1 Кибернетика – наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах. - презентация

1 1 Кибернетика – наука об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.

2 2 Kybernetes ( греч ) – искусство управления Kybernetes (лат) –кормчий В 1948 г. вышла книга американского математика Норберта Винера «Кибернетика и связь в животном и машине». Она провозгласила рождение новой науки – кибернетики.

3 3 Все традиционные науки о Природе (физика, химия, биология) стараются как можно глубже заглянуть в объекты своего изучения. И чем глубже проникает каждая из этих наук в свой предмет, тем сложнее картина, раскрывающаяся перед ней. Все ученые давно уже поняли, что «дна» у этих наук нет.

4 4 Кибернетика также имеет дело со сложными объектами: машинами, живыми организмами. Но она не стремится разобраться в их внутреннем механизме. Кибернетику интересуют процессы взаимодействия между сложными объектами. Такие взаимодействия рассматриваются как процессы управления.

5 5 В кибернетике впервые появился термин «черный ящик» «Черный ящик» Кибернетический объект Входная информация Выходная информация Сложный объект, внутреннее устройство которого мы не знаем, или оно для нас несущественно «Черный ящик» Кибернетический объект

6 6 - содержание передаваемых сигнальных последовательностей Передача сигналов требует определенных материальных и энергетических затрат. Однако содержание сигналов не зависит от затрат вещества и энергии. Информация между кибернетическими системами передается в виде некоторых последовательностей сигналов Управляемая система «Черный ящик» Информационное взаимодействие Управляющий объект Информация с точки зрения кибернетики

7 7 Управление и кибернетика Кибернетика рассматривает взаимодействие между управляющим и управляемым объектами как информационный процесс Управляющий объект Управляемый объект Управляющее воздействие Управление – целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими на другие объекты – управляемые.

8 8 С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд. Последовательность команд по управлению объектом, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом управления Управляющий объект Управляемый объект (исполнитель) Управляющее воздействие В таком случае: Алгоритм управления

9 9 Управляющий объект Управляемый объект (исполнитель) Прямая связь Схема управления без обратной связи Алгоритмы – только линейные Например: светофор автомобили Существуют две схемы управления:

10 10 Управляющий объект Управляемый объект (исполнитель) Прямая связь Обратная связь Управляющий объект не только отдает команды, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Обратная связь – это процесс передачи информации о состоянии объекта управления к управляющему объекту. Алгоритмы : линейные, ветвящиеся, циклические. Схема системы управления с обратной связью Управление с обратной связью называют адаптивным управлением Пример: «шофер» «автомобиль»

11 Принципы управления были «открыты» людьми самостоятельно, не копируя Природу. И лишь позже было понято – Природа уже давно «открыла» то, что люди считали своим гениальным изобретением. Принципы управления, которые использует Природа значительно более разнообразны и глубоки. Наличие отрицательных обратных связей – основная, главная особенность отличающая живую природу от неживой. За 15 лет до работ Винера, П.К. Анохин утверждал, что наличие отрицательных обратных связей создает у живых существ основу для целеполагания – стремление к сохранению своего гомеостаза. А.А. Богданов в 1911 г. В книге «Всеобщая организационная наука и текстология», указал, что для развития любой организационной структуры (социальная, биологическая) необходимы не только отрицательные, но и положительные обратные связи. (Без указания термина «обратная связь»)

12 12 Интуитивно люди давно использовали принцип обратной связи (поведение рулевого на любом судне). Первая техническая система, в которой сознательно использован принцип обратной связи – регулятор Уатта.

13 13 Центробежный регулятор парового двигателя Скорость двигателя Вращение регулятора Подача пара Расстояние между отвесами + Петля обратной связи для центробежного регулятора

14 14 - системы, в которых роль управляющего поручается компьютеру. Для функционирования такой системы: между ЭВМ и объектом управления должна быть прямая и обратная связь; в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм написанный на языке программирования) Автоматические системы с программным управлением

15 15 Темы для исследования: Исследуйте процесс обучения с точки зрения процессов управления. Исследуйте роль положительных и отрицательных обратных связей в процессах управления. Вопросы для контроля