adsby.ru → Росія

Кібернетичний підхід до опису систем. Феномен науки: Кібернетичний підхід до еволюції Кібернетичний підхід і кібернетична система

Системно-кібернетичний підхід і інформація

Наведена вище модель генезису механізму управління відповідає кібернетичному підходу до аналізу складних динамічних систем. Основна теза класичної кібернетики полягає в тому, що управління як в машинах, так і в живих організмах здійснюється єдиним чином - за принципом зворотнього зв'язку. Зворотній зв'язок передбачає наявність у системи певної мети і регулярну звірку проміжних, поточних станів (виходів) системи для коригування поведінки. У більш загальному сенсі під кібернетикою розуміють науку про головні принципи управління, що розуміється як організація цілеспрямованих дій шляхом переробки інформації. Особливістю кібернетичного підходу є те, що за допомогою його досліджувалися лише системи, для яких визначено поняття мети, необхідне для будь-якої кібернетичної моделі.
Кібернетична система - це цілеспрямована система, безліч взаємопов'язаних елементів якої здатне сприймати, запам'ятовувати, переробляти і обмінюватися інформацією.
Будь-яку соціальну систему можна віднести до класу кібернетичних систем. Такі системи мають особливі системними властивостями. Їх вивчення і становить найважливіше завдання теорії організації.
Кібернетичну систему можна представити у вигляді двох взаємопов'язаних підсистем: керуючої і керованої. Підсистеми знаходяться в постійній взаємодії: керуюча підсистема передає команди, сигнали керованої об'єкту, який, в свою чергу, посилає інформацію про свій поточний стан. Як вже було неодноразово підкреслено, найважливішою ознакою кібернетичної системи є зворотний зв'язок і, як наслідок цього, - саморегулювання і саморозвиток. З точки зору кібернетики, зв'язок - це процес обміну інформацією, який регулює поведінку систем (тобто управляє ними).
Саме кібернетика розкрила роль наукового управлінняв житті суспільства, особливо в зв'язку з соціальними і екологічними проблемами, встановила спільність механізму управління для живої природи, техніки і суспільства, виявила нерозривний зв'язок інформації з процесами організації. Кібернетика визначила механізм управління як стрижень розвитку будь-якої системи: завдяки управлінню система в процесі свого розвитку веде постійну «антіентропійний» діяльність - створює організаційний порядок з хаосу.
Системно-кібернетичний підхід - це методологічний напрям в теорії організації, основне завдання якого полягає в розробці методів дослідження складноорганізованих об'єктів - систем і пояснювальних механізмів їх розвитку.
Побудова і розвиток пояснювальних моделей - одна з найважливіших завдань системно-кібернетичного підходу. Все починається зі збору та аналізу розрізнених фактів, що дозволяють зробити певні узагальнення і виявити емпіричні (дослідні) закономірності; далі переходять до визначення механізмів, що реалізують ці закономірності. Можна стверджувати, що якщо існує якась підтверджена фактами закономірність, то існують і механізми, що забезпечують прояв цієї закономірності, вони повинні бути пізнавані, а значить, і використовувані. Пізнання цих механізмів може допомогти пояснити і передбачити поведінку системи. Необхідно відзначити, що пояснювальний механізм, як і будь-яка модель, має обмежену вірогідність, він справедливий для певних умов. Наприклад, проблема навчання К. Маркса полягає не в позитивному знанні, встановленому цією теорією, а в тому, що її послідовники абсолютизували її, претендуючи на її загальність. Механізм природного відбору пояснив більшість фактів, емпірично виявлених закономірностей розвитку видів. Однак сучасні досягненнябіології показують, що природний відбір в дарвінівської розумінні не в змозі пояснити багато фактів, які стосуються еволюції видів.
Системно-кібернетичний підхід до дослідження поведінки складних систем передбачає єдність процесів, які відбуваються в розвивається динамічній системі: накопичення інформації, відбір і структурування її, згідно з цілями розвитку системи, і перехід на новий рівень організації:

В основі розвитку будь-яких організаційних систем лежать механізми цілепокладання та інформації. Хоча вірніше було б сказати, що всі три стовпи кібернетики - інформація, цілепокладання і структурна організаціялежать в основі процесу розвитку будь-якої системи і діють одночасно. Якщо ми захочемо встановити послідовність, що було спочатку - мета, інформація або організація, то нам доведеться вирішувати філософські завдання: що було первинним - яйце чи курка?
Яке місце в процесах організації живої природи, так і в соціальних системах мета виступає як деякий випереджувальний відображення дійсності, як вираз майбутньої потреби кібернетичної системи. Аналіз біологічних, соціальних і технічних систем показує, що чим більш актуальною цільова функція, тим активніше, швидше йде процес добування і використання інформації і перехід на новий рівень організації. Наприклад, початок Великої Вітчизняної війнив 1941 р застало країну непідготовленою до переходу на якісно новий рівень організації. За немислимо короткий час були відібрані підприємства і переоснащені для випуску озброєння (автоматів, кулеметів, танків та ін.). Одночасно структури, що мають менше актуальну мету, витісняються на задній план.
Отже, коригування траєкторій розвитку системи здійснюється через коригування цілей системи, саме цілепокладання визначає траєкторію розвитку системи. Цілі притаманні будь-якій системі. В живих організмах головною метою є збереження стабільності, гомеостазу. У природних системах визначена чітка ієрархія цілей, є головна мета - вписанность в біосферні цикли, вписанность системи в надсістему. Таким чином, природні системи виконують один з найважливіших принципів - принцип соразвітія (коеволюції) систем. Прораховуючи безліч варіантів за допомогою накопиченої структурної інформації, система відбирає ті, які відповідають критеріям збереження стійкості і несуперечності цілям надсістеми.
У соціальних системах виникає цілий спектр цілей. У таких системах елементи (підсистеми) самі є системами, які можуть мати свої цілі. І вони, ці цілі підсистем, часто не збігаються з цілями надсістеми. Завдання надсістеми - забезпечити соразвитие з підсистемами. Якщо система виявилася не в змозі забезпечити соразвітія системи і її власних елементів, відбувається системна криза. Наприклад, коли елементи системи (галузі, міністерства, великі чиновники) власні інтереси ставлять вище інтересів системи, виникає класичний «системна криза». Системний підхід зобов'язує співвідносити цілі розвитку підсистем з цілями надсістеми. Наприклад, виплекана людиною техносфера повинна співвідносити свої цілі з біосферою як своєї надсистемой, вписувати свої технології в біосферні цикли для збереження основних характеристик природного середовищаі середовища проживання людини.
Однак сучасні «досягнення» людини показують, що якщо весь інший природний світживе по закону підпорядкування зовнішньому середовищі, її законам, то людина, навпаки, підпорядковує навколишнє середовище собі. Уявіть, що ви, керуючий фірмою, замість того, щоб виконувати закони країни, в якій живете, прямуєте власним «законам» - що буде з вами і вашою фірмою? Ви порушуєте один з найважливіших системних принципів - принцип ієрархічності систем. Ієрархія не їсти примус, - це один з найважливіших законів Природи.
Таким чином, властивості елементів (підсистем) визначаються цілями самої системи. Система здатна бракувати ті елементи, ті структури, цілі яких суперечать її власним. Це одне з найважливіших системних властивостей. У цьому процесі вибудовування своєї структури велика роль інформаційних взаємодій між елементами і системою, системою і її зовнішнім середовищем.
Система не змогла б просунутися ні на йоту в своєму розвитку, якби не отримувала безперервний потік інформації про стан зовнішнього і внутрішнього середовища. Інформація - основне поняття кібернетики. Ідея про те, що інформацію можна розглядати, як щось самостійне, виникла разом з кібернетикою, яка довела, що інформація має безпосереднє відношення до розвитку та управління, за допомогою якого і забезпечується стійкість і виживання. Визначень цього терміна багато, вони часом складні і суперечливі. Причина криється в тому, що інформацією займається багато наук, кібернетика - наймолодша з них. Залежно від галузі знань інформація отримала безліч визначень: інформація - це позначення змісту, отриманого від зовнішнього світу в процесі пристосування до нього (Вінер); інформація - заперечення ентропії (Бріллюен); інформація - комунікації і зв'язок, в процесі яких усувається невизначеність (Шеннон); інформація - передача різноманітності (Ешбі); інформація - оригінальність, новизна; інформація - міра складності структур (Моль); інформація - ймовірність вибору, і т.д. Кожне з цих визначень розкриває різні грані одного поняття, але при всіх трактуваннях воно передбачає існування двох об'єктів: джерела інформації та споживача інформації.
Академік М.М. Моїсеєв відносить поняття інформація до фундаментальних понять, поряд з матерією і енергією. В даний час інформація вже мислиться як середовище, що живить керівні органи, яка ними ж і створюється для майбутнього розвитку у вигляді всіляких баз і банків даних. В міру ускладнення структури організації зростає роль інформації та інформаційної взаємодії.
Наукове кібернетичне поняття інформації багато в чому відволікається від змістовної сторони повідомлень, розглядаючи їх кількісний аспект.
вироблення наукового поняттяінформації розкрила новий аспект матеріальної єдності світу, дозволила підійти з єдиної точки зору до багатьох, раніше здавався абсолютно різними, процесам: передачі телеграфного тексту; роботі нервової системи; управління автомобілем; управління запуском ракети та ін. Все це пов'язано з процесами передачі, зберігання і переробки інформації. Поняття інформації зіграло тут роль, аналогічну поняттю енергії, також дає можливість описати з єдиної точки зору найрізноманітніші процеси в фізиці, хімії, біології і техніці.
Слід розрізняти два види інформації: структурну і оперативну (сигнальну). Обидва види інформації відіграють свою роль в процесі самоорганізації систем.
Оперативна, або сигнальна, інформація завжди пов'язана зі ставленням двох процесів, з «відправкою» і отриманням сигналу, з передавачем і приймачем. У кібернетичних системах зміни в предметі В - приймачі, акцепторі сигналу, викликані впливом А - передавача, донора сигналу, є не тільки деякими характеристиками В, а стають фактором функціонування системи саме в якості носіїв сигнальної інформації. Деякі автори по аналогії з енергією користуються поняттями кінетичної і потенційної інформації: кінетична інформація циркулює в процесі і за допомогою потенційної (структурної) рухає процес розвитку.
Структурна інформація характеризує досягнутий рівень організації системи, або міру її організації. Інформація, накопичуючись, самоорганізується в структури, починає існувати як би в потенційній формі, і сховищем структурної інформації може бути структура самої системи, що розвивається (наприклад, кільця на деревах). Саме кількість структурної інформації визначає перехід системи на новий рівень організації.
Новий рівень організації означає факт реалізації нового варіанту, відібраного системою, перехід на новий рівень гомеостазу. Число порцій інформації від циклу до циклу зростає, набуває певну структуру (гіпотези, теорії, програми, винаходи і т.п.), такі структури і є точками росту нової організації - феномена розвитку. На базі накопиченої інформації, згідно головним цілям розвитку, система відбирає єдиний варіант і перебудовує свою структуру; згідно цьому новому варіанту: система переходить на новий рівень організації.
Отже, системно-кібернетичний підхід в управлінні означає єдність процесів накопичення інформації, відбору і структурування її відповідно до цілей системи і перехід на новий рівень організації. В основі розвитку лежить механізм управління. Системно-кібернетичний підхід був узятий на озброєння західною економікою ще в 60-х рр. минулого століття. Численні школи організаційного управління навчили і підготували до практичній роботітисячі керуючих.
Некомпетентність керівників у нашій країні простежується на всіх щаблях ієрархії і обертається для країни мільярдними втратами.

Турчин В. Ф.

Для кібернетика метафізика не може бути просто стороннім захопленням. Нам необхідне створення універсальних моделей світу, які дозволили б нам, наприклад, інтерпретувати людську думку, висловлену на природній мові. Від чого можна відштовхнутися в настільки сміливому починанні? Які поняття повинні бути покладені в основу? Метафізика повинна відповісти на ці питання.

Турчин В. Ф.

Філософія покликана відповідати на такі основоположні для кожного розумного створення питання як: "Хто я?", "Звідки я прийшов і куди йду?", "Наскільки істинно моє знання?", "Яка, в кінцевому рахунку, природа речей?", " що є добро і що є зло? ". Кожна пора дає свої власні відповіді на ці питання. Ці відповіді значно схильні до впливу поточного стану знання та виробництва. Наша філософія - наслідок виникнення еволюційної теорії в кінці 19-го століття і кібернетики в середині 20-го. Це легко можна побачити і в методі, з яким ми підходимо до філософським проблемам, І у відповідях, які ми пропонуємо.

Норберт Вінер

«Кібернетика» - відома книга видатного американського математика Норберта Вінера (1894-1964), яка зіграла велику роль в розвитку сучасної наукиі дала ім'я одному з найважливіших її напрямів. Справжнє російське видання є повним перекладом другого американського видання, яке вийшло в 1961 р і містить важливі доповненнядо першого видання 1948 р Читач також знайде в додатках переклади деяких статей та інтерв'ю Вінера, включаючи останнє, яке він дав незадовго до смерті для журналу «Юнайтед Стейтс Ньюс енд Уорлд Ріпорт». Книга, написана своєрідним вільним стилем, зачіпає широке коло проблем сучасної науки, від сфери наук технічних до сфери наук соціальних і гуманітарних. У центрі - проблематика поведінки і відтворення (природного і штучного) складних керуючих та інформаційних систем в техніці, живій природі і суспільстві. Автор глибоко стурбований долею науки і вчених в сучасному світіі різко засуджує використання наукового могутності для експлуатації та війни.

Сем Харріс

Чи варто боятися сверхразумного штучного інтелекту? Нейробіолог і філософ Сем Харріс вважає, що дуже навіть варто. На його думку, ми стоїмо на порозі створення надрозумних машин, при цьому не вирішивши безліч проблем, які можуть виникнути при створенні ІІ, який потенційно зможе звертатися з людьми так само, як ті з мурахами.

Олексій Потапов

Штучний інтелект завжди розглядався в рамках «біологічної метафори» - як аналог людського інтелекту. Однак створювані зараз штучні інтелектуальні системи, які перевершують людини при вирішенні найрізноманітніших завдань, анітрохи не схожі на людину. Це стосується навіть таким біологічно інспірованим підходам, як штучні нейронні мережі. Я розповім про те, як зараз вчені в галузі ШІ визначають поняття інтелекту, які проблеми стоять на шляху побудови мислячих машин, і чи потрібна або шкідлива для їх подолання «біологічна метафора».

Євген Путін

Євген Путін, аспірант кафедри «Комп'ютерні Технології» університету ИТМО. В рамках дисертації Євген досліджує проблеми інтеграції концепції вибору ознак в математичний апарат штучних нейронних мереж. Євген розповість про те, як влаштовані нейронні мережі, що вони можуть робити зараз, на що будуть здатні в недалекому майбутньому і чи чекати приходу Скайнета.

Карл Р. Поппер

Епістемологія - англійський термін, що позначає теорію пізнання, перш за все наукового пізнання. Це теорія, яка намагається пояснити статус науки і її зростання. Дональд Кемпбелл назвав мою епістемологію еволюційної, бо я дивлюся на неї як на продукт біологічної еволюції, а саме - дарвінівської еволюції шляхом природного відбору. Основними проблемами еволюційної епістемології я вважаю наступні: еволюція людської мовиі роль, яку він грав і продовжує грати в зростанні людського знання; поняття (ideas) істинності і хибності; опису положень справ (states of affaires) і спосіб, яким мову відбирає стану справ з комплексів фактів, що становлять світ, тобто дійсність.

Сергій Марков

На лекції ми обговоримо другу весну штучного інтелекту в цифрах і фактах, ключові роботи в галузі штучного інтелекту і машинного навчання в 2017 році. Поговоримо про розпізнавання зображень, мови, обробці природної мови і про інші напрямки досліджень; обговоримо нові моделі і обладнання 2017 року. Також поговоримо про застосування ІІ і машинного навчання в бізнесі, медицині і науці, а також обговоримо, чого ми чекаємо від штучного інтелекту і машинного навчання в 2018 році.

В'ячеслав Дубинін, Олексій Семіхатов

Чим все-таки мозок відрізняється від комп'ютера і до якої міри можна їх порівнювати? Якщо мозок набагато повільніше сучасної обчислювальної техніки, то чому ж досі не вдається створити комп'ютер настільки ж розумний, як і мозок? Розбирають все по-порядку В'ячеслав Дубинін - доктор біологічних наук, професор кафедри фізіології людини і тварин біологічного факультету МГУ, ведучий Олексій Семіхатов - доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник ФІАН.

Останнім часом все більшу увагу вчених привертає новий напрямок досліджень - емоційні обчислення (Affective computing). Роль емоцій в еволюції природного інтелекту велика, штучний інтелектпоки багато пропускає в цьому відношенні, в ньому неможливо втілити багато явищ, пов'язані з емоційної картиною, з емоційним станомлюдини. Вченим з області ІІ активно допомагають когнітивні нейробіологи, психологи і філософи.

кібернетика- наука про загальні закони управління в природі, суспільстві, живих організмах і машинах, що вивчає інформаційні процеси, пов'язані з управлінням динамічних систем. кібернетичний підхід- дослідження системи на основі принципів кібернетики, зокрема за допомогою виявлення прямих і зворотних зв'язків, вивчення процесів управління, розгляду елементів системи як якихось « чорних ящиків»(Систем, в яких досліднику доступна лише їх вхідні і вихідна інформація, а внутрішній устрій може бути і невідомо).

У кібернетики та загальної теорії систем є багато спільного, наприклад, уявлення об'єкта дослідження у вигляді системи, вивчення структури і функцій систем, дослідження проблем управління і ін. Але на відміну від теорії систем кібернетика практикує інформаційнийпідхід до дослідження процесів управління, який виділяє і вивчає в об'єктах дослідження різні види потоків інформації, способи їх обробки, аналізу, перетворення, передачі і т.д. Під управлінням в самому Загалом виглядірозуміється процес формування цілеспрямованої поведінки системи за допомогою інформаційного впливу, що виробляється людиною або пристроєм. Виділяють наступні завдання управління:
· задача визначення мети- визначення необхідного стану або поведінки системи;
· задача стабілізації- утримання системи в існуючому стані в умовах збурюючих впливів;
· задача виконання програми- переведення системи в потрібне стан в умовах, коли значення керованих величин змінюються по відомим детермінованим законам;
· задача стеження- забезпечення необхідного поводження системи в умовах, коли закони зміни керованих величин невідомі або змінюються;
· задача оптимізації- утримання або переведення системи в стан з екстремальними значеннями характеристик при заданих умовах і обмеженнях.

З точки зору кібернетичного підходу управління ЛС розглядається як сукупність процесів обміну, обробки і перетворення інформації. Кібернетичний підхід являє ЛЗ як систему з управлінням (рис.5.1), що включає три підсистеми: керуючу систему, об'єкт управління і систему зв'язку.

Мал. 5.1. Кібернетичний підхід до опису ЛЗ

Керуюча система спільно з системою зв'язку утворює систему управління. Система зв'язку включає канал прямого зв'язку, За яким передається вхідна інформація (x) і канал зворотнього зв'язку, За яким до керуючої системі передається інформація про стан об'єкта управління (y). Інформація про керований об'єкт і зовнішньому середовищі сприймається керуючою системою, переробляється відповідно до тією чи іншою метою управління та у вигляді керуючих впливів передається на об'єкт управління. Використання поняття зворотного зв'язку є відмінною рисою кібернетичного підходу.

Основними групами функцій системи управління є:
· функції прийняття рішень або функції перетворення змісту інформації є головними в системі управління, виражаються в перетворенні змісту інформації про стан об'єкта управління та зовнішнього середовища в керуючу інформацію;
· рутинні функції обробки інформації не змінюють сенсу інформації, а охоплюють лише облік, контроль, зберігання, пошук, відображення, тиражування, перетворення форми інформації;
· функції обміну інформацією пов'язані з доведенням вироблених рішень до об'єкта управлінь і обміном інформації між особами, що приймають рішення (збір, передача інформації текстової, графічної, табличній, електронної та ін. по телефону, факсу, локальним або глобальних мереж передачі даних і т.д.).

Застосування кібернетичного підходу до логістики вимагає опису основних властивостей ЛЗ за допомогою математичних моделей. Це дозволяє розробляти і автоматизувати алгоритми оптимізації кібернетичної системи управління.

21. Що таке дослідження операцій? Для чого в логістиці використовується методологія дослідження операцій? Типові завдання дослідження операцій їх суть.

Дослідження операцій -етометодологія застосування математичних кількісних методів для обґрунтування рішень задач у всіх областях цілеспрямованої людської діяльності. Методи і моделі дослідження операцій дозволяють отримати рішення, найкращим чином відповідають цілям організації.

основний постулатдослідження операцій полягає в наступному: оптимальним рішенням(Управлінням) є такий набір значень змінних, при якому досягається оптимальне(Максимальне або мінімальне) значення критерію ефективності (цільової функції) операції та дотримуються задані обмеження. предметомдослідження операцій в логістиці є завдання прийняття оптимальних рішень в логістичній системі з управлінням на основі оцінки ефективності її функціонування. Характерними поняттями дослідження операцій є: модель, змінювані змінні, обмеження, цільова функція.

Кібернетичний підхід полягає в тому, що будь-яке цілеспрямоване поведінка розглядається як управління. Управління - в широкому, кібернетичному сенсі - це узагальнення прийомів і методів, накопичених різними науками про управління штучними об'єктами і живими організмами.

Під управлінням розуміється процес організації такого цілеспрямованого впливу на деяку частину середовища, звану об'єктом управління, в результаті якого задовольняються потреби суб'єкта, що взаємодіє з цим об'єктом.

Аналіз управління змушує виділити трійку - середу, об'єкт і суб'єкт, всередині якої розігрується процес управління.

Аналіз управління змушує виділити трійку - середу, об'єкт і суб'єкт, всередині якої розігрується процес управління (рис.). В даному випадку суб'єкт відчуває на собі вплив середовища Х і об'ектаY. Якщо стан середовища Х він змінити не може, то станом об'єкта Y він може керувати за допомогою спеціально організованого впливу U. Це і є управління.

Стан об'єкта Y впливає на стан потреб суб'єкта.

потреби суб'єкта
де - стан i-й потреби суб'єкта, яка виражається невід'ємним числом, що характеризує нагальність, актуальність цієї потреби.

Свою поведінку суб'єкт будує так, щоб мінімізувати нагальність своїх потреб, т. Е. Переймається тим багатокритеріальної оптимізації:

(3.1)

де R - ресурси суб'єкта. Ця залежність виражає невідому, але існуючий зв'язок потреб зі станом середовища Х і поведінкою U суб'єкта.

нехай -рішення задачі (3.1), т. е. оптимальну поведінку суб'єкта, що мінімізує його потреби А. Спосіб вирішення завдання (3.1), що дозволяє визначити , Називається алгоритмом управління

(3.2)

де  - алгоритм, що дозволяє синтезувати управління станом середовища Х і потреб А t,. Потреби суб'єкта змінюються не тільки під впливом середовища або об'єкта, а й самостійно, відображаючи життєдіяльність суб'єкта, що відзначається індексом t.

Алгоритм управління , яким володіє суб'єкт, і визначає ефективність його функціонування в даному середовищі. Алгоритм має рекурентний характер:

т. е. дозволяє на кожному кроці покращувати управління. Наприклад, в сенсі

т. е. зменшення рівня своїх потреб.

Процес управління як організація цілеспрямованого впливу на об'єкт може реалізовуватися як на інтуїтивному, так і на усвідомленому рівні. Перший використовують тварини, другий - людина. Усвідомлене задоволення потреб змушує декомпозировать алгоритм управління і вводити проміжну стадію - формулювання мети управління, т. Е. Діяти по двоетапної схемою:

На першому етапі визначається мета управління
, Причому завдання вирішується на інтуїтивному рівні:

де  1 - алгоритм синтезу мети Z * за потребами А t і станом середовища X. На другому етапі визначається управління , Реалізація якого забезпечує досягнення мети Z *, сформованої на першій стадії, що і призводить до задоволення потреб суб'єкта. Саме на цій стадії може бути використана вся міць формального апарату, за допомогою якого по цілі Z * синтезується управління

де  2 - алгоритм управління. Цей алгоритм і є предмет вивчення кібернетики як науки.

Таким чином, поділ процесу управління на два етапи відображає відомі боку науки - неформальний, інтуїтивний, експертний і формальний, алгоритмізується. Якщо перша поки повністю належить людині, то друга є об'єктом докладання формальних підходів. Природно, що ці різні функціївиконуються різними структурними елементами.

Першу функцію виконує суб'єкт, а другу-керуючий пристрій (КП).

Процес управління - це інформаційний процес, що полягає в зборі інформації про хід процесу, передачі її в пункти накопичення і переробки, аналізі вступник, накопиченої і довідкової інформації, прийнятті рішення на основі виконаного аналізу, вироблення відповідного керуючого впливу і доведенні його до об'єкта управління. Кожна фаза процесу управління протікає у взаємодії з навколишнім середовищем при впливі різного роду перешкод. Цілі, принципи і межі управління залежать від сутності розв'язуваної задачі.

Система управління

Система управління - сукупність взаємодіючих між собою об'єкта управління і органу управління, діяльність яких спрямована заданої мети управління.

У СУ вирішуються чотири основні завдання управління: стабілізація, виконання програми, стеження, оптимізація.

Завданнями стабілізації системи є завдання підтримки її вихідних величин поблизу деяких незмінних заданих значень, незважаючи на дію перешкод.

Завдання виконання програми виникає у випадках, коли задані значення керованих величин змінюються в часі заздалегідь відомим чином.

У системах оптимального управління потрібно найкращим чином виконати поставлене перед системою завдання при заданих реальних умовахі обмеженнях. Поняття оптимальності має бути конкретизовано для кожного окремого випадку.

Перш ніж приймати рішення про створення СУ, необхідно розглянути всі його етапи, незалежно від того, за допомогою яких технічних засобів вони будуть реалізовані. Такий алгоритмічний аналіз управління є основою для прийняття рішення про створення СУ і ступеня її автоматизації. При цьому аналізі слід обов'язково враховувати фактор складності об'єкта управління:

відсутність математичного опису системи;

стохастичность поведінки;

негативність до управління;

не стаціонарний, дрейф характеристик;

невоспроизводимость експериментів (розвивається система весь час ніби перестає бути сама собою, що пред'являє спеціальні вимоги до синтезу і корекції моделі об'єкта управління).

Особливості складної системи часто призводять до того, що мета управління таким об'єктом в повній мірі ніколи не досягається, як би зовсім не було управління.

Системи управління діляться на два великі класи: системи автоматичного управління (САУ) і автоматизовані системи управління (АСУ). В САУ управління об'єктом або системою здійснюється без безпосередньої участі людини автоматичними пристроями. Це замкнуті системи.

В процесі проектування системою управління беруть участь 2 типу мислення: аналіз і синтез.

Завдання аналізу: визначення стійкості та якості процесу управління в дослідженні САУ при заданих впливів, що обурюють.

Завдання синтезу: визначення параметрів і структури регулятора при яких забезпечується процес управління, що задовольняє заданим технічним вимогам (заданому якості управління).

Аналіз: Дана система із заданою структурою параметрів. Потрібно визначити її властивості і характеристики.

Синтез: Задані вимоги, яким повинна задовольняти система. Визначити структуру системи і її параметри.

Мета проектування САУ полягає у визначенні конфігурації системи, вимог, яким вона повинна задовольняти і завдання основних параметрів, що задовольняють пропонованим до системи вимогам.

Вимоги до якості замкнутої САУ:

Хороша компенсація збурень

Бажаний вид реакції (перехідних процесів) на задає вхідний вплив

Адекватні вихідні сигнали виконавчого пристрою

Мала чутливість до зміни параметрів об'єктів управління

Обмеження на величину сталої помилки.

На відміну від САУ в АСУ в контур управління включена людина, на якого покладаються функції прийняття найбільш важливих рішень і відповідальності за прийняті рішення. Під АСУ зазвичай розуміють людино-машинні системи, що використовують сучасні економіко-математичні методи, засоби електронно-обчислювальної техніки (ЕОТ) і зв'язку, а також нові організаційні принципи для відшукання і реалізації на практиці найбільш ефективного управління об'єктом (системою).

кібернетика- наука про загальні закони управління в природі, суспільстві, живих організмах і машинах, що вивчає інформаційні процеси, пов'язані з управлінням динамічними системами. кібернетичний підхід- дослідження системи на основі принципів кібернетики, зокрема, за допомогою виявлення прямих і зворотних зв'язків, вивчення процесів управління, розгляду елементів системи як якихось «чорних ящиків» (систем, в яких досліднику доступна лише їх вхідні і вихідна інформація, а внутрішній устрій може бути і невідомо).

На відміну від аналітичного підходу, при якому моделюється внутрішня структура системи, в методі «чорного ящика» моделюється зовнішнє функціонування системи. Таким чином, з точки зору експериментатора структура системи (моделі) захована в чорному ящику, який імітує тільки поведінкові особливості системи.

У кібернетичному підході досліджують інформаційні моделі, які розрізняються за типом запитів до них: моделювання відгуку системи на зовнішній вплив; прогноз динаміки зміни системи; оптимізація параметрів системи по відношенню до заданої функції цінності; адаптивне управління системою.

завдання цілепокладання(Визначення необхідного стану або поведінки системи);

завдання стабілізації(Утримання системи в існуючому стані в умовах збурюючих впливів);

завдання виконання програми(Переклад системи в потрібне стан в умовах, коли значення керованих величин змінюються по відомим детермінованим законам);

завдання стеження(Забезпечення необхідного поводження системи в умовах, коли закони зміни керованих величин невідомі або змінюються);

завдання оптимізації(Утримання або переведення системи в стан з екстремальними значеннями характеристик при заданих умовах і обмеженнях).

З точки зору кібернетичного підходу управління ІС розглядається як сукупність процесів обміну, обробки і перетворення інформації. Кібернетичний підхід являє ІС як систему з управлінням (рис. 2.4), що включає три підсистеми: керуючу систему, об'єкт управління і систему зв'язку.

Мал. 2.4. Кібернетичний підхід до опису ІС

Керуюча система спільно з системою зв'язку утворює систему управління. Система зв'язку включає канал прямого зв'язку, за яким передається вхідна інформація ( x) І канал зворотного зв'язку, за яким до керуючої системі передається інформація про стан об'єкта управління ( y). Інформація про керований об'єкт і зовнішньому середовищі сприймається керуючою системою, переробляється відповідно до тією чи іншою метою управління та у вигляді керуючих впливів передається на об'єкт управління. Використання поняття зворотного зв'язку є відмінною рисою кібернетичного підходу.

основнимигрупами функцій системи управління є:

функції прийняття рішеньабо функції перетворення змісту інформаціїє головними в системі управління, виражаються в перетворенні змісту інформації про стан об'єкта управління та зовнішнього середовища в керуючу інформацію;

- рутинніфункції обробки інформації не змінюють сенсу інформації, а охоплюють лише облік, контроль, зберігання, пошук, відображення, тиражування, перетворення форми інформації;