Только до 28.11
Вечерний «Путь в ИТ» с Иваном Ургантом
Кнопка закрыть топ-бар
ГлавнаяБлогКибернетика: история развития и применение в наше время
Работа с базами данных SQL для новичков
13.07.2022
5 782
Время чтения: 18 минут

Кибернетика: история развития и применение в наше время

13.07.2022
5 782
Время чтения: 18 минут
Сохранить статью:
Сохранить статью:
В статье рассказывается:    
  1. Что такое кибернетика
  2. Устройство кибернетики
  3. Сферы применения кибернетики
  4. 3 кибернетических технологии
  5. 4 книги по кибернетике, которые рекомендуем к прочтению
  6. Перспективы кибернетики
  7. Пройди тест и узнай, какая сфера тебе подходит:
    айти, дизайн или маркетинг.
    Бесплатно от Geekbrains

Кибернетика – это наука, которая занимается управлением сложных систем. Несмотря на то, что ее название ассоциируется с компьютерами и информационными технологиями, в истоках кибернетики лежат математика, нейрофизиология и техника.

Пик популярности кибернетики пришелся на вторую половину ХХ века, однако и сегодня эта дисциплина не потеряла актуальности. В нашей статье мы расскажем, каковы задачи и методы кибернетики, в каких сферах ее используют и приведем полезную литературу, которая поможет лучше понять эту дисциплину.

Что такое кибернетика

Первое упоминание термина «кибернетика» содержится в научном труде Андре-Мари Ампера «Опыт о философии наук». Великий французский физик, математик и естествоиспытатель определил кибернетику как науку об управлении государством, призванную обеспечивать его жителям разнообразные блага.

Современная трактовка термина была предложена американским математиком, одним из основоположников теории искусственного интеллекта Норбертом Винером. Он описывал кибернетику как науку, изучающую общие закономерности управления и передачи информационных данных в живых организмах, машинах и обществе.

Что такое кибернетика
Что такое кибернетика

Кибернетика исследует обратную связь, производные концепты, чёрные ящики. Она изучает, каким образом живые и неживые организмы, а также машины обрабатывают получаемую ими информацию, выдают определённую реакцию на неё, трансформируются под её влиянием с целью реализации двух своих основных задач: управление и коммуникация.

Британский кибернетик Стаффорд Бир считал кибернетику наукой эффективной организации. Английский писатель и психолог Эндрю Гордон Паск предложил расширенное понятие кибернетики, основанное на включении в понятие информационных данных, полученных из любых доступных источников.

Французский математик, один из первооткрывателей в области кибернетического управления Луи Пьер Куффиньяль определил кибернетику как «исследование систем и процессов, которые взаимодействуют сами с собой и воспроизводят себя».

Современная трактовка кибернетики объединяет в себе исследования в области систем управления, закономерностей электрических цепей, биологии, антропологии, логики, машиностроения, математического моделирования, неврологии и многих других наук и направлений.

Устройство кибернетики

Кибернетическое управление получило своё развитие в нескольких направлениях. Суть кибернетики формируют две составляющие:

  • Теоретическая часть

Формирует научный аппарат и основные способы исследования управленческих систем. Включает в себя несколько крупных математических разделов. Изучает и анализирует теорию автоматов, теорию преобразования информационных данных и пр.

  • Техническая часть

Исследует особенности управления техническими системами. Изучает принципы деятельности и функционирования автоматов, роботов и ЭВМ. Отвечает за сбор информации, её перемещение, обработку, анализ и хранение.

Устройство кибернетики
Устройство кибернетики

Сферы применения кибернетики

Развитие кибернетики началось с активного и масштабного внедрения этой молодой науки во многие сферы жизни человечества. Основные направления кибернетики:

Искусственный интеллект

В виде отдельного исследовательского направления искусственный интеллект появился в середине прошлого века. Его основная цель – изучение работы и функционирования человеческого мозга с помощью математических методов анализа.

В обобщённом смысле искусственный интеллект – это направление кибернетического управления, с помощью которого интеллектуальные виды деятельности человека моделируются при помощи машин и программного обеспечения. Искусственный интеллект также включает в себя и возможность выполнения творческих функций, которые считаются характерными только для человеческого мозга.

Сегодня искусственный интеллект наполняет многие сферы нашей жизни: робототехника, компьютерные технологии, медицина и здравоохранение, политика, образование, промышленность, сельское хозяйство, банковская деятельность, сфера организации безопасности и пр.

Медицинская кибернетика

Второе по распространённости направление кибернетики – медицина и здравоохранение. Врачи-кибернетики работают в содружестве с клиническими врачами (терапевтами, неврологами, хирургами, психиатрами и пр.), а также с физиологами, биохимиками, фармацевтами, инженерами, математиками и другими специалистами, прямо или косвенно задействованными в медицинской отрасли.

Основные направления медицинской кибернетики:

  • Формирование информационных технологий в области здравоохранения: единая государственная система здравоохранения, электронные медкарты, электронные рецепты, телемедицина.
  • Применение искусственного интеллекта в области здравоохранения: медицинские исследования и диагностики с применением компьютерных технологий, автоматическая расшифровка электронными вычислительными машинами медицинских снимков и изображений, прогнозирование состояния пациентов и развития болезней с помощью специализированных компьютерных программ.
  • Создание и внедрение портативных индивидуальных аппаратов для диагностики состояния пациентов и передачи информации в медицинские центры в режиме онлайн.
  • Создание и внедрение сложной, высокотехнологичной медицинской аппаратуры: томографов, ангиографов, радиоизотопных систем, аппаратов лазерной хирургии и микрохирургии.
  • Организация исследований в области биологии и медицины: клиническая биоинформатика, исследование лекарственных средств и их взаимодействия с живыми организмами на молекулярном уровне, визуальное моделирование лекарственных препаратов.
  • Математическое моделирование в медицине: моделирование физиологических процессов, моделирование пандемий и пр.
ТОП-30 IT-профессий
2022 года с доходом
от 200 000 ₽
Команда GeekBrains совместно с международными специалистами по развитию карьеры подготовили материалы, которые помогут вам начать путь к профессии мечты.
Подборка содержит только самые востребованные и высокооплачиваемые специальности и направления в IT-сфере. 86% наших учеников с помощью данных материалов определились с карьерной целью на ближайшее будущее!

Скачивайте и используйте уже сегодня:

Александр Сагун
Александр Сагун
Исполнительный
директор Geekbrains
pdf иконка

Топ-30 самых востребованных и высокооплачиваемых профессий 2022

Поможет разобраться в актуальной ситуации на рынке труда

doc иконка

Подборка 50+ ресурсов об IT-сфере

Только лучшие телеграм-каналы, каналы Youtube, подкасты, форумы и многое другое для того, чтобы узнавать новое про IT

pdf иконка

ТОП 50+ сервисов и приложений от Geekbrains

Безопасные и надежные программы для работы в наши дни

pdf 3,7mb
doc 1,7mb
Уже скачали 16049 pdf иконка

Кибернетическая биология

Эта наука исследует управленческие системы в живых организмах. В центре её анализа находятся принципы и способы адаптации животных и растений к окружающим условиям, а также передача информации на генном уровне от одного поколения к другому.

Кибернетическая биология
Кибернетическая биология

Основные направления кибернетической биологии:

  • Биоинженерия – наука, применяющая научные и исследовательские разработки в области медицины, биологии и инженерии для лечения заболеваний, укрепления здоровья, а также улучшения качества и продолжительности жизни.
  • Бионика (иди другими словами биомиметика) – направление, основной целью которого является создание технологических аппаратов и устройств, при которых смысл их функционирования и составные элементы заимствуются у природы, а в дальнейшем применяются для решения задач, поставленных перед людьми.
  • Синтетическая биология – наука, применяющая научные и исследовательские разработки в области молекулярной биологии, физики, химии и инженерии с целью использования инженерных технологий и методов для соединения различных молекулярных элементов (генов, белков и пр.) в новые структурные цепочки и системы.
  • Биомеханика – наука, исследующая механические свойства и характеристики опорно-двигательной системы живых организмов. Научные исследования в этой области не так давно привели человечество к созданию искусственных суставов и протезов.
  • Создание и развитие кибернетических организмов – биологических компонентов, внутри которых содержатся механические и электронные элементы.

Техническая кибернетика

Данное инженерное направление отвечает за изучение и автоматизированное управление комплексными динамическими техническими средствами: летающими транспортными средствами (самолётами, ракетами), автомобильными системами, технологичными промышленными агрегатами, морскими суднами, роботами и пр.

Одно из основных направлений инженерной кибернетики – разработка автоматизированных информационных и измерительных устройств (например, датчиков, регистраторов, измерительных установок и пр.).

Спортивная кибернетика

Кибернетика в спорте получила развитие в двух главных направлениях:

  • наблюдение за физическим состоянием спортсменов, исследование и анализ психологической подготовки игроков;
  • исследование и создание стратегий и тактик игровой деятельности для командных спортивных игр и соревнований.
Первооткрывателем в спортивной кибернетике считается Валентин Петровский – украинский тренер-новатор, кандидат биологических наук, доцент и преподаватель физкультурного университета в Киеве. Именно он в начале 60-х годов прошлого века впервые использовал математические методы и принципы кибернетического управления для организации тренировок легкоатлета Валерия Борзова, который впоследствии стал двукратным олимпийским чемпионом и трёхкратным призёром Олимпийских игр.

Другие украинские тренеры, внёсшие вклад в развитие спортивной кибернетики: Валерий Лобановский, известный советский футболист, тренер по футболу, многолетний наставник киевского «Динамо», и Анатолий Зеленцов, футбольный статист и помощник главного тренера. Именно они являются основателями первого в мире научного спортивного центра при футбольной команде «Динамо», расположенного в городе Киеве.

На базе этого центра были разработаны тренировочные программы и методики моделирования учебного и тренировочного процессов, механизмы контроля и оценки соревновательной активности, а также программы по моделированию стратегий и тактик спортивных игр. Все эти наработки позволили киевской футбольной команде «Динамо» в 1975 году обыграть футбольный клуб с мировой известностью «Бавария» из Мюнхена со счётом 3:0 на Суперкубке по футболу.

5 лет назад в Российской Федерации была организована Ассоциация компьютерных наук в спорте, в состав которой сегодня входят известные математики, тренеры, спортивные врачи, биомеханики, физиологи, психологи и IT-специалисты.

Экономическая кибернетика

Это направление сформировано на стыке трёх наук: математики, экономики и кибернетики. Оно исследует движение информационных данных в экономике и их влияние на организацию экономических процессов. Основные инструменты и методики, применяемые в экономической кибернетике: математическое программирование, экономико-математическое моделирование, эконометрика.

Своему зарождению и активному развитию в начале 50-х годов прошлого столетия это направление обязано Стаффорду Биру, британскому кибернетику, известному теоретику и практику в области исследования операций. С того времени появилось несколько основных ответвлений внутри этой науки:

  • программные решения на основе искусственного интеллекта для поддержки и развития бизнеса;
  • проектирование экономических механизмов и организаций (аукционы, конкурсы, госзаказы);
  • управление знаниями;
  • изучение информационных рынков.

В начале 70-х годов XX века Стаффорд Бир возглавил специализированный проект компьютерного управления экономикой Чили. Для исследования экономической ситуации в стране Бир применил сложную динамическую систему, основанную на принципах функционирования человеческой нервной системы.

Вместо иерархической структуры принятия управленческих решений он предложил закольцевать систему, разместив между правительством и производственными компаниями специально организованный для принятия решений управленческий аппарат.

Основная функция этого аппарата заключалась в поддержании функционирования всей системы в целом благодаря эффективному распределению имеющихся ресурсов, сбору и передаче информации всем элементам системы, а также контролю исполнения поставленных поручений и задач. Ключевыми составляющими в предложенной Биром системе должны были стать постоянная коммуникация, обратная связь, адаптация и действия.

В 1973 году из-за государственного переворота и свержения действовавшего президента в Чили проект Бира прекратил своё существование.

Экономическая кибернетика
Экономическая кибернетика

В 60-80-х годах прошлого века советский математик, кибернетик, доктор физико-математических наук Виктор Глушков работал над созданием одной из первых масштабных сетей, направленных на управление экономической сферой государства – ОГАС (Общегосударственной Автоматизированной Системой сбора и обработки информации).

Основные цели, достижению которых должна была способствовать ОГАС: организация электронного документооборота, реорганизация управленческого аппарата, формирование полноценной индустрии информационных технологий, отмена бумажного денежного оборота в пользу электронного, а также оптимизация технологических и организационных процессов в экономической отрасли страны.

Частично свою реализацию ОГАС получила в проекте АСПР (Автоматическая система плановых расчётов), который был закрыт в начале 90-х годов. Точная причина ликвидации проекта неизвестна, однако бытует мнение, что при переходе на новые электронно-вычислительные машины хранившиеся на старых компьютерах базы данных и программные коды просто не были перенесены на новые машины.

Социальная кибернетика

Это направление получило своё широкое применение в социологии. Оно базируется на основных принципах кибернетического управления и общей теории систем. Социокибернетика как наука исследует законы функционирования самоорганизующейся социальной системы общества с целью формирования наиболее продуктивных моделей управления общественными процессами.

Только до 28.11
Как за 3 часа
разбираться в IT
лучше, чем 90%
новичков и выйти на
доход в 200 000 ₽?
Приглашаем вас на бесплатный онлайн-интенсив «Путь в IT»! За несколько часов эксперты GeekBrains разберутся, как устроена сфера информационных технологий, как в нее попасть и развиваться.
Александр Волчек CEO GeekBrains

Интенсив «Путь в IT» поможет:

  • За 3 часа разбираться в IT лучше, чем 90% новичков.
  • Понять, что действительно ждет IT-индустрию в ближайшие 10 лет.
  • Узнать как по шагам c нуля выйти на доход в 200 000 ₽ в IT.
При регистрации вы получите в подарок:
pdf иконка

«Колесо компетенций»

Тест, в котором вы оцениваете свои качества и узнаете, какая профессия в IT подходит именно вам

doc иконка

«Критические ошибки, которые могут разрушить карьеру»

Собрали 7 типичных ошибок, четвертую должен знать каждый!

pdf иконка

Тест "Есть ли у вас синдром самозванца?"

Мини-тест из 11 вопросов поможет вам увидеть своего внутреннего критика

Хотите сделать первый шаг и погрузиться в мир информационных технологий? Регистрируйтесь и смотрите интенсив:
Только до 28 ноября
Осталось 17 мест

Социокибернетика активно применяется при изучении и анализе поведения толпы, особенно в периоды массовых беспорядков, для выявления причин их возникновения и предложения эффективных методов их ликвидации.

Правовая кибернетика

Кибернетика также получила своё развитие и в области юриспруденции. Правовое кибернетическое управление применяется для исследования функционирования государственно-правовых систем с целью предложения моделей для автоматизации юридической деятельности и отдельных её направлений. Сегодня правовую кибернетику применяют для понимания и трактовки законодательных актов и анализа возможности их применения в частных случаях.

3 кибернетических технологии

Сенсоры мозговых волн

В одном из недавних экспериментов учёным удалось управлять вертолётом при помощи сигналов головного мозга человека, которые считывались при помощи ЭЭГ датчика.

Группа учёных из американского частного Университета Тафтса так же проводила подобный эксперимент, однако для считывания мозговых волн применялось другое устройство – инфракрасный спектрометр. Результатом этого эксперимента стало создание аппарата, который не только с помощью сенсоров улавливал мозговые волны, но и анализировал полученные данные, совершенно точно определяя личные предпочтения каждого из участников эксперимента.

В рамках проводимого исследования изучались предпочтения участников в области кино. Но самым интересным стало то, что чем больше испытуемый взаимодействовал с разработанной системой, тем точнее она определяла его предпочтения по фильмам, будто программа досконально изучала и понимала каждого участвовавшего в исследовании человека.

Сенсоры мозговых волн
Сенсоры мозговых волн

На сегодняшний день эти сенсоры пока ещё не применимы, так как любая мелочь (посторонние звуки, движение головы и пр.) способна разрушить или исказить получаемый от мозга сигнал. В настоящее время учёные трудятся над возможностью решить эту проблему.

Результатом этого может стать разработка точной связи между человеческим мозгом и компьютером, который сможет не просто улавливать ваши предпочтения, но и принимать и предугадывать максимально верные решения: чем поужинать вечером или куда отправиться в отпуск в следующем месяце.

Подвижные протезы

Создание протезов – одна из самых первых разработок, в которых реализовала себя кибернетика как наука. За последнее двадцатилетие это направление получило максимально активное и масштабное развитие. Самый яркий пример прогресса в области создания подвижных протезов – миоэлектрический протез руки BeBionic, разработанный не так давно в Великобритании.

Эта биоэлектрическая кисть оснащена электромеханическим приводом и микропроцессорным контроллером. Электрический ток, проходящий через кожу и мышцы в верхней части искусственной руки, обеспечивает протез максимальной подвижностью: можно шевелить каждым пальцем руки, малейшего подёргивания будет достаточно, чтобы изменить положение кисти.

Как и любой другой протез, использование этой кисти требует определённой сноровки. Однако со временем человеку становится доступным выполнение ежедневных дел, которые невозможно было делать без протеза: приём пищи, работа за компьютером, поднятие небольших предметов и пр.

Нанофрактальные импланты

В 2005 году известный сегодня уже во всём мире нейробиолог Арманд Р. Тангуэй-младший представил свою разработку – бионический человеческий глаз, который крепился к сетчатке и получал изображение при помощи видеокамеры, установленной на очках. Канадский физик, лауреат Нобелевской премии по физике Ричард Тейлор сейчас ведёт работу над созданием нанофрактальных имплантов, способных имитировать нейроны человеческого глаза.

Сложность в применении камер для глазных имплантов заключается в том, что изображение на них передаётся в не стандартном для глаза формате. Глазные нейроны разветвляются в форме фрактала, а камеры передают сигналы по прямой линии.

При подключении видеокамеры к сетчатке незрячего человека большая часть получаемого с неё изображения теряется в зазоре между техникой и органической тканью. По этой причине все изобретённые до сегодняшнего дня глазные импланты передавали нечёткое, размытое, нецветное изображение с большим количеством шумов.

Импланты, разрабатываемые Тейлором, позволят устанавливать более подходящую и устойчивую связь после вживления в сетчатку. Поскольку они максимально схожи с естественными нейронными связями, они смогут внедриться в имеющиеся работоспособные части человеческого глаза и позволят получать максимально полную информацию от камеры. Если к этой разработке прибавится ещё и создание видеокамеры, способной передавать изображение с разрешением в 127 мегапикселей, незрячие люди вскоре после этого смогут похвастаться идеальным зрением.

4 книги по кибернетике, которые рекомендуем к прочтению

Мы подготовили список, в который включили четыре самых популярных и полезных книги по кибернетике:

  • Максвелл Мольц «Психокибернетика»

Автором книги является известный косметический хирург и писатель из Соединённых Штатов Америки. Его по праву считают отцом психокибернетики – направления, нацеленного на улучшение самооценки для повышения качества жизни. В своей книге он подробно описывает методологию перепрограммирования жизни, основанную на проработке собственного «Я».

  • Норберт Винер «Творец и робот»

Книга от одного из основоположников кибернетики и искусственного интеллекта, выпущенная уже после смерти автора. В неё вошёл цикл популярных лекций и очерков на социально-философские темы, в которых автор рассуждал о соотношении между творцом и его творением, между творческими возможностями человека и созданной им электронной машиной.

  • Алан Тьюринг «Может ли машина мыслить?»

Книга от Алана Тьюринга и Джона фон Неймана – авторов, которые находились у истоков создания первых «разумных» электронно-вычислительных машин. В ней описывается большое множество актуальных вопросов из области информатики и искусственного интеллекта.

  • Стаффорд Бир «Мозг фирмы»

Книга, ставшая руководством к пользованию для многих системных аналитиков. Она подробно описывает классическое кибернетическое управление.

Перспективы кибернетики

Кибернетика как наука сегодня заполнила практически все сферы нашей жизни. Автоматизация сегодня становится непросто популярным удобством, а необходимостью, и это касается всего: от простейших приборов, ежедневно используемых нами в быту, до трудоёмких производственных процессов.

Кибернетика лежит у истоков изобретения всех современных контролирующих систем и устройств, начиная от таймера в кофе-машине и заканчивая автоматами, управляющими атомными реакторами. В основе функционирования всех электронных приборов также лежат теоретические и практические принципы кибернетического управления.

Вся современная компьютерная техника в виде стационарных машин, ноутбуков, сотовых телефонов, планшетов, игровых приставок, фитнес-браслетов создаётся на базе кибернетических знаний и математических методов.

Продолжит своё развитие в будущем и область робототехники и искусственного интеллекта. Это позволит освободить человека от физической и умственной активности, передать машинам выполнение процессов, приносящих пользу и повышающих качество человеческой жизни.

Оцените статью
Рейтинг: 4.2
( голосов 5 )
Поделиться статьей
Добавить комментарий

  1. Аноним

    Очень хорошая статья, отлично.

    Ответить
Забрать
гарантированный
подарок

Получите бесплатно подборку файлов от GeekBrains:

Осталось 17 мест

Поздравляем! Вы выиграли 4 курса по ИТ профессиям. Чтобы закрепить подарок и получить к нему доступ, заполните информацию в открывшемся окне

×
Петр Озеров
Петр Озеров печатает ...