Кибернетика, чье название происходит от греческого слова «kybernao» (управляю), представляет собой междисциплинарную науку, изучающую общие закономерности процессов управления, передачи информации и связи в различных системах. Идеи управления, обозначенные еще Платоном, получили современное научное оформление благодаря работе американского ученого Норберта Винера, который в 1948 году определил кибернетику как науку об управлении и связи в живых организмах и машинах. Появление этой науки стало закономерным итогом многовекового развития техники, от первых механических автоматов до современных роботов и компьютеров, объединив знания из области техники, биологии и социологии.
Сущность управления и виды кибернетики
В основе любого управления лежат процессы сбора, передачи и обработки информации. В зависимости от природы объекта управления, типа обрабатываемой информации и применяемых средств, кибернетика разделяется на несколько направлений: биологическую, медицинскую, экономическую и, что особенно важно для инженерии, — техническую кибернетику.
Управление в классическом понимании предполагает выполнение команд для достижения конкретной цели. Однако прямое человеческое управление не всегда эффективно или возможно, особенно в условиях высоких скоростей, сложных расчетов или опасных сред. Именно это привело к созданию автоматических систем, где источником команд являются технические устройства: датчики, измерительные приборы или запрограммированные задающие устройства (см. Программирование). Обработку этих сигналов и их исполнение также берут на себя машины, такие как компьютеры или автоматические исполнительные механизмы. Совокупность таких устройств образует техническую систему управления.
Что такое техническая кибернетика?
Научная дисциплина, которая применяет общие кибернетические принципы и методы для проектирования, анализа и оптимизации технических систем управления, и получила название технической кибернетики. Ее предметом обычно являются не отдельные автоматы, а сложные, крупномасштабные системы: железнодорожные узлы, аэропорты, энергосети, магистральные трубопроводы или космические корабли.
Важное место в технической кибернетике занимают гибридные системы «человек — машина», где человек выступает ключевым звеном в контуре управления. К таким системам относятся, например, автоматизированные системы управления (АСУ) на производстве.
Направления и задачи технической кибернетики
Техническая кибернетика служит научным фундаментом для комплексной автоматизации промышленности. В ее задачи входит:
- Разработка автоматических устройств: технологических (станки-автоматы, регуляторы), измерительных (датчики, регистраторы) и информационных (управляющие и вычислительные машины).
- Создание интеллектуальных систем, заимствующих принципы работы у живой природы, что является предметом изучения бионики (например, для навигации или создания сенсорных устройств).
- Исследование и проектирование автоматов, способных к распознаванию образов и адаптации.
Кроме того, техническая кибернетика включает ряд смежных научных областей, таких как инженерная психология (оптимизация взаимодействия в системе «человек-машина»), теория распознавания образов, математическое и физическое моделирование, а также применение вычислительной техники для управления сложными техническими комплексами.