Кибернетика: таърихи инкишоф ва истифода дар замони мо.

Кибернетика илмест, ки бо идоракунии системаҳои мураккаб сарукор дорад. Сарфи назар аз он, ки номи он бо компютерҳо ва технологияҳои иттилоотӣ алоқаманд аст, пайдоиши кибернетика дар математика, нейрофизиология ва технология аст.

Қуллаи маъруфияти кибернетика дар нимаи дуюми асри 20 ба вуқӯъ пайваст, аммо ин фан то имрӯз ҳам аҳамияти худро гум накардааст. Дар мақолаи худ мо ба шумо мегӯям, ки вазифаҳо ва усулҳои кибернетика чӣ гунаанд, дар кадом соҳаҳо истифода мешаванд ва мо адабиёти муфидро пешкаш мекунем, ки ба шумо беҳтар дарк кардани ин фан кӯмак мекунанд.

Кибернетика чист?

Аввалин зикри истилоҳи «кибернетика» дар асари илмии Андре-Мари Ампер «Очерк оид ба фалсафаи илмҳо» омадааст. Физик, математик ва табиатшиноси бузурги фаронсавӣ кибернетикаро ҳамчун илми давлатдорӣ муайян кардааст, ки барои сокинонаш бо неъматҳои гуногун пешбинӣ шудааст.

Тафсири муосири истилоҳро математики амрикоӣ, яке аз асосгузорони назарияи зеҳни сунъӣ Норберт Винер пешниҳод кардааст. У кибернетикаро хамчун илме тавсиф кард, ки шаклхои умумии назорат ва интиколи маълумотро дар организмхои зинда, мошинхо ва чамъият меомузад.

Кибернетика фикру мулоҳизаҳо, мафҳумҳои ҳосилшуда, қуттиҳои сиёҳро меомӯзад. Вай меомӯзад, ки чӣ гуна организмҳои зинда ва ғайризинда, инчунин мошинҳо иттилооти гирифтаи худро коркард мекунанд, ба он аксуламали муайян медиҳанд ва дар зери таъсири он тағир меёбанд, то ду вазифаи асосии худ: назорат ва алоқа.

Кибернетики Британия Стаффорд Бир кибернетикаро илми ташкили самарабахш медонист. Нависанда ва равоншиноси англис Эндрю Гордон Паск консепсияи васеъи кибернетикаро пешниҳод кард, ки ба консепсияи дохил кардани маълумотҳои иттилоотӣ аз ҳама гуна сарчашмаҳои дастрас асос ёфтааст.

Математики фаронсавӣ, яке аз пешравони соҳаи идоракунии кибернетикӣ Луи Пьер Коуффиналь кибернетикаро ҳамчун “омӯхтани системаҳо ва равандҳое, ки бо худ мутақобила мекунанд ва худро дубора тавлид мекунанд” таъриф кардааст.

Тафсири муосири кибернетика тадқиқотро дар соҳаи системаҳои идоракунӣ, намунаҳои схемаҳои электрикӣ, биология, антропология, мантиқ, мошинсозӣ, моделсозии математикӣ, неврология ва бисёр дигар илмҳо ва соҳаҳо муттаҳид мекунад.

Дастгоҳи кибернетика

Идоракунии кибернетикй дар якчанд самт инкишоф ёфтааст. Моҳияти кибернетика аз ду қисм иборат аст:

Қисми назариявӣ
Аппарати илмй ва усулхои асосии омузиши системахои идоракуниро ташкил медихад. Якчанд қисмҳои калони математикиро дар бар мегирад. Назарияи автоматхо, назарияи табдили маълумотхои информационй ва гайраро меомузад ва тахлил мекунад.

Қисми техникӣ
Хусусиятҳои идоракунии системаҳои техникиро меомӯзад. Принципхои фаъолият ва кори дастгоххои автоматй, роботхо ва машинахои хисоббарорро меомузад. Барои ҷамъоварии иттилоот, ҳаракат, коркард, таҳлил ва нигоҳдории он масъул аст.

Соҳаҳои татбиқи кибернетика
Инкишофи кибернетика бо фаъоло-на ва васеъ чорй намудани ин илми чавон ба бисьёр сохахои хаёти инсон огоз ёфт. Самтҳои асосии кибернетика:

Мағзи маслуӣ
Зеҳни сунъӣ ҳамчун як соҳаи алоҳидаи тадқиқот дар миёнаҳои асри гузашта пайдо шуд. Мақсади асосии он омӯхтани кор ва фаъолияти майнаи инсон бо истифода аз усулҳои математикии таҳлил мебошад.

Ба маънои умумӣ, зеҳни сунъӣ як самти назорати кибернетикӣ мебошад, ки бо ёрии он фаъолияти зеҳнии инсон бо истифода аз мошинҳо ва нармафзорҳо тақлид карда мешавад. Зеҳни сунъӣ инчунин қобилияти иҷрои вазифаҳои эҷодиро дар бар мегирад, ки барои майнаи инсон беназир ҳисобида мешаванд.

Имрӯз зеҳни сунъӣ бисёр соҳаҳои ҳаёти моро пур мекунад: робототехника, технологияҳои компютерӣ, тиб ва тандурустӣ, сиёсат, маориф, саноат, кишоварзӣ, бонкдорӣ, амният ва ғайра.

Кибернетикаи тиббӣ
Дуюм соҳаи маъмултарини кибернетика тиб ва тандурустӣ мебошад. Духтурони кибернетика дар ҳамкорӣ бо табибони клиникӣ (терапевтҳо, невропатологҳо, ҷарроҳон, равоншиносон ва ғ.), инчунин бо физиологҳо, биохимикон, фармацевтҳо, муҳандисон, математикҳо ва дигар мутахассисон бевосита ё бавосита дар соҳаи тиб кор мекунанд.

Самтҳои асосии кибернетикаи тиббӣ:

• Ташаккули технологияҳои иттилоотӣ дар соҳаи тандурустӣ: системаи ягонаи давлатии тандурустӣ, варақаҳои электронии тиббӣ, рецептҳои электронӣ, телетиб.
• Татбики интеллекти сунъй дар сохаи нигахдории танду-рустй: тадкикоти тиббй ва диагностика бо истифода аз технологияи хисоббарор, ба воситаи автоматхои хисоббарори электронй рамзкушоии автоматии сурату тасвирхои тиббй, пешгуии ахволи беморон ва инкишофи беморихо бо ёрии программахои махсуси хисоббарор.
• Ташкил ва татбиқи дастгоҳҳои инфиродии сайёр барои ташхиси ҳолати беморон ва интиқоли маълумот ба марказҳои тиббӣ онлайн.
• Сохтан ва чорй намудани тачхизоти мураккаби баландтехнологии тиббй: томографхо, ангиографхо, системахои радиоизотопй, аппаратхои чаррохии лазерй ва микрохирургия.
• Ташкили тадкикот дар сохаи биология ва тиб: биоинформатикаи клиникй, тадкики дорухо ва таъсири мутакобилаи онхо бо организмхои зинда дар сатхи молекулавй, моделсозии визуалии дорухо.
• Моделсозии математикӣ дар тиб: моделсозии равандҳои физиологӣ, моделсозии пандемия ва ғ.

Биологияи кибернетикй

Ин илм системаҳои идоракуниро дар организмҳои зинда меомӯзад. Дар маркази таҳлили ӯ принсипҳо ва усулҳои мутобиқшавии ҳайвонот ва растаниҳо ба шароити муҳити зист, инчунин интиқоли иттилоот дар сатҳи генетикӣ аз як насл ба насл мебошанд.

Самтҳои асосии биологияи кибернетикӣ:

• Биомуҳандисӣ як илмест, ки коркардҳои илмӣ ва тадқиқотӣ дар соҳаи тиб, биология ва муҳандисӣ барои табобати бемориҳо, беҳтар кардани саломатӣ ва беҳтар кардани сифат ва дарозии ҳаёт истифода мешавад.
• Бионика (ё ба ибораи дигар биомиметика) як самтест, ки ҳадафи асосии он эҷоди дастгоҳҳо ва дастгоҳҳои технологӣ мебошад, ки дар онҳо маънои фаъолият ва унсурҳои таркибии онҳо аз табиат гирифта шуда, баъдан барои ҳалли мушкилоти дар назди одамон гузошташуда истифода мешаванд.
• Биологияи синтетикӣ илмест, ки коркардҳои илмӣ ва тадқиқотиро дар соҳаи биологияи молекулавӣ, физика, химия ва муҳандисӣ бо мақсади истифодаи технологияҳо ва усулҳои муҳандисӣ барои пайваст кардани элементҳои гуногуни молекулавӣ (генҳо, сафедаҳо ва ғ.) ба занҷирҳои нави сохторӣ ва системахо.
• Биомеханика илмест, ки хосиятҳои механикӣ ва хусусиятҳои системаи мушакҳои устухони организмҳои зиндаро меомӯзад. Тадкикоти илмй дар ин соха вактхои охир инсониятро ба офаридани бугумхо ва протезхои сунъй оварда расонд.
• Эҷод ва рушди организмҳои кибернетикӣ – ҷузъҳои биологӣ, ки элементҳои механикӣ ва электронӣ доранд.

Кибернетикаи техникӣ
Ин самти инженерӣ барои омӯхтан ва идоракунии автоматии воситаҳои мураккаби динамикии техникӣ: мошинҳои парвозкунанда (самолётҳо, ракетаҳо), системаҳои автомобилӣ, агрегатҳои технологии саноатӣ, киштиҳои баҳрӣ, роботҳо ва ғайра масъуланд.

Яке аз сохахои асосии кибернетикаи муҳандисӣ коркарди автоматикунонидашудаи информатсионӣ ва асбобҳои ченкунӣ (масалан, датчикҳо, магнитофонҳо, установкаҳои ченкунӣ ва ғайра) мебошад.

Кибернетикаи варзишӣ
Кибернетика дар варзиш дар ду самти асосӣ инкишоф ёфтааст:

• мониторинги ҳолати ҷисмонии варзишгарон, таҳқиқ ва таҳлили омодагии равонии бозигарон;
• тадқиқот ва эҷоди стратегия ва тактикаи фаъолиятҳои бозӣ барои бозиҳо ва мусобиқаҳои варзишии даставӣ.

Пионери кибернетикаи спортй Валентин Петровский, тренери навовари украин, номзади илмхои биология, доцент ва муаллими университети тарбияи чисмонии Киев мебошад. Махз вай дар ибтидои солхои 60-уми асри гузашта барои ташкили тарбияи варзишгари сабук Валерий Борзов, ки баъдтар ду карат чемпиони спартакиада ва се карат медали олимпй гардид, усулхои математики ва принципхои идоракунии кибернетикиро истифода бурд. .

Тренерхои дигари украиние, ки дар инкишофи кибернетикаи спорт хисса гузоштаанд: футболбози машхури советй, тренери футбол, мураббии чандинсолаи «Динамо»-и Киев Валерий Лобановский, статистики футбол, ёрдамчии сартренер Анатолий Зеленцов. Онхо асосгузорони аввалин дар чахон маркази илмии спортии футболбозони «Динамо», ки дар шахри Киев вокеъ аст, мебошанд.

Дар заминаи ин марказ барномаҳо ва усулҳои моделсозии равандҳои таълиму тарбия, механизмҳои назорат ва арзёбии фаъолияти рақобатӣ, инчунин барномаҳои моделсозии стратегия ва тактикаи бозиҳои варзишӣ таҳия шудаанд. Хамаи ин вокеахо ба футболбозони «Динамо»-и Киев имконият доданд, ки соли 1975 дар Суперкубоки футбол бар клуби машхури чахон «Бавария» бо хисоби 3:0 маглуб карда шаванд.

5 сол пеш дар Федератсияи Русия Ассотсиатсияи илмҳои компютерӣ дар варзиш ташкил карда шуда буд, ки имрӯз ба он математикҳо, мураббиён, табибони варзиш, биомеханикҳо, физиологҳо, равоншиносон ва мутахассисони IT шомиланд.

Кибернетикаи иқтисодӣ
Ин самт дар чорроҳаи се илм: математика, иқтисод ва кибернетика ташаккул ёфтааст. Он ҳаракати маълумотҳои иттилоотиро дар иқтисодиёт ва таъсири онҳо ба ташкили равандҳои иқтисодӣ омӯхтааст. Воситаҳо ва усулҳои асосии дар кибернетикаи иқтисодӣ истифодашаванда: барномасозии математикӣ, моделсозии иқтисодӣ ва математикӣ, эконометрика.

Ин самт аз пайдоиш ва рушди фаъоли худ дар ибтидои солҳои 50-уми асри гузашта аз Стаффорд Бир, кибернетики бритониёӣ, назарияшинос ва амалкунандаи маъруфи соҳаи тадқиқоти амалиётӣ қарздор аст. Аз он вақт инҷониб дар ин илм якчанд шохаҳои асосӣ пайдо шуданд:

• ҳалли нармафзор дар асоси зеҳни сунъӣ барои дастгирӣ ва рушди тиҷорат;
• тарҳрезии механизмҳо ва ташкилотҳои хоҷагидорӣ (аукционҳо, озмунҳо, фармоишҳои давлатӣ);
• идоракунии дониш;
• омӯзиши бозорҳои иттилоотӣ.

Дар ибтидои солҳои 70-уми асри 20, Стаффорд Бир лоиҳаи махсуси идоракунии компютерии иқтисоди Чилиро роҳбарӣ мекард. Беэр барои омухтани вазъияти иктисодии мамлакат системаи мураккаби динамикиро истифода бурд, ки ба принципхои фаъолияти системаи асаби одам асос ёфтааст.

Ба ҷои сохтори иерархӣ барои қабули қарорҳои идоракунӣ, ӯ пешниҳод кард, ки система як давраро ташкил дода, дар байни ҳукумат ва ширкатҳои истеҳсолӣ дастгоҳи идоракуниро барои қабули қарорҳо ташкил карда шавад.

Вазифаи асосии ин дастгоҳ аз нигоҳ доштани фаъолияти тамоми система дар маҷмӯъ тавассути тақсимоти самараноки захираҳои мавҷуда, ҷамъоварӣ ва интиқоли иттилоот ба тамоми унсурҳои система, инчунин мониторинги иҷрои фармонҳо ва супоришҳои додашуда буд. . Унсурҳои калидии системаи пешниҳодшудаи Beer алоқаи доимӣ, фикру мулоҳиза, мутобиқшавӣ ва амал мебошанд.

Дар соли 1973 ба сабаби табаддулоти давлатй ва сарнагун шудани президента амалкунанда дар Чили лоихаи Пиво аз кор монд.

Солҳои 60-80-уми асри гузашта математик, кибернетики шӯравӣ, доктори илмҳои физикаю математика Виктор Глушков дар бунёди яке аз аввалин шабакаҳои калонҳаҷм, ки ба идоракунии соҳаи иқтисодии давлат нигаронида шудааст – OGAS (National Automated) кор кард. Системаи ҷамъоварӣ ва коркарди иттилоот).

Ҳадафҳои асосие, ки OGAS бояд ба онҳо мусоидат мекард: ташкили муомилоти электронии ҳуҷҷатҳо, азнавташкилдиҳии дастгоҳи идоракунӣ, ташаккули саноати мукаммали технологияҳои иттилоотӣ, барҳам додани гардиши пулҳои коғазӣ ба нафъи пулҳои электронӣ, инчунин хамчун оптимизацияи процессхои технологи ва ташкилии сектори иктисодии мамлакат.

OGAS қисман дар лоиҳаи ASPR (Системаи автоматии ҳисобҳои нақшавӣ), ки дар аввали солҳои 90 баста шуда буд, амалӣ карда шуд. Сабаби аники бархам додани лоиха маълум нест, вале чунин акидае мавчуд аст, ки хангоми гузаштан ба хисоббарорхои нави электронй базахои маълумотхо ва кодхои программавии дар компютерхои кухна нигох дошташуда ба дастгоххои нав гузаронда нашудаанд.

Кибернетикаи иҷтимоӣ
Ин самт дар ҷомеашиносӣ татбиқи васеъ пайдо кардааст. Он ба принсипҳои асосии идоракунии кибернетикӣ ва назарияи умумии системаҳо асос ёфтааст. Социо-кибернетика хамчун илм конуниятхои фаъолияти системаи чамъиятии худташкилкунандаи чамъиятро меомузад, то моделхои самараноктарини идоракунии равандхои чамъиятиро ташаккул диханд.

Социо-цибернетика дар омухтан ва тахлили рафтори издихом, махсусан дар давраи бетартибихои оммавй, барои муайян кардани сабабхои ба амал омадани онхо ва пешниход намудани усулхои самарабахши бартараф кардани онхо фаъолона истифода мешавад.

Кибернетикаи ҳуқуқӣ
Кибернетика дар сохаи хукукшиносй хам инкишоф ёфт. Идоракунии кибернетикии ҳуқуқӣ барои омӯзиши фаъолияти системаҳои ҳуқуқии давлатӣ бо мақсади пешниҳоди моделҳои автоматикунонии фаъолияти ҳуқуқӣ ва соҳаҳои алоҳидаи он истифода мешавад. Имрӯз кибернетикаи ҳуқуқӣ барои фаҳмидан ва тафсири санадҳои қонунгузорӣ ва таҳлили имконияти татбиқи онҳо дар ҳолатҳои алоҳида истифода мешавад.

3 технологияи кибернетикӣ
Сенсорҳои мавҷи мағзи сар
Дар яке аз таҷрибаҳои ахир олимон тавонистанд чархболро бо истифода аз сигналҳои мағзи сари инсон, ки бо истифода аз сенсори EEG хонда мешуданд, идора кунанд.

Як гурӯҳи олимони Донишгоҳи хусусии амрикоии Тафтс низ чунин таҷриба анҷом доданд, аммо барои хондани мавҷҳои майна аз дастгоҳи дигар – спектрометри инфрасурх истифода шудааст. Натичаи ин тачриба ба вучуд овардани дастгохе буд, ки вай на танхо бо ёрии датчикхо мавчхои майнаро сабт мекард, балки маълумотхои бадастомадаро тахлил намуда, майлу хохиши шахсии хар як иштирокчии тачрибаро аник муайян мекард.

Тадқиқот хоҳиши иштирокчиёни филмро баррасӣ кард. Аммо аз хама чолиби дик-кат дар он буд, ки мавзуъ хар кадар бештар бо системаи тахияшуда му-носибат мекард, майлу хохиши уро нисбат ба фильмхо хамон кадар аниктар муайян мекард, гуё программа хар як одами дар тахкик иштироккунандаро хаматарафа омухта ва мефахмад.

Имрӯз, ин сенсорҳо ҳанӯз қобили истифода нестанд, зеро ҳама чизи хурд (садоҳои беруна, ҳаракати сар ва ғайра) метавонад сигнали аз майна гирифташударо вайрон ё вайрон кунад. Олимон холо роххои халли ин проблемаро кор карда истодаанд.

Натиҷаи ин метавонад рушди робитаи дақиқи байни мағзи сари инсон ва компютер бошад, ки метавонад на танҳо афзалиятҳои шуморо сабт кунад, балки инчунин қарорҳои дақиқтаринро қабул ва пешгӯӣ кунад: шом барои хӯроки шом чӣ хӯрдан ё ба куҷо рафтан лозим аст. рухсатии моҳи оянда.

Протезҳои ҳаракаткунанда
Эҷоди протез яке аз аввалин дастовардҳоест, ки дар он кибернетика худро ҳамчун илм амалӣ намуд. Дар давоми бист соли охир ин соха аз хама фаъолтарин ва микьёсан васеъ тараккй кард. Намунаи барҷастатарини пешрафт дар соҳаи сохтани протезҳои ҳаракаткунанда ин протези миоэлектрикии дастони BeBionic мебошад, ки чанде пеш дар Британияи Кабир таҳия шуда буд.

Ин дасти биоэлектрикй бо даракати электромеханикй ва контролери микропроцессорй чихозонида шудааст. Ҷараёни электрикӣ, ки аз пӯст ва мушакҳои қисми болоии дасти сунъӣ мегузарад, протезро ҳадди аксар ҳаракатро таъмин мекунад: шумо метавонед ҳар як ангушти дастро ҳаракат диҳед, барои тағир додани мавқеъи даст хурдтарин кашиш кофӣ хоҳад буд.

Мисли ҳама гуна дигар протезҳо, истифода аз ин даст каме маҳоратро талаб мекунад. Аммо бо мурури замон шахс метавонад корҳои ҳаррӯзаеро иҷро кунад, ки бидуни протез иҷро кардан ғайриимкон аст: хӯрок хӯрдан, кор дар назди компютер, бардоштани ашёи хурд ва ғайра.

Имплантатҳои нанофракталӣ
Дар соли 2005, неврологи ҳоло машҳури ҷаҳон Арманд Р. Тангуаи хурдӣ рушди худ – чашми бионикии инсонро пешниҳод кард, ки ба ретина часпида буд ва бо истифода аз камераи видеоии дар айнак насбшуда тасвир гирифт. Физики Канада ва барандаи ҷоизаи Нобел дар риштаи физика Ричард Тейлор дар ҳоли ҳозир ба эҷоди имплантатҳои нанофракталӣ машғул аст, ки метавонад ба нейронҳои чашми инсон тақлид кунад.

Мушкилии истифодаи камераҳо барои имплантатҳои чашм дар он аст, ки тасвир дар онҳо дар формати ғайристандартӣ барои чашм интиқол дода мешавад. Нейронҳои чашм дар шакли фракталӣ шоха мешаванд ва камераҳо сигналҳоро дар хати рост интиқол медиҳанд.

Вақте ки камераи видеоӣ ба ретинаи шахси нобино пайваст мешавад, аксари тасвирҳои аз он гирифташуда дар фосилаи байни технология ва бофтаи органикӣ гум мешаванд. Аз ин сабаб, ҳама имплантатҳои чашм, ки то имрӯз ихтироъ шудаанд, тасвири норавшан, норавшан ва ранга бо садои зиёд интиқол дода шудаанд.

Имплантатсияҳое, ки Тейлор таҳия мекунад, имкон медиҳад, ки пас аз имплантатсия ба ретина пайвасти мувофиқтар ва пойдортар пайдо шавад. Азбаски онҳо то ҳадди имкон ба пайвастҳои табиии асаб монанданд, онҳо метавонанд ба қисмҳои мавҷудаи кори чашми инсон ворид шаванд ва ба онҳо имкон диҳанд, ки маълумоти мукаммалро аз камера гиранд. Агар ин таҳаввулот бо эҷоди як камераи видеоӣ, ки қодир ба интиқоли тасвирҳо бо қарори 127 мегапикселӣ бошад, нобиноён метавонанд ба зудӣ бо бинишҳои комил фахр кунанд.