Кибернетичен подход при дефиниране на понятието информационна система. Кибернетичен подход към описанието на системите. Теория на информационните процеси и системи

Системно-кибернетичен подход и информация

Горният модел на генезиса на управляващия механизъм съответства на кибернетичния подход към анализа на сложни динамични системи. Основната теза на класическата кибернетика е, че управлението както в машините, така и в живите организми се осъществява по един единствен начин – на принципа на обратната връзка. Обратната връзка предполага, че системата има конкретна цел и редовно съгласуване на междинни, текущи състояния (изходи) на системата за коригиране на поведението. В по-общ смисъл кибернетиката се разбира като наука за основните принципи на управление, разбирано като организация на целенасочени действия чрез обработка на информация. Характеристика на кибернетичния подход е, че той се използва за изследване само на системи, за които е дефинирана концепцията за цел, която е необходима за всеки кибернетичен модел.
Кибернетичната система е целенасочена система, множество взаимосвързани елементи от която са способни да възприемат, запомнят, обработват и обменят информация.
Всяка социална система може да бъде отнесена към класа на кибернетичните системи. Такива системи имат специални системни свойства. Тяхното изследване представлява най-важната задача на теорията на организацията.
Кибернетичната система може да бъде представена като две взаимосвързани подсистеми: контролна и контролирана. Подсистемите са в постоянно взаимодействие: управляващата подсистема предава команди и сигнали на управлявания обект, който от своя страна изпраща информация за текущото му състояние. Както многократно се подчертава, най-важната характеристика на кибернетичната система е обратната връзка и, като следствие, саморегулацията и саморазвитието. От гледна точка на кибернетиката комуникацията е процес на обмен на информация, който регулира поведението на системите (т.е. контролира ги).
Именно кибернетиката разкри ролята на научното управление в живота на обществото, особено във връзка със социални и екологични проблеми, установи общността на механизма за управление на дивата природа, технологиите и обществото, разкри неразривната връзка между информацията и организационните процеси. Кибернетиката определя контролния механизъм като ядрото на развитието на всяка система: благодарение на контрола, системата в процеса на своето развитие извършва постоянна „антиентропийна“ дейност - създава организационен ред от хаоса.
Системно-кибернетичният подход е методологическо направление в теорията на организацията, чиято основна задача е разработването на методи за изследване на сложно организирани обекти - системи и обяснителни механизми за тяхното развитие.
Изграждането и разработването на обяснителни модели е една от най-важните задачи на системно-кибернетичния подход. Всичко започва със събирането и анализа на различни факти, които позволяват да се направят определени обобщения и да се идентифицират емпирични (експериментални) модели; след това преминете към дефинирането на механизми, които прилагат тези закономерности. Може да се твърди, че ако има някаква закономерност, потвърдена от факти, тогава има механизми, които осигуряват проявлението на тази закономерност, те трябва да бъдат познаваеми и следователно използвани. Познаването на тези механизми може да помогне да се обясни и предвиди поведението на системата. Трябва да се отбележи, че обяснителният механизъм, както всеки модел, има ограничена валидност, той е валиден при определени условия. Например, проблемът на учението на К. Маркс не е в положителното знание, установено от тази теория, а във факта, че неговите последователи го абсолютизираха, претендирайки за неговата универсалност. Механизъм естествен подборобясни повечето от фактите, емпирично идентифицира моделите на развитие на видовете. Съвременните постижения на биологията обаче показват, че естественият подбор в дарвиновия смисъл не е в състояние да обясни много факти, свързани с еволюцията на видовете.
Системно-кибернетичният подход към изучаването на поведението на сложни системи предполага единството на процесите, протичащи в развиваща се динамична система: натрупване на информация, нейната селекция и структуриране в съответствие с целите на развитието на системата и прехода към нея. на ново ниво на организация:

Развитието на всяка организационна система се основава на механизмите за целеполагане и информация. Въпреки че би било по-точно да се каже, че и трите стълба на кибернетиката - информация, целеполагане и структурна организациялежат в основата на процеса на развитие на всяка система и действат едновременно. Ако искаме да установим последователност, кое е първо - целта, информацията или организацията, тогава ще трябва да решим философски проблеми: кое е първо - яйцето или кокошката?
Както в процесите на организиране на живата природа, така и в социалните системи целта действа като някакво изпреварващо отражение на реалността, като израз на бъдещата необходимост от кибернетична система. Анализът на биологичните, социалните и техническите системи показва, че колкото по-актуална е целевата функция, толкова по-активен, по-бърз е процесът на получаване и използване на информация и преходът към ново ниво на организация. Например началото на Великия Отечествена войнапрез 1941 г. заварва страната неподготвена за прехода към качествено ново ниво на организация. За немислимо кратко време бяха избрани и преоборудвани предприятия за производство на оръжия (автомати, картечници, танкове и др.). В същото време структури, които имат по-малко спешна цел, се изтласкват на заден план.
И така, корекцията на траекториите на развитие на системата се извършва чрез корекция на целите на системата, именно целеполагането определя траекторията на развитие на системата. Целите са присъщи на всяка система. В живите организми основната цел е поддържането на стабилност, хомеостаза. В природните системи е определена ясна йерархия на целите, има основна цел - включване в биосферните цикли, включване на система в суперсистема. По този начин, природни системиизпълняват един от най-важните принципи - принципът на съвместното развитие (ко-еволюция) на системите. Изчислявайки множество опции, използвайки натрупаната структурна информация, системата избира тези, които отговарят на критериите за поддържане на стабилност и съгласуваност с целите на суперсистемата.
В социалните системи възниква набор от цели. В такива системи елементите (подсистемите) сами по себе си са системи, които могат да имат свои собствени цели. А те, тези цели на подсистемите, често не съвпадат с целите на суперсистемата. Задачата на суперсистемата е да осигури съвместно развитие с подсистемите. Ако системата не е в състояние да осигури съвместното развитие на системата и нейните собствени елементи, настъпва системна криза. Например, когато елементите на системата (индустрии, министерства, висши служители) поставят собствените си интереси над интересите на системата, възниква класическа „системна криза”. Системният подход задължава целите за развитие на подсистемите да се съпоставят с целите на суперсистемата. Например, техносферата, ценена от човека, трябва да съпостави своите цели с биосферата като своя суперсистема, да вмести своите технологии в биосферни цикли, за да запази основните характеристики естествена средаи човешката среда.
Съвременните "постижения" на човека обаче показват, че ако останалата част от природния свят живее според закона за подчинение на външната среда, нейните закони, то човекът, напротив, подчинява околната среда на себе си. Представете си, че вие, управител на фирма, вместо да спазвате законите на държавата, в която живеете, следвате собствените си „закони“ – какво ще се случи с вас и вашата фирма? Вие нарушавате един от най-важните системни принципи – принципа на системната йерархия. Йерархията не е принуда, тя е един от най-важните закони на природата.
По този начин свойствата на елементите (подсистемите) се определят от целите на самата система. Системата е в състояние да отхвърли онези елементи, онези структури, чиито цели противоречат на нейните собствени. Това е едно от най-важните свойства на системата. В този процес на изграждане на собствена структура важна е ролята на информационните взаимодействия между елементите и системата, системата и нейната външна среда.
Системата не би могла да напредне и на йота в развитието си, ако не получава непрекъснат поток от информация за състоянието на външната и вътрешната среда. Информацията е основното понятие на кибернетиката. Идеята, че информацията може да се разглежда като нещо самостоятелно, възниква заедно с кибернетиката, която доказва, че информацията е пряко свързана с развитието и управлението, с помощта на които се осигурява устойчивост и оцеляване. Има много дефиниции на този термин, понякога те са сложни и противоречиви. Причината се крие във факта, че много науки се занимават с информация, кибернетиката е най-младата от тях. В зависимост от областта на знанието информацията е получила много определения: информацията е обозначение на съдържанието, получено от външния свят в процеса на адаптиране към него (Винер); информацията е отрицанието на ентропията (Брилоен); информация - комуникация и комуникация, в процеса на която се елиминира несигурността (Шанън); предаване на информация - разнообразие (Ashby); информация - оригиналност, новост; информация - мярка за сложността на структурите (Mol); информация - вероятност за избор и др. Всяка от тези дефиниции разкрива различни аспекти на едно понятие, но във всички интерпретации предполага съществуването на два обекта: източник на информация и потребител на информация.
Академик Н.Н. Моисеев отнася понятието информация към фундаменталните понятия, наред с материята и енергията. В момента информацията вече е замислена като среда, която захранва управляващите органи, която те сами създават за бъдещо развитие под формата на различни бази данни и банки от данни. Тъй като структурата на организацията става все по-сложна, ролята на информацията и информационното взаимодействие нараства.
Научната кибернетична концепция за информацията до голяма степен се абстрахира от съдържателната страна на съобщенията, като се има предвид техният количествен аспект.
Тренира научна концепцияинформацията разкри нов аспект на материалното единство на света, даде възможност да се подходи към много процеси, които преди това изглеждаха напълно различни от една гледна точка: предаване на телеграфен текст; работа нервна система; шофиране; управление на изстрелването на ракети и др. Всичко това е свързано с процесите на предаване, съхранение и обработка на информация. Понятието информация играе тук роля, аналогична на понятието енергия, което също позволява да се опишат от единна гледна точка най-разнообразните процеси във физиката, химията, биологията и технологиите.
Трябва да се разграничат два вида информация: структурна и оперативна (сигнална). И двата вида информация играят роля в процеса на самоорганизация на системите.
Оперативната или сигнална информация винаги се свързва с връзката на два процеса, с "изпращане" и приемане на сигнал, с предавател и приемник. В кибернетичните системи промените в обекта В - приемник, акцептор на сигнала, причинени от влиянието на А - предавател, донор на сигнал, са не само някои характеристики на В, но стават фактор във функционирането на системата именно като носители на сигнал информация. Някои автори, по аналогия с енергията, използват понятията кинетична и потенциална информация: кинетичната информация циркулира в процеса и с помощта на потенциална (структурна) информация движи процеса на развитие.
Структурната информация характеризира постигнатото ниво на организация на системата или мярката за нейната организираност. Информацията, натрупвайки се, се самоорганизира в структури, започва да съществува сякаш в потенциална форма, а структурата на самата развиваща се система (например пръстени на дървета) може да бъде хранилище на структурна информация. Това е количеството структурна информация, която определя прехода на системата към ново ниво на организация.
Ново ниво на организация означава факта на прилагане на нова опция, избрана от системата, преход към ново ниво на хомеостаза. Броят на информацията расте от цикъл на цикъл, придобива определена структура (хипотези, теории, програми, изобретения и т.н.), такива структури са точките на растеж на нова организация - феноменът на развитието. Въз основа на натрупаната информация, според основните цели на развитие, системата избира единствения вариант и преустройва структурата си; според тази нова опция: системата преминава на ново ниво на организация.
И така, системно-кибернетичният подход към управлението означава единството на процесите на натрупване на информация, нейния подбор и структуриране според целите на системата и прехода към ново ниво на организация. В основата на развитието е механизмът на управление. Системно-кибернетичният подход е възприет от западната икономика още през 60-те години. от миналия век. Множество школи по организационен мениджмънт са преподавали и подготвяли практическа работахиляди мениджъри.
Некадърността на управляващите у нас се проследи на всички нива в йерархията и се превръща в милиардни загуби за държавата.

Турчин В. Ф.

За един кибернетик метафизиката не може да бъде само външно хоби. Трябва да създадем универсални модели на света, които да ни позволят например да интерпретираме човешката мисъл, изразена на естествен език. Каква може да бъде отправната точка за такова смело начинание? Какви концепции трябва да бъдат в основата? Метафизиката трябва да отговори на тези въпроси.

Турчин В. Ф.

Философията е призвана да отговори на такива фундаментални за всяко разумно същество въпроси като: „Кой съм аз?“, „Откъде идвам и къде отивам?“, „Колко вярно е моето знание?“, „Какво в крайна сметка, е природата на нещата?", "Какво е добро и кое е зло?" Всяко време дава своите отговори на тези въпроси. Тези отговори са значително повлияни от текущото състояние на знанието и производството. Нашата философия е резултат от еволюционна теорияв края на 19 век и кибернетиката в средата на 20 век. Това лесно може да се види както в метода, с който подхождаме към философските проблеми, така и в отговорите, които предлагаме.

Норберт Винер

„Кибернетика“ е известна книга на изключителния американски математик Норбърт Винер (1894-1964), която изигра важна роля в развитието на съвременната наука и даде името си на една от най-важните й области. Това руско издание е пълен преводвторото американско издание, публикувано през 1961 г., съдържащо важни допълнения към първото издание от 1948 г. Читателят ще намери също така в приложенията преводи на някои от статиите и интервютата на Винер, включително последното, което той даде малко преди смъртта си за Съединените щати Новини и световен доклад. Книгата, написана в особен свободен стил, засяга широк кръг от проблеми на съвременната наука, от сферата на техническите науки до сферата на социалните и хуманитарните науки. В центъра - проблемите на поведението и възпроизвеждането (естествено и изкуствено) на сложни контролни и информационни системи в технологиите, дивата природа и обществото. Авторът е дълбоко загрижен за съдбата на науката и учените в модерен святи категорично осъжда използването на научна сила за експлоатация и война.

Сам Харис

Трябва ли да се страхуваме от свръхинтелигентния изкуствен интелект? Неврологът и философ Сам Харис смята, че си заслужава. Според него ние сме на ръба на създаването на суперинтелигентни машини, без да решаваме много от проблемите, които могат да възникнат при създаването на AI, който потенциално може да третира хората по същия начин, както третират мравките.

Алексей Потапов

Изкуственият интелект винаги е бил разглеждан в рамките на „биологичната метафора“ – като аналог на човешкия интелект. Създаваните в момента системи с изкуствен интелект обаче, които превъзхождат хората в решаването на различни задачи, изобщо не приличат на хора. Това се отнася дори за такива биологично вдъхновени подходи като изкуствените невронни мрежи. Ще говоря за това как AI учените сега дефинират концепцията за интелигентност, какви проблеми стоят на пътя на изграждането на мислещи машини и дали „биологичната метафора“ е необходима или вредна за преодоляването им.

Евгений Путин

Евгений Путин, аспирант на катедрата по Компютърни технологии» Университет ITMO. Като част от дисертацията си, Евгени изследва проблемите на интегрирането на концепцията за избор на характеристики в математическия апарат на изкуствените невронни мрежи. Юджийн ще говори за това как работят невронните мрежи, какво могат да правят сега, на какво ще са способни в близко бъдеще и дали да чакаме пристигането на Skynet.

Карл Р. Попър

Епистемологията е английски термин за теорията на познанието, преди всичко научно познание. Това е теория, която се опитва да обясни статута на науката и нейния растеж. Доналд Кембъл нарече моята епистемология еволюционна, защото я виждам като продукт биологична еволюция, а именно Дарвиновата еволюция чрез естествен подбор. Считам, че основните проблеми на еволюционната епистемология са следните: еволюцията на човешкия език и ролята, която той е играл и продължава да играе в растежа на човешкото познание; концепции (идеи) за истина и лъжа; описания на състояния на нещата (състояния на нещата) и начина, по който езикът избира състояния на нещата от комплексите от факти, които изграждат света, тоест реалността.

Сергей Марков

На лекцията ще обсъдим втората пролет на изкуствения интелект във факти и цифри, ключови трудове в областта на изкуствения интелект и машинното обучение през 2017 г. Нека поговорим за разпознаване на изображения, разпознаване на реч, обработка на естествен език и други области на изследване; Нека обсъдим новите модели и оборудване през 2017 г. Ще говорим и за приложението на AI и машинното обучение в бизнеса, медицината и науката, както и ще обсъдим какво очакваме от изкуствения интелект и машинното обучение през 2018 г.

Вячеслав Дубинин, Алексей Семихатов

По какво се различава мозъкът от компютъра и до каква степен могат да се сравняват? Ако мозъкът е много по-бавен от съвременната изчислителна технология, тогава защо все още не е възможно да се създаде компютър, който е интелигентен като мозъка? Разглобяват всичко по ред Вячеслав Дубинин - доктор биологични науки, професор в катедрата по физиология на човека и животните, Биологическия факултет на Московския държавен университет, водещ Алексей Семихатов - доктор на физико-математическите науки, водещ изследовател на Физическия институт Лебедев.

Напоследък все по-голямо внимание на учените привлича нова посока на изследване - емоционалното изчисление (Affective computing). Ролята на емоциите в еволюцията на естествения интелект е голяма, изкуствен интелектвъпреки че пропуска много в това отношение, в него е невъзможно да се въплътят много явления, свързани с емоционална картина, с емоционално състояниечовек. Учените с изкуствен интелект се подпомагат активно от когнитивни невролози, психолози и философи.

Проблемът за изясняване от обща позиция на закономерностите на процесите на самоорганизация и образуване на структури се поставя не само от синергетиката. Важна роля за разбирането на много от основните характеристики на тези процеси изигра кибернетичен подход,понякога се представя като абстрахиране „от конкретни материални форми“ и следователно се противопоставя на синергичен подход, който взема предвид физически основиспонтанно образуване на структури.

В тази връзка има достатъчно основания да се отбележи, че създателите на кибернетиката и съвременна теорияавтоматите могат с право да се считат за предшественици на синергетиката.

Кибернетика(от гръцки. кибернетична мрежа- изкуството на управлението) е наука за управление на сложни системи с обратна връзка.

Самият термин "кибернетика" се появява преди 25 века, когато древногръцкият философ Платон я нарича изкуството да се управлява кораб. IN началото на XIX V. Френският физик и математик А.М. Ампер, създавайки класификация на науките, нарича кибернетиката наука за управлението. След смъртта на А.М. Ампер тази дума е забравена.

През 1948 г. американският математик Норберт Винер в книгата си "Кибернетика ..." дефинира тази концепция като наука за управление и комуникация при животни и машини. Оригиналността на тази наука се състои в това, че тя изучава не материалния състав на системите и не тяхната структура (конструкция), а резултата от работата на този клас системи.

Преди това Н. Винер работи три години в Института по кардиология в Мексико Сити. Тогава той решава да създаде единна наука, която изучава процесите на съхранение и обработка на информация, управление и контрол.

Един от критични задачикибернетика - изучаване на системите за управление на живата природа. Ключовият проблем при неговото решение беше концепцията обратна връзка,влиянието на последствията върху причините, които ги причиняват и определят хода на процеса.

Обикновено има два вида обратна връзка:

• положителенобратна връзка между системата и средата, когато външното влияние на средата води до натрупване на вътрешни промени в системата и образуване на нови структури;
• отрицателенобратна връзка между системата и средата, когато външното влияние на средата се намалява или анулира и системата се връща към своя инвариант, т.е. отклонението от стабилното състояние се коригира след получаване на информация за това.

Кибернетиката се занимава с изучаването на сложни системи с отрицателна обратна връзкатези. такива системи, които поддържат инвариантно състояние в резултат на взаимодействие с околната среда.

Кибернетиката възниква на пресечната точка на математиката, технологиите и неврофизиологията и е интердисциплинарен подход в рамките на нова системна парадигма, която се използва и в други науки - физика, геология, биология, социология.

В кибернетиката понятието "черна кутия" за първи път е формулирано като устройство, чиято вътрешна структура е неизвестна, но резултатът от излагането му може да бъде проследен.

В кибернетиката системите се изучават чрез техните реакции на външни влияния.

Кибернетиката също даде фундаментален статус в естествените науки на концепцията информацията като мярка за организация на систематаза разлика от концепцията за ентропията като мярка за дезорганизация.

За да направим по-ясно значението на информацията, нека разгледаме дейността на нареченото идеално същество "Демонът на Максуел".Идеята за такова същество, нарушаващо втория закон на термодинамиката, е очертана от английския физик Максуел в книгата му „Теорията на топлината“ (1871 г.). Работата на „демона Максуел“ може да си представим по следния начин.

Когато частица със скорост над средната се приближи до вратата от купето Аили частица със скорост под средната се приближава към вратата откъм купето IN, портиерът отваря вратата и частицата преминава през дупката. Когато от отделението излезе частица със скорост под средната Аили частица със скорост над средната идва от отделението IN,вратата се затваря.

Така в отделението се концентрират частици с по-висока скорост IN,и в отдела Аконцентрацията им намалява. Това причинява очевидно намаляване на ентропията; и ако свържем двете отделения с топлинен двигател, изглежда, че ще получим вечен двигател от втори вид.

Може ли "демонът на Максуел" да действа? Да, ако получи информация от приближаващите се частици за тяхната скорост и точката на удар в стената. Това прави възможно свързването на информацията с ентропията.

Възможно е аналози на такива „демони“ да работят в живи системи (например ензимите могат да твърдят това).

Концепцията за информация е голямо значениече е включено в името на ново научно направление, възникнало на базата на кибернетиката - информатика(от съчетанието на думите "информация" и "математика").

Кибернетиката разкрива зависимости между информацията и другите характеристики на системата. Работата на „демона на Максуел“ позволява да се установи обратно пропорционална връзка между информацията и ентропията: с увеличаване на ентропията информацията намалява (тъй като всичко е осреднено); обратно, намаляването на ентропията увеличава информацията. Връзката на информацията с ентропията също свидетелства за връзката на информацията с енергията.

В рамките на кибернетиката се формулират и други понятия: "управление", "организация" и др., които се използват и от много научни дисциплини.

Кибернетиката също така създава нови изследователски методи, по-специално върху моделите, открити от кибернетиката, базирани симулационен метод, широко използвани както в природните, така и в хуманитарните науки.

Създателят на кибернетиката, Н. Винер, като цяло твърди, че физическото функциониране на живия организъм и най-модерните комуникационни машини са приблизително еднакви в опит да се контролира нивото на ентропия с помощта на обратна връзка.

И двете системи имат сензори или рецептори, които им позволяват да получават информация от заобикаляща средана ниско енергийно ниво и го използвайте за по-нататъшни действия срещу

външен свят. И в двата случая има изкривявания на информацията поради влиянието на самия апарат за възприятие, жив или изкуствен. Целта на получаването на информация е да се повиши ефективността на действията във външната среда. И в двата случая резултатът от действия (а не намерения) се връща в някакъв регулаторен център.

Така процесите на управление, според Н. Винер, се подчиняват на едни и същи закони, независимо дали протичат в обществото, живата или неживата природа.

В края на ХХв. развитие информационни технологиидоведе до създаването на глобалната информационна мрежа Интернет. От техническа гледна точка Интернет е асоциация от транснационални компютърни мрежи, които свързват всички видове компютри, които физически предават информация по всички налични видове линии. Интернет е децентрализиран, така че изключването дори на значителна част от компютрите няма да повлияе на работата му.

Според прогнозите още през първата четвърт на XXI век. Интернет ще стане достъпен по същия начин като телефона или телевизията, а информацията вече се е превърнала в най-важния фактор в развитието на съвременната култура.

Наред със субстратния (реален) и структурния подход, кибернетиката въведена в научна употреба функционален подходкато друг вариант на системния подходв широкия смисъл на думата.

Обобщаващият характер на кибернетичните идеи и методи доближава науката за управлението, която е кибернетиката, до философията. Задачата за обосноваване на първоначалните концепции на кибернетиката, особено като информация, контрол, обратна връзка и т.н., изисква достъп до по-широка, философска област на знанието, където се разглеждат атрибутите на материята - общи свойствадвижения, закони на познанието.

Кибернетика- наука за общите закони на управление в природата, обществото, живите организми и машини, изучаващи информационните процеси, свързани с управлението на динамични системи. Кибернетичен подход- изследването на системата въз основа на принципите на кибернетиката, по-специално чрез идентифициране на преки и обратни връзки, изучаване на процесите на управление, разглеждане на елементите на системата като определени " черни кутии» (системи, в които само тяхната входна и изходна информация е достъпна за изследователя, а вътрешната структура може да не е известна).

В кибернетиката и обща теориясистемите имат много общо, например представянето на обекта на изследване под формата на система, изследването на структурата и функциите на системите, изследването на проблемите на управлението и т.н. Но за разлика от теорията на системите, кибернетичните практики информационенподход към изучаването на процесите на управление, който идентифицира и изучава различни видове информационни потоци в обектите на изследване, начини за обработка, анализиране, трансформиране, предаване и др. Управляван в общ изгледсе разбира като процес на формиране на целенасоченото поведение на системата чрез информационното въздействие, произведено от човек или устройство. Разграничават се следните управленски задачи:
· задача за поставяне на цели– определяне на необходимото състояние или поведение на системата;
· стабилизиращ проблем- поддържане на системата в текущото й състояние при смущаващи въздействия;
· задача за изпълнение на програмата– прехвърляне на системата в необходимото състояние при условия, когато стойностите на контролираните променливи се променят според известни детерминистични закони;
· задача за проследяване– осигуряване на необходимото поведение на системата при условия, когато законите на изменение на управляваните величини са неизвестни или се променят;
· проблем с оптимизацията– задържане или прехвърляне на системата в състояние с екстремни стойности на характеристиките при зададени условия и ограничения.

От гледна точка на кибернетичния подход управлението на LAN се разглежда като съвкупност от процеси за обмен, обработка и трансформация на информация. Кибернетичният подход представя LAN като система с управление (фиг. 5.1), която включва три подсистеми: система за управление, обект на управление и комуникационна система.

Ориз. 5.1. Кибернетичен подход към описанието на лекарствата

Системата за управление заедно с комуникационната система образува система за управление. Комуникационната система включва канал директна връзка, който предава входната информация (x) и канала обратна връзка, чрез който информацията за състоянието на обекта на управление (y) се предава на системата за управление. Информацията за контролирания обект и околната среда се възприема от системата за управление, обработва се в съответствие с определена цел на управление и се предава на обекта на управление под формата на контролни действия. Използването на концепцията за обратна връзка е отличителна черта на кибернетичния подход.

Основните групи функции на системата за управление са:
· функции за вземане на решения или функции за преобразуване на информационното съдържание са основните в системата за управление, изразяват се в трансформиране на съдържанието на информацията за състоянието на обекта на управление и външната среда в управляваща информация;
· рутинни функции за обработка на информация не променят значението на информацията, а обхващат само отчитане, контрол, съхранение, търсене, показване, репликация, трансформация на формата на информацията;
· комуникационни функции свързани с довеждането на разработените решения до обекта на управление и обмена на информация между вземащите решения (събиране, предаване на текстова, графична, таблична, електронна и др. информация по телефон, факс, локални или глобални мрежи за данни и др.).

Прилагането на кибернетичния подход към логистиката изисква описание на основните свойства на лекарствата с помощта на математически модели. Това прави възможно разработването и автоматизирането на оптимизационни алгоритми за кибернетична система за управление.

21. Какво е оперативни изследвания? Защо методологията за изследване на операциите се използва в логистиката? Типичните задачи на оперативните изследвания са тяхната същност.

Оперативно изследване -това е методология за прилагане на математически количествени методи за обосноваване на решения на проблеми във всички области на целенасочената човешка дейност. Методите и моделите за изследване на операциите ви позволяват да получите решения, които най-добре отговарят на целите на организацията.

Основен постулатИзследването на операциите е: оптимално решение(контрол) е такъв набор от стойности на променливи, които постигат оптимален(максимална или минимална) стойност на критерия за ефективност (целева функция) на операцията и са спазени посочените ограничения. Предметоперативните изследвания в логистиката са задачите за вземане на оптимални решения в логистична система с управление въз основа на оценка на ефективността на нейното функциониране. Характерните понятия на изследването на операциите са: модел, променливи променливи, ограничения, целева функция.

Кибернетиката е наука за общите закони за управление в природата, обществото, живите организми и машини или наука за управлението, комуникацията и обработката на информация. Обект на изследване са динамичните системи. Предмет са информационните процеси, свързани с тяхното управление.

Кибернетичната система е целенасочена система, по отношение на която се приема предположението за относителна информационна изолация и абсолютна материална и енергийна пропускливост. Логистичната система като целенасочена, динамична, управляема в този смисъл принадлежи към категорията на кибернетичните системи.

Кибернетичен подход - изследване на система, базирана на кибернетични принципи, по-специално чрез идентифициране на преки и обратни връзки, разглеждайки елементите на системата като някои "черни кутии".

Целта на кибернетичния подход в логистиката е прилагането на принципи, методи и технически средства за постигане на най-ефективни резултати от логистичното, тоест оптимизиращо управление в един или друг смисъл. Основните понятия на кибернетиката са: система, обратна връзка, информация.

Системите, изучавани от кибернетиката, са набор от елементи, свързани помежду си с верига от причинно-следствени зависимости. Такава връзка между елементи се нарича "връзка".

Използването на кибернетиката в логистиката служи както за методологични (когнитивни) цели, така и за предприемаческа практика. Методическата цел се постига с факта, че кибернетиката ни позволява да разгледаме по нов начин начините на връзки между елементите и начините на функциониране на логистичните системи:

· Като цяло промишлено-търговски, стопански, възпроизводствени цикли и техните отделни части (връзки). Например: "механизмът" на пазара на паричното обращение, обменът на стоки чрез външна търговия.

· Научно направление на приложенията на кибернетичните идеи и методи към икономическите системи, които включват логистика, т.е. оптимизиращи системи.

Икономическата кибернетика се развива в три взаимосвързани направления.

1. Теория икономически системии модели: методология на системния анализ на икономиката и нейното моделиране, отразяване на структурата и функционирането на икономическите системи в модели; проблеми на икономическото регулиране, съотношението и взаимното съгласуване на различни стимули и взаимодействия във функционирането на икономическите системи;

2. Теорията на икономическата информация разглежда икономиката като информационна система; той изучава потока от информация, който циркулира в индустриални и търговски системи.

3. Теорията на системите за управление в икономиката конкретизира и обединява изследванията на други раздели на икономическата кибернетика; практическият резултат от тази теория е ACS.

Кибернетичният подход се основава на идеята за възможността да се разработи общ подход за разглеждане на процесите на управление в система от различно естество. Предимството на тази идея се състои в това, че се оказа възможно, освен общи разсъждения от методологичен характер, да се предложи и ефективен апарат за количествено описание на процесите, за решаване на сложни проблеми на управлението, базирани на методите на приложна математика.

Основните характеристики на кибернетиката като самостоятелно научно направление са следните:

· Кибернетиката допринесе за формирането на информационната концепция за представяне на системи.

· Кибернетиката разглежда системите само в динамика.

Кибернетични практики вероятностни методиизследвания на поведението на сложни системи.

· В кибернетиката се използва метод за изучаване на системи с помощта на концепцията за "черна кутия", което означава система, в която само входната и изходната информация на тази система е достъпна за изследователя, а вътрешната структура може да бъде неизвестна.

· Много важен метод на кибернетиката, използващ понятието "черна кутия", е методът на моделиране.

Сравнението на кибернетичните и системните подходи в логистиката ни позволява да направим едно заключение, което е важно за разбирането на същността на общите научни методологични области като цяло и на системния подход в частност. По-конкретно, научната методология, чиито принципи са приложими в рамките не на една, а поне на няколко дисциплини, може да се появи в две разновидности.

В първия случай методологията не само формулира определени идеи или принципи на методологичен ред, но също така предоставя доста подробен изследователски апарат; във втория случай такъв апарат отсъства, поне в твърдо фиксирана форма. Тези два типа случаи въплъщават съответно теоретичната кибернетика и системния подход. Липсата на системен подход (за разлика от кибернетичния) на еднозначно фиксиран изследователски апарат прави неговите методологични функции малко по-неясно дефинирани, но не по-малко значими. Тази добре позната неяснота произтича от естеството на системния подход и неговите първоначални настройки. Както е известно, кибернетиката също оперира с понятието система и редица други понятия, които се считат за специфични за системния подход. Но в кибернетиката, с всички огромни различия в специфичните видове системи, с които се занимава, комуникациите и контролните процеси остават основният обект на системно разглеждане. Системният подход, от друга страна, претендира за особен вид универсалност. За него последователността на обекта на изследване е по същество идентична с неговата цялост. Може да се счита, че кибернетиката се развива по индуктивен път, докато в развитието на теорията на системите преобладават дедуктивните тенденции.

И така, какви са приликите между кибернетиката и теорията на системите?

· Обект на разглеждане са системите, като винаги се подчертава системността на предмета.

· Ако е възможно, те се отвличат от основата на разглежданите системи и изучават само техните най-общи свойства и характеристики.

· И в кибернетиката, и в теорията на системите основните обекти на разглеждане са структурата и функциите на системите. Тъй като могат да функционират само системи, които се променят във времето, тоест да променят състоянието си и по този начин да влияят върху външната и вътрешната среда, това означава, че и в двата случая обект на изследване са динамичните системи.

· Тъй като и в двата случая се изследва връзката между структура и функции, синтезът на структури, които осигуряват необходимото функциониране (поведение), доколкото те по същество изследват проблемите на целесъобразната промяна в системите, т.е. проблемите на управлението.

Разликата между кибернетиката и теорията на системите е следната:

§ Теорията на системите, изучавайки, подобно на кибернетиката, поведението и функционирането на системите, не се фокусира върху информационните аспекти на тези явления.

§ Теорията на системите и кибернетиката се различават по областите на избор на конкретни предмети на обучение и естеството на използваната апаратура. Кибернетичните явления първоначално се основават на такива понятия като моделиране, информация и обратна връзка; в момента те използват общосистемен апарат и общи методологични концепции.

Теоретичната кибернетика въоръжава не само отделните си дисциплини, но в една или друга степен цялата съвременна науканякои основни принципиисторически характер, преди всичко идеите за йерархично организирано управление и информационни връзки. Въпреки цялата си абстрактност и универсалност, кибернетичното мислене от самото начало беше фокусирано върху много специфичен тип процеси и връзки в реалния свят - върху процесите и връзките на управлението.

Методът за представяне на логистични модели, предложен в кибернетичния подход, се основава, както и в системния анализ, на добре познатата позиция, че движението, промяната и процесите са присъщи на всички обекти на промишлена и търговска дейност. Оттук и така нареченият процесен метод на кибернетично отразяване на логистичните системи. Според този метод първият и основен елемент на всяка логистична система (или неин модел) е процес,в които ресурсните потоци са оптимално трансформирани. Следователно процесният начин на представяне на логистичните системи може да се нарече и оптимално поточно предаване.

Вторият елемент от модела на кибернетичния поток е вход. Той просто представлява потока от ресурси, консумирани в процеса. Например за организационната и технологичната част на логистичната система това е оборудване, работна система, суровини и т.н., за информация - това е изходна информация, технически средства за нейната обработка. Можем също така да кажем, че всичко, което се променя в хода на процесите, се нарича вход.

Третият елемент на кибернетичния модел е изход. Това е резултат от трансформацията на самите входове, тоест потокът от създадени или изразходвани ресурси. В логистичните системи изходите могат да бъдат готови продукти, производствени отпадъци, освободено оборудване, изходна информация и др. Съвкупността от връзки между елементите на системата осигурява тяхното съвместно функциониране - потоци между елементи (връзки) на една система или между системи. Ако връзката прехвърля изходното действие на един елемент към входа на всеки следващ елемент от същата система, тогава тя се нарича праввръзки.

Четвъртият елемент на кибернетичния модел е Обратна връзка. Това е връзката между изхода на всеки елемент и входа на предшестващия го елемент в същата система. Той извършва редица операции за коригиране на елементите на системата. Правете разлика между положителна и отрицателна обратна връзка. Положителната обратна връзка се връща към входната част на сигнала, получен на изхода на елемента или системата. Положителната обратна връзка не коригира входния сигнал, а само увеличава неговата стойност.

При отрицателна обратна връзка сигналът, получен чрез него, може да не съвпада по знак с оригиналния. Това дава възможност да се сравни полученият резултат с планираната цел и, ако е необходимо, да се коригира поведението на елемента или системата като цяло. На практика навременността на такава корекция е важна, за да се избегне значително отклонение на системата от траекторията на движение към планираната цел. Принципът на обратната връзка е в основата на логистичното управление на промишлени и търговски дейности, той характеризира способността на логистичната система да възприема и използва информация за резултатите от собствената си дейност за постигане на целта по най-добрия (оптимален) начин и във възможно най-кратки срокове. . Отчитане на продуктите, произведени от цеха, и използваните суровини, регулирането на търсенето на продукти по цени, материални стимули, използването на тарифи за привличане на товари за транспорт е различни формиобратна връзка в логистичните кибернетични системи.

Петият и последен елемент от кибернетичния модел на логистичната система е ограничения, които се състоят от целите на системата и така наречените принудителни връзки. За производствените и търговските системи една от целите е пускането на продукти с определен асортимент, обем и качество, себестойност; за информационната част на системата - получаване на необходимата информация. В тези случаи като принудителни връзки могат да действат различни ограничения на ресурсите, методът на обработка на информацията, техническите характеристики на средствата за нейното внедряване и др.

В съответствие с възприетата интерпретация на логистичната система, нейното разделяне на подсистеми е разделянето на логистичния процес на подпроцеси (операции, функции) със съответните входове и изходи. Всеки вид даден логистичен процес е вход към следващия (няма входове „отникъде“ и изходи „за никъде“; ако някъде се произвежда ресурс, значи е необходим за нещо), т.е. всички процеси са взаимосвързани. Това е връзката, която определя проследяването на логистичните процеси.

Информационният подход към процесите на управление е първата характеристика на кибернетиката. В информационната интерпретация на кибернетичния подход управлението в организационните системи, които включват логистични системи, се разглежда предимно като процес на трансформация на информация: информацията за обекта на управление се възприема от системата за управление, обработва се в съответствие с определена цел на управление, и се предава на обекта под формата на управляващи действия.управление. Следователно концепцията информацияпринадлежи към най-фундаменталните концепции на кибернетиката. В интерпретацията на информацията процесите на кибернетичен контрол се свързват с получаването, предаването, обработката и използването на информация. Процесите на получаване на информация, нейното съхранение и предаване в този случай се идентифицират с понятието "комуникация". Преработката на възприетата информация в сигнали, насочващи дейността в обекта, се идентифицира с понятието контрол. Ако системите са в състояние да възприемат и използват информация за резултатите от тяхното функциониране, тогава те казват, че имат обратна връзка. Обработката на информацията, постъпваща по каналите за обратна връзка в сигнали, коригиращи дейността на системата, се нарича регулиране. Има разлика между термините "управление" и "регулиране": ако считаме, че управлението означава въздействие върху резултатите от системата за постигане на планираната цел, тогава регулирането означава вида управление, основано на метода за изравняване на отклоненията от норма (стандарт, зададена стойност). Устройствата (или органите), служещи за тази цел, се наричат регулатори.

Кибер регулация

При кибернетичното управление на LAN се предава различна счетоводна и статистическа информация по канали за обратна връзка. Обратната връзка създава възможност за ефективно управление при променящи се условия на работа на обекта на управление, дори и в случаите, когато смущаващите влияния не могат да бъдат измерени или когато тяхното влияние не е известно предварително. Това се дължи на принципа на разработване на управляващо действие, присъщо на затворените кибернетични системи, въз основа на отклонения на действителната стойност на контролираната променлива от нейната изисквана (зададена, изчислена, референтна) стойност, независимо от причините, причинили определеното отклонение. Кибернетичните системи за регулиране, които осигуряват изпълнението на дадена програма за управление, имат отрицателна обратна връзка. Има три вида основни контролни задачи: стабилизиране, програмно управление и проследяване (мониторинг).

Целта на стабилизирането е поддържане на зададена постоянна стойност на изходната стойност на регулирания обект. Така регулирането на хода на производствения и търговския процес може да преследва целта да поддържа постоянството на освобождаването (маркетинга) на продуктите, определено от плана (търсенето). Отчитането на резултатите от производството може да се извърши според отклоненията на действителната продукция от изчислената. Тази обратна информация отива при логистиците, които вземат решения за отстраняване на отклоненията.

Софтуерното управление осигурява промяна на изходната променлива на управляващия обект в съответствие с зададена програма. Промяната в изходната променлива може да бъде дадена като функция на времето или друг аргумент, като например интензивността на входа на обекта. Така например някои хранителни продукти влизат в търговската мрежа през деня в съответствие с определен график. Той определя изменението на интензивността на транспортиране на тези товари в зависимост от времето, а изпълнението му се осъществява от органа за управление на транспорта.

Третият тип регулиране - проследяване(мониторинг) – различава се по това, че тук програмата не се изчислява предварително, а се определя от поведението на наблюдавания обект.

Основната формула на теорията на регулирането

За ефективното прилагане на кибернетичния подход в логистиката е много важно да се формира мислене в термини и категории на регулиране с обратна връзка, което може да помогне да се разбере логиката на преценките при извеждане на основната формула на теорията за регулиране. Удобно е да се вземе предвид това при анализа на процеса на управление в инженерството, като се симулира под формата на диаграма на обратна връзка.

"Вход" X "Изход"

∆x ∆y

Ориз. 10.1. Контролна верига за обратна връзка

В регулираната система H входното състояние X се трансформира в изходно състояние Y, което може да се означи като H - регулирана система; X \u003d (X 1, X 2, ...., Xn) - входен вектор; Y \u003d (Y 1, Y 2, ...., Un) - изходният вектор, както следва Y \u003d HX.

Както показва блоковата схема, текущото състояние на изхода Y след сравнение с еталонното или неговата зададена стойност се предава на входа на контролера T, който го преобразува в състоянието на своя изход X*. Изходното състояние на контролера се добавя към стойността на изходното състояние X на системата H. И накрая, входното състояние на системата H е X+X*. Корекцията на изхода на системата H зависи от състоянието на нейния изход Y. Нека означим с Y' дадената стойност, т.е. желаната норма на състоянието на изхода на управляваната система. Съответната настройка на регулатора T е, че корекцията X* причинява изравняването на всяко отклонение Y* от зададената стойност Y и привежда състоянието на изхода на регулираната система до дадена скорост, т.е. Y*=Y' -Й. Може да се направи изчисление, което количествено определя така описаната обратна връзка. Нека първо приемем, че в регулираната система възниква пряка трансформация, която се състои в умножаване на входното състояние по реално число H, тогава Y=HX. Пропорционалното преобразуване се нарича усилване, ако H>1, или затихване, ако H<1. В этих случаях системы, в которых происходит пропорциональное преобразование, называются соответственно усилителями или ослабителями.

Показателят H=U/X се нарича пропускателна способност на системата.

Характеристика на логистичната кибернетична система е способността да променя своето движение, да преминава в различни състояния под въздействието на различни управляващи действия. Винаги има някакъв набор от движения, от които се прави изборът на предпочитаното движение. Там, където няма избор, няма и не може да има контрол.

По този начин логистичните (управлявани) системи се разглеждат не в статично състояние, а в движение и развитие, което радикално променя подхода към тяхното изследване и в някои случаи дава възможност да се разкрият закономерности, да се установят факти, които иначе биха били неоткрити. Устойчивостта като функционално свойство на логистичните системи, което е от решаващо значение за оценка на ефективността на системите, би било невъзможно без разбиране на динамиката на протичащите в тях процеси.