Как диссиденты с помощью кибернетики пытались изменить мир

Организационная кибернетика

Организационную кибернетику (OC) иногда отличают от кибернетики управления. Оба используют многие из одних и тех же терминов и опираются на некоторые из одних и тех же источников, но, как говорят, интерпретируют их в соответствии с несколько разными философиями системного мышления.

Организационная кибернетика изучает организационный дизайн, а также регулирование и саморегулирование организаций с точки зрения теории систем, также опираясь на Пиво и кибернетику, но также принимает во внимание социальный аспект. Расширяя принципы теории автономного агентства (AAT), теория культурного агентства (CAT) была сформулирована для генерации более высоких кибернетических порядков.. Исследователи в области экономики, государственного управления и политологии сосредотачивают внимание на изменениях в институтах, организации и механизмах социального управления на различных уровнях (субнациональном, национальном, европейском, международном) и в различных секторах (включая частный, получастный и государственный)

секторов; последний сектор выделен).

Исследователи в области экономики, государственного управления и политологии сосредотачивают внимание на изменениях в институтах, организации и механизмах социального управления на различных уровнях (субнациональном, национальном, европейском, международном) и в различных секторах (включая частный, получастный и государственный). секторов; последний сектор выделен).. Существует также обширная смежная область, также развивающаяся из общей теории систем и кибернетики через автопоэзис , биологической теории Умберто Матураны и Франсиско Варелы, влияющей на Никласа Лумана , и исследований, проведенных учеными теории сложности и систем .

Существует также обширная смежная область, также развивающаяся из общей теории систем и кибернетики через автопоэзис , биологической теории Умберто Матураны и Франсиско Варелы, влияющей на Никласа Лумана , и исследований, проведенных учеными теории сложности и систем .

Немного истории

Термин «кибернетика» в научный оборот ввел французский физик Ампер в 30-х годах XIX века. Согласно определению Ампера, она является наукой об эффективном управлении государством, главная цель которого — обеспечение потребностей его жителей.

Кибернетика как наука зародилась в 1940-е. Она объединила теоретические знания и исследования из нескольких областей:

• машиностроения,
• систем управления,
• логического моделирования,
• теории электрических цепей,
• биологии,
• неврологии.

Несмотря на то, что первым определение дал Ампер, он не тот, кто заложил основы кибернетики. Основателем научного течения считается Норберт Винер, ученый из США. История кибернетики в современном понимании началась в 1948 году, когда была издана работа Винера под одноименным названием, ставшая фундаментом для нового направления в науке.

Вычислительные машины середины XX века отличались низким быстродействием. Норберт Винер, в сферу интересов и исследований которого входили эти машины, сформировал в своем труде общий список требований к ним.

Ученый довольно точно спрогнозировал, как будет развиваться вычислительная техника. В частности, основоположником кибернетики был предсказан переход от десятичной системы к двоичной в вычислительных устройствах.

Он считал это необходимым шагом для увеличения быстродействия ЭВМ, так как двоичная система является более экономичной. Также Норберт Винер настаивал на том, что машины должны быть способны к самообучению и, как следствие, к самостоятельному исправлению допущенных ошибок.

Помимо работы Винера, базовыми для нового научного направления стали труды Уильяма Росса Эшби, Уоррена Мак-Каллока и Уильяма Уолтера. Эти ученые наравне с Винером были теми, кто заложил основы кибернетики.

Notes

1. ↑ Kevin Kelly, Out of Control: The New Biology of Machines, Social Systems and the Economic World (Boston, MA: Addison-Wesley, 1994, ISBN 0201483408).
2. Louis Couffignal, Essai d’une définition générale de la cybernétique, The First International Congress on Cybernetics (Paris: Gauthier-Villars, 1958), 46-54.
3. CYBCON discussion group 20. September 2007 18:15.
4. Jean-Pierre Dupuy, «The autonomy of social reality: On the contribution of systems theory to the theory of society,» in Elias L. Khalil and Kenneth E. Boulding (eds.), Evolution, Order and Complexity (London, UK: Routledge, 1986, ISBN 9780203284902).
5. Peter Harries-Jones, The Self-Organizing Polity: An Epistemological Analysis of Political Life by Laurent Dobuzinskis, Canadian Journal of Political Science 21 (2): 431-433.
6. Kenneth D. Bailey, Sociology and the New Systems Theory: Toward a Theoretical Synthesis (Albany, NY: Albany State Univ. of New York Press, 1994, ISBN 9780791417447), 163.
7. Kent A. McClelland and Thomas J. Fararo (eds.), Purpose, Meaning, and Action: Control Systems Theories in Sociology (New York, NY: Palgrave Macmillan, 2006, ISBN 9781403967985).

Что такое кибернетика?

Кибернетика — это междисциплинарная наука об общих закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество. Это попытка ученых создать общую математическую теорию управления сложными системами, совместить на первый взгляд несовместимое и найти общность там, где ее не может быть.

Сло­во «ки­бер­не­ти­ка» впер­вые упот­ребил Пла­то­н в диа­ло­ге «За­ко­ны» (4 в. до н. э.) для обо­зна­че­ния «принципов управ­ле­ния людь­ми». В научный оборот термин «кибернетика» ввел французский физик и математик Андре-Мари Ампер, чьим именем мы измеряем силу электрического тока. В 1834 году в своем фундаментальном труде «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний» он определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага.

В том виде, в каком мы понимаем его сегодня, термин «кибернетика» ввел американский математик Норберт Винер в своей книге «Кибернетика, или Управление и связь в животном и в машине», опубликованной издательством MIT Press/Wiley and Sons в 1948 году. Он создал совершенно новую область исследований и совершенно новый взгляд на мир.

Уникальность его идей в том, что он показал: животные, как и машины, могут быть включены в более обширный класс объектов, отличительной особенностью которого является наличие систем управления.

Винера называют «отцом кибернетики». Однако большой вклад в развитие науки внесли и другие ученые — английский психиатр Уильям Эшби, американский нейрофизиолог Уоррен Маккалок, английский математик Алан Тьюринг, мексиканский физиолог Артуро Розенблют, советские математики Андрей Колмогоров и Виктор Глушков и другие.

Академик Виктор Глушков — ключевая фигура советской кибернетики

(Фото: ТАСС)

Основные принципы кибернетики

Как и в любой науке, у кибернетики есть свои законы и принципы. Основные из них — это принцип «черного ящика» и закон обратной связи.

Принцип «черного ящика» ввел английский психиатр, специалист по кибернетике и пионер в исследовании сложных систем Уильям Эшби. Этот принцип позволяет изучать поведение системы, то, как она реагирует на внешние воздействия, и в то же время абстрагироваться от ее внутреннего устройства. То есть кибернетики соглашаются с когнитивными ограничениями человека и невозможностью понять всех состояний системы, которые она может принимать прямо сейчас.

Закон обратной связи заключается в простом факте: если есть объект управления и субъект управления, то для выработки адекватных управляющих воздействий, имея информацию о состоянии объекта, субъект может принимать адекватное решение по его управлению. То есть манипулируя входными сигналами, мы можем наблюдать некий результат работы системы на выходе. При этом принципы и законы кибернетики одинаково применимы к управлению автомобилем, крупным предприятием, поведением толпы или бионическим протезом.

Одно из важнейших достижений кибернетики — разработка и широкое использование метода математического моделирования. Он позволяет проводить эксперименты не с реальными физическими моделями изучаемых объектов, а с их математическим описанием в виде компьютерных программ.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики

Человек имел дело со сложными системами управления задолго до кибернетики (управление людьми, машинами; наблюдение за процессами управления в живых организмах и т.д.) Но кибернетика акцентировала внимание на общих закономерностях управления в различных процессах и системах, а не на их специфике. В «докибернетический» период знания о контроле и организации были «локальными», т.е

находились в отдельных областях. Так, уже в 1843 году польский мыслитель Б. Трентовский опубликовал малоизвестную ныне книгу «Отношение философии к кибернетике как искусству управления человеком». В своей книге «Опыт о философских науках» в 1834 году знаменитый физик Ампер дал классификацию наук, среди которых кибернетика — наука о текущей политике и практическом управлении государством (обществом) является третьей .

Развитие идеи управления приняло форму накопления, агрегирования отдельных данных. Кибернетика рассматривает проблемы управления на стабильном фундаменте и вводит в науку новый теоретический «каркас», новый понятийный, категориальный аппарат. Общая кибернетика обычно включает теорию информации, теорию алгоритмов, теорию игр и теорию автоматов, техническую кибернетику.

Инженерная кибернетика — это отрасль науки, которая занимается инженерными системами управления. Основными направлениями исследований являются проектирование и создание автоматизированных и автоматических систем управления, а также автоматизированных устройств и систем передачи, обработки и хранения данных.

Основные задачи кибернетики включают:

1) установление фактов, общих для всех управляемых систем или некоторого их набора;

2) Выявить ограничения, присущие управляемым системам, и определить их происхождение;

3) Распознавать общие закономерности управляемых систем;

4) Определение способов практического применения установленных фактов и найденных закономерностей1 .

Кибернетический подход к системам характеризуется рядом концепций. Основные понятия кибернетики: управление, управляемая система, управляющая система, организация, обратная связь, алгоритм, модель, оптимизация, сигнал и др. Для систем любого типа термин «управление» можно определить следующим образом: Управление — это воздействие на объект, выбранное из множества возможных воздействий на основе имеющейся у него информации, которое улучшает его функционирование или развитие. Управляемые системы всегда имеют набор возможных изменений, из которых делается выбор предпочтительного изменения. Если у системы нет выбора, то нельзя сказать, что она управляема.

Есть существенная разница между работой дачника, размахивающего лопатой, и манипуляциями регулировщика на дорожной развязке. Первый воздействует на орудие, а второй управляет движением транспортных средств. Управление — это осуществление изменений в системе или перевод системы из одного состояния в другое в соответствии с объективно существующей или выбранной целью.

Управление также означает предвидение изменений, происходящих в системе после применения управляющего воздействия (сигнала, несущего информацию). Любая управляющая система рассматривается как единое целое управляющей системы (субъекта управления) и управляемой системы (объекта управления). Управление системой или объектом всегда происходит во внешней среде. Поведение любой управляемой системы всегда изучается с точки зрения ее взаимоотношений с окружающей средой. Поскольку все объекты, явления и процессы взаимосвязаны и влияют друг на друга, необходимо учитывать влияние среды на объект при его выборе и наоборот. Не каждая система может обладать свойством управляемости. Необходимым условием для того, чтобы система обладала хотя бы потенциалом управляемости, является ее организованность.

Для того чтобы управление функционировало, то есть целенаправленно изменяло объект, оно должно содержать четыре необходимых элемента:

1. каналы для сбора информации о состоянии среды и объекта.
2. канал для воздействия на объект.
3. цель управления.
4. метод (алгоритм, правило) управления, который указывает, как достичь цели с учетом информации о состоянии среды и объекта.

История кибернетики

Как уж говорилось, научная дисциплина кибернетика была описана еще в древней Греции, приблизительно в 4 веке до нашей эры. Сам термин пошел от греческого – искусство управления. От его фонетического звучания и возникло само название в латинском языке, которое впоследствии трансформировалось в «кибернетику». Но до сих пор используется и в более близком смысле по однокоренным словам – управлять, , по-русски – губернатор или же в виде названия «губерния». Описана дисциплина впервые была ученым Платоном в своем диалоге «Законы».
Бюст Платона Афинского

Окончательное введение в общность изучаемых наук было произведено А. Ампером в 1834 г., который в своей классификации упоминал кибернетику как «практику управления государством».

Современное понимание дисциплины было введено американским ученым Нобертом Винтером в 1947 году и касалось уже общности математических систем управляющих элементов.

Применение

Как научная дисциплина ее тезисы, математические решения и методы исследования применяются в изготовлении всей окружающей автоматики, включая такие ее виды: распознающие образы на изображениях, нейросистемы искусственного интеллекта, различные контролирующие устройства или их части, медицинское оборудование, вся цифровая техника, роботов, комплексы восприятия и синтеза голоса.

В сущности, в 21 веке сложно найти что-то в окружении человека, которое не содержит тех или иных управляющих элементов в зависимости от поступающих сигналов.
Кибернетика – основа замены человека во всех областях жизни

Медицинская кибернетика

Одной из ниш, которую плотно заняла научная дисциплина кибернетика, стала медицина. Средства контроля и автоматизации используются в миллионах относящихся к этой сфере деятельности приборов и устройств. Сюда входят системы предварительной поддержки жизнедеятельности организма человека – аппараты искусственного дыхания, фибрилляции, контролирующие его состояние приборы (различные анализаторы и индикаторы), а также вживляемые и устанавливаемые протезы.

Все эти ниши важны, но хотелось бы отдельно упомянуть о последних из перечисленных. Наиболее видимо и полно соответствуют понятию кибернетики различные современные протезы конечностей человека. Теперь управление ими осуществляется отдачей команд при помощи мыслей, а не устаревшими механическими способами.

Кроме того, созданы, пока экспериментальные, системы обратной связи, которые позволяют чувствовать искусственную руку или ногу как реальное продолжение человеческого тела с восприятием информации от различных датчиков, размещенных на протезе.
Швейцарский бионический протез с обратной связью по чувствительности и управлению мозговыми волнами

Визуальное искусство

Кибернетических экспериментов в области визуального искусства было гораздо меньше, чем в области машинной музыки и машинной поэзии. Это объясняется в первую очередь техническими ограничениями, которые накладывало на программы устройство ЭВМ.

Исключением стал ASCII-арт который не требовал специальных технических ресурсов и создавался с помощью букв, цифр и других печатных знаков. По всему СССР работники НИИ и вычислительных отделов госпредприятий — то есть практически любых учреждений, где был доступ к ЭВМ, — писали алгоритмы, с помощью которых машина рисовала и распечатывала самые разные изображения — от мультипликационных героев и известных памятни­ков до репродукций шедевров живописи. 

Портрет Владимира Ленина с обложки журнала «Кибернетика». 1970 год

ASСII-арт был настолько популярен, что в апреле 1970-го на обложке киевского научного журнала «Кибернетика» даже оказалось ASCII-изображение Влади­мира Ленина, сделанное в честь его 100-летия.

Как примета времени ASCII-арт появлялся и в советском кинематографе. В фильме 1977 года «Служебный роман» репродукция «Джоконды» да Винчи висела над столом секретарши Верочки, а в «Берегите мужчин!» 1982 года в технике ASCII был выполнен портрет одного из главных героев. 

Кадр из фильма «Служебный роман». Режиссер Эльдар Рязанов. 1977 год

В 1968 году советские математики начали работу над первым советским компьютерным мультфильмом «Кошечка». Авторы эксперимента разработали компьютерную программу для БЭСМ-4, которая позволяла имитировать движение кошки. В статье для журнала «Проблемы кибернетики» они объяс­няли, что, с одной стороны, их интересовала возможность автоматизации рисунка в мультипликации, а с другой — создание математической модели, которая отражала бы принципы движения.

В ноябре 1972 года в Москве было проведено научно-творческое совещание «Архитектурная форма и научно-технический прогресс». В опубликованных материалах совещания можно найти множество примеров сотрудничества кибернетиков и архитекторов по всему СССР — архитекторы использовали программы, помогавшие проектировать как отдельные здания, так и целые микрорайоны. 

Автоматическое моделирование изменений мимики лица в работе скульптора с ЭВМ. 1977 год Из брошюры Виталия Файна «Человеко-­машинный диалог в художественном творчестве».

В 1977 году вышла небольшая брошюра Виталия Файна «Человеко-машинный диалог в художественном творчестве», где рассматривалась возможность автоматизации работы скульптора, приводились конкретные примеры алгоритмов. В 1969 году была опубликована программа для автоматизации создания декоративно-прикладного искусства — проектирования и анализа ткацких переплетений. ЭВМ БЭСМ-4, которая работала по этой программе, выдавала на печатающее устройство 104 рисунка за 20 минут.

Приложения

Приложения к организации и менеджменту были немедленно очевидны для Эшби. Одно из следствий состоит в том, что люди имеют ограниченную способность обрабатывать информацию, и за пределами этого предела важна организация между людьми.

Стаффорд Бир использовал этот анализ в своих работах по кибернетике управления . Бир определяет разнообразие как «общее количество возможных состояний системы или элемента системы». Пиво повторяет Закон необходимого разнообразия как «Разнообразие поглощает разнообразие». Проще говоря, логарифмическая мера разнообразия представляет собой минимальное количество вариантов выбора (путем двоичного дробления ), необходимое для разрешения неопределенности . Бир использовал это для распределения управленческих ресурсов, необходимых для поддержания жизнеспособности процесса.

Кибернетик Фрэнк Джордж рассказал о различных командах, которые соревнуются в таких играх, как футбол или регби, чтобы забить гол или попытаться. Можно сказать, что у выигрывающего шахматиста больше разнообразия, чем у проигравшего оппонента. Здесь подразумевается простой порядок . Ослабление и усиление разнообразия были главными темами в работе Стаффорда Бира в управлении (профессии контроля, как он его называл). Количество персонала, необходимого для ответа на телефонные звонки, контроля толпы или ухода за пациентами, является наглядным примером.

Применение естественных и аналоговых сигналов для анализа разнообразия требует оценки «способности различения» Эшби (см. Цитату выше). Учитывая эффект бабочки из динамической системы необходимо позаботиться , прежде чем количественные показатели могут быть получены. Небольшие количества, на которые можно не обращать внимания, могут иметь большие последствия. В своей книге «Создавая свободу» Стаффорд Бир обсуждает пациента в больнице с температурой, обозначающей лихорадку. Необходимо немедленно принять меры для изоляции пациента. Здесь никакое количество разнообразных записей средней температуры пациентов не обнаружит этот слабый сигнал, который может иметь большой эффект. Мониторинг требуется для отдельных лиц, что увеличивает разнообразие (см. Алгедонические предупреждения в модели жизнеспособной системы или VSM). Работа Бира в области управленческой кибернетики и VSM в значительной степени основана на разнообразии инженерии.

Другие приложения, использующие взгляд Эшби на подсчет состояний, включают анализ требований к цифровой полосе пропускания , избыточность и раздутость программного обеспечения , битовое представление типов данных и индексов , аналого-цифровое преобразование , границы конечных автоматов и сжатие данных . См. Также, например, возбужденное состояние , состояние (информатика) , шаблон состояния , состояние (элементы управления) и клеточный автомат . Необходимое разнообразие можно увидеть в теории алгоритмической информации Чейтина, где более длинная программа с большим разнообразием или конечный автомат производят несжимаемый результат с большим разнообразием или информационным содержанием.

Как правило, составляется описание требуемых входов и выходов, которое затем кодируется с минимально необходимым разнообразием. Отображение входных битов в выходные биты может затем дать оценку минимального количества аппаратных или программных компонентов, необходимых для обеспечения желаемого режима управления ; например, в компьютерном программном обеспечении или компьютерном оборудовании .

Разнообразие — это один из девяти требований, которые требует этический регулирующий орган .

References

• Ashby, W. Ross. Introduction to Cybernetics. London, UK: Methuen, 1956.
• Beer, Stafford. Designing Freedom. London, UK: John Wiley, 1974. ISBN 978-0471062219
• Bluma, Lars. 2005. Norbert Wiener und die Entstehung der Kybernetik im Zweiten Weltkrieg. Münster, DE. Lit-Verl.
• Heims, Steve J. John von Neumann and Norbert Wiener: From Mathematics to the Technologies of Life and Death. Cambridge, MA: MIT Press, 1980. ISBN 978-0262081054
• Heims, Steve J. 1993. Constructing a Social Science for Postwar America. The Cybernetics Group, 1946-1953. Cambridge, MA: MIT Press. ISBN 026258123X
• Helvey, T.C. 1971. The Age of Information: An Interdisciplinary Survey of Cybernetics. Englewood Cliffs, NJ: Educational Technology Publications. ISBN 978-0877780083
• Heylighen, Francis, and Joslyn C. «Cybernetics and Second Order Cybernetics» in R.A. Meyers (ed.). Encyclopedia of Physical Science & Technology, 3rd ed., Vol. 4. New York, NY: Academic Press, 2001. ISBN 978-0122274299
• Ilgauds, Hans Joachim. Norbert Wiener. Leipzig, DE: Teubner, 1980.
• Johnston, John. The Allure of Machinic Life: Cybernetics, Artificial Life, and the New AI. Cambridge, MA: MIT Press, 2008. ISBN 978-0262101264
• Masani, P. Rustom. Norbert Wiener 1894-1964. Boston, MA: Wirkhäuser, 1990. ISBN 978-0817622466
• Medina, Eden. Designing Freedom, Regulating a Nation: Socialist Cybernetics in Allende’s Chile. Journal of Latin American Studies. 38 (2006): 571-606.
• Pangaro, Paul. Cybernetics—A Definition. Panaro, 1990. Retrieved May 12, 2020.
• Pask, Gordon. Cybernetics. The Cybernetics Society, 1972. Retrieved May 12, 2020.
• Patten, B.C., and E.P. Odum. The Cybernetic Nature of Ecosystems. The American Naturalist. 118 (1981): 886-895.
• Plato, and W.R.M. Lamb (trans.). «Alcibiades 1.» In Plato, Volume 12. London, UK: Loeb Classical Library, 1927.
• Wiener, Norbert. Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine. Cambridge, MA: The Technology Press, 1948.

Объекты изучения

Эта наука изучает всевозможные управляемые системы, используя понятия кибернетической системы и кибернетического подхода.

Кибернетический подход

Кибернетический подход состоит в замене исходной системы управления изоморфной моделью и дальнейшем изучении этой модели. Чтобы реализовать подход, применяется один из двух методов моделирования: компьютерное или имитационное. Оба метода подразумевают использование принципа «черного ящика». Экспериментатор моделирует внешнюю деятельность рассматриваемой системы, а ее структура, воспроизводящая поведенческие характеристики, остается скрытой.

Кибернетический подход позволяет исследовать несколько видов информационных моделей, отличающихся по запросам:

• ответная реакция системы на воздействие внешних факторов,
• оптимизация характеристик системы относительно функции ценности,
• адаптивное управление,
• прогноз динамики системного преобразования.

Информационная система

Кибернетическая система

Кибернетическая система представляет собой множество взаимосвязанных элементов, способных к приему, обработке, запоминанию и обмену информацией. Основные свойства подобных систем: адаптация, самоорганизация и самообучение с использованием накопленного опыта.

Кибернетика в целом рассматривает любые управляемые системы в абстрактной форме, не учитывая их материальную природу, поэтому системой может являться как вычислительная машина, так и общество либо его отдельные группы.

Направления

Кибернетические методы применяются во многих отраслях:

• Биология. В рамках биологической ветви этой науки исследуются кибернетические системы в организмах. Также ученые решают вопросы передачи генной информации между поколениями живых организмов. В широком смысле биологическая кибернетика занимается исследованием методов моделирования структур и поведения биологических систем.
• Медицина. Кибернетика в медицине помогает диагностировать заболевания при помощи вычислительной техники и используется для создания высокотехнологичных протезов.
• Экономика. Методы данной науки используют для анализа всей экономики и отдельных ее элементов как сложной системы при помощи экономико-математического моделирования.
• Инженерия. Кибернетика в инженерии применяется для анализа масштабных сбоев систем, вызванных мелкими и незначительными ошибками.
• Информатика. В информатике ее методы используют для анализа информации и управления вычислительной техникой.
• Психология. В психологии существует отдельное направление психологической кибернетики, в рамках которого изучается взаимодействие систем анализа, сфер сознания и бессознательного в ходе взаимодействия людей с различными системами, а также между собой. Кроме того, эта дисциплина значительно повлияла на развитие психологии труда и ее подвидов.

Особняком стоит направление чистой кибернетики, в рамках которого происходит понятийное изучение систем управления. Ее главная задача – обнаружение основных принципов таких систем.

Информационная система Внимание! Есть известная шутка про университет ядерной кибернетики, однако на данный момент не существует ни такого вуза, ни такого направления, как ядерная кибернетика