Кибернетика

Кибернетика — это наука об общих законах управления в машинах и живых организмах. Возникновение кибернетики обусловлено прежде всего потребностями практики — необходимостью создания сложных систем автоматического управления. В отличие от других наук, также связанных с созданием указанных систем, кибернетика занимается не исследованием и разработкой отдельных, частных технических вопросов, а изучает то общее, что свойственно всем процессам управления, независимо от их физической природы. Основная задача кибернетики состоит в создании единой теории процессов управления.

Одним из важнейших понятий кибернетики является понятие о цели управления. Управление — всегда целенаправленный процесс. Система управления существует или создается именно для обеспечения достижения определенной цели.

Процесс управления может происходить только в соответствующим образом организованной системе, в которой можно выделить управляющие и управляемые (исполнительные) органы. Между отдельными органами системы управления происходит обмен информацией. Любая система управления каким-либо образом взаимодействует с внешней для нее средой, являющейся источником различных возмущений, т. е. информации, не соответствующей цели функционирования. Восприятие этих возмущений и соответствующее реагирование на них характерно для любой системы управления. В этом случае также можно проследить соответствующие потоки информации— от чувствительных органов (датчиков)   к   управляющим   и   затем  к исполнительным. В свою очередь сигналы информации от исполнительных органов могут быть поданы на чувствительные или управляющие органы — сигналы обратной связи, обеспечивающие, например, информацию о состоянии исполнительного органа. Таким образом, в любой системе управления постоянно происходит необходимый обмен информацией. Понятие информации является одним из основных в кибернетике, которая изучает процессы управления именно с информационной точки зрения, уделяя значительно меньше внимания энергетическим и конструктивным характеристикам реальных систем управления. Поэтому нередко кибернетику определяют как науку о способах восприятия, передачи, хранения, переработки и использования информации в машинах и живых организмах.



В сферу рассмотрения кибернетики входит изучение структуры и различных физических принципов работы систем управления. При этом основное внимание уделяется способностям различных структур воспринимать и перерабатывать информацию. По своим методам кибернетика является наукой, широко использующей математический аппарат, в частности для формального описания работы систем управления и их органов — построения их математических моделей. Изучение математических моделей и применение математических методов позволяют создавать оптимальные с точки зрения выбранного критерия системы управления, т. е. системы, обеспечивающие наиболее близкое достижение   установленных   целей.

Значительное внимание в кибернетике уделяется так называемым самонастраивающимся, или адаптивным, системам, которые могут самостоятельно переходить из произвольных начальных состояний в устойчивые, соответствующие характеру внешних возмущений, являющимся в общем случае наиболее целесообразными для данных условий.

Наличие общей теории управления обеспечивает возможность успешного практического использования многих идей кибернетики. В зависимости от области интересов и исследований кибернетику подразделяют на ряд разделов. Так, например, выделяют техническую кибернетику — науку об управлении техническими системами, биологическую кибернетику — науку об управлении в живых организмах, и т. д.

Отдельные аспекты кибернетики выделяют в область конкретных практических интересов. Так, медицинская кибернетика имеет своей основной целью использование идей, понятий и достижений общей теории управления в области медицины.

Работы в области медицинской кибернетики направлены на создание устройств и систем управления, обеспечивающих возникновение новых эффективных методов и способов лечения. Подобные системы уже сегодня с успехом применяются на практике — аппараты «искусственная почка», «искусственное сердце» и т. д. Начинает внедряться в практику машинная диагностика: электронная вычислительная машина по заданной программе анализирует введенные в нее данные о состоянии больного и выдает свой диагноз. Ведутся работы по автоматизации управления медицинскими учреждениями и их комплексами и т. д. Однако внедрение идей кибернетики в медицину находится сегодня в начальной стадии.