במערכות דינמיות, המבוסס על הבסיס התיאורטי של לוגיקה, מתמטיקה ושימוש נרחב למטרות אלו
אנדרה מארי אמפרלפני כמאתיים שנה הוא השלים עבודה בשם "מסות על הפילוסופיה של המדעים". בעבודתו ביקש המתמטיקאי והפיזיקאי הצרפתי לסדר את כל הידע המדעי הקיים. המדען הציב את המדע בחלק נפרד, שלפי הנחתו היה אמור לחקור דרכים לניהול החברה. הוא שאב את שמו של מדע זה מהמילה היוונית "cybernetes", שפירושה "הגאי", "הגאי".
קיברנטיקה מדעיתהוצב על ידי אמפר בקטע "פוליטיקה". במשך זמן רב המונח לא היה בשימוש כלל, בעצם שוכח ממנו.
רק ב-1948 נורברט וינר, מתמטיקאי אמריקאי, פרסם את העבודה "קיברנטיקה, או שליטה ותקשורת באורגניזמים ומכונות חיים". הספר עורר עניין ציבורי רב.
אבני היסוד של הקיברנטיקההמכונה אוטומטים ותורת האלגוריתמים, שחקרה שיטות לבניית מערכות המיועדות למנגנון המתמטי של מדע הקיברנטיקה רחב מאוד. הוא כולל תורת הסתברות, תורת הפונקציות, לוגיקה מתמטית וענפים נוספים במתמטיקה.
ביולוגיה, החוקרת תהליכי בקרה הטבועים בטבע החי, מילאה תפקיד מרכזי בפיתוח גישות מדעיות לקיברנטיקה. מכריע בפיתוח הקיברנטיקה הייתה צמיחת האוטומציה והאלקטרוניקה, שהובילה להופעתם של מחשבים מהירים. זה פתח הזדמנויות חסרות תקדים לעיבוד מידע ומערכות בקרת מידול.
פיזיקה, מתמטיקה, ביולוגיה, פסיכיאטריה, פיזיולוגיה, כלכלה, פילוסופיה והנדסה מתחומים שונים החלו להשתמש בשירותי המדע החדש.
בגלל ה לימודי קיברנטיקהתהליכי ניהול, אז המדעים הללו ביקשו לפתח תהליכי ניהול בתחומי האינטרסים שלהם. כתוצאה מכך, תשומת הלב הקרובה ביותר במהלך המחקר נמשכה לאורגניזם חי - האדם עצמו, שהיה מערכת בקרה מהסוג הגבוה ביותר, שאת תפקידיה ביקשו מדענים ומהנדסים להתרבות בעזרת אוטומטים.
קיברנטיקה חוקרתתכונות כלליות של מערכות בקרה שונות הטבועות בטבע החי, בעולם האורגני ובקולקטיב האנשים.
אובייקט שליטה(מכונה, קו אוטומטי, תא חי, קבוצת סמלים) ומכשיר בקרה (מוח או מכונה אוטומטית) מחליפים מידע ללא הרף.
ניהול קשור בהעברה, אחסון, צבירה, עיבוד נתונים ומידע המאפיינים את האובייקט, תנאים חיצוניים, מהלך התהליכים ותוכנית העבודה.
מערכות שונות נבדלות זו מזו בטבען (אור, קול, כימי, מכאני, אותות חשמלי, מסמכים). אבל בכל מקרה, תהליכים אלו מצייתים לחוקים כלליים. כולם מאופיינים בנוכחות של משוב. כמו כן, כל מכשירי הבקרה כוללים אלמנטים ופונקציות שיש להם תכונות משותפות האופייניות הן לאורגניזמים חיים והן למכונות מלאכותיות. הם מסוגלים לתפוס מידע, לצבור אותו, לזכור אותו וכו'.
הקיברנטיקה התפתחה במהירות רבה. בתוך כרבע מאה היא הפכה לאחת מהדיסציפלינות המובילות, וזכתה להכרה מדעית ולמשמעות אוניברסלית.
היום קיברנטיקה- מדע מן המניין על עקרונות הניהול בתחומים מסוימים של המדע והחיים החברתיים (קיברנטיקה כלכלית, טכנית, גרעינית וכו') Cybernetics מפתחת מושגים ובונה
Cybernetic הוא סוג של ניהול הרואה בארגון מערכת שמרכיביה קשורים זה בזה; מספק פתרונות מיטביים לבעיות דינמיות; משתמש בשיטות ספציפיות של קיברנטיקה (משוב, ארגון עצמי וכו'); מיישמת אוטומציה ומיכון של עבודת ניהול המבוססת על ציוד בקרה ומחשוב ומחשבים.
הגדרה נוספת הוצעה על ידי לואיס קאופמן (אנגלית): "קיברנטיקה היא חקר מערכות ותהליכים המקיימים אינטראקציה עם עצמם ומשכפלים את עצמם."
שיטות קיברנטיות משמשות לחקר המקרה שבו פעולת מערכת בסביבה גורמת לשינוי כלשהו בסביבה, ושינוי זה בא לידי ביטוי במערכת באמצעות משוב, הגורם לשינויים באופן שבו המערכת מתנהגת. המחקר של "לולאות המשוב" הללו הוא המקום שבו טמונות שיטות הקיברנטיקה.
הקיברנטיקה המודרנית קמה, לרבות מחקר בתחומים שונים של מערכות בקרה, תורת המעגלים החשמליים, הנדסת מכונות, מידול מתמטי, לוגיקה מתמטית, ביולוגיה אבולוציונית, מדעי המוח, אנתרופולוגיה. מחקרים אלה הופיעו בשנת 1940, בעיקר בעבודותיהם של מדענים על מה שנקרא. ועידות מייסי (אנגלית).
תחומי מחקר נוספים שהשפיעו או הושפעו מהתפתחות הקיברנטיקה: תורת השליטה, תורת המשחקים, תורת המערכות (האנלוג המתמטי של הקיברנטיקה), פסיכולוגיה (בעיקר נוירופסיכולוגיה, ביהביוריזם, פסיכולוגיה קוגניטיבית) ופילוסופיה.
תחום הקיברנטיקה
מטרת הקיברנטיקה היא כל המערכות המבוקרות. מערכות שלא ניתן לשלוט בהן, באופן עקרוני, אינן מושא למחקר של קיברנטיקה. קיברנטיקה מציגה מושגים כמו גישה קיברנטית, מערכת קיברנטית. מערכות קיברנטיות נחשבות באופן מופשט, ללא קשר לטבען החומרי. דוגמאות למערכות קיברנטיות הן רגולטורים אוטומטיים בטכנולוגיה, מחשבים, המוח האנושי, אוכלוסיות ביולוגיות, החברה האנושית. כל מערכת כזו היא קבוצה של אובייקטים מחוברים (אלמנטים של המערכת) המסוגלים לתפוס, לזכור ולעבד מידע, כמו גם להחליף אותו. Cybernetics מפתחת עקרונות כלליים ליצירת מערכות בקרה ומערכות לאוטומציה של עבודה נפשית. האמצעים הטכניים העיקריים לפתרון בעיות קיברנטיקה הם מחשבים. לכן, הופעתה של הקיברנטיקה כמדע עצמאי (N. Wiener, 1948) קשורה ליצירת המכונות הללו בשנות ה-40 של המאה ה-20, והתפתחות הקיברנטיקה בהיבטים תיאורטיים ומעשיים קשורה להתקדמות של אלקטרוניקה. טכנולוגיית מחשב.
תורת מערכות מורכבות
תורת המערכות המורכבות מנתחת את טבען של מערכות מורכבות ואת הסיבות מאחורי תכונותיהן החריגות.
- מערכות מורכבות
- תורת מערכות מורכבות
בתחום המחשוב
במחשוב נעשה שימוש בשיטות קיברנטיקה כדי לשלוט במכשירים ולנתח מידע.
בהנדסה
קיברנטיקה בהנדסה משמשת לניתוח כשלים במערכת, בהם טעויות ופגמים קטנים עלולים להוביל לכשל של המערכת כולה.
בכלכלה וניהול
- שליטה קיברנטית
במתמטיקה
בסוציולוגיה
כַּתָבָה
ביוון העתיקה החלו להשתמש במונח "קיברנטיקה", המציין במקור את אמנות הגאי, במובן פיגורטיבי לציון אומנותו של המדינאי השולט בעיר. במובן זה, הוא משמש במיוחד את אפלטון בחוקים.
מערכת הוויסות האוטומטית המלאכותית הראשונה, שעון המים, הומצאה על ידי המכונאי היווני הקדום Ctesibius. בשעון המים שלו זרמו מים ממקור, כמו מיכל מייצב, לתוך בריכה, ואז מהבריכה אל מנגנוני השעון. המכשיר של Ctesibius השתמש בזרימה בצורת חרוט כדי לנטר את מפלס המים במאגר שלו ולהתאים את קצב זרימת המים בהתאם כדי לשמור על מפלס מים קבוע במאגר כך שלא יתמלא יתר על המידה ולא יתנקז. זה היה המכשיר המלאכותי הראשון, האוטומטי באמת, המווסת את עצמו, שלא דרש שום התערבות חיצונית בין מנגנוני משוב ובקרה. למרות שבאופן טבעי לא התייחסו למושג זה כמדע הקיברנטיקה (הם ראו בו תחום הנדסה), קטסיביוס ומאסטרים עתיקים אחרים כמו הרון מאלכסנדריה או המדען הסיני סו סונג נחשבים בין הראשונים שחקרו קיברנטי. עקרונות. חקר המנגנונים במכונות עם משוב מתקן החל מסוף המאה ה-18, כאשר מנוע הקיטור של ג'יימס וואט צויד במכשיר בקרה, מושל משוב צנטריפוגלי, על מנת לשלוט על מהירות המנוע. א' וואלאס תיאר משוב כ"הכרחי לעקרון האבולוציה" בעבודתו המפורסמת משנת 1858. בשנת 1868, הפיזיקאי הדגול ג'יי מקסוול פרסם מאמר תיאורטי על מכשירי בקרה, והיה אחד הראשונים שסקרו ושיפרו את העקרונות של מכשירי ויסות עצמיים. J. Uexküll השתמש במנגנון המשוב במודל המחזור הפונקציונלי שלו (German Funktionskreis) כדי להסביר התנהגות של בעלי חיים.
המאה העשרים
הקיברנטיקה המודרנית החלה בשנות הארבעים של המאה הקודמת כתחום מחקר בין-תחומי המשלב מערכות בקרה, תורת מעגלים חשמליים, הנדסת מכונות, מודלים לוגיים, ביולוגיה אבולוציונית ומדעי המוח. מערכות בקרה אלקטרוניות מתוארכות לעבודתו של מהנדס בל מעבדות הרולד בלאק בשנת 1927 על השימוש במשוב שלילי לשליטה במגברים. לרעיונות יש קשרים גם לעבודתו הביולוגית של לודוויג פון ברטלנפי בתורת המערכות הכללית.
הקיברנטיקה כדיסציפלינה מדעית התבססה על עבודתם של ווינר, מקולוך ואחרים כמו W.R. Ashby ו-W.G. Walter.
וולטר היה מהראשונים שבנו רובוטים אוטונומיים שיעזרו לחקור התנהגות של בעלי חיים. יחד עם בריטניה וארצות הברית, צרפת הייתה מיקום גיאוגרפי חשוב עבור הקיברנטיקה המוקדמת.
במהלך שהות זו בצרפת, קיבל וינר הצעה לכתוב חיבור בנושא שילוב חלק זה של מתמטיקה יישומית, המצוי בחקר התנועה הבראונית (מה שנקרא תהליך ווינר) ובתורת הטלקומוניקציה. בקיץ שלאחר מכן, כבר בארצות הברית, הוא השתמש במונח "קיברנטיקה" ככותרת של תיאוריה מדעית. השם נועד לתאר את חקר "מנגנונים תכליתיים" וזכה לפופולריות בספר Cybernetics, או בקרה ותקשורת בחי והמכונה (Hermann & Cie, Paris, 1948). בבריטניה, מועדון Ratio הוקם סביב זה בשנת 1949. (אנגלית).
קיברנטיקה בברית המועצות
הסוציולוגים ההולנדיים גייר ו ואן דר זווןב-1978, הם זיהו מספר מאפיינים של הקיברנטיקה החדשה המתהווה. "אחת התכונות של הקיברנטיקה החדשה היא שהיא רואה במידע נבנה ומשוחזר על ידי בני אדם באינטראקציה עם הסביבה. זה מספק את הבסיס האפיסטמולוגי של המדע כשהוא מסתכל מנקודת מבטו של הצופה. מאפיין נוסף של הקיברנטיקה החדשה הוא תרומתה להתגברות על בעיית ההפחתה (סתירות בין מאקרו למיקרואנליזה). כך הוא מחבר את הפרט עם החברה". גייר ואן דר זוון ציינו גם כי "המעבר מקיברנטיקה קלאסית לקיברנטיקה חדשה מוביל למעבר מבעיות קלאסיות לבעיות חדשות. שינויים אלו בחשיבה כוללים, בין היתר, שינויים מדגש על המערכת המנוהלת לזו הבקרה ולגורם המנחה את החלטות הבקרה. ודגש חדש על תקשורת בין מספר מערכות שמנסות לנהל זו את זו".
מאמצים אחרונים בחקר הקיברנטיקה, מערכות בקרה והתנהגות בשינוי, כמו גם בתחומים קשורים כמו תורת המשחקים (ניתוח אינטראקציה קבוצתית), מערכות משוב באבולוציה וחקר מטא-חומרים (חומרים בעלי תכונות של האטומים שלהם מרכיבים מעבר למאפיינים ניוטוניים) הובילו להתעוררות של עניין באזור יותר ויותר רלוונטי זה.
קיברנטיקה היא מדע החוקים הכלליים של תהליכי בקרה והעברת מידע במכונות, אורגניזמים חיים והאסוציאציות שלהם. הקיברנטיקה היא הבסיס התיאורטי.
העקרונות הבסיסיים של הקיברנטיקה נוסחו בשנת 1948 על ידי המדען האמריקאי נורברט ווינר בספר "קיברנטיקה, או שליטה ותקשורת במכונות ובאורגניזמים חיים".
הופעתה של הקיברנטיקה נובעת מחד גיסא מצורכי התרגול, המעמידים את המשימה של יצירת מכשירי בקרה אוטומטיים מורכבים, ומאידך גיסא, מפיתוח דיסציפלינות מדעיות החוקרים תהליכי בקרה בפיזיות שונות. תחומים לקראת יצירת תיאוריה כללית של תהליכים אלו.
מדעים כאלה כוללים: תורת הבקרה והמעקב האוטומטית, תורת המחשבים הנשלטים על ידי תוכנות אלקטרוניות, התאוריה הסטטיסטית של העברת מסרים, תורת המשחקים והפתרונות האופטימליים וכו', וכן מכלול של מדעי ביולוגיה הלומדים בקרה על תהליכים בטבע החי (רפלקסולוגיה, גנטיקה וכו').
בניגוד למדעים אלו, העוסקים בתהליכי ניהול ספציפיים, הקיברנטיקה חוקרת את המשותף לכל תהליכי הבקרה, ללא קשר לאופי הפיזי שלהם, ומציבה כמטרה יצירת תיאוריה מאוחדת של תהליכים אלו.
כל תהליך ניהול מאופיין ב:
נוכחות של מערכת מאורגנת המורכבת מגופים ניהוליים וגופים מנוהלים (ביצועים);
אינטראקציה של מערכת מאורגנת זו עם הסביבה החיצונית, המהווה מקור להפרעות אקראיות או שיטתיות;
יישום בקרה המבוססת על קליטה והעברת מידע;
נוכחות של מטרה ואלגוריתם בקרה.
לימוד בעיית ההופעה הטבעית-סיבתית של מערכות בקרה יעילות של הטבע החי היא משימה חשובה של הקיברנטיקה, שתאפשר להבין טוב יותר את הקשרים בין סיבתיות וכדאיות בטבע החי.
משימת הקיברנטיקה כוללת גם מחקר השוואתי שיטתי של המבנה והעקרונות הפיזיים השונים של פעולתן של מערכות בקרה מנקודת מבטן של יכולתן לתפוס ולעבד מידע.
בשיטותיו, הקיברנטיקה היא מדע העושה שימוש נרחב במגוון של מכשירים מתמטיים, כמו גם בגישה השוואתית בחקר תהליכי בקרה שונים.
ניתן להבחין בין הענפים העיקריים של הקיברנטיקה:
תורת המידע;
תורת שיטות הבקרה (תכנות);
תורת מערכות הבקרה.
תורת המידעלומד שיטות של תפיסה, טרנספורמציה והעברת מידע. מידע מועבר באמצעות אותות - תהליכים פיזיקליים שבהם פרמטרים מסוימים נמצאים בהתאמה חד משמעית עם המידע המועבר. הקמת התכתבות כזו נקראת קידוד.
המושג המרכזי של תורת המידע הוא מדד לכמות המידע, המוגדר כשינוי במידת אי הוודאות בציפייה לאירוע כלשהו המוזכר בהודעה לפני ואחרי קבלת ההודעה. מדד זה מאפשר למדוד את כמות המידע בהודעות, בדיוק כפי שבפיסיקה מודדים את כמות האנרגיה או את כמות החומרים. המשמעות והערך של המידע המועבר עבור הנמען אינם נלקחים בחשבון.
תורת התכנותעוסקת בלימוד ופיתוח שיטות לעיבוד ושימוש במידע לניהול. תכנות הפעולה של כל מערכת בקרה כוללת בדרך כלל:
הגדרת אלגוריתם למציאת פתרונות;
קומפילציה של תוכנית בקוד הנתפס על ידי מערכת נתונה.
מציאת פתרונות מסתכמת בעיבוד מידע הקלט הנתון למידע הפלט המתאים (פקודות בקרה), תוך הבטחת השגת היעדים שנקבעו. זה מתבצע על בסיס שיטה מתמטית מסוימת, המוצגת בצורה של אלגוריתם. המפותחות ביותר הן שיטות מתמטיות לקביעת פתרונות אופטימליים, כגון תכנות ליניארי ותכנות דינמי, וכן שיטות לפיתוח פתרונות סטטיסטיים בתורת המשחקים.
תורת האלגוריתמים, המשמש בקיברנטיקה, חוקר דרכים פורמליות לתיאור תהליכי עיבוד מידע בצורה של סכמות מתמטיות מותנות - אלגוריתמים. את המקום העיקרי כאן תופסות שאלות של בניית אלגוריתמים עבור מחלקות שונות של תהליכים ושאלות של טרנספורמציות זהות (שקולות) של אלגוריתמים.
המשימה העיקרית של תורת התכנות היא לפתח שיטות לאוטומציה של תהליכי עיבוד מידע במכונות אלקטרוניות הנשלטות על ידי תוכנה. את התפקיד העיקרי כאן ממלאים שאלות של אוטומציה של תכנות, כלומר שאלות של קומפילציה של תוכניות לפתרון בעיות שונות במכונות המשתמשות במכונות אלה.
מנקודת המבט של ניתוח השוואתי של תהליכי עיבוד מידע במערכות שונות מאורגנות באופן טבעי ומלאכותי, הקיברנטיקה מזהה את המחלקות העיקריות הבאות של תהליכים:
חשיבה ופעילות רפלקס של אורגניזמים חיים;
שינויים במידע התורשתי במהלך האבולוציה של מינים ביולוגיים;
עיבוד מידע במערכות אוטומטיות;
עיבוד מידע במערכות כלכליות ומנהליות;
עיבוד מידע בתהליך הפיתוח המדעי.
הבהרת החוקים הכלליים של תהליכים אלו היא אחת המשימות העיקריות של הקיברנטיקה.
תורת מערכות הבקרהלומד את המבנה והעקרונות של בניית מערכות כאלה ואת הקשרים שלהן עם מערכות מנוהלות והסביבה החיצונית. באופן כללי, מערכת בקרה יכולה להיקרא כל אובייקט פיזי שמבצע עיבוד תכליתי של מידע (מערכת העצבים של בעל חיים, מערכת בקרה אוטומטית לתנועת כלי טיס וכו').
קיברנטיקה חוקרת מערכות בקרה מופשטות, המוצגות בצורה של סכמות מתמטיות (מודלים) המשמרות את תכונות המידע של המחלקות המקבילות של מערכות אמיתיות. במסגרת הקיברנטיקה קמה דיסציפלינה מתמטית מיוחדת - תורת האוטומטים, החוקרת מחלקה מיוחדת של מערכות עיבוד מידע דיסקרטיות הכוללות מספר רב של אלמנטים ומדגימות את פעולתן של רשתות עצביות.
חשיבות תיאורטית ומעשית רבה היא בירור על בסיס זה של מנגנוני החשיבה ומבנה המוח, המקנים יכולת לתפוס ולעבד כמויות עצומות של מידע באיברים בעלי נפח קטן בהוצאה לא משמעותית של אנרגיה ובאופן יוצא דופן. אמינות גבוהה.
Cybernetics מזהה שני עקרונות כלליים לבניית מערכות בקרה: משוב ובקרה רב-שלבית (היררכית). עקרון המשוב מאפשר למערכת הבקרה לקחת בחשבון כל הזמן את המצב הממשי של כל האיברים המבוקרים ואת ההשפעות האמיתיות של הסביבה החיצונית. מעגל הבקרה הרב-שלבי מבטיח חסכוניות ויציבות של מערכת הבקרה.
קיברנטיקה ואוטומציה של תהליכים
אוטומציה מקיפה תוך שימוש בעקרונות של מערכות התאמה עצמית ולמידה עצמית מאפשרת להשיג את מצבי הבקרה המועילים ביותר, החשובים במיוחד עבור תעשיות מורכבות. תנאי הכרחי לאוטומציה כזו הוא הימצאות לתהליך ייצור נתון של תיאור מתמטי מפורט (מודל מתמטי), המוזן למחשב השולט בתהליך בצורה של תוכנית לפעולתו.
מכונה זו מקבלת מידע על התקדמות התהליך ממכשירי מדידה וחיישנים שונים, והמכונה, בהתבסס על המודל המתמטי הקיים של התהליך, מחשבת את המשך התקדמותה לפי פקודות בקרה מסוימות.
אם מודלים וחיזוי כאלה מתקדמים הרבה יותר מהר מהתהליך האמיתי, אז אפשר לבחור את מצב הבקרה המועיל ביותר על ידי חישוב והשוואה של מספר אפשרויות. ההערכה ובחירת האפשרויות יכולה להתבצע או על ידי המכונה עצמה, באופן אוטומטי לחלוטין, או בעזרת מפעיל אנושי. תפקיד חשוב במקרה זה הוא בעיה של צימוד אופטימלי של המפעיל האנושי ומכונת הבקרה.
חשיבות מעשית רבה היא הגישה המאוחדת שפיתחה הקיברנטיקה לניתוח ותיאור (אלגוריתמיזציה) של תהליכים שונים של ניהול ועיבוד מידע על ידי חלוקה רציפה של תהליכים אלה לפעולות אלמנטריות המייצגות בחירות חלופיות ("כן" או "לא").
היישום השיטתי של שיטה זו מאפשר למסד תהליכים מורכבים יותר ויותר של פעילות מנטלית, שהוא הצעד הראשון ההכרחי לאוטומציה שלאחר מכן. לבעיית סימביוזת המידע של מכונה ואדם, כלומר אינטראקציה ישירה בין האדם למכונה הגיונית-מידע בתהליך היצירתיות בעת פתרון בעיות מדעיות, יש סיכויים גדולים להגביר את היעילות של העבודה המדעית.
מדע ניהול מערכות טכניות. השיטות והרעיונות של קיברנטיקה טכנית צמחו בתחילה במקביל ובאופן עצמאי בדיסציפלינות טכניות בודדות הקשורות לתקשורת ובקרה - באוטומציה, רדיו אלקטרוניקה, שליטה טלפונית, טכנולוגיית מחשבים וכו'. כמשותף לבעיות העיקריות של התיאוריה והשיטות לפתרון הם התבררו, הוראות הקיברנטיקה הטכנית, המהווה בסיס תיאורטי מאוחד לכל תחומי התקשורת והבקרה.
קיברנטיקה טכנית, כמו קיברנטיקה בכלל, חוקרת תהליכי בקרה ללא קשר לאופי הפיזי של המערכות בהן מתרחשים תהליכים אלו. המשימה המרכזית של הקיברנטיקה הטכנית היא סינתזה של אלגוריתמי בקרה יעילים על מנת לקבוע את המבנה, המאפיינים והפרמטרים שלהם.אלגוריתמים יעילים מתייחסים לכללים לעיבוד מידע קלט לאותות בקרת פלט המוצלחים במובן מסוים.
קיברנטיקה טכנית קשורה קשר הדוק אליהם, אך אינה עולה בקנה אחד איתם, שכן קיברנטיקה טכנית אינה מתייחסת לתכנון של ציוד ספציפי. קיברנטיקה טכנית קשורה גם לתחומים אחרים של קיברנטיקה, למשל, מידע המתקבל על ידי מדעי הביולוגיה מקל על פיתוח עקרונות בקרה חדשים, כולל עקרונות לבניית סוגים חדשים של אוטומטים המדגימים את הפונקציות המורכבות של הפעילות הנפשית האנושית.
קיברנטיקה טכנית, שנבעה מצורכי התרגול, תוך שימוש נרחב במנגנון מתמטי, היא כיום אחד הענפים המפותחים ביותר של הקיברנטיקה. לכן, התקדמות הקיברנטיקה הטכנית תורמת באופן משמעותי לפיתוח ענפים, כיוונים וקטעים נוספים של הקיברנטיקה.
תופס מקום משמעותי בתחום הקיברנטיקה הטכנית תיאוריה של אלגוריתמים אופטימלייםאו, שהיא בעצם זהה, התיאוריה של אסטרטגיית בקרה אוטומטית אופטימלית המספקת קיצון של קריטריון אופטימליות כלשהו.
במקרים שונים, הקריטריונים לאופטימליות עשויים להיות שונים. לדוגמה, במקרה אחד עשויה להידרש המהירות המקסימלית של תהליכים חולפים, במקרה אחר - פיזור מינימלי של ערכים של כמות מסוימת וכו'. עם זאת, ישנן שיטות כלליות לניסוח ופתרון מגוון רחב של בעיות של זה סוג.
כתוצאה מפתרון הבעיה נקבע אלגוריתם הבקרה האופטימלי במערכת אוטומטית, או האלגוריתם האופטימלי לזיהוי אותות על רקע רעש במקלט של מערכת תקשורת וכו'.
כיוון חשוב נוסף בתחום הקיברנטיקה הטכנית הוא פיתוח התיאוריה ועקרונות הפעולה של מערכות בהתאמה אוטומטית, המורכב משינוי מכוון של מאפייני המערכת או חלקיה, הבטחת ההצלחה הגוברת של פעולותיה. בתחום זה יש להם חשיבות רבה מערכות אופטימיזציה אוטומטיות, שהובא על ידי חיפוש אוטומטי למצב פעולה אופטימלי ונשמר ליד מצב זה תחת השפעות חיצוניות בלתי צפויות.
הכיוון השלישי הוא ההתפתחות תיאוריה של מערכות בקרה מורכבות, המורכב ממספר רב של אלמנטים, כולל חיבורים מורכבים של חלקים ופועלים בתנאים קשים.
לתורת המידע ולתורת האלגוריתמים יש חשיבות רבה עבור קיברנטיקה טכנית, בפרט תורת מכונות המצב הסופי.
התיאוריה של מכונות המצב הסופי עוסקת בסינתזה של מכונות על פי תנאי הפעלה נתונים, כולל פתרון בעיית "הקופסה השחורה" - קביעת המבנה הפנימי האפשרי של המכונה בהתבסס על תוצאות לימוד התשומות והתפוקות שלה, כמו גם אחרים בעיות, למשל, שאלות של היתכנות של סוגים מסוימים של מכונות.
כל מערכות בקרה קשורות בדרך זו או אחרת לאדם שמתכנן אותן, מקים אותן, מפקח עליהן, מנהל את עבודתן ומשתמש בתוצאות המערכות למטרותיהן. זה מעלה בעיות של אינטראקציה אנושית עם קומפלקס של מכשירים אוטומטיים וחילופי מידע ביניהם.
הפתרון לבעיות אלו הכרחי כדי לשחרר את מערכת העצבים האנושית מעבודה מלחיצה ושגרתית ולהבטיח יעילות מרבית של כל מערכת "אדם-מכונה". המשימה החשובה ביותר של הקיברנטיקה הטכנית היא המודל של צורות מורכבות יותר ויותר של פעילות מנטלית אנושית במטרה להחליף בני אדם באוטומטים היכן שהדבר אפשרי והגיוני. לכן, בתחום הקיברנטיקה הטכנית, מתפתחות תיאוריות ועקרונות לבניית סוגים שונים של מערכות למידה, אשר באמצעות הכשרה או חינוך משנים בכוונה את האלגוריתם שלהן.
קיברנטיקה של מערכות חשמל- יישום מדעי של קיברנטיקה לפתרון בעיות בקרה, ויסות אופניהן וזיהוי מאפיינים טכניים וכלכליים במהלך התכנון והתפעול.
לאלמנטים בודדים של מערכת החשמל, המקיימים אינטראקציה זה עם זה, יש קשרים פנימיים עמוקים מאוד שאינם מאפשרים חלוקת המערכת לרכיבים עצמאיים ושינוי גורמי ההשפעה בזה אחר זה בעת קביעת מאפייניה. על פי מתודולוגיית המחקר, יש להתייחס למערכת החשמל כמערכת קיברנטית, שכן במחקריה נעשה שימוש בשיטות הכללה: תורת הדמיון, מודלים פיזיים, מתמטיים, דיגיטליים ולוגיים.
הדור המודרני היה עד ליצירת הפיתוחים האחרונים בתחום המדע והטכנולוגיה. תוך שלוש מאות שנה בלבד, המדע התקדם מאוד.
יש הרבה הגדרות למושג קיברנטיקה. וכולם צודקים בדרכם. אז מהי קיברנטיקה? באופן כללי, מאמינים שקיברנטיקה היא מדע המייצג את חוקי האינטראקציה של מכונות עם אורגניזמים חיים. אבל התפיסה הבסיסית של קיברנטיקה מסתכמת במטרה של שליטה. אחרי הכל, ניהול הוא תמיד תהליך תכליתי, שעבורו קיימת מערכת שנוצרה.
מאחר שתהליך הניהול אפשרי רק בסביבה מאורגנת, יש צורך ליצור תנאים הולמים לכך ולקבוע גופים מבצעים. ביניהם יתבצע חילופי המידע. אותות מידע מועברים באמצעות חיישנים מיוחדים. לפיכך, חילופי מידע הם תהליך מתמיד. מושג המידע הוא אחת הנקודות המרכזיות בקיברנטיקה. היא לומדת תהליכי ניהול. מכאן נובע שמדע הקיברנטיקה משמש להעברת, עיבוד ואף אחסון מידע בסיסי הן במכונות והן באורגניזמים חיים.
קיברנטיקאי רפואי
תחום הקיברנטיקה כולל את לימוד המבנה הבסיסי ועקרונות הפעולה של מערכות הבקרה, היכולת לתפוס ולעבד את המידע הדרוש. המתודולוגיה של הקיברנטיקה מבוססת על שימוש במנגנון מתמטי לבניית מודלים מתמטיים של מבנים.
עדיין קיים קיברנטיקה רפואית, אך ניתן לראות זאת כהיבט נפרד של התחום. המטרה העיקרית של הקיברנטיקה הרפואית היא להשתמש בהתקדמות בתחום הרפואי כדי ליצור טכנולוגיות חדשות לדרכים יעילות לטיפול בחולים. הישגים אלה מיושמים במלואם היום. ואנשים רבים יודעים על מקרים שבהם איבר חולה הוחלף במכשיר. הכנסת אבחון מכונה לפרקטיקה הרפואית מאפשרת לא רק לבצע אבחנה נכונה, אלא גם לבחור את מהלך הטיפול האישי האופטימלי עבור המטופלים. כיום מפותחת מערכת לאוטומציה מלאה של ניהול מוסדות רפואיים. 
סייברנטיקאי הוא מומחה החוקר את ניהול תהליכי המידע במערכות, וכן את מנגנוני העברתו לשם. הקיברנטיקה התעוררה בצומת של מספר רב של מדעים. יש לה קשרים עם מספר עצום של דיסציפלינות שונות: פסיכולוגיה, סוציולוגיה, ביולוגיה, מדעי המחשב וכן הלאה. אנו יכולים לומר שקיברנטיקה היא חקר מערכות בקרה.
קצת על מערכות
מערכת היא קבוצה מסודרת של אלמנטים שביניהם מתרחשת אינטראקציה כלשהי ואשר מכוונת ליישם משימה מסוימת. הכלל הבסיסי של מערכות הוא שאף אחת מהן אינה אוסף בנאלי של כל האלמנטים. כל מערכת יכולה לשמש כדוגמה. אם מחשב היה אוסף פשוט של חלקים, הוא פשוט לא היה עובד.
מומחה לקיברנטיקה הוא מומחה שלומד גם מחשבים. תחומי המחקר שלו כוללים גם משימות שבוצעו על ידי מחשבים. בהתבסס על מידת היעילות שלה, נבדקות הזדמנויות לשיפור מערכת מסוימת. המחשב הוא מערכת מנוהלת. זה אומר שזה יכול להשתנות בהשפעה אנושית. יש גם מערכות בלתי ניתנות לשליטה, למשל היקום. זה לא בגדר האינטרסים של סייברנטיקאים מהסיבה שלא ניתן לשלוט בו על ידי אנשים.
מה עושה הקיברנטיקה?
סייברנטיקאי הוא מדען העוסק במגוון שלם של מחקרים מגוונים:
- בינה מלאכותית.
- גוף האדם.
- מערכות מידע מורכבות כגון מחשבים והרשתות שלהם.
הקיברנטיקה מחולקת לענפים רבים ושונים, המבוססים על קשרים בין דיסציפלינות מדעיות מסוימות. לדוגמה, יש פסיכולוגי או טכני. באופן כללי, יש מגוון שלם של תעשיות שהקיברנטיקה חלה עליהן. זהו מדע נפוץ מאוד שנמצא בשימוש בכל מקום. בואו נסתכל מקרוב על הענפים של דיסציפלינה זו.
קיברנטיקה פסיכולוגית
קיברנטיקה פסיכולוגית - הנושא בה דומה במובנים רבים לפסיכולוגיה כללית, כמו גם לנוירופיזיולוגיה. אבל זו כבר שיחה אחרת. ענף זה חוקר את האינטראקציה בין מערכות ניתוח שונות וחילופי מידע בתוך המוח האנושי. מדע זה עוסק גם בבניית מודלים ריאליסטיים של תפקודים נפשיים מסוימים. בואו נסתכל עליהם ביתר פירוט כדי להבהיר את זה קצת יותר:
- חושב. כל אדם חושב אחרת. מטבעו, תהליך נפשי זה הוא דרך לשקף את המציאות הסובבת על ידי נפש האדם, המתבטאת בשיפוטים, מסקנות ומושגים. לכל אדם סגנון חשיבה משלו, ספציפי לו. לכן, אנו יכולים לומר שלסגנון זה יש מאפיינים מסוימים, שהקיברנטיקה מנסה לדמות.
- זיכרון. לא כל מה שאדם יכול לזכור, בדיוק כפי שמנגנון השינון של כל אדם הוא אינדיבידואלי. במקביל, הקיברנטיקה מנסה לזהות כמה מאפיינים משותפים ולבנות על בסיסם מודלים מציאותיים שיעזרו לפסיכולוגים לקיים אינטראקציה יעילה יותר עם אנשים.
- תחושת המציאות, המבוססת על ההשפעה הישירה של חלקים בודדים מהמציאות הסובבת על החושים שלנו. כדי שאדם ירגיש משהו, הוא צריך קודם לעבד את המידע. ומנגנוני העיבוד הללו נחקרים על ידי קיברנטיקה פסיכולוגית.
מטבע הדברים, לא מדובר בכל התחומים הנופלים בטווח האינטרסים של הקיברנטיקה הפסיכולוגית. אבל אלה מספיקים כדי לחשוף את התעשייה הזו.
קיברנטיקה כלכלית
קיברנטיקה גם חוקרת לעתים קרובות סוגיות כלכליות. קיברנטיקה" היא זו: תחום זה מנסה להשתמש בגילוי הקיברנטיקה ביחס למערכות כלכליות שונות. מאחר שהאחרונות ניתנות לשליטה בדרך כלל, הדיסציפלינה המדוברת קשורה ישירות אליהן.
אם ניקח הגדרה מורחבת יותר, אז קיברנטיקה כלכלית היא מדע שנוצר בצומת של שלושה מדעים: מתמטיקה, כלכלה וקיברנטיקה עצמה. וזו הסיבה שהיא בעלת ערך.
מסקנות
הבנו מהי קיברנטיקה. משמעות המילה הזו התבררה לנו. וזה נהדר. עכשיו אתה לא צריך לחשוב על המשמעות של המילה "קיברנטיקה", מכיוון שאנשים מסוימים אפילו החליטו להקדיש את חייהם למדע זה לאחר קריאת מאמר זה. הייתי רוצה לקוות שכן. מדען קיברנטיקה יכול להיחשב למומחה אוניברסלי בכל תחום. אחרי הכל, רוב תחומי החיים שלנו מבוססים על מערכות מבוקרות שנמצאות בגדר המחקר של מדע זה. מכיוון שהוא הופך ליותר ויותר פופולרי מדי יום, אנו יכולים לומר בבטחה: בינה מלאכותית היא העתיד. סייברנטיקה היא איש מקצוע אמיתי. זו הסיבה שהוא בעל ערך.