Contoh sibernetika. Ilmuwan macam apa yang merupakan ahli sibernetika? Pemahaman modern tentang sains

Definisi lain dikemukakan oleh Lewis Kaufman (Bahasa inggris): “Sibernetika adalah studi tentang sistem dan proses yang berinteraksi dengan dirinya sendiri dan mereproduksi dirinya sendiri.”

Metode sibernetika digunakan untuk mempelajari kasus dimana tindakan suatu sistem dalam lingkungan menyebabkan beberapa perubahan dalam lingkungan, dan perubahan ini diwujudkan pada sistem melalui umpan balik, yang menyebabkan perubahan dalam cara sistem berperilaku. Kajian mengenai “putaran umpan balik” inilah yang mendasari metode sibernetika.

Sibernetika modern muncul, termasuk penelitian di berbagai bidang sistem kendali, teori rangkaian listrik, teknik mesin, pemodelan matematika, logika matematika, biologi evolusi, ilmu saraf, dan antropologi. Studi-studi ini muncul pada tahun 1940, terutama dalam karya-karya para ilmuwan yang disebut. konferensi Macy (Bahasa inggris).

Bidang penelitian lain yang mempengaruhi atau dipengaruhi oleh perkembangan sibernetika: teori kontrol, teori permainan, teori sistem (analog matematika dari sibernetika), psikologi (khususnya neuropsikologi, behaviorisme, psikologi kognitif) dan filsafat.

Bidang sibernetika

Objek sibernetika adalah semua sistem yang dikendalikan. Sistem yang tidak dapat dikendalikan pada prinsipnya bukanlah objek kajian sibernetika. Sibernetika memperkenalkan konsep-konsep seperti pendekatan sibernetik, sistem sibernetik. Sistem sibernetik dianggap abstrak, terlepas dari sifat materialnya. Contoh sistem cybernetic adalah pengatur otomatis dalam teknologi, komputer, otak manusia, populasi biologis, masyarakat manusia. Setiap sistem tersebut merupakan sekumpulan objek (elemen sistem) yang saling berhubungan yang mampu memahami, mengingat dan memproses informasi, serta pertukarannya. Sibernetika mengembangkan prinsip-prinsip umum untuk menciptakan sistem kendali dan sistem untuk mengotomatisasi kerja mental. Sarana teknis utama untuk memecahkan masalah sibernetika adalah komputer. Oleh karena itu, kemunculan sibernetika sebagai ilmu yang mandiri (N. Wiener, 1948) dikaitkan dengan penciptaan mesin-mesin tersebut pada tahun 40-an abad ke-20, dan perkembangan sibernetika dalam aspek teoritis dan praktis dikaitkan dengan kemajuan ilmu elektronik. teknologi komputer.

Teori sistem yang kompleks

Teori sistem kompleks menganalisis sifat sistem yang kompleks dan alasan di balik sifat-sifatnya yang tidak biasa.

• Sistem yang kompleks
• Teori sistem yang kompleks

Dalam komputasi

Dalam komputasi, metode sibernetika digunakan untuk mengontrol perangkat dan menganalisis informasi.

Di bidang teknik

Sibernetika dalam bidang teknik digunakan untuk menganalisis kegagalan sistem, di mana kesalahan kecil dan kekurangan dapat menyebabkan kegagalan seluruh sistem.

Di bidang ekonomi dan manajemen

• Kontrol sibernetik

Dalam matematika

Dalam sosiologi

Cerita

Di Yunani Kuno, istilah "sibernetika", yang awalnya berarti seni juru mudi, mulai digunakan dalam arti kiasan untuk menunjukkan seni negarawan yang mengatur kota. Dalam pengertian ini, khususnya, digunakan oleh Plato dalam Hukum.

Sistem pengatur otomatis buatan pertama, jam air, ditemukan oleh mekanik Yunani kuno Ctesibius. Pada jam airnya, air dialirkan dari suatu sumber, seperti tangki penstabil, ke dalam kolam, lalu dari kolam tersebut ke mekanisme jam. Perangkat Ctesibius menggunakan aliran berbentuk kerucut untuk memantau ketinggian air di reservoirnya dan menyesuaikan laju aliran air untuk menjaga ketinggian air di reservoir tetap konstan sehingga tidak terlalu penuh atau terkuras. Itu adalah perangkat buatan pertama, benar-benar otomatis, yang dapat mengatur dirinya sendiri yang tidak memerlukan intervensi eksternal antara mekanisme umpan balik dan kontrol. Meskipun mereka secara alami tidak menyebut konsep ini sebagai ilmu sibernetika (mereka menganggapnya sebagai bidang teknik), Ctesibius dan ahli kuno lainnya seperti Heron dari Alexandria atau ilmuwan Tiongkok Su Song dianggap termasuk orang pertama yang mempelajari sibernetika. prinsip. Studi tentang mekanisme pada mesin dengan umpan balik korektif dimulai pada akhir abad ke-18, ketika mesin uap James Watt dilengkapi dengan perangkat kontrol, pengatur umpan balik sentrifugal, untuk mengontrol kecepatan mesin. A. Wallace menggambarkan umpan balik sebagai "penting bagi prinsip evolusi" dalam karyanya yang terkenal pada tahun 1858. Pada tahun 1868, fisikawan besar J. Maxwell menerbitkan artikel teoretis tentang perangkat kontrol, dan merupakan salah satu orang pertama yang meninjau dan meningkatkan prinsip perangkat pengaturan mandiri. J. Uexküll menggunakan mekanisme umpan balik dalam model siklus fungsionalnya (Jerman Funktionskreis) untuk menjelaskan perilaku hewan.

abad XX

Sibernetika modern dimulai pada tahun 1940-an sebagai bidang studi interdisipliner yang menggabungkan sistem kendali, teori rangkaian listrik, teknik mesin, pemodelan logika, biologi evolusi, dan ilmu saraf. Sistem kendali elektronik sudah ada sejak karya insinyur Bell Labs Harold Black pada tahun 1927 tentang penggunaan umpan balik negatif untuk mengontrol amplifier. Ide-ide tersebut juga memiliki hubungan dengan karya biologis Ludwig von Bertalanffy dalam teori sistem umum.

Sibernetika sebagai disiplin ilmu didasarkan pada karya Wiener, McCulloch dan lain-lain seperti W. R. Ashby dan W. G. Walter.

Walter adalah salah satu orang pertama yang membuat robot otonom untuk membantu meneliti perilaku hewan. Bersama dengan Inggris Raya dan Amerika Serikat, Perancis merupakan lokasi geografis yang penting bagi sibernetika awal.

Selama tinggal di Perancis, Wiener menerima proposal untuk menulis esai tentang topik menggabungkan bagian matematika terapan ini, yang ditemukan dalam studi gerak Brown (yang disebut proses Wiener) dan dalam teori telekomunikasi. Musim panas berikutnya, saat berada di Amerika Serikat, ia menggunakan istilah "sibernetika" sebagai judul teori ilmiah. Nama ini dimaksudkan untuk menggambarkan studi tentang "mekanisme yang bertujuan" dan dipopulerkan dalam buku Cybernetics, atau Control and Communication in the Animal and the Machine (Hermann & Cie, Paris, 1948). Di Inggris, Ratio Club dibentuk pada tahun 1949 (Bahasa inggris).

Sibernetika di Uni Soviet

Sosiolog Belanda Geyer dan Van der Zouwen pada tahun 1978, mereka mengidentifikasi sejumlah fitur dari sibernetika baru yang muncul. “Salah satu ciri sibernetika baru adalah ia memandang informasi dikonstruksi dan direkonstruksi oleh interaksi manusia dengan lingkungan. Hal ini memberikan landasan epistemologis ilmu pengetahuan jika dilihat dari sudut pandang pengamat. Ciri lain dari sibernetika baru adalah kontribusinya dalam mengatasi masalah reduksi (kontradiksi antara makro dan mikroanalisis). Dengan demikian, ia menghubungkan individu dengan masyarakat.” Geyer dan Van der Zouwen juga mencatat bahwa “transisi dari sibernetika klasik ke sibernetika baru mengarah pada transisi dari masalah klasik ke masalah baru. Perubahan pemikiran tersebut antara lain perubahan dari penekanan pada sistem yang dikelola menjadi pengendalian dan faktor yang menjadi pedoman pengambilan keputusan pengelolaan. Dan penekanan baru pada komunikasi antara berbagai sistem yang mencoba untuk mengelola satu sama lain."

Upaya terbaru dalam studi sibernetika, sistem kontrol dan perilaku dalam perubahan, serta dalam bidang terkait seperti teori permainan (analisis interaksi kelompok), sistem umpan balik dalam evolusi, dan studi tentang metamaterial (bahan dengan sifat atomnya) konstituen di luar sifat Newton) telah menyebabkan bangkitnya kembali minat terhadap bidang yang semakin relevan ini.

Sibernetika adalah ilmu tentang hukum umum proses kendali dan transfer informasi dalam mesin, organisme hidup, dan asosiasinya. Sibernetika adalah landasan teorinya.

Prinsip dasar sibernetika dirumuskan pada tahun 1948 oleh ilmuwan Amerika Norbert Wiener dalam buku “Cybernetics, atau kontrol dan komunikasi dalam mesin dan organisme hidup.”

Munculnya sibernetika di satu sisi disebabkan oleh kebutuhan praktik yang mengedepankan tugas menciptakan perangkat kendali otomatis yang kompleks, dan di sisi lain, karena berkembangnya disiplin ilmu yang mempelajari proses kendali di berbagai bidang fisik. bidang dalam persiapan untuk penciptaan teori umum tentang proses ini.

Ilmu-ilmu tersebut antara lain: teori sistem kendali dan pelacakan otomatis, teori komputer yang dikendalikan program elektronik, teori statistik transmisi pesan, teori permainan dan solusi optimal, dll, serta kompleks ilmu biologi yang mempelajarinya. proses pengendalian di alam yang hidup ( pijat refleksi, genetika, dll).

Berbeda dengan ilmu-ilmu ini, yang berhubungan dengan proses manajemen tertentu, sibernetika mempelajari kesamaan semua proses kontrol, terlepas dari sifat fisiknya, dan menetapkan tujuannya untuk menciptakan teori terpadu tentang proses-proses ini.

Setiap proses manajemen dicirikan oleh:

adanya sistem terorganisir yang terdiri dari badan-badan manajemen dan badan-badan yang dikelola (eksekutif);

interaksi sistem terorganisir ini dengan lingkungan luar yang merupakan sumber gangguan acak atau sistematis;

pelaksanaan pengendalian berdasarkan penerimaan dan transmisi informasi;

kehadiran tujuan dan algoritma kontrol.

Mempelajari masalah kemunculan kausal alamiah dari sistem pengendalian bijaksana di alam hidup merupakan tugas penting sibernetika, yang akan memungkinkan untuk lebih memahami hubungan antara kausalitas dan kemanfaatan di alam hidup.

Tugas sibernetika juga mencakup studi perbandingan sistematis tentang struktur dan berbagai prinsip fisik pengoperasian sistem kendali dalam hal kemampuannya untuk memahami dan memproses informasi.

Dalam metodenya, sibernetika merupakan ilmu yang banyak menggunakan berbagai peralatan matematika, serta pendekatan komparatif dalam mempelajari berbagai proses pengendalian.

Cabang utama sibernetika dapat dibedakan:

teori informasi;

teori metode pengendalian (pemrograman);

teori sistem kendali.

Teori informasi mempelajari metode persepsi, transformasi dan transmisi informasi. Informasi ditransmisikan menggunakan sinyal - proses fisik di mana parameter tertentu memiliki korespondensi yang jelas dengan informasi yang dikirimkan. Membangun korespondensi seperti itu disebut pengkodean.

Konsep sentral teori informasi adalah ukuran jumlah informasi, yang didefinisikan sebagai perubahan tingkat ketidakpastian ekspektasi suatu peristiwa yang disebutkan dalam pesan sebelum dan sesudah penerimaan pesan. Ukuran ini memungkinkan Anda mengukur jumlah informasi dalam pesan, sama seperti dalam fisika Anda mengukur jumlah energi atau jumlah zat. Arti dan nilai informasi yang dikirimkan bagi penerima tidak diperhitungkan.

Teori pemrograman terlibat dalam studi dan pengembangan metode pemrosesan dan penggunaan informasi untuk manajemen. Pemrograman pengoperasian sistem kendali apa pun umumnya mencakup:

penentuan algoritma untuk mencari solusi;

kompilasi program dalam kode yang dirasakan oleh sistem tertentu.

Menemukan solusi dilakukan dengan memproses informasi masukan yang diberikan menjadi informasi keluaran yang sesuai (perintah kontrol), memastikan pencapaian tujuan yang ditetapkan. Hal ini dilakukan berdasarkan metode matematika tertentu, disajikan dalam bentuk algoritma. Yang paling berkembang adalah metode matematika untuk menentukan solusi optimal, seperti pemrograman linier dan pemrograman dinamis, serta metode pengembangan solusi statistik dalam teori permainan.

Teori algoritma, digunakan dalam sibernetika, mempelajari metode formal untuk menggambarkan proses pemrosesan informasi dalam bentuk skema matematika bersyarat - algoritma. Tempat utama di sini ditempati oleh pertanyaan tentang membangun algoritma untuk berbagai kelas proses dan pertanyaan tentang transformasi algoritma yang identik (setara).

Tugas utama teori pemrograman adalah mengembangkan metode untuk mengotomatisasi proses pemrosesan informasi pada mesin elektronik yang dikendalikan oleh program. Peran utama di sini dimainkan oleh pertanyaan tentang otomatisasi pemrograman, yaitu pertanyaan tentang penyusunan program untuk menyelesaikan berbagai masalah pada mesin yang menggunakan mesin tersebut.

Dari sudut pandang analisis komparatif proses pemrosesan informasi dalam berbagai sistem yang terorganisir secara alami dan buatan, sibernetika membedakan kelas proses utama berikut:

aktivitas berpikir dan refleks organisme hidup;

perubahan informasi keturunan selama evolusi spesies biologis;

memproses informasi dalam sistem otomatis;

pengolahan informasi dalam sistem ekonomi dan administrasi;

pengolahan informasi dalam proses pengembangan ilmu pengetahuan.

Klarifikasi hukum umum dari proses ini adalah salah satu tugas utama sibernetika.

Teori sistem kendali mempelajari struktur dan prinsip membangun sistem tersebut dan hubungannya dengan sistem yang dikelola dan lingkungan eksternal. Secara umum, sistem kendali dapat disebut objek fisik apa pun yang melakukan pemrosesan informasi dengan tujuan tertentu (sistem saraf hewan, sistem kendali otomatis untuk pergerakan pesawat terbang, dll.).

Sibernetika mempelajari sistem kendali abstrak, disajikan dalam bentuk skema matematika (model) yang mempertahankan sifat informasi dari kelas sistem nyata yang sesuai. Dalam kerangka sibernetika, disiplin matematika khusus muncul - teori automata, yang mempelajari kelas khusus sistem pemrosesan informasi diskrit yang mencakup sejumlah besar elemen dan memodelkan pengoperasian jaringan saraf.

Yang sangat penting secara teoritis dan praktis adalah penjelasan atas dasar mekanisme berpikir dan struktur otak, yang memberikan kemampuan untuk memahami dan memproses sejumlah besar informasi dalam organ-organ bervolume kecil dengan pengeluaran energi yang tidak signifikan dan dengan pengeluaran energi yang sangat kecil. keandalan yang tinggi.

Sibernetika mengidentifikasi dua prinsip umum untuk membangun sistem kendali: umpan balik dan kendali multi-tahap (hierarki). Prinsip umpan balik memungkinkan sistem kendali untuk terus-menerus memperhitungkan keadaan sebenarnya dari semua organ yang dikendalikan dan pengaruh nyata dari lingkungan eksternal. Sirkuit kontrol multi-tahap memastikan efektivitas biaya dan stabilitas sistem kontrol.

Sibernetika dan otomatisasi proses

Otomatisasi komprehensif yang menggunakan prinsip sistem penyesuaian mandiri dan pembelajaran mandiri memungkinkan tercapainya mode kontrol yang paling menguntungkan, yang sangat penting terutama untuk industri yang kompleks. Prasyarat yang diperlukan untuk otomatisasi tersebut adalah adanya deskripsi matematis terperinci (model matematika) untuk proses produksi tertentu, yang dimasukkan ke dalam komputer yang mengontrol proses dalam bentuk program untuk pengoperasiannya.

Mesin ini menerima informasi tentang kemajuan proses dari berbagai alat ukur dan sensor, dan mesin, berdasarkan model matematis proses yang ada, menghitung kemajuan selanjutnya di bawah perintah kontrol tertentu.

Jika pemodelan dan peramalan tersebut berlangsung jauh lebih cepat daripada proses sebenarnya, maka mode kontrol yang paling menguntungkan dapat dipilih dengan menghitung dan membandingkan sejumlah opsi. Evaluasi dan pemilihan opsi dapat dilakukan oleh mesin itu sendiri, secara otomatis, atau dengan bantuan operator manusia. Peran penting dalam hal ini dimainkan oleh masalah kopling optimal antara operator manusia dan mesin kontrol.

Yang sangat penting secara praktis adalah pendekatan terpadu yang dikembangkan oleh sibernetika terhadap analisis dan deskripsi (algoritma) berbagai proses pengelolaan dan pemrosesan informasi dengan membagi proses-proses ini secara berurutan ke dalam tindakan-tindakan dasar yang mewakili pilihan alternatif (“ya” atau “tidak”).

Penerapan sistematis metode ini memungkinkan untuk memformalkan proses aktivitas mental yang semakin kompleks, yang merupakan langkah pertama yang diperlukan untuk otomatisasi selanjutnya. Masalah simbiosis informasi mesin dan manusia, yaitu interaksi langsung antara manusia dan mesin logika informasi dalam proses kreativitas dalam memecahkan masalah ilmiah, mempunyai prospek yang besar untuk meningkatkan efisiensi karya ilmiah.

Ilmu mengelola sistem teknis. Metode dan gagasan sibernetika teknis pada awalnya tumbuh secara paralel dan independen dalam disiplin teknis individu yang terkait dengan komunikasi dan kontrol - dalam otomasi, elektronik radio, telekontrol, teknologi komputer, dll. Sebagai kesamaan masalah utama teori dan metode penyelesaiannya menjadi jelas bagi mereka, ketentuan sibernetika teknis, yang membentuk landasan teori terpadu untuk semua bidang teknologi komunikasi dan kontrol.

Sibernetika teknis, seperti sibernetika pada umumnya, mempelajari proses pengendalian terlepas dari sifat fisik sistem di mana proses tersebut terjadi. Tugas utama sibernetika teknis adalah sintesis algoritma kontrol yang efektif untuk menentukan struktur, karakteristik, dan parameternya. Algoritme yang efisien mengacu pada aturan untuk memproses informasi masukan menjadi sinyal kontrol keluaran yang berhasil dalam arti tertentu.

Sibernetika teknis berkaitan erat, tetapi tidak bersamaan, karena sibernetika teknis tidak mempertimbangkan desain peralatan tertentu. Sibernetika teknis juga terhubung dengan bidang sibernetika lainnya, misalnya, informasi yang diperoleh ilmu biologi memfasilitasi pengembangan prinsip-prinsip kontrol baru, termasuk prinsip-prinsip untuk membangun automata jenis baru yang memodelkan fungsi kompleks aktivitas mental manusia.

Sibernetika teknis, yang muncul dari kebutuhan praktik, banyak menggunakan peralatan matematika, kini menjadi salah satu cabang sibernetika yang paling berkembang. Oleh karena itu, kemajuan sibernetika teknis memberikan kontribusi yang signifikan terhadap perkembangan cabang, arah, dan bagian sibernetika lainnya.

Menempati tempat penting dalam sibernetika teknis teori algoritma optimal atau, yang pada dasarnya sama, teori strategi pengendalian otomatis optimal yang memberikan beberapa kriteria optimalitas ekstrem.

Dalam kasus yang berbeda, kriteria optimalitas mungkin berbeda. Misalnya, dalam satu kasus kecepatan maksimum proses transien mungkin diperlukan, dalam kasus lain - penyebaran minimum nilai-nilai kuantitas tertentu, dll. Namun, ada metode umum untuk merumuskan dan memecahkan berbagai macam masalah ini. baik.

Sebagai hasil dari pemecahan masalah, algoritma kontrol optimal dalam sistem otomatis ditentukan, atau algoritma optimal untuk mengenali sinyal dengan latar belakang kebisingan di penerima sistem komunikasi, dll.

Arah penting lainnya dalam sibernetika teknis adalah pengembangan teori dan prinsip pengoperasian sistem dengan adaptasi otomatis, yang terdiri dari perubahan sengaja pada sifat-sifat sistem atau bagian-bagiannya, dan memastikan peningkatan keberhasilan tindakannya. Di bidang ini mereka sangat penting sistem optimasi otomatis, dibawa melalui pencarian otomatis ke mode pengoperasian optimal dan dipertahankan di dekat mode ini di bawah pengaruh eksternal yang tidak terduga.

Arah ketiga adalah pembangunan teori sistem kendali yang kompleks, terdiri dari sejumlah besar elemen, termasuk interkoneksi bagian-bagian yang kompleks dan beroperasi dalam kondisi sulit.

Teori informasi dan teori algoritma sangat penting khususnya untuk sibernetika teknis teori mesin keadaan terbatas.

Teori mesin keadaan terbatas berkaitan dengan sintesis mesin sesuai dengan kondisi operasi tertentu, termasuk memecahkan masalah "kotak hitam" - menentukan kemungkinan struktur internal mesin berdasarkan hasil mempelajari input dan outputnya, serta lainnya masalah, misalnya pertanyaan tentang kelayakan jenis mesin tertentu.

Setiap sistem kendali dalam satu atau lain cara berhubungan dengan orang yang merancangnya, mengaturnya, memantaunya, mengelola pekerjaannya dan menggunakan hasil dari sistem untuk tujuannya sendiri. Hal ini menimbulkan masalah interaksi manusia dengan perangkat otomatis yang kompleks dan pertukaran informasi di antara perangkat tersebut.

Pemecahan masalah ini diperlukan untuk membebaskan sistem saraf manusia dari pekerjaan rutin dan stres serta memastikan efisiensi maksimum seluruh sistem “manusia-mesin”. Tugas paling penting dari sibernetika teknis adalah memodelkan bentuk aktivitas mental manusia yang semakin kompleks dengan tujuan menggantikan manusia dengan automata jika hal ini memungkinkan dan masuk akal. Oleh karena itu, dalam sibernetika teknis, sedang dikembangkan teori dan prinsip untuk membangun berbagai macam sistem pembelajaran, yang melalui pelatihan atau pendidikan dengan sengaja mengubah algoritmanya.

Sibernetika sistem tenaga listrik- penerapan ilmiah sibernetika untuk memecahkan masalah pengendalian, mengatur modenya dan mengidentifikasi karakteristik teknis dan ekonomi selama desain dan operasi.

Elemen-elemen individual dari sistem tenaga listrik, yang berinteraksi satu sama lain, memiliki hubungan internal yang sangat dalam yang tidak memungkinkan pembagian sistem menjadi komponen-komponen independen dan mengubah faktor-faktor yang mempengaruhi satu per satu ketika menentukan karakteristiknya. Menurut metodologi penelitian, sistem tenaga listrik harus dianggap sebagai sistem cybernetic, karena metode generalisasi digunakan dalam studinya: teori kesamaan, pemodelan fisik, matematika, digital dan logis.

Generasi modern telah menyaksikan terciptanya perkembangan terkini di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi. Hanya dalam tiga ratus tahun, ilmu pengetahuan telah mengalami kemajuan pesat.
Ada banyak definisi tentang konsep tersebut sibernetika. Dan mereka semua benar dengan caranya masing-masing. Jadi apa itu sibernetika? Secara umum, sibernetika diyakini sebagai ilmu yang merepresentasikan hukum interaksi mesin dengan organisme hidup. Namun konsep dasar sibernetika bermuara pada tujuan pengendalian. Bagaimanapun, manajemen selalu merupakan proses yang memiliki tujuan, untuk itulah sistem yang diciptakan ada.

Karena proses pengelolaan hanya mungkin dilakukan dalam lingkungan yang terorganisir, maka perlu diciptakan kondisi yang sesuai dan menunjuk badan pelaksana. Di antara merekalah pertukaran informasi akan terjadi. Sinyal informasi ditransmisikan melalui sensor khusus. Dengan demikian, pertukaran informasi adalah proses yang konstan. Konsep informasi merupakan salah satu poin utama dalam sibernetika. Dia mempelajari proses manajemen. Oleh karena itu, ilmu sibernetika digunakan untuk mengirimkan, memproses, dan bahkan menyimpan informasi dasar baik dalam mesin maupun organisme hidup.

Ahli sibernetika medis

Bidang sibernetika mencakup studi tentang struktur dasar dan prinsip pengoperasian sistem kendali, kemampuan untuk memahami dan memproses informasi yang diperlukan. Metodologi sibernetika didasarkan pada penggunaan peralatan matematika untuk membangun model struktur matematika.

Masih ada sibernetika medis, namun hal ini dapat dilihat sebagai aspek terpisah dari bidang tersebut. Tujuan utama sibernetika medis adalah memanfaatkan kemajuan di bidang medis untuk menciptakan teknologi baru sebagai cara yang efektif dalam merawat pasien. Pencapaian ini diterapkan sepenuhnya saat ini. Dan banyak orang mengetahui kasus ketika organ yang sakit digantikan oleh alat. Pengenalan diagnostik mesin ke dalam praktik medis memungkinkan tidak hanya untuk membuat diagnosis yang benar, tetapi juga untuk memilih pengobatan individu yang optimal untuk pasien. Sebuah sistem untuk otomatisasi penuh pengelolaan institusi medis saat ini sedang dikembangkan.

Kekhususan ilmu ini terletak pada kenyataan bahwa ilmu ini tidak mempelajari komposisi material dari sistem atau strukturnya, tetapi hasil kerja suatu kelas sistem tertentu. Dalam sibernetika, konsep “kotak hitam” pertama kali dirumuskan sebagai perangkat yang melakukan operasi tertentu pada potensi masukan saat ini dan masa lalu, namun kita belum tentu memiliki informasi tentang struktur yang menjamin pelaksanaan operasi tersebut.

Sibernetika sebagai ilmu pengendalian objek kajiannya mempunyai sistem kendali. Agar proses manajemen dapat berlangsung dalam suatu sistem, maka harus mempunyai tingkat kompleksitas tertentu. Di sisi lain, penerapan proses pengendalian dalam suatu sistem hanya masuk akal jika sistem tersebut berubah dan bergerak, yaitu jika kita berbicara tentang sistem dinamis. Oleh karena itu, dapat diperjelas bahwa objek kajian sibernetika adalah sistem dinamis yang kompleks. Sistem dinamis yang kompleks meliputi: organisme hidup (hewan dan tumbuhan), kompleks sosial-ekonomi (kelompok orang yang terorganisir, tim, divisi, perusahaan, industri, negara) dan unit teknis (jalur produksi, kendaraan, sistem unit).

Namun, ketika mempertimbangkan sistem dinamis yang kompleks, sibernetika tidak menetapkan tugas untuk mempelajari fungsinya secara komprehensif. Meskipun sibernetika mempelajari hukum umum sistem kendali, ciri fisik spesifiknya berada di luar jangkauan penglihatannya. Jadi, ketika mempelajari dari sudut pandang ilmu sibernetika sistem dinamis yang kompleks seperti pembangkit listrik yang kuat, kami tidak fokus langsung pada masalah efisiensinya, dimensi generator, proses fisik pembangkitan energi, dll. pengoperasian mesin elektronik yang kompleks, kami tidak Kami tertarik pada dasar elemen apa (relai elektromekanis, pemicu tabung atau transistor, inti ferit, sirkuit terpadu semikonduktor) perangkat aritmatika dan logikanya, memori, dll tertarik pada fungsi logis apa yang dilakukan perangkat ini, bagaimana perangkat tersebut berpartisipasi dalam proses kontrol. Terakhir, dengan mempelajari kerja suatu kolektif sosial tertentu dari sudut pandang cybernetic, kita tidak mendalami proses biofisik dan biokimia yang terjadi di dalam tubuh individu yang membentuk kolektif tersebut.

Semua masalah ini dipelajari dalam bidang mekanika, teknik elektro, fisika, kimia, dan biologi. Pokok bahasan sibernetika hanya terdiri dari aspek-aspek fungsi sistem yang menentukan jalannya proses manajemen di dalamnya, yaitu proses pengumpulan, pengolahan, penyimpanan informasi dan penggunaannya untuk tujuan manajemen. Namun, ketika proses fisik dan kimia tertentu mulai mempengaruhi proses pengendalian suatu sistem secara signifikan, sibernetika harus memasukkannya ke dalam ruang lingkup penelitiannya, namun tidak secara komprehensif, yaitu dari sudut pandang dampaknya terhadap proses pengendalian. Dengan demikian, pokok bahasan sibernetika adalah proses pengendalian dalam sistem dinamis yang kompleks.

Tujuan utama sibernetika sebagai ilmu manajemen adalah untuk mencapai konstruksi, berdasarkan studi tentang struktur dan mekanisme kontrol, sistem tersebut, organisasi kerjanya, interaksi elemen-elemen dalam sistem ini dan interaksi dengan lingkungan eksternal, sehingga hasil dari berfungsinya sistem ini adalah yang terbaik, yaitu. akan mengarah paling cepat ke tujuan operasi yang ditentukan dengan pengeluaran sumber daya tertentu yang minimal (bahan mentah, tenaga manusia, waktu mesin, bahan bakar, dll.). Semua ini dapat didefinisikan secara singkat dengan istilah “optimasi”. Dengan demikian, tujuan utama sibernetika adalah optimalisasi sistem kendali.

Tugas pokok sibernetika antara lain:

a) menetapkan fakta-fakta yang umum pada semua sistem yang dikelola atau setidaknya pada sebagian populasinya;

b) mengidentifikasi keterbatasan yang melekat dalam sistem terkendali dan menetapkan asal usulnya;

c) menemukan hukum umum yang dipatuhi oleh sistem terkendali;

d) menentukan cara penggunaan praktis dari fakta-fakta yang ada dan pola-pola yang ditemukan.

Sibernetika merupakan aliran muda dalam ilmu pengetahuan yang muncul pada pertengahan abad ke-20. Meskipun usianya sudah lanjut, dengan berkembangnya teknologi informasi telah menjadi salah satu yang paling menjanjikan dan diminati. Saat ini, metode disiplin ini digunakan di bidang ekonomi, sosiologi dan bidang lainnya. Siapakah di antara pendiri ilmu ini, kepada siapa zaman modern ini muncul dan berkembang?

Dalam kontak dengan

Sedikit sejarah

Syarat " sibernetika» diperkenalkan ke dalam sirkulasi ilmiah Fisikawan Perancis Ampere di tahun 30-an abad XIX. Menurut definisi Ampere, yang dimaksud dengan pengelolaan negara yang efektif, yang tujuan utamanya adalah memenuhi kebutuhan penduduknya.

Sibernetika bagaimana sains dimulai pada tahun 1940-an. Ini menggabungkan pengetahuan teoritis dan penelitian dari beberapa bidang:

• teknik Mesin;
• sistem kontrol;
• pemodelan logika;
• teori rangkaian listrik;
• neurologi.

Terlepas dari kenyataan bahwa Ampere adalah orang pertama yang mendefinisikannya, dia bukanlah orang yang meletakkan dasar-dasar sibernetika. Pendiri gerakan ilmiah dianggap sebagai ilmuwan dari. Sejarah sibernetika dalam pengertian modern dimulai pada tahun 1948, ketika karya Wiener dengan judul yang sama diterbitkan, yang menjadi landasan bagi arah baru dalam sains.

Mesin komputasi pertengahan abad ke-20 ditandai dengan kinerja yang rendah. Norbert Wiener, yang bidang minat dan penelitiannya mencakup mesin-mesin ini, dalam karyanya menyusun daftar umum persyaratan untuk mesin-mesin tersebut.

Ilmuwan tersebut dengan cukup akurat memperkirakan bagaimana hal itu akan berkembang Teknik Komputer. Secara khusus, pendiri sibernetika meramalkan transisi dari sistem desimal ke sistem biner pada perangkat komputasi.

Ia menganggap ini sebagai langkah penting untuk meningkatkan kecepatan komputer sistem biner lebih ekonomis. Norbert Wiener juga menegaskan bahwa mesin harus mampu belajar mandiri dan, sebagai hasilnya, memperbaiki kesalahan secara mandiri.

Selain karya Wiener, karya-karya William Ross Ashby, Warren McCulloch dan William Walter. Para ilmuwan ini, bersama dengan Wiener, adalah orang-orang yang meletakkan dasar-dasar sibernetika.

Pemahaman modern tentang sains

Istilah “sibernetika” pertama kali digunakan dalam konteks ilmiah dalam karya ilmuwan Yunani kuno. Dengan kata ini mereka memahami seni seorang pejabat mengelola sebuah kota. Namun, baik definisi ini maupun definisinya Andre-Marie Ampera, disebutkan di atas, tidak mencerminkan gagasan modern tentangnya. Pada abad ke-20, istilah ini ditafsirkan ulang oleh para ilmuwan yang berkontribusi pada pembentukan arah ilmiah baru. Misalnya, Louis Couffignal menyebutnya seni memastikan efektivitas tindakan, dan Stafford Vere menyebutnya ilmu manajemen yang tepat dalam segala hal.

Penting! Para ilmuwan masih memperdebatkan apa itu sibernetika. Tidak ada kesepakatan di antara mereka mengenai definisi ilmu mereka yang mana yang paling benar dan akurat. Yang paling terkenal adalah versi yang dikemukakan oleh Norbert Wiener.

Menurut Wiener, ini adalah ilmu yang mempelajari pola umum bekerja dengan informasi dalam sistem kendali yang kompleks. Ini mempertimbangkan empat operasi dasar dengan informasi:

• menerima;
• siaran;
• penyimpanan;
• modifikasi.

Sibernetika sebagai ilmu, yang berasal dari persimpangan penelitian interdisipliner, telah menemukan penerapan luas baik dalam jenis kognisi tertentu maupun dalam bidang sosial.

Objek studi

Ilmu ini mempelajari segala macam sistem yang dikelola, menggunakan konsep sistem sibernetik dan pendekatan sibernetik.

Pendekatan sibernetik

Pendekatan sibernetik terdiri dari penggantian sistem kendali asli dengan model isomorfik dan mempelajari lebih lanjut model ini. Untuk mengimplementasikan pendekatan ini, salah satu dari dua metode pemodelan digunakan: komputer atau simulasi. Kedua metode tersebut melibatkan penggunaan prinsip “kotak hitam”. Model eksperimen kegiatan eksternal yang sedang dipertimbangkan sistem, dan strukturnya, yang mereproduksi karakteristik perilaku, masih tersembunyi.

Pendekatan cybernetic memungkinkan kita mempelajari beberapa jenis model informasi yang berbeda dalam permintaannya:

• respon sistem terhadap pengaruh faktor eksternal;
• optimalisasi kinerja sistem mengenai fungsi nilai;
• kontrol adaptif;
• perkiraan dinamika transformasi sistem.

Sistem sibernetik

Sistem sibernetik adalah sekumpulan elemen yang saling berhubungan yang mampu menerima, memproses, menyimpan dan Pertukaran informasi. Sifat utama dari sistem tersebut adalah: adaptasi, pengorganisasian diri dan pembelajaran mandiri menggunakan akumulasi pengalaman.

Sibernetika secara keseluruhan mempertimbangkan apa saja sistem yang dikelola dalam bentuk abstrak, tanpa memperhatikan sifat materialnya, oleh karena itu sistem tersebut dapat berupa komputer dan masyarakat atau kelompok individunya.

Petunjuk arah

Metode sibernetika digunakan di banyak industri:

• Biologi. Dalam kerangka cabang biologi ilmu ini, kami mempelajarinya sistem cybernetic pada organisme. Para ilmuwan juga memecahkan masalah transfer informasi genetik antar generasi organisme hidup. Dalam arti luas, sibernetika biologis berkaitan dengan studi tentang metode pemodelan struktur dan perilaku sistem biologis.
• Obat-obatan. Sibernetika dalam kedokteran membantu mendiagnosis penyakit menggunakan teknologi komputer dan digunakan untuk membuat prostetik berteknologi tinggi.
• . Metode ilmu ini digunakan untuk menganalisis keseluruhan perekonomian dan elemen individualnya sebagai suatu sistem yang kompleks dengan menggunakan pemodelan ekonomi dan matematika.
• Rekayasa. Sibernetika di bidang teknik digunakan untuk menganalisis kegagalan sistem skala besar yang disebabkan oleh kesalahan kecil dan tidak signifikan.
• Ilmu Komputer. Dalam ilmu komputer, metodenya digunakan untuk analisis informasi dan manajemen teknologi komputer.
• Psikologi. Dalam psikologi, ada arah terpisah dari sibernetika psikologis, di mana interaksi sistem analisis, bidang kesadaran dan alam bawah sadar dipelajari ketika orang berinteraksi dengan berbagai sistem, serta satu sama lain. Selain itu, disiplin ini berpengaruh signifikan terhadap perkembangan psikologi ketenagakerjaan dan subtipe-subtipenya.

Arah sibernetika murni berdiri terpisah, di mana studi konseptual dilakukan sistem kontrol. Tugas utamanya adalah menemukan prinsip dasar sistem tersebut.

Perhatian! Ada lelucon yang terkenal tentang universitas sibernetika nuklir, tetapi saat ini belum ada universitas atau bidang seperti sibernetika nuklir.

Prestasi modern dan jalur pengembangan

Mengubah landmark

Akhir abad ke-20 menjadi periode yang menentukan bagi sibernetika sebagai sebuah ilmu. Pada akhir tahun 60an, arah ini kehilangan dukungan dari komunitas ilmiah dan dihadapkan pada masalah dalam memilih jalur pengembangan lebih lanjut. Kebangkitan kembali terjadi pada tahun 70an, ketika para ahli biologi mulai mengembangkan konsep sibernetik baru yang dapat diterapkan pada organisasi dan sistem alam yang tidak ditemukan oleh manusia. Sejarah sibernetika telah mendapat arah perkembangan baru.

Pada tahun 1980an, “ sibernetika baru", yang mempelajari interaksi subkelompok politik dan elemen yang membentuk struktur komunitas politik. Konsep informasi baru dikembangkan - menjadi Dan dianggap sebagai sesuatu yang diciptakan manusia dalam proses interaksi dengan lingkungan. Salah satu tugas utama sibernetika baru adalah menyelesaikan kontradiksi antara analisis mikro dan makro. Penekanannya telah bergeser dari sistem yang dikelola ke sistem kendali, serta koneksi antarsistem.

Teknologi dunia maya

Berbicara tentang pencapaian praktis, perlu diperhatikan munculnya arah tersendiri, yaitu terkait dengan pengembangan dan penciptaan organisme sibernetik. Sebagian besar, teknologi siber telah memungkinkan terobosan dalam bidang kedokteran dan meningkatkan kualitas hidup orang-orang yang mengalami cedera dan penyakit parah.

Tahap penting dalam bidang ini adalah penemuan dan penggunaan secara luas implan koklea- dapat meningkatkan persepsi suara pada orang yang mengalami gangguan pendengaran. Ada juga implan mata elektronik, namun sejauh ini kurang umum karena rumitnya produksi dan implantasi pada pasien.

Teknologi siber juga memungkinkan terjadinya penciptaan prostesis bionik- lengan dan kaki palsu yang menerima dan merespons sinyal dari sistem saraf berhasil ditanamkan pada pasien yang diamputasi.

Pada tahun 2000-an, hasil menarik dicapai oleh para ilmuwan Amerika yang menciptakan kumbang yang dikendalikan dengan menghubungkan elektroda ke simpul saraf serangga. Dengan demikian, mereka berhasil mengendalikan penerbangan salah satu kumbang selama setengah jam.

Tujuan para ilmuwan selanjutnya adalah mencipta jantung buatan, yang dapat digunakan sebagai implan. Pada tahun 2011, dokter berhasil menanamkan jantung serupa ke pasiennya, namun setelah itu ia hanya hidup sebulan. Penelitian terus berlanjut, dan para ilmuwan percaya bahwa di masa depan, kemajuan di bidang sibernetika akan memungkinkan mereka menciptakan pengganti yang lengkap untuk organ manusia mana pun.

Apa yang diajarkan sibernetika kepada kita?

Tentang ilmu Sibernetika

Kesimpulan

Sibernetika berkaitan dengan studi tentang sistem dan merupakan sistem terbuka. Ia berinteraksi dengan puluhan bidang ilmu lainnya dan mampu bertukar informasi dengan lingkungan. Oleh karena itu, arah keilmuan ini memegang peranan penting di era informasi.