 |
|
Розвиток кібернетики у XX ст.
Тих, хто створював нові напрямки у науці, мало. Ще менше
людей, які створили нові науки. Один з таких є великий, визначний
американський математик Норберт Вінер − творець кібернетики. У
другій половині ХХ − на початку ХХІ ст.ст. вона стала потужним
інтелектуальним напрямком. Нова наука виникла з різних дисциплін,
які раніше не пересікались − математики, біології, соціології,
економіки. Вона оголосила єдиний підхід до проблем зв′язку і
управління, містить цілий комплекс нових ідей, що надихнули
американського вченого Вінера на винахід для неї спеціальної назви
− кібернетика (від грецьої kybernetes − «керманич»). Вчений США
визначив кібернетику як науку про «управління і зв′язки в тваринах і
машинах».
Передісторія розвитку теорії і практики управління процесами
охоплює відомості про зародження великої кількості регуляторів,
систем і комплексів, що були створені вченими, інженерами і
винахідниками за багато століть. Вони і прокладали шлях до появи
нових напрямків у науці, одним з яких стала кібернетика. Цей шлях
позначений появою перших автоматів у давнину і бурхливим їх
розвитком у середньовіччі. В наші дні такі пристрої, як відомо,
використовуються людиною у багатьох сферах її діяльності.
Математики Леонард Ейлер (1707−1783 рр.) і Д.Бернуллі
(1700−1782 рр.) за допомогою законів механіки описали основні
процеси руху людини і обгрунтували можливість їх відтворення
механізмами. Створена ними теорія покладена в основу методів
проектування маніпуляторів, які стали широко викорстовуватись у
промисловості тільки всередині ХХ ст.
Відомий французький медик Жюльєн де Ламетрі написав книгу
«Людина-машина». Автор стверджував, що майже усі функції
живого організма можна реалізувати за допомогою механізмів. При
цьому зверталась увага на великі технічні труднощі вирішення даної
проблеми. Ламетрі вважав, що неможливо здійснити лише процес
розмноження механізмів. Через 200 років Нейман торетично
обгрунтував можливість організації процесів їх розмноження.
Кібернетики були математиками, нейробіологами,
дослідниками соціальних явищ, інженерами. Їх зацікавив рівень
описання цих явищ. Концентруючись на паттернах зв′язку (паттерн
− від грецької − піфагорейська назва числа, що обмежує матерію і
надає їй форму), особливо в замкнутих ланцюгах і мережах.
Дослідження кібернетиків привели до появи понять зворотного зв′
язку, саморегуляції і згодом самоорганізації.
Вінер усвідомив, що висунуті ним поняття повідомлення,
управління і зворотнього зв′язку, які віднесені до паттерн організації,
тобто до нематеріальних сутностей, надзвичайно важливі для
наукового описання життя. Він розширив поняття паттерна - від
паттернів зв′язку і управління, властивих тваринам і машинам, до
загальної ідеї паттерна, як ключової характеристики життя.
Під час Другої світової війни Вінер майже цілком присвятив
себе науковій творчості у військовій справі. Він досліджує задачі
руху літака при зенітному обстрілі. Обдумування і
експериментування переконали його в тому, що система управління
вогнем зенітної артилерії має бути системою зі зворотнім зв′язком,
який відіграє істотну роль у людському організмі. Все більшу роль
починають відігравати прогнозуючі процеси, здійснюючи які не
можна покладатись на людську свідомість.
Існуючі на той час обчислювальні машини необхідною
шкидводією не володіли. Це вимусило Вінера сформулювати ряд
вимого до таких машин. По суті, ним були спрогнозовані шляхи,
якими в подальшому пішла електроннообчислювальна техніка.
Обчислювальні прилади, на його думку, «повинні складатись з
електронних ламп, а не з зубчастих передач чи електромеханічних
реле. Це необхідне для забезпечення достатньо швидкої дії».
Наступна вимога полягала в тому, що в обчислювальних пристроях
«повинна використовуватись більш економічна двоїчна, а не
десятирична система обчислення». Машина, на думку Вінера,
повинна сама корегувати свої дії. У неї необхідно виробити здатність
до самонавчання. Для цього її треба наділити блоком пам′яті, де б
відкладались сигнали, що керуюють, а також ті відомості, які машина
отримає під час роботи. Іншими словами, якщо раніше машина була
тільки виконавчим органом, що цілком залежить від людини, то зараз
вона стає тією, що думає і набуває певну долю самостійності. В 1943
р. Вінер у співавторстві з двома вченими опублікував статтю
«Поведінка, цілеспрямованість і телеологія», що являє собою ескіз
кібернетичного методу.
У 1946 р. у Вінера визріла думка написати книгу і розповісти в
ній про загальні закони, що діють в галузі автоматичного
регулювання, організації виробництва і в нервовій системі людини. У
1948 р. з′явилась його книга «Кібернетика», яка одразу ж привернула
увагу несподіваними висновками. Її поява стала помітною і
приголомшливою для громадської думки. В історії кібернетики, як і в
будь-якій іншій науці, можна відзначити два періоди: накопичення
матеріалу і оформлення його в нову науку.
Вихід у світ книги «Кібернетика» миттєво перетворив Вінера з
вченого−працівника у фігуру громадського значення. Кібернетика
одразу ж набула популярності − стала модою, проникла у
фантастику.
Засновником сучасної теорії керування сам Вінер вважав
Максвелла. Теорія автоматичного регулювання була в основному
сформульована ним, а також І.О.Вишнеградським, О.М.Ляпуновим і
А.Стодолою. Можливо книга Вінера відображає відомості, що
зібрані в єдиний відомий, але розрізнений матеріал.
Наприкінці ХІХ ст. інженер А.Стодола опублікував в одному з
швейцарських журналів статтю, присвячену теорії регулювання.
Вона розглядає принцип керування за допомогою зворотного зв′язку.
Своєрідність обчислювальної техніки знаменна тим, що перші
обчислювальні машини одразу ж відкрили перед людиною
можливість механізації розумової праці. «Математичне дослідження
логіки» Джорджа Буля започаткувало розробку алгебри логіки, якою
сьогодні користується кібернетика. Коли ж у теорії імовірностей
виник новий розділ - теорія інформації, універсальність нової теорії
поступово стала зрозумілою усім. Виявилось, наприклад,
відповідність між кількістю інформації та мірою перетворення різних
форм енергії у теплову − ентропією. Вперше на це вказав у 1929 р.
Л.Сціллард. Згодом теорія інформації стала однією з важливих основ
у кібернетиці.
У ХІХ ст. помітні досягнення і у фізіології вищої нервової
діяльності. Особливо в дослідженнях процесів навчання тварин. У
30−х роках ХХ ст. явищем стала теорія фізіологічної активності
Беркштейна, трохи пізніше − принцип функціональної системи
Анохіна.
Разом з прогресом здійснюється зближення технічних засобів,
які використовуються і у фізіології, і в автоматиці. Таке зближення
супроводжується взаємним обміном принципами побудови
структурних схем, ідеями моделювання, методами аналізу і синтезу
систем. Подібну тенденцію одним з перших відчув російський
філософ О.О.Богданов. Він передбачив появу загальної теорії систем
− однієї з ключових концепцій кібернетики. Російський вчений
обгрунтував і принцип зворотного зв′язку. Він дав йому назву
«механізм подвійного взаємного регулювання».
Вже у 1936 р. англійський математик А.Тьюрінг опублікував
роботу, в якій описано абстрактну обчислювальну машину. Деякі
положення його праці багато в чому передбачали різні проблеми
кібернетики.
Однак вирішальне слово в народженні нової науки сказав
Вінер. Його заслуга полягає в тому, що він вперше зрозумів
принципове значення інформації в процесах керування. Говорячи про
керування і зв′язки живих організмів, Вінер бачив головне не просто
в словах «керування» і «зв′язок», а в їх сполученні, так само, як у
теорії відносності важливий не сам факт кінцевості швидкості
взаємодії, а сполучення цього факту з поняттям одночасності подій,
що здійснюються в різних точках простору. Кібернетика − наука про
інформаційне керування. Вінера можна вважати повноправним
творцем цієї науки.
Усі роки після виходу «Кібернетики» Вінер пропагував її ідеї.
В 1950 р. вийшло продовження − «Людське використання людських
почуттів», у 1958 р. − «Нелінійні задачі в теорії випадкових
процесів», у 1961 р. − друге видання «Кібернетики», а в 1963 р. −
своєрідний кібернетичний твір «Акціонерне суспільство, Бог і
Голем».
В останні роки допитливий розум Вінера проник у біологію,
нейрологію, електроенцефалографію, генетику.