stringtranslate.com

Кибернетика

Принципиальная схема кибернетической системы с обратной связью.

Кибернетика — это область системной науки , которая изучает циклические причинно-следственные системы, выходные данные которых также являются входными, например системы обратной связи . Он касается общих принципов круговых причинных процессов [1] , в том числе в экологических , технологических, биологических , когнитивных и социальных системах , а также в контексте практической деятельности, такой как проектирование, обучение и управление .

Поле названо в честь примера круговой причинно-следственной связи — управления кораблем (древнегреческое κυβερνήτης ( kybernḗtēs ) означает «рулевой»). Управляя кораблем, рулевой постоянно корректирует свое рулевое управление в зависимости от наблюдаемого эффекта, образуя петлю обратной связи, с помощью которой можно поддерживать устойчивый курс в изменяющейся среде, реагируя на возмущения, вызванные боковым ветром и приливом. [2] [3]

Трансдисциплинарный характер кибернетики [4] означает, что она пересекается с рядом других областей, что приводит к ее широкому влиянию и разнообразным интерпретациям.

Определения

Кибернетику определяли по-разному, что отражало «богатство ее концептуальной базы». [5] Одно из наиболее известных определений принадлежит Норберту Винеру , который охарактеризовал кибернетику как задачу «контроля и связи между животным и машиной». [6] Еще одним ранним определением является определение кибернетических конференций Мэйси , где кибернетика понималась как исследование «круговых причинно-следственных механизмов и механизмов обратной связи в биологических и социальных системах». [7] Маргарет Мид подчеркнула роль кибернетики как «формы междисциплинарного мышления, которая позволила представителям многих дисциплин легко общаться друг с другом на языке, понятном всем». [8]

Другие определения включают: [9] «искусство управления или наука управления» ( Андре-Мари Ампер ); «искусство рулевого управления» ( Росс Эшби ); «исследование систем любой природы, способных получать, хранить и обрабатывать информацию с целью использования ее для управления» ( Андрей Колмогоров ); и «раздел математики, занимающийся проблемами управления, рекурсивности и информации, фокусируется на формах и связующих закономерностях» ( Грегори Бейтсон ).

Этимология

Простая модель обратной связи. AB<0 для отрицательной обратной связи .

Древнегреческий термин κυβερνητικός (kubernētikos, «(хороший) руль») появляется в « Государстве » Платона [10] и Алкивиаде , где метафора рулевого используется для обозначения управления людьми. [11] Французское слово « кибернетика» также использовалось в 1834 году физиком Андре-Мари Ампером для обозначения наук управления в его классификационной системе человеческого знания.

По словам Норберта Винера, слово « кибернетика» было придумано исследовательской группой, в которую входили он сам и Артуро Розенблют, летом 1947 года . и Машина . [примечание 1] В книге Винер утверждает:

После долгих размышлений мы пришли к выводу, что вся существующая терминология имеет слишком сильный уклон в ту или иную сторону, чтобы служить будущему развитию области так, как должно; и, как это часто случается с учеными, мы были вынуждены придумать хотя бы одно искусственное неогреческое выражение, чтобы заполнить этот пробел. Мы решили назвать всю область теории управления и связи, будь то в машине или в животном, именем Кибернетика , которое мы образуем от греческого κυβερνήτης или рулевой .

Более того, объясняет Винер, этот термин был выбран для обозначения публикации Джеймса Клерка Максвелла 1868 года о механизмах обратной связи с участием губернаторов , отмечая, что термин губернатор также происходит от κυβερνήτης ( kubernḗtēs ) через латинского губернатора- коррупционера . Наконец, Винер мотивирует свой выбор тем, что рулевые двигатели корабля являются «одной из самых ранних и наиболее развитых форм механизмов обратной связи». [6]

История

Первая волна

Норберт Винер

Первоначальное внимание кибернетики было сосредоточено на параллелях между процессами регулирующей обратной связи в биологических и технологических системах. В 1943 году были опубликованы две основополагающие статьи: «Поведение, цель и телеология» Артуро Розенблюта, Норберта Винера и Джулиана Бигелоу  , основанные на исследованиях живых организмов, которые Розенблют проводил в Мексике, и статья «Логическое исчисление имманентных идей». «Нервная деятельность» Уоррена Маккалока и Уолтера Питтса . Затем основы кибернетики были разработаны посредством серии трансдисциплинарных конференций, финансируемых Фондом Джозайи Мэйси-младшего в период с 1946 по 1953 год. Конференции проходили под председательством Маккалока , и в их число входили Росс Эшби , Грегори Бейтсон , Хайнц фон Ферстер , Маргарет Мид. , Джон фон Нейман и Норберт Винер . В Великобритании аналогичные направления исследовал Ratio Club , неформальный обеденный клуб молодых психиатров, психологов, физиологов, математиков и инженеров, которые встречались между 1949 и 1958 годами. Винер ввел неологизм « кибернетика» для обозначения изучения «телеологических механизмов» и «кибернетики». популяризировал его через книгу «Кибернетика: или Управление и коммуникация в животном и машине» . [6]

В 1950-е годы кибернетика развивалась как преимущественно техническая дисциплина, как, например, в книге Цянь Сюэсэня «Инженерная кибернетика» 1954 года. В Советском Союзе к кибернетике первоначально относились с подозрением [13] , но с середины до конца 1950-х годов ее приняли.

Однако к 1960-м и 1970-м годам трансдисциплинарность кибернетики фрагментировалась, и технические направления разделились на отдельные области. Искусственный интеллект (ИИ) был основан как отдельная дисциплина на семинаре в Дартмуте в 1956 году, отличаясь от более широкой области кибернетики. После некоторого непростого сосуществования ИИ получил финансирование и известность. Следовательно, кибернетические науки, такие как изучение искусственных нейронных сетей, были преуменьшены. [14] Точно так же информатика стала определяться как отдельная академическая дисциплина в 1950-х и начале 1960-х годов. [15]

Вторая волна

Вторая волна кибернетики приобрела известность с 1960-х годов, когда ее внимание сместилось с технологий на социальные, экологические и философские проблемы. Она по-прежнему основывалась на биологии, особенно на аутопоэзисе Матураны и Варелы , и основывалась на более ранних работах по самоорганизующимся системам и присутствии антропологов Мида и Бейтсона на собраниях Мэйси. Биологическая компьютерная лаборатория, основанная в 1958 году и действовавшая до середины 1970-х годов под руководством Хайнца фон Ферстера в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне , была основным инкубатором этого направления в исследованиях кибернетики. [16]

Фокусы второй волны кибернетики включали кибернетику управления, такую ​​как биологически вдохновленная модель жизнеспособной системы Стаффорда Бира ; работа в семейной терапии, опираясь на Бейтсона; социальные системы, например, в работах Никласа Лумана ; эпистемологии и педагогики, например, в развитии радикального конструктивизма. [17] Основная тема кибернетики о круговой причинности вышла за рамки целенаправленных процессов и обратилась к проблемам рефлексивности и рекурсии. Это было особенно заметно в развитии кибернетики второго порядка (или кибернетики кибернетики), разработанной и продвигаемой Хайнцем фон Ферстером, которая сосредоточилась на вопросах наблюдения, познания, эпистемологии и этики.

В 1960-е годы кибернетика также начала развивать обмены с творческим искусством, дизайном и архитектурой, в частности, с выставкой « Кибернетическая интуиция» (ICA, Лондон, 1968), курируемой Ясией Райхардт , [18] [19] и нереализованным Дворцом развлечений. проект (Лондон, нереализованный, 1964 г. и далее), в котором Гордон Паск был консультантом архитектора Седрика Прайса и театрального режиссера Джоан Литтлвуд. [20]

Третья волна

Начиная с 1990-х годов, возобновился интерес к кибернетике по ряду направлений. Ранние кибернетические работы по искусственным нейронным сетям были возвращены в качестве парадигмы машинного обучения и искусственного интеллекта. Запутывание общества новыми технологиями привело к обмену с феминистской технонаукой и постгуманизмом. Пересмотр истории кибернетики привел к тому, что ученые, занимающиеся научными исследованиями, подчеркнули необычные качества кибернетики как науки, такие как ее «перформативная онтология». [21] Практические дисциплины проектирования опираются на кибернетику для теоретической основы и трансдисциплинарных связей. Новые темы включают то, как взаимодействие кибернетики с социальным, человеческим и экологическим контекстами может сочетаться с ее более ранним технологическим фокусом, будь то критический дискурс [22] [23] или «новая отрасль техники». [24]

Ключевые концепции и теории

Центральной темой кибернетики является обратная связь . Обратная связь — это процесс, в котором наблюдаемые результаты действий принимаются в качестве входных данных для дальнейших действий таким образом, чтобы поддерживать достижение, поддержание или разрушение определенных условий, образуя круговую причинно-следственную связь. Управляя кораблем, рулевой поддерживает устойчивый курс в изменяющихся условиях, постоянно регулируя рулевое управление в зависимости от наблюдаемого эффекта. [2] Эта тема также получила развитие в современных кибернетических теориях (например, в теории кибернетических комплексов свойств). [25]

Другие примеры круговой причинно-следственной обратной связи включают в себя: технологические устройства, такие как термостат , где действие нагревателя реагирует на измеренные изменения температуры, регулирующие температуру помещения в заданном диапазоне, и центробежный регулятор парового двигателя, который регулирует температуру помещения. скорость двигателя; биологические примеры, такие как координация волевых движений через нервную систему и гомеостатические процессы, которые регулируют такие переменные, как уровень сахара в крови; и процессы социального взаимодействия, такие как разговор. [26]

Процессы с отрицательной обратной связью — это процессы, которые поддерживают определенные условия за счет уменьшения (следовательно, «отрицательного») отличия от желаемого состояния, например, когда термостат включает обогреватель, когда он слишком холодный, и выключает обогреватель, когда он слишком горячий. Процессы положительной обратной связи увеличивают (следовательно, «положительные») отличие от желаемого состояния. Примером положительной обратной связи является ситуация, когда микрофон улавливает звук, который он воспроизводит через динамик, который затем воспроизводится через динамик и так далее.

Помимо обратной связи, кибернетика занимается другими формами круговых процессов, включая прямую связь , рекурсию и рефлексивность .

Другие ключевые концепции и теории кибернетики включают:

Связанные области и приложения

Центральная концепция кибернетики о круговой причинности имеет широкую применимость, что приводит к разнообразным приложениям и отношениям с другими областями. Многие из первоначальных применений кибернетики были сосредоточены на инженерии , биологии и обмене между ними, например, медицинская кибернетика и робототехника , а также на таких темах, как нейронные сети и гетерархия . [30] В социальных и поведенческих науках кибернетика включила и повлияла на работу в области антропологии , социологии , экономики , семейной терапии , [31] когнитивной науки и психологии . [32] [33]

По мере развития кибернетики ее масштабы расширились, включив в нее работу в области менеджмента, дизайна, [34] педагогики и творческих искусств, [35] , а также развивая обмены с конструктивистской философией, контркультурными движениями, [36] и медиа-исследованиями. [37] Развитие кибернетики управления привело к множеству применений, в частности, к национальной экономике Чили под руководством правительства Альенде в проекте Cybersyn . В дизайне кибернетика оказала влияние на интерактивную архитектуру , взаимодействие человека и компьютера, [38] исследования дизайна, [39] и развитие системного дизайна и практик метадизайна .

Кибернетику часто понимают в контексте системной науки, теории систем и системного мышления . [40] [41] Системные подходы под влиянием кибернетики включают критическое системное мышление , которое включает в себя жизнеспособную системную модель ; системный дизайн ; и системная динамика , основанная на концепции причинно-следственных связей.

Многие области науки полностью или частично возникли из работ, проводимых в кибернетике, или были частично поглощены кибернетикой, когда она была разработана. К ним относятся искусственный интеллект , бионика , когнитивная наука , теория управления , наука о сложности , информатика , теория информации и робототехника . Некоторые аспекты современного искусственного интеллекта , особенно социальной машины , часто описываются в кибернетических терминах. [42]

Журналы и общества

К академическим журналам, посвященным кибернетике, относятся:

Академические общества, в первую очередь занимающиеся кибернетикой или ее аспектами, включают:

Смотрите также

дальнейшее чтение

Примечания

  1. ^ Обратите внимание, что хотя книга Винера представляет кибернетику в научном контексте, в ее подзаголовке не используется термин «наука» [12], а Винер называет кибернетику «полем», определяя ее. [6] Эшби, однако, неверно процитировал Винера, определившего кибернетику как «науку о коммуникации и управлении» [1] , и многие последующие авторы последовали неверному цитированию Эшби.

Рекомендации

  1. ^ аб Эшби, WR (1956). Введение в кибернетику. Лондон: Чепмен и Холл.
  2. ^ аб Гейдж, Стивен (1 января 2007 г.). «Лодка/рулевой». Техноэтические искусства . Интеллект. 5 (1): 15–24. дои : 10.1386/tear.5.1.15_1. ISSN  1477-965Х.
  3. ^ "Что такое кибернетика - НТНУ" . www.ntnu.edu . Проверено 27 апреля 2023 г.
  4. ^ Мюллер, Альберт (2000). «Краткая история BCL». Österreichische Zeitschrift für Geschichtswissenschaften . 11 (1): 9–30. Архивировано из оригинала 22 июля 2012 г. Проверено 6 июня 2012 г.
  5. ^ фон Ферстер, Хайнц (2003). «Этика и кибернетика второго порядка». Понимание Понимание . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer New York. стр. 287–304. дои : 10.1007/0-387-21722-3_14. ISBN 978-0-387-95392-2. Кажется, что кибернетика – это много разных вещей для разных людей. Но это из-за богатства его концептуальной базы; и я считаю, что это очень хорошо, иначе кибернетика стала бы несколько скучным занятием. Однако все эти точки зрения вытекают из одной центральной темы; что касается округлости
  6. ^ abcde Винер, Норберт (1948). Кибернетика: или Управление и связь в животном и машине . Кембридж, Массачусетс : MIT Press .
  7. ^ фон Ферстер, Х.; Мид, М.; Тойбер, Х.Л., ред. (1951). Кибернетика: Круговые причинно-следственные механизмы и механизмы обратной связи в биологических и социальных системах . Труды седьмой конференции. Нью-Йорк: Фонд Джозайи Мэйси-младшего.
  8. ^ Мид, М. (1968). «Кибернетика кибернетики». У Х. фон Ферстера; Джей Ди Уайт; Л. Дж. Петерсон; Дж. К. Рассел (ред.). Целевые системы (PDF) . Спартанские книги. стр. 1–11.
  9. ^ «Определения». Американское общество кибернетики .
  10. ^ Книга VI, Философия правительства.
  11. ^ Джонсон, Барнабас. «Кибернетика общества» . Проверено 8 января 2012 г.
  12. ^ Гланвилл, Р. (2007). Попробуйте еще раз. Опять провал. Лучше потерпеть неудачу. Кибернетика в дизайне и дизайн в кибернетике». Кибернет, 36(9/10), 1173-1206.
  13. ^ Как «лженаука» и «идеологическое оружие» «империалистических реакционеров» (Советский философский словарь, 1954).
  14. ↑ Кариани, Питер (15 марта 2010 г.). «О важности быть эмерджентным». Конструктивистские основы . 5 (2):89 . Проверено 13 августа 2012 г. Искусственный интеллект зародился на конференции в Дартмуте в 1956 году, организованной Маккарти, Мински, Рочестером и Шеннон, через три года после окончания конференций Мэйси по кибернетике (Boden 2006; McCorduck 1972). Эти два движения сосуществовали примерно десять лет, но к середине 1960-х годов сторонники символического ИИ получили контроль над национальными каналами финансирования и безжалостно защитили кибернетические исследования. Это фактически ликвидировало на несколько десятилетий такие отрасли, как самоорганизующиеся системы, нейронные сети и адаптивные машины, эволюционное программирование, биологические вычисления и бионика, оставив эстафету нести работникам менеджмента, терапии и социальных наук. Я думаю, что некоторые из полемических столкновений между теоретиками контроля первого порядка и толпой второго порядка, свидетелем которых я стал в последующие десятилетия, были совокупным результатом смещения финансирования, членства и исследований от «твердых» естественных наук к «мягкие» социально-психологические вмешательства.
  15. ^ Деннинг, Питер Дж. (2000). «Информатика: дисциплина». Энциклопедия информатики.
  16. ^ Мюллер А. и Мюллер К. (ред.). Незавершенная революция?: Хайнц фон Ферстер и биологическая компьютерная лаборатория / BCL 1958–1976, Edition Echoraum, 2007.
  17. ^ Гланвилл, Р. (2002). «Кибернетика второго порядка». В Ф. Парра-Луна (ред.), Системная наука и кибернетика. В Энциклопедии систем жизнеобеспечения (EOLSS). Оксфорд: EoLSS
  18. ^ Райхардт, Дж. (Ред.). Кибернетическая счастливая случайность: компьютер и искусство. Студия Интернешнл [Спецвыпуск]
  19. ^ Фернандес, М. (2009). «Эстетически мощная среда», или Как Паск изменил инструментальную кибернетику. В книге П. Брауна, К. Гира, Н. Ламберта и К. Мэйсона (ред.), Логика белого тепла и холода: британское компьютерное искусство 1960–1980 гг., MIT Press.
  20. ^ Мэтьюз, Стэнли (1 сентября 2005 г.). «Дворец развлечений: эксперимент Седрика Прайса в архитектуре и технологиях». Техноэтические искусства . Интеллект. 3 (2): 73–92. дои : 10.1386/tear.3.2.73/1. ISSN  1477-965Х.
  21. ^ Пикеринг, А. (2010). Кибернетический мозг: Очерки другого будущего. Издательство Чикагского университета.
  22. ^ Шолте, Том; Свитинг, Бен (5 августа 2022 г.). «Возможности критической кибернетики». Системные исследования и поведенческая наука . Уайли. 39 (5): 986–989. дои : 10.1002/sres.2891 . ISSN  1092-7026. S2CID  251432252.
  23. ^ Криппендорф К. (2023) Критическая кибернетика. Конструктивистские фонды 19 (1): 82–93. https://constructivist.info/19/1/082
  24. ^ Женевьева Белл (07.01.2020). «Антропология, кибернетика и создание нового инженерного направления в АНУ». EthnoPod с Джеем Хасбруком .
  25. ^ Станек, Кевин С.; Единицы, Дениз С. (2023). Наши созвездия. Учебник по якорям и парусам: Созвездия черт личности и способностей. Калифорния, США: Pleiades Press. стр. 10–13. doi : 10.17605/OSF.IO/9D8XK.
  26. ^ Дабберли, Хью; Пангаро, Пол (2019). «Кибернетика и дизайн: разговоры о действии». Проектная кибернетика . Фонды дизайнерских исследований. Чам: Международное издательство Springer. стр. 85–99. дои : 10.1007/978-3-030-18557-2_4. ISBN 978-3-030-18556-5. ISSN  2366-4622. S2CID  33895017.
  27. ^ AB Мэри Кэтрин Бейтсон . (2005). Двойная связь: патология и творчество. Кибернетика и человеческое познание . 12 (1-2)
  28. ^ Бейтсон, Г., Джексон, Д.Д., Хейли, Дж. и Уикленд, Дж., 1956, К теории шизофрении. Поведенческая наука , Vol. 1, 251–264.
  29. ^ Маккалок, WS, 1965b (1964), Историческое введение в постулатационные основы экспериментальной эпистемологии, в «Воплощениях разума», MIT Press, Кембридж, Массачусетс, стр. 359-373.
  30. ^ Маккалок, Уоррен (1945). «Гетерархия ценностей, определяемая топологией нервных сетей». В: Бюллетень математической биофизики, 7, 1945, 89–93.
  31. ^ Смит, Миранда; Карам, Эли (2018). «Кибернетика второго порядка в теории семейных систем». Энциклопедия парной и семейной терапии . Чам: Международное издательство Springer. стр. 1–2. дои : 10.1007/978-3-319-15877-8_308-1. ISBN 978-3-319-15877-8.
  32. ^ Скотт, Бернард (15 июля 2016 г.). «Кибернетические основы психологии». Конструктивистские основы . Александр Риглер. 11 (3): 509–517. ISSN  1782-348X . Проверено 14 ноября 2023 г.
  33. ^ Тилак, Шантану; Глассман, Майкл; Кузнецова Ирина; Пелфри, Дж. Логан (28 октября 2021 г.). «Приложения кибернетики к психологической теории: исторические и концептуальные исследования». Теория и психология . Публикации SAGE. 32 (2): 298–325. дои : 10.1177/09593543211053804. ISSN  0959-3543. S2CID  240187814.
  34. ^ «Дизайн Кибернетика». Фонды исследований дизайна (PDF) . Чам: Международное издательство Springer. 2019. дои : 10.1007/978-3-030-18557-2. ISBN 978-3-030-18556-5. ISSN  2366-4622. S2CID  239279379.
  35. ^ Шольте, Том (2 мая 2020 г.). «Предложение о роли искусства в новом этапе кибернетики второго порядка». Кибернет . Изумруд. 49 (8): 2153–2170. дои : 10.1108/k-03-2019-0172. ISSN  0368-492X. S2CID  219051224.
  36. ^ Дабберли, Х., и Пангаро, П. (2015). Как кибернетика соединяет вычислительную технику, контркультуру и дизайн. В книге «Хиппи-модернизм: борьба за утопию». Центр искусств Уокера. http://www.dubberly.com/articles/cybernetics-and-countercultural.html
  37. ^ Логан, Роберт К. (2015) Feedforward, И.А. Ричардс, кибернетика и Маршалл Маклюэн. Система: Соединяя скот, жизнь, культуру и технологии, 3 (1). стр. 177-185. http://openresearch.ocadu.ca/id/eprint/650/
  38. ^ Андрес, Джош; Зафироглу, Александра; Дэниел, Кэтрин; Вонг, Пол; Хенейн, Мина; Чжу, Сюаньин; Свитинг, Бен; Арнольд, Майкл; Макнамара, Делия Пембри; Хелфготт, Ариэлла (29 ноября 2022 г.). «Кибернетические линзы для проектирования и жизни в сложном мире». Материалы 34-й австралийской конференции по взаимодействию человека и компьютера . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: ACM. стр. 348–351. дои : 10.1145/3572921.3576209. ISBN 9798400700248.
  39. ^ Свитинг, Бен (14 сентября 2017 г.). «Дизайн-исследование как разновидность кибернетической практики второго порядка» (PDF) . Новые горизонты кибернетики второго порядка . Серия «Узлы и все такое». Том. 60. МИРОВАЯ НАУЧНАЯ. стр. 227–238. дои : 10.1142/9789813226265_0035. ISBN 978-981-322-625-8. ISSN  0219-9769.
  40. ^ например, Рэй Айсон: Айсон, Р. (2012). Киберсистемная основа для практических действий. В: Мюррей, Джой; Коуторн, Гленн; Дей, Кристофер и Эндрю, Крис, ред. Хватит на все и навсегда. Справочник по изучению устойчивого развития. Шампейн, Иллинойс: Common Ground Publishing, стр. 269–284.
  41. ^ Чекленд, П. (1981). Системное мышление, системная практика. Уайли, Чичестер.
  42. ^ Кристианини, Нелло (2023). Короткий путь: почему разумные машины не думают так, как мы (Первое изд.). Бока-Ратон. ISBN 978-1-003-33581-8. ОСЛК  1352480147.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  43. ^ Принятие кибернетики
  44. ^ "RC51 Социокибернетика".
  45. ^ «Дом». systempractice.org .

Внешние ссылки

Поищите информацию о кибернетике в Викисловаре, бесплатном словаре.
Общий
Общества и журналы