Кибернетика — это трансдисциплинарное исследование круговых процессов, таких как системы обратной связи , где выходы также являются входами. Она занимается общими принципами, которые актуальны в различных контекстах, [1] включая экологические, технологические, биологические , когнитивные и социальные системы , а также в практических видах деятельности, таких как проектирование, [2] обучение и управление .
Поле названо в честь примера круговой причинной обратной связи — управления кораблем (древнегреческое κυβερνήτης ( kybernḗtēs ) означает «рулевой»). Управляя кораблем, рулевой корректирует свое управление в непрерывной реакции на наблюдаемый эффект, образуя петлю обратной связи, посредством которой можно поддерживать устойчивый курс в изменяющейся среде, реагируя на возмущения от боковых ветров и приливов. [3] [4]
Трансдисциплинарный [5] характер кибернетики означает, что она пересекается с рядом других областей, что приводит к ее широкому влиянию и разнообразным интерпретациям.
Кибернетику определяли по-разному, отражая «богатство ее концептуальной базы». [6] Одно из самых известных определений принадлежит американскому ученому Норберту Винеру , который охарактеризовал кибернетику как область, связанную с «управлением и коммуникацией в животном и машине». [7] Другое раннее определение дано на конференциях по кибернетике в Мэйси , где кибернетика понималась как изучение «круговых причинных и обратных механизмов в биологических и социальных системах». [8] Маргарет Мид подчеркивала роль кибернетики как «формы междисциплинарной мысли, которая позволила представителям многих дисциплин легко общаться друг с другом на языке, который понимали все». [9]
Другие определения включают в себя: [10] «искусство управления или наука управления» ( Андре-Мари Ампер ); «искусство рулевого» ( Росс Эшби ); «изучение систем любой природы, которые способны получать, хранить и обрабатывать информацию с целью использования ее для управления» ( Андрей Колмогоров ); и «раздел математики, занимающийся проблемами управления, рекурсивности и информации, фокусирующийся на формах и закономерностях, которые их связывают» ( Грегори Бейтсон ).
Древнегреческий термин κυβερνητικός (kubernētikos, «хорошо управляющий») появляется в «Государстве » Платона [11] и «Алкивиаде» , где метафора рулевого используется для обозначения управления людьми. [12] Французское слово cybernétique также использовал в 1834 году физик Андре-Мари Ампер для обозначения наук об управлении в его системе классификации человеческих знаний.
По словам Норберта Винера, слово «кибернетика» было придумано исследовательской группой, в которую входил он сам и Артуро Розенблют , летом 1947 года. [7] Оно было засвидетельствовано в печати по крайней мере с 1948 года в книге Винера «Кибернетика: или управление и связь в животном и машине» . [примечание 1] В своей 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 этой области так, как это должно быть; и, как это часто случается с учеными, мы были вынуждены придумать по крайней мере 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 образовали от греческого κυβερνήτης или рулевой .
Более того, Винер объясняет, что термин был выбран в знак признания публикации Джеймса Клерка Максвелла 1868 года о механизмах обратной связи с участием губернаторов , отмечая, что термин губернатор также происходит от κυβερνήτης ( kubernḗtēs ) через латинское коррупционное губернатор . Наконец, Винер мотивирует выбор тем, что рулевые двигатели корабля являются «одной из самых ранних и наиболее развитых форм механизмов обратной связи». [7]
Первоначально кибернетика фокусировалась на параллелях между регуляторными процессами обратной связи в биологических и технологических системах. Две основополагающие статьи были опубликованы в 1943 году: «Поведение, цель и телеология» Артуро Розенблюта, Норберта Винера и Джулиана Бигелоу — основанная на исследованиях живых организмов, которые Розенблют проводил в Мексике, — и статья «Логическое исчисление идей, имманентных нервной деятельности» Уоррена Маккалока и Уолтера Питтса . Основы кибернетики затем были разработаны в ходе серии трансдисциплинарных конференций, финансируемых Фондом Джозайи Мэйси-младшего, между 1946 и 1953 годами. Конференции проходили под председательством Маккалока , а среди участников были Росс Эшби , Грегори Бейтсон , Хайнц фон Ферстер , Маргарет Мид , Джон фон Нейман и Норберт Винер . В Великобритании аналогичные направления изучались в Ratio Club , неформальном обеденном клубе молодых психиатров, психологов, физиологов, математиков и инженеров, который встречался между 1949 и 1958 годами. Винер ввел неологизм « кибернетика» для обозначения изучения «телеологических механизмов» и популяризировал его в книге «Кибернетика: или управление и связь в животном и машине» . [7]
В 1950-х годах кибернетика развивалась как преимущественно техническая дисциплина, например, в работе Цянь Сюэсэня 1954 года «Инженерная кибернетика». В Советском Союзе к кибернетике изначально относились с подозрением [14], но с середины и до конца 1950-х годов она стала общепринятой.
Однако к 1960-м и 1970-м годам трансдисциплинарность кибернетики раздробилась, и технические фокусы разделились на отдельные области. Искусственный интеллект (ИИ) был основан как отдельная дисциплина на семинаре в Дартмуте в 1956 году, отделив себя от более широкой области кибернетики. После некоторого непростого сосуществования ИИ получил финансирование и известность. Следовательно, кибернетические науки, такие как изучение искусственных нейронных сетей, были принижены. [15] Аналогичным образом, компьютерная наука стала определяться как отдельная академическая дисциплина в 1950-х и начале 1960-х годов. [16]
Вторая волна кибернетики стала заметной с 1960-х годов, когда ее фокус сместился с технологий на социальные, экологические и философские проблемы. Она по-прежнему основывалась на биологии, в частности на аутопоэзисе Матураны и Варелы , и основывалась на более ранних работах по самоорганизующимся системам и присутствии антропологов Мида и Бейтсона на встречах Мэйси. Биологическая компьютерная лаборатория, основанная в 1958 году и действовавшая до середины 1970-х годов под руководством Хайнца фон Ферстера в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне , была основным инкубатором этого направления в исследованиях кибернетики. [17]
Фокусами второй волны кибернетики были кибернетика управления, такая как биологически вдохновленная модель жизнеспособной системы Стаффорда Бира ; работа в семейной терапии, опирающаяся на Бейтсона; социальные системы, такие как в работах Никласа Лумана ; эпистемология и педагогика, такие как развитие радикального конструктивизма. [18] Основная тема кибернетики круговой причинности была развита за пределами целенаправленных процессов к проблемам с рефлексивностью и рекурсией. Это было особенно заметно в развитии кибернетики второго порядка (или кибернетики кибернетики), разработанной и продвигаемой Хайнцем фон Ферстером, которая фокусировалась на вопросах наблюдения, познания, эпистемологии и этики.
В 1960-х годах кибернетика начала развивать обмены с творческими искусствами, дизайном и архитектурой, в частности, с выставкой Cybernetic Serendipity (ICA, Лондон, 1968), куратором которой была Джасия Рейхардт , [19] [20] и нереализованным проектом Fun Palace (Лондон, нереализованным, с 1964 года), где Гордон Паск был консультантом архитектора Седрика Прайса и театрального режиссера Джоан Литтлвуд. [21]
Начиная с 1990-х годов интерес к кибернетике возобновился с разных сторон. Ранние кибернетические работы по искусственным нейронным сетям были возвращены в качестве парадигмы в машинном обучении и искусственном интеллекте. Сплетения общества с новыми технологиями привели к обменам с феминистской технонаукой и постгуманизмом. Переосмысление истории кибернетики показало, что ученые-исследователи науки подчеркивают необычные качества кибернетики как науки, такие как ее «перформативная онтология». [22] Практические дисциплины проектирования опирались на кибернетику для теоретического обоснования и трансдисциплинарных связей. Новые темы включают то, как взаимодействие кибернетики с социальными, человеческими и экологическими контекстами может сочетаться с ее более ранней технологической направленностью, будь то критический дискурс [23] [24] или «новая отрасль инженерии». [25]
Центральная тема в кибернетике — обратная связь . Обратная связь — это процесс, в котором наблюдаемые результаты действий принимаются в качестве входных данных для дальнейших действий способами, которые поддерживают достижение, поддержание или нарушение определенных условий, образуя круговую причинно-следственную связь. Управляя судном, рулевой сохраняет устойчивый курс в изменяющейся среде, корректируя рулевое управление в постоянном ответе на наблюдаемый эффект. [3]
Другие примеры круговой причинно-следственной связи включают: технологические устройства, такие как термостат , где действие нагревателя реагирует на измеренные изменения температуры, регулируя температуру помещения в установленном диапазоне, и центробежный регулятор парового двигателя, который регулирует скорость двигателя; биологические примеры, такие как координация волевых движений через нервную систему и гомеостатические процессы, которые регулируют переменные, такие как уровень сахара в крови; и процессы социального взаимодействия, такие как разговор. [26]
Процессы отрицательной обратной связи — это те, которые поддерживают определенные условия, уменьшая (отсюда «отрицательные») разницу от желаемого состояния, например, когда термостат включает обогреватель, когда слишком холодно, и выключает обогреватель, когда слишком жарко. Процессы положительной обратной связи увеличивают (отсюда «положительные») разницу от желаемого состояния. Примером положительной обратной связи является случай, когда микрофон улавливает звук, который он производит через динамик, который затем воспроизводится через динамик и т. д.
Помимо обратной связи, кибернетика изучает и другие формы круговых процессов, включая прямую связь , рекурсию и рефлексивность .
Другие ключевые концепции и теории кибернетики включают в себя:
Центральная концепция кибернетики о круговой причинности имеет широкую применимость, что приводит к разнообразным приложениям и связям с другими областями. Многие из первоначальных приложений кибернетики были сосредоточены на инженерии , биологии и обменах между ними, такими как медицинская кибернетика и робототехника , а также на таких темах, как нейронные сети , гетерархия . [30] В социальных и поведенческих науках кибернетика включала и влияла на работу в антропологии , социологии , экономике , семейной терапии , [31] когнитивной науке и психологии . [32] [33]
По мере развития кибернетики ее сфера применения расширилась, включив в себя работу в области управления, дизайна, [34] педагогики и творческих искусств, [35] а также развивая обмены с конструктивистскими философиями, контркультурными движениями, [36] и медиа-исследованиями. [37] Развитие управленческой кибернетики привело к появлению множества приложений, в частности, в национальной экономике Чили при правительстве 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, на которые повлияла кибернетика, включают критическое системное мышление , которое включает в себя жизнеспособную модель системы ; системное проектирование ; и системную динамику , которая основана на концепции причинно-следственных связей.
Многие области прослеживают свое происхождение полностью или частично в работах, выполненных в кибернетике, или были частично поглощены кибернетикой, когда она была разработана. К ним относятся искусственный интеллект , бионика , когнитивная наука , теория управления , наука о сложности , компьютерные науки , теория информации и робототехника . Некоторые аспекты современного искусственного интеллекта , в частности , социальная машина , часто описываются в кибернетических терминах. [42]
К академическим журналам, посвященным кибернетике, относятся:
Академические общества, в первую очередь занимающиеся кибернетикой или ее аспектами, включают:
Кажется, что кибернетика — это много разных вещей для разных людей. Но это из-за богатства ее концептуальной базы; и я считаю, что это очень хорошо, иначе кибернетика стала бы несколько скучным упражнением. Однако все эти перспективы возникают из одной центральной темы: темы кругообразности
искусственный интеллект родился на конференции в Дартмуте в 1956 г., организованной Маккарти, Мински, Рочестером и Шенноном, через три года после окончания конференций Мэйси по кибернетике (Boden 2006; McCorduck 1972). Эти два движения сосуществовали примерно десятилетие, но к середине 1960-х годов сторонники символического ИИ получили контроль над национальными каналами финансирования и безжалостно лишили финансирования исследования кибернетики. Это фактически ликвидировало подотрасли самоорганизующихся систем, нейронных сетей и адаптивных машин, эволюционного программирования, биологических вычислений и бионики на несколько десятилетий, оставив работников менеджмента, терапии и социальных наук нести факел. Я думаю, что некоторые из полемических стычек между сторонниками теории контроля первого порядка и сторонниками теории контроля второго порядка, свидетелем которых я стал в последующие десятилетия, были совокупным результатом смещения финансирования, членства и исследований от «жестких» естественных наук к «мягким» социально-психологическим вмешательствам.
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
Определения из Викисловаря
Медиа из Commons
Цитаты из Викицитатника
Учебники из Wikibooks
