Введение

1. Основные определения

Развитие математики, и в особенности теории информации, теории вероятностей и математической логики, позволило по-новому поставить вопросы об управлении процессами, происходящими как в живых организмах, так и в неживой природе.

С другой стороны, достижения электроники и вычислительной техники в последние годы создали технические средства, способные решать вопросы управления на новом уровне, который был совершенно недоступен ранее. Благодаря этому, отвечая на потребности, вызванные самой жизнью, появилась новая отрасль науки, которая в 1947 году Нобертом Винером была названа кибернетикой.

Термин "кибернетика" не нов в науке. Еще древнегреческий философ Платон назвал кибернетикой^* искусство управления кораблем. Позже французский физик Ампер назвал кибернетикой искусство управления государством.

^* (Kυββερνητιχη) - в переводе с древнегреческого означает "искусство управления кораблем", "искусство кораблевождения".)

Н. Винер придал новый смысл этому термину, назвав кибернетикой науку, изучающую законы управления в живых организмах и машинах.

Кибернетика является новой отраслью науки, обобщившей достижения целого ряда существовавших ранее отраслей: физиологии высшей нервной деятельности, теории автоматического регулирования, математики и т. д. Она открыла новые пути решения ряда важнейших вопросов.

В разработку идей, положенных теперь в основу кибернетики, большой вклад внесли К. Шеннон, И. П. Павлов, А. Н. Холмогоров, У. Эшби и ряд других ученых различных стран мира.

В Советском Союзе проблемами кибернетики занимается большой научный коллектив, в котором особое место занимают А. И. Берг, С. А. Лебедев, А. А. Дородницын, А. А. Фельдбаум, В. В. Солодовников, А. Г. Ивахненко, В. М. Глушков и другие.

Благодаря усилиям А. И. Берга и его учеников кибернетика в Советском Союзе стала одной из важнейших отраслей науки, открывающей широкие горизонты в развитии народного хозяйства нашей страны.

Техническая кибернетика является разделом кибернетики, изучающим теоретические вопросы, связанные с созданием машин, выполняющих сложные логические операции автоматического управления. Такие машины или, точнее говоря, системы получили название кибернетических.

Автоматика докибернетического периода занималась в основном автоматизацией физического труда человека. Благодаря появлению технической кибернетики имеется возможность непосредственно приступить к автоматизации умственной деятельности человека. Эта автоматизация касается только тех задач, для которых могут быть установлены четкие правила действия, или, говоря иначе, найден алгоритм решения. Однако с каждым днем все больше расширяется круг задач, для которых найдены алгоритмы, и в этом отношении перед кибернетическими системами открываются исключительно интересные перспективы.

Одной из характерных черт метода кибернетики является использование аналогии между действиями живых организмов и работой машины. Метод аналогии, несмотря на совершенно различную природу живого организма и машин, позволяет осуществлять в кибернетических системах автоматического управления моделирование различных функций человека.

Первое, с чем связаны проблемы создания кибернетических систем автоматического управления, это - прием, переработка и выдача информации.

Информацией являются все данные о внешнем мире, которые получает человек при помощи имеющихся у него органов чувств. Для кибернетической системы информация это - сообщения об изменении характеристик управляемого объекта (станка, машины, механизма) и внешних условий, воздействующих на этот объект. Изучение информации, методов ее измерения и переработки привело к появлению теории информации.

Характерной чертой широкого класса кибернетических систем является возможность самонастройки системы, т. е. возможность работы с характеристикой, изменяющейся в зависимости от изменения свойств управляемого объекта. Это позволяет создавать системы автоматического управления такими объектами, характеристики которых сильно изменяются во времени.

Кибернетическим системам, так же как и живым организмам, присуще обязательное наличие обратной связи. Обратная связь здесь, как и в обычных системах автоматического управления, позволяет обеспечить чрезвычайно большую гибкость по отношению к изменению внешних условий, воздействующих на кибернетическую систему.

В подавляющем большинстве случаев из-за изменений внешних условий поведение сложных кибернетических систем является случайным. Поэтому техническая кибернетика в своих исследованиях широко опирается на статистическую теорию (теорию вероятностей), позволяющую учитывать влияние случайных изменений внешних условий.

Связи между отдельными параметрами, как правило, нелинейны. Это привело к тому, что кибернетические системы также нелинейны. Поэтому в технической кибернетике большое значение уделяется теории нелинейных систем.

Следует отметить, что, несмотря на сложность кибернетических систем, они, в основном, исследуются теми же методами, которые применяются в анализе и синтезе некибернетических систем. Естественно, что в кибернетических системах эти методы получили дальнейшее развитие.