🗊 Презентация по дисциплине концепции современного естествознания Шмакова Елена Эдуардорвна Ст. преподаватель кафедры «Эл

Презентация по дисциплине концепции современного естествознания Шмакова Елена Эдуардорвна Ст. преподаватель кафедры «Электроника» Институт ИИБС

Цели и задачи

Лекция 1 Кибернетика и информационно-управленческие процессы

Источники Крылов С. М. Неокибернетика. Алгоритмы, математика эволюции и технологии будущего / С. М. Крылов. - М. : ЛКИ, 2008. - 288 с. Хокинс Д. Об интеллекте / Д. Хокинс, С. Блейксли ; пер. с англ. Т. А. Мороз, Е. А. Черненко ; под ред. Е. А. Черненко. - М. : Вильямс, 2007. - 240 с. : ил. - Парал. тит. англ. ; Библиогр. : с. 229-233. Жигалов Ю. И. Концепции современного естествознания: учебно-методическое пособие для высших учебных заведений / Ю. И. Жигалов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Гелиос АРВ, 2002. - 271с. : ил.

План.. 1) Введение.. 2) Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. 2) Понятие цели и целенаправленности.. 3) Понятие обратной связи.. 5) Понятие информации.. 6) Каковы свойства информации? 7) Понятие самоорганизации.. 8) Аспекты философии в познании кибернетики.. 9) Проблемы кибернетики.. 10) Заключение.. 11) Вопросы для самоконтроля.. 12) Литература..

Введение.. В естествознании первой половины нашего века ведущим направлением была физика. Начиная с 50-х годов, наряду с физикой, химией и биологией все возрастающее значение и влияние на развитие науки и всего уклада нашей жизни начала оказывать кибернетика.

Введение.. Кибернетика становится важнейшим фактором научно-технической революции на высших этапах ее развития. Кибернетика возникла на стыке многих областей знания математики, логики, семиотики, биологии и социологии. Обобщающий характер кибернетических идей и методов сближает науку об управлении, каковой является кибернетика, с философией.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в технических, биологических и социальных системах. Её основателем является американский математик Н. Винер (1894-1964), выпустивший в 1948 году книгу "Кибернетика, или управление их связь в животном и машине"

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. Своё название новая наука получила от древнегреческого слова "кибернетес", что в переводе означает "управляющий", "рулевой", "кормчий". Основной интерес этой науки широкий класс как живых, так и неживых систем.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. Со сложными системами управления человек имел дело задолго до кибернетики (управление людьми, машинами; наблюдал регуляционные процессы у живых организмов и т.д.). Но кибернетика выделила общие закономерности управления в различных процессах и системах, а не их специфику.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. Эволюция представления об управлении происходила в форме накопления, суммирования отдельных данных. Кибернетика рассматривает проблемы управления на устойчивом фундаменте, вводя в науку новые теоретические «заделы»,новый понятийный, категориальный аппарат. В общую кибернетику обычно  включают теорию информации, теорию алгоритмов, теорию игр и теорию автоматов, техническую кибернетику

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. Техническая кибернетика - отрасль науки, изучающая технические системы управления. Важнейшие направления исследований разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, а также автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения  информации.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. К основным задачам кибернетики относятся: 1) установление фактов, общих для управляемых систем или для некоторых их совокупностей; 2) выявление ограничений, свойственных управляемым системам. и установление их происхождения; 3) нахождение общих законов, которым подчиняются управляе­мые системы; 4) определение путей практического использования установлен­ных фактов и найденных закономерностей.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. «Кибернетический» подход к системам характеризуется рядом понятий. Основные понятия кибернетики:управление, управляющая система, управляемая система, организация, обратная связь, алгоритм, модель, оптимизация, сигнал и др.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики..

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. Есть существенная разница между работой дачника, орудующего лопатой, и манипуляциями регулировщика движения на перекрестке улиц. Первый оказывает на орудие силовое воздействие, второй - управляет движением автомобилей. Управление - это вызов изменений в системе или перевод системы из одного состояния в другое в соответствии с объективно существующей или выбранной целью.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики.. Всякая система управления рассматривается как единство управляющей системы (субъекта управления) и управляемой системы - объекта управления. Управление системой или объектом всегда происходит в какой-то внешней среде.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики Свойством управляемости может обладать не любая система. Необходимым условием наличия в системе хотя бы потенциальных возможностей управления является ее организованность.

Кибернетика как наука, основные понятия кибернетики Чтобы управление могло функционировать, то есть целенаправленно изменять объект, оно должно содержать четыре необходимых элемента: 1. Каналы сбора информации о состоянии среды и объекта. 2. Канал воздействия на объект. 3. Цель управления. 4. Способ (алгоритм, правило) управления, указывающий, каким образом можно достичь поставленной цели, располагая информаци­ей о состоянии среды и объекта.

Понятие цели и целенаправленности.. Н. Винер писал, что "действие или поведение допускает истолкование как направленность на достижение некоторой цели, т.е. некоторого конечного состояния, при котором объект вступает в определенную связь в пространстве и во времени с некоторым другим объектом или событием

Понятие цели и целенаправленности..  Цель определяется как внешней средой, так и внутренними потребностями субъекта управления. Цель должна быть принципиально достижимой, она должна соответствовать реальной ситуации и возможностям системы (управляющей и управляемой).За счет управляющих воздействий управляемая система может целенаправленно изменять свое поведение.

Понятие цели и целенаправленности.. Целенаправленность управления биологических управляемых систем сформирована в процессе эволюционного развития живой природы. Она означает стремле- ние организмов к их выживанию и размножению. Целенаправленность искусствен- ных управляемых систем опреде- ляется их разработчиками и пользователями.

Понятие обратной связи.. Если между воздействием внешней среды и реакцией системы устанавливается связь, то мы имеем дело с обратной связью. Принцип обратной связи характеризует информационную и пространственно-временную зависимость в кибернетической системе

Понятие обратной связи.. Если поведение системы усиливает внешнее воздействие, то мы имеем дело с положительной обратной связью, а если уменьшает, то с отрицательной обратной связью. Понятие обратной связи имеет отношение к цели управления. Поведение объекта управляется величиной ошибки в положении объекта по отношению к стоящей цели.

Понятие информации.. Информация - "пища", "ресурс" управления. Поэтому кибернетика есть вместе с тем наука, об информации, об информационных системах и процессах.

Понятие информации.. Самый исходный смысл термина "информация" связан со сведениями, сообщениями и их передачей. Бурное развитие в нашем веке телефона, телеграфа, радио, телевидения и других средств массовой коммуникации потребовало повышения эффек-тивности процессов передачи, хранения и переработки переда- ваемых сообщении информации

Понятие информации.. Понятие информации в кибернетики уточняется в математических "теориях информации". Это теории статистической, комбинаторной, топологической, семантической информации

Понятие информации.. Общее понятие информации должно непротиворечиво охватывать все определения информация, все виды информации. К сожалению,такого универсального понятия информации еще не разработано.

Понятие информации.. Информация может быть структурной, застывшей, окостенелой. Например, в минералах, машинах, приборах, автоматических линиях. Любая машина - это овеществленная научная и техническая информация, разум общества, ставший пред- метом.

Понятие информации.. Информация может быть также функциональной, " актуальным управлением". Информация измеримая величина. Она измеряется в битах.

Каковы свойства информации? Первое - способность управлять физическими, химическими, биологическими и социальными процессами. Там, где есть информация, действует управление, а там, где осуществляется управление, непременно наличествует и информация.

Каковы свойства информации? Второе свойство информации - способность передаваться на расстоянии (при перемещении инфоносителя).

Каковы свойства информации? Третье - способность информации подвергаться переработке. Четвертое - способность сохраняться в те­чение любых промежутков времени и изменяться во времени. Пятое свойство - способность переходить из пассивной формы в активную. Например, когда извлекается из "памяти" для построения тех или иных структур (синтез белка, создание текста на компьютере и т. д.).

Каковы свойства информации? Информация - неисчерпаемый ресурс общества. Информация - первооснова мира, всего сущего. Современным научным обобщением всех информаци­онных процессов в природе и обществе явилась информациология-генерализованная наука о природе информации и законах информации.

Понятие самоорганизации.. В современную науку это понятие вошло через идеи кибернетики. Процесс самоорганизации систем обусловлен таким неэнтропийным процессом, как управление.

Понятие самоорганизации.. Энтропия - мера неорганизованности, хаоса. Энтропия и информация, как правило, рассматриваются совместно. Информация - это то, что устраняет неопределенность, количество "снятой" неопределенности. Тенденция к определенности, к повышению информативности - процесс негэнтропийный (процесс с обратным знаком)

Понятие самоорганизации.. Термин "самоорганизующаяся система" ввел кибернетик У. Росс Эшби для описания кибернетических систем. Для самоорганизующихся систем характерны:  1) Способность активно взаимодействовать со средой, изменять ее в направлении, обеспечивающим более успешное функционирование системы: 2)наличие определенной гибкости структуры или адаптивного механизма, выработанного в ходе эволюции; 3)непредсказуемость поведения самоорганизующихся систем; 4)способность учитывать прошлый опыт или возможность обучения

Аспекты философии в познании кибернетики.. Кибернетика как перспективная область научного познания привлекает к себе все большее внимание философов. Положения и выводы кибернетики включаются в их области знания, которые в значительной степени определяют развитие современной теории познания.

Аспекты философии в познании кибернетики.. Исследование методологического и гносеологического аспектов кибернетики способствует решению многих философских проблем. В их числе - проблемы диалектического понимания простого и сложного, количества и качества, необходимости и случайности, возможности и действительности, прерывности и непрерывности, части и целого.

Аспекты философии в познании кибернетики.. Для развития самих математики и кибернетики важное значение имеет применение к материалу этих наук ряда фундаментальных философских принципов и понятий, применение, обязательно учитывающее специфику соответствующих областей научного знания.

Проблемы кибернетики.. Гносеологический анализ проблемы кибернетики вскрывает роль таких познавательных орудий, как категории, специфическая семиотическая система, логические структуры, ранее накопленное знание.

Проблемы кибернетики.. Они обнаруживаются не посредством исследования физиологических или психологических механизмов познавательного процесса, а выявляются в знании, в его языковом выражении. Орудия познания, формирующиеся в конечном счете на основе практической деятельности, необходимы для любой системы, выполняющей функции абстрактного мышления, независимо от ее конкретного материального субстрата и структуры.

Проблемы кибернетики.. Развитие систем кибернетики за последние десятилетия идет по этому пути. Однако степень продвижения в данном направлении в отношении каждого из указанных познавательных орудий неодинакова и в целом пока незначительна.

Проблемы кибернетики.. 1. В наибольшей мере системы кибернетики используют формально-логические структуры, что обусловлено их неспецифичностью для мышления и в сущности алгоритмическим характером.

Проблемы кибернетики.. В системах искусственного интеллекта еще слабо используются модальная, императивная, вопросная и иные логики, которые функционируют в человеческом интеллекте и не менее необходимы для успешных познавательных процессов, чем давно освоенные логикой, а затем и кибернетикой формы вывода

Проблемы кибернетики.. 2. Намного сложнее обстоит дело с семиотическими системами, без которых интеллект невозможен. Языки, используемые в ЭВМ, еще далеки от семиотических структур, которыми оперирует мышление

Проблемы кибернетики.. Прежде всего, для решения ряда задач необходимо последовательное приближение семиотических систем, которыми наделяется ЭВМ, к естественному языку, точнее, к использованию его ограниченных фрагментов.

Проблемы кибернетики.. Воплощение в информационные массивы и программы систем кибернетики аналогов категорий находится пока в начальной стадии

Проблемы кибернетики.. Аналоги некоторых категорий (например, “целое”, “часть”, “общее”, “единичное”) используются в ряде систем представления знаний, в частности в качестве “базовых отношений”, в той мере, в какой это необходимо для тех или иных конкретных предметных или проблемных областей, с которыми взаимодействуют системы.

Проблемы кибернетики.. Проблема в целом разработчиками систем искусственного интеллекта в полной мере еще не осмыслена, и предстоит большая работа философов, логиков и кибернетиков по внедрению аналогов категорий в системы представления знаний и другие компоненты интеллектуальных систем

Проблемы кибернетики.. 4. Современные системы кибернетики почти не имитируют сложную иерархическую структуру образа, что не позволяет им перестраивать проблемные ситуации, комбинировать локальные части сетей знаний в блоки, перестраивать эти блоки и т. д.

Проблемы кибернетики.. 5. Еще в меньшей мере современные системы кибернетики способны активно воздействовать на внешнюю среду, без чего не может; осуществляться самообучение и вообще совершенствование “интеллектуальной” деятельности.

Заключение.. Подводя итог, поставим вопрос: к каким выводам, относящимся к кибернетике будущего и ее влиянию на нашу жизнь, она нас подводит?

Заключение.. Первое. Кибернетика, а потом синтетическая информатика-кибернетика прошла путь становления и развития, глубоко отличный от путей «обычных», «классических» наук. Ее идеи, формальный аппарат и технические решения вызревали и развивались в рамках разных научных дисциплин, в каждой по-особому; на определенных этапах динамики научного знания между ними перекидывались мосты, приводившие к концептуально-методологическим синтезам.

Заключение..  Кибернетика явилась первым комплексным научным направлением, общность которого столь велика, что приближает его к философскому видению мира. Неудивительно, что вслед за ней «двинулся» системный подход, глобальное моделирование, синергетика и некоторые другие столь же широкие интеллектуальные и технологические концепции.

Заключение.. Второе.Информатика-кибернетика грядущего, освоив могучие сред­ства физики и химии, и биологии — внесет свой, только для нее возможный, вклад в то, что все чаще называют теперь философской антропологией. Главным в этом вкладе, по-видимому, будет выработка новых методов формализации человеческих знаний и информационно-кибернетическая их реализация — приобретение, накопление, распространение, поиск, использование.

Заключение.. Третье. Следует ожидать коренного изменения во всей системе методов исследований и разработок, во внед­рении их результатов, во всей методологии научной и - практической деятельности людей, в экономике и культуре. Грядет век информатики, или — быть может,  это неудачное выражение, но само его появление показательно — эпоха «компьютерной культуры».

Заключение..  Четвертое — неизбежность определенных сдвигов в социально-психологической сфере. Работа с информационной техникой порождает новый психологический тип человека-творца, для которого компьютеры будущего (наверняка так же мало похожие на совре­менные ЭВМ, как первые аэропланы — на современные авиалайнеры) будут непосредственным продолжением и орудием его руки и мысли, продолжением столь сильным и столь тонким, что они окажутся в состоянии  «усиливать не только вербализуемое, но и невербализуемое («неявное») знание, не только логику, но и интуицию

Заключение.. Пятое и последнее, пожалуй, самое важное замечание. Смысл его в том, что достижения информационно-кибернетической науки и технологии, подобно силе атома двулики: могут служить как на пользу, так и во вред людям.

Рекомендуемая литература Горелов А. А. Концепции современного естествознания – учебное пособие для студ. Вузов. - М.: Юрайт-Издат, 2009. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания учебное пособие для студ. вузов – - 8-е изд.,стереотип. - М. : Академия, 2008 Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания практикум : учебное пособие для студ. вузов – - 4-е изд., испр. - М. : Высш. шк., 2007. Родкина Л. Р., Шмакова Е. Э. Практикум по концепциям современного естествознания. Ч. 1: Точное естествознание. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2002 Родкина Л. Р., Шмакова Е. Э. Практикум по концепциям современного естествознания. Ч. 2: Происхождение жизни. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2003 Савченко В. Н., Смагин В. П. Начала современного естествознания: концепция и принципы: учебное пособие для гуманитар. и социал. - экон. спец. вузов и обучающихся по дистанционным технологиям. - Ростов н/Д : Феникс, 2006.

Использование материалов презентации Использование данной презентации, может осуществляться только при условии соблюдения требований законов РФ об авторском праве и интеллектуальной собственности, а также с учетом требований настоящего Заявления. Презентация является собственностью авторов. Разрешается распечатывать копию любой части презентации для личного некоммерческого использования, однако не допускается распечатывать какую-либо часть презентации с любой иной целью или по каким-либо причинам вносить изменения в любую часть презентации. Использование любой части презентации в другом произведении, как в печатной, электронной, так и иной форме, а также использование любой части презентации в другой презентации посредством ссылки или иным образом допускается только после получения письменного согласия авторов.