно популярно излагающие проблемы К. труды У.Р. Эшби, А. Тьюринга и др. К. стала рассматриваться многими учеными в качестве новой философско-мировоззренческой доктрины, чему содействовали два обстоятельства. Первое связано с заимствованием из ТАР и развитием родоначальниками К. строгих и достаточно универсальных математических методов моделирования и анализа сложных систем. Математическая К. предстала основой всех других ее разделов, это был период триумфа установок математического естествознания. Мощное развитие получил формальный аппарат К. - классическая и неклассические логики, начиная с логики исчисления предикатов, "алгебры Буля". Следует подчеркнуть, что английский ученый Дж. Буль разработал в конце XIX в. логико-математический аппарат, который, как он полагал, позволяет моделировать любые операции человеческого мышления. Позднее этот аппарат стал основой программирования электронных вычислительных машин (ЭВМ) дискретного типа. Второе обстоятельство связано с онтологизацией Винером феномена информации. В К. теория информации рассматривается как один из ключевым ее разделов: управление осуществляется посредством сигналов, несущих информацию, правда, в закодированном вид Код есть способ (форма) представления информации в "понятном" для системы управления виде, перевода ее из синтаксически-нейтральной в семантически-понятную и прагматически-полезную для системы С этой т. зр. управление может быть определено как процесс получения, переработки, хранения, использования и последующей передачи информации. Его и поставил Винер в один ряд с веществом и энергией в качестве третьего компонента реальности, заявив: "Информация есть информация, а не материя и не энергия. Тот материализм, который не признает этого, не может быть жизнеспособным в настоящее время" (Винер Н. , или Управление и связь в животном и машине. Изд. 2. M., 1983, с 208). Т о., начиная с 50-х гг. теоретическая К. стала рассматриваться специалистами с позиции неограниченных возможностей моделирования сколь угодно сложных процессов управления, включая мышление человека. Ограничения накладываются в процессе технической реализации и, очевидно, могут быть преодолены впоследствии. Этому разделению примерно соответствует принятое в это же время в США разделение: термину К. соответствует General system theory - ОТС, общая теория систем (примерно соответствует математической, теоретической К.) и computer science - компьютерная наука (прикладная К.). В России (ранее в СССР) теоретическая (математическая) К. разрабатывалась з трудах ученых А. И. Берга, В. М. Глушкова (автора и организатора всеобщего внедрения автоматизированных систем управления - АСУ), А. Н. Колмогорова и других в качестве направления, близкого, но не совпадающего с ОТС. До настоящего времени ОТС мыслится рядом ученых как предельно общая формальная теория анализа и синтеза сложных систем произвольной природы, из второй различные разделы К. выводил бы дедуктивно, в качестве частных случаев ОТС. Однако сегодня эта грандиозная программа далека от своего решения и едва ли может быть завершена в будущем, поскольку противоречит собственному основанию - концепции разнообразия. Качественное разнообразие регулятора должно превышать разнообразие возмущающих воздействий (условие управляемости К. системы), что несовместимо с требованием открытия универсального закона поведения систем любой сложности и произвольного назначения. Первоначальная отрицательная реакция некоторых отечественных ученых на появление К. была обусловлена причинами внетеоретического (идеологического) характера, негативной оценкой философско-методологической ориентации К. и теории информации. Приведенное выше высказывание Винера об информации и философском материализме, равно как и установка ряда математиков на редукцию мышления к вычислению вызвали одиозную оценку К. в отечественной научно-философской литературе в качестве "буржуазной лженауки". Этим, в частности, вызвано отставание современной России в области компьютерных технологий и достижений информационного общества. 60-е гг. стали периодом массового распространения в сознании западного человека умонастроения, которое уместно назвать кибернетическим оптимизмом. С разработкой первых программ по машинному переводу, распознаванию образов, доказательству теорем, шахматной игре, эвристических алгоритмов переработки информации и производственных роботов казалось, что техническая реализация грандиозных математических проектов типа самовоспроизводящихся автоматов Неймана и Тьюринга - дело недалекого будущего. В настоящее время ситуация изменилась в сторону значительного снижения ожидаемых успехов. И дело здесь - не в технических трудностях, к которым стремятся свести проблему математики и специалисты по теоретической К., разграничившие области потенциальной осуществимости и технической реализуемости. Дело скорее - в разрыве между ожиданиями, основанными на установках классического европейского рационализма, и реальностью сегодняшнего дня, требующей корректировки или смены этих установок. В основе кибернетического оптимизма лежит ряд допущений, включая: а) онтологическое - разумное поведение может быть представлено в терминах множества четко определенных независимых элементов, б) гносеологическое - люди действуют согласно эвристическим правилам, неосознанно выполняя некоторую последовательность операций, которые могут быть формализованы и воспроизведены на ЭВМ, в) психотехническое - проявления духа и души суть эпифеномены переживания семантических информационных процессов, которые вполне кодируемы и воспроизводимы, г) биологоэволюционное - мозг человека есть управляющее устройство, большая вычислительная машина по переработке информации. Благодаря длительности эволюции мозг получил ряд преимуществ, таких, как континуальность, ассоциативность, системность мышления, но и они могут быть технически реализованы. Полагали, что теоретическоерешение этой проблемы дал Нейман, математически описав модели нейронных и гуморальных цепей, а техническое решение не составит проблем, ибо начиная с Лейбница и в соответствии с установками научной рациональности считалось, что мышление возможно свести к вычислению, а вычисление - к дискретной последовательности операций, алгоритму, который может быть исчерпывающим. Философский и внутринаучный критический анализ рассмотренных установок в 80 - 90-е гг. привел к существенному снижению оптимистических ожиданий. Уже в одной из теорем (или осторожных гипотез Неймана) утверждается; существует порог сложности, выше которого любая модель сложной системы управления заведомо сложнее самой моделируемой системы. Тем самым построение подобной модели становится бессмысленным. Более серьезные возражения в конце 70-х гг. систематизированы сначала философами (например. X. Дрейфусом, США), а затем и специалистами в области моделирования устройств искусственного интеллекта (ИИ) (например, Д. Вейценбаумом, США). Наряду с внутринаучными аргументами (теорема Геделя о неполноте формальных систем, уже упомянутая теорема Неймана о пороге сложности и др.) они выдвинули и ряд внешних но отношению к науке аргументов, направленных на критику приведенных выше допущений кибернетического оптимизма, анализ континуальности коммуникаций (общения), мышления и деятельности человека. Неформализуемость контекстуальных и ассоциативных аспектов поведения определяется также психологией и этикой, идеологией и политикой и т. п. И хотя, с экспериментально-математической т. зр., до настоящего времени не удается провести четкой грани между естественным и искусственным интеллектами, между информацией в техническом смысле и подлинно человеческим знанием, недавние попытки универсализации К. сегодня все менее воспринимаются всерьез. По сути дела, 50 лет тому назад родоначальниками К. был поставлен метафизический вопрос об автономности К. техники (будущей эре ИИ и автоматов-андроидов, способных к самовоспроизведению, и т. п.). Обсуждались проблемы возможного нарушения автономии человеческой воли, детерминированности человеческой жизни искусственным разумом. Поиски ответа на этот вопрос стимулировали продуктивные сдвиги в понимании научной рациональности, сферы и границ экспериментально-математического естествознания, возможностей информационно-кибернетических моделей. Еще в 1969 г. Г. Саймон в работе "Науки об искусственном" показал, как кибернетическое конструирование и логические разработки в области кибернетических дисциплин (науки об управлении, информационные науки, исследования по ИИ) накладывают ограничения на классический образ рациональности, вводя ее в рамки "ограниченной рациональности". Этим объясняется, почему во многих работах последнего десятилетия К. рассматривают в качестве раздела технического знания, а философские вопросы К. - как частный случай проблем философии техники. По-видимому, это достаточно корректно и в историческом, и в логическом смыслах. Исторически техника прошла в своем развитии три этапа: от имитации естественных форм через проектирование органов человеческого тела (освоение вещественно-энергетических процессов.) к овладению информационными процессами и кибернетическому конструированию моделей мышления и психики. Т. о , К. символизирует прорыв технического действия человека, технического творчества в область целостности вещественно-энергетически-информационного взаимодействия между человеком и природой. В этом прорыве К. в обозримом будущем может принадлежать существенная роль: подготовить более фундаментальную по глубине встречу сознания изобретателя с миром "предданных решений технических проблем" (Ф Дессауэр), с потенциальным, неактуализированным бытием. В социальном аспекте достижения К., моделируя сферу информационных процессов и управления посредством информации, создают технико-технологическую основу построения информационного общества. Учитывая значимость К., компьютерной техники, телекоммуникационных средств связи для получения преимуществ в современном мировом сообществе, следует ожидать новых всплесков кибернетического оптимизма. Можно предположить, однако, что в целом это не изменит сложившийся на сегодня собирательный смысл понятия К. для обозначения определенной области технической деятельности человека. В. И. Кашлерский