Кибернетика

Вот что пишет физик Фриман Дайсон в эссе «Трагическая история гения» в The New York Review of Books, 2005:

Искусство управления всем: что такое кибернетика и зачем она нужна

В 1948 году математик Норберт Винер опубликовал книгу «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине», положив начало новой науке кибернетике. Прошло 70 лет, и до сих пор не всем понятно, что же это такое

Кибернетика — это междисциплинарная наука об общих закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество. Это попытка ученых создать общую математическую теорию управления сложными системами, совместить на первый взгляд несовместимое и найти общность там, где ее не может быть. Сло­во «ки­бер­не­ти­ка» впер­вые упот­ребил Пла­то­н в диа­ло­ге «За­ко­ны» (4 в. до н. э.) для обо­зна­че­ния «принципов управ­ле­ния людь­ми». В научный оборот термин «кибернетика» ввел французский физик и математик Андре-Мари Ампер, чьим именем мы измеряем силу электрического тока. В 1834 году в своем фундаментальном труде «Опыт о философии наук, или аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний» он определил кибернетику как науку об управлении государством, которая должна обеспечить гражданам разнообразные блага. В том виде, в каком мы понимаем его сегодня, термин «кибернетика» ввел американский математик Норберт Винер в своей книге «Кибернетика, или Управление и связь в животном и в машине», опубликованной издательством MIT Press/Wiley and Sons в 1948 году. Он создал совершенно новую область исследований и совершенно новый взгляд на мир. Уникальность его идей в том, что он показал: животные, как и машины, могут быть включены в более обширный класс объектов, отличительной особенностью которого является наличие систем управления. Винера называют «отцом кибернетики». Однако большой вклад в развитие науки внесли и другие ученые — английский психиатр Уильям Эшби, американский нейрофизиолог Уоррен Маккалок, английский математик Алан Тьюринг, мексиканский физиолог Артуро Розенблют, советские математики Андрей Колмогоров и Виктор Глушков и другие.

Академик Виктор Глушков — ключевая фигура советской кибернетики (Фото: ТАСС)

Основные принципы кибернетики

Как и в любой науке, у кибернетики есть свои законы и принципы. Основные из них — это принцип «черного ящика» и закон обратной связи. Принцип «черного ящика» ввел английский психиатр, специалист по кибернетике и пионер в исследовании сложных систем Уильям Эшби. Этот принцип позволяет изучать поведение системы, то, как она реагирует на внешние воздействия, и в то же время абстрагироваться от ее внутреннего устройства. То есть кибернетики соглашаются с когнитивными ограничениями человека и невозможностью понять всех состояний системы, которые она может принимать прямо сейчас. Закон обратной связи заключается в простом факте: если есть объект управления и субъект управления, то для выработки адекватных управляющих воздействий, имея информацию о состоянии объекта, субъект может принимать адекватное решение по его управлению. То есть манипулируя входными сигналами, мы можем наблюдать некий результат работы системы на выходе. При этом принципы и законы кибернетики одинаково применимы к управлению автомобилем, крупным предприятием, поведением толпы или бионическим протезом. Одно из важнейших достижений кибернетики — разработка и широкое использование метода математического моделирования. Он позволяет проводить эксперименты не с реальными физическими моделями изучаемых объектов, а с их математическим описанием в виде компьютерных программ.

Bad title

The requested page title is invalid. It may be empty, contain unsupported characters, or include a non-local or incorrectly linked interwiki prefix. You may be able to locate the desired page by searching for its name (with the interwiki prefix, if any) in the search box.

Possible causes are:

• an attempt to load a URL such as https://en.wikipedia.org/wiki/| (the | character is unsupported);
• an attempt to load a URL pointing to a «non-local» interwiki page (usually those not run by the Wikimedia Foundation). For example, the URL https://en.wikipedia.org/wiki/meatball:WikiPedia will give this error, because the «meatball:» interwiki prefix is not marked as local in the interwiki table. Certain interwiki prefixes are marked as local in the table. For example, the URL https://en.wikipedia.org/wiki/meta:Main_Page can be used to load meta:Main_Page. All interlanguage prefixes are marked as local, and thus URLs such as https://en.wikipedia.org/wiki/fr:Accueil will work as expected. However, non-local interwiki pages can still be accessed by interwiki linking or by entering them in the search box. For example [[meatball:WikiPedia]] can be used on a page, like this: meatball:WikiPedia.

Retrieved from «https://en.wikipedia.org/wiki/Special:Badtitle»

• Privacy policy
• About Wikipedia
• Disclaimers
• Contact Wikipedia
• Code of Conduct
• Developers
• Statistics
• Cookie statement
• Mobile view

История

В древности термин «кибернетика» использовался Платоном в контексте «исследования самоуправления» в «Законах», для обозначения управления людьми.

Слово фр. «cybernétique» использовалось практически в современном значении в 1834 году французским физиком и систематизатором наук Андре Ампером (фр. André-Marie Ampère , 1775—1836), для обозначения науки управления в его системе классификации человеческого знания:

Андре Мари Ампер

«КИБЕРНЕТИКА. Отношения народа к народу, изучаемые предшествующими науками, — лишь небольшая часть объектов, о которых должно печься правительство; его внимания также непрерывно требуют поддержание общественного порядка, исполнения законов, справедливое распределение налогов, отбор людей, которых оно должно назначать на должности, и всё, способствующее улучшению общественного состояния. Оно постоянно должно выбирать между различными мерами, наиболее пригодными для достижения цели; и лишь благодаря глубокому изучению и сравнению разных элементов, предоставляемых ему для этого выбора знанием всего, что имеет отношение к нации, оно способно управлять в соответствии со своим характером, обычаями, средствами существования процветания организацией и законами, которые могут служить общими правилами поведения и которыми оно руководствуется в каждом особом случае. Итак, только после всех наук, занимающихся этими различными объектами, надо поставить эту, о которой сейчас идёт речь и которую я называю кибернетикой, от слова др.-греч. κυβερνητιχη ; это слово, принятое в начале в узком смысле для обозначения искусства кораблевождения, получило употребление у самих греков в несравненно более широком значении искусства управления вообще». [5]

Джеймс Уатт

Первая искусственная автоматическая регулирующая система, водяные часы, была изобретена древнегреческим механиком Ктезибием. В его водяных часах вода вытекала из источника, такого как стабилизирующий бак, в бассейн, затем из бассейна — на механизмы часов. Устройство Ктезибия использовало конусовидный поток для контроля уровня воды в своём резервуаре и регулировки скорости потока воды соответственно, чтобы поддержать постоянный уровень воды в резервуаре, так, чтобы он не был ни переполнен, ни осушен. Это было первым искусственным действительно автоматическим саморегулирующимся устройством, которое не требовало никакого внешнего вмешательства между обратной связью и управляющими механизмами. Хотя они, естественно, не ссылались на это понятие как на науку кибернетику (они считали это областью инженерного дела), Ктезибий и другие мастера древности, такие как Герон Александрийский или китайский учёный Су Сун, считаются одними из первых, изучавших кибернетические принципы. Исследование механизмов в машинах с корректирующей обратной связью датируется ещё концом XVIII века, когда паровой двигатель Джеймса Уатта был оборудован управляющим устройством, центробежным регулятором обратной связи для того, чтобы управлять скоростью двигателя. А. Уоллес описал обратную связь как «необходимую для принципа эволюции» в его известной работе 1858 года. В 1868 году великий физик Дж. Максвелл опубликовал теоретическую статью по управляющим устройствам, одним из первых рассмотрел и усовершенствовал принципы саморегулирующихся устройств. Я. Икскюль применил механизм обратной связи в своей модели функционального цикла (нем. Funktionskreis ) для объяснения поведения животных.

XX век

Современная кибернетика началась в 1940-х как междисциплинарная область исследования, объединяющая системы управления, теории электрических цепей, машиностроение, логическое моделирование, эволюционную биологию, неврологию. Системы электронного управления берут начало с работы инженера Bell Labs Гарольда Блэка в 1927 году по использованию отрицательной обратной связи, для управления усилителями. Идеи также имеют отношения к биологической работе Людвига фон Берталанфи в общей теории систем.

Ранние применения отрицательной обратной связи в электронных схемах включали управление артиллерийскими установками и радарными антеннами во время Второй мировой войны. Джей Форрестер, аспирант в Лаборатории Сервомеханизмов в Массачусетском технологическом институте, работавший во время Второй мировой войны с Гордоном С. Брауном над совершенствованием систем электронного управления для американского флота, позже применил эти идеи к общественным организациям, таким как корпорации и города как первоначальный организатор Школы индустриального управления Массачусетского технологического института в MIT Sloan School of Management (англ.). Также Форрестер известен как основатель системной динамики.

У. Деминг, гуру комплексного управления качеством, в чью честь Япония в 1950 году учредила свою главную индустриальную награду, в 1927 году был молодым специалистом в Bell Telephone Labs и, возможно, оказался тогда под влиянием работ в области сетевого анализа). Деминг сделал «понимающие системы» одним из четырёх столпов того, что он описал как глубокое знание в своей книге «Новая экономика».

Многочисленные работы появились в смежных областях. В 1935 году российский физиолог П. К. Анохин издал книгу, в которой было изучено понятие обратной связи («обратная афферентация»). Исследования продолжались, в особенности в области математического моделирования регулирующих процессов, и две ключевые статьи были опубликованы в 1943 году. Этими работами были «Поведение, цель и телеология» А.Розенблюта (англ.), Норберта Винера и Дж.Бигелоу (англ.) и работа «Логическое исчисление идей, относящихся к нервной активности» У. Мак-Каллока и У. Питтса (англ.).

Кибернетика как научная дисциплина была основана на работах Винера, Мак-Каллока и других, таких как У. Р. Эшби и У. Г. Уолтер (англ.).

Уолтер был одним из первых, кто построил автономные роботы в помощь исследованию поведения животных. Наряду с Великобританией и США, важным географическим местоположением ранней кибернетики была Франция.

Весной 1947 года Винер был приглашён на конгресс по гармоническому анализу, проведённому в Нанси, Франция. Мероприятие было организовано группой математиков Николя Бурбаки, где большую роль сыграл математик Ш. Мандельбройт.

Норберт Винер

Во время этого пребывания во Франции Винер получил предложение написать сочинение на тему объединения этой части прикладной математики, которая найдена в исследовании броуновского движения (т. н. винеровский процесс) и в теории телекоммуникаций. Следующим летом, уже в Соединённых Штатах, он использовал термин «кибернетика» как заглавие научной теории. Это название было призвано описать изучение «целенаправленных механизмов» и было популяризировано в книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» (Hermann & Cie, Париж, 1948). В Великобритании вокруг этого в 1949 году образовался Ratio Club (англ.).

В начале 1940-х Джон фон Нейман, более известный работами по математике и информатике, внёс уникальное и необычное дополнение в мир кибернетики: понятие клеточного автомата и «универсального конструктора» (самовоспроизводящегося клеточного автомата). Результатом этих обманчиво простых мысленных экспериментов стало точное понятие самовоспроизведения, которое кибернетика приняла как основное понятие. Понятие, что те же самые свойства генетического воспроизводства относились к социальному миру, живым клеткам и даже компьютерным вирусам, является дальнейшим доказательством универсальности кибернетических исследований.

Винер популяризировал социальные значения кибернетики, проведя аналогии между автоматическими системами (такими как регулируемый паровой двигатель) и человеческими институтами в его бестселлере «Кибернетика и общество» (The Human Use of Human Beings: Cybernetics and Society Houghton-Mifflin, 1950).

Одним из главных центров исследований в те времена была Биологическая компьютерная лаборатория в Иллинойском университете, которой в течение почти 20 лет, начиная с 1958 года, руководил Х. Фёрстер.

Кибернетика в СССР

Основная статья: Кибернетика в СССР

Развитие кибернетики в СССР, было начато в 1940-х годах.

В 60-е и 70-е на кибернетику, как на техническую, так и на экономическую, уже стали делать большую ставку.

Упадок и возрождение

В течение последних 30 лет кибернетика прошла через взлёты и падения, становилась всё более значимой в области изучения искусственного интеллекта и биологических машинных интерфейсов (то есть киборгов), но, лишившись поддержки, потеряла ориентиры дальнейшего развития.

Норберт Винер — основатель кибернетики

Также Норберт Винер один из первых учёных того времени стал исследовать, и агитировать к изучению так называемые смежные области. Он считал что математик не должен уметь поставить физический или физиологический эксперимент, но он должен быть в состоянии понять этот эксперимент и сделать необходимые практические полезные выводы для математики из результатов данного эксперимента. Вышесказанное относится и к другим наукам. Исследуя мышечную проводимость в синапсах — он проводил опыты на кошках, в Мексике, совместно с профессором медицины Розенблютом.

Одной из проблем занимавших учёного была проблема восприятия гештальта — или проблема образования обобщений при восприятии. В свойственном ему научном подходе он изначально не делал существенных различий при исследовании этой проблемы между машинами и животными. С его точки зрения принципиальная разница между системой управления человеком (нервной системой) и системой управления машины — заключается в том, что наш головной мозг технически более совершенен, содержит большее количество элементов и прочее… А ведь без научного исследования проблемы гештальта — невозможно было бы организовать работу даже примитивного распознавателя текстов.

Стоит также отметить что некоторые его научные изыскания связаны с работой советского учёного Колмогорова «Интерполирование и экстраполирование стационарных случайных последовательностей» о чём он, Винер, явно указывает в своей работе «Кибернетика». Так что и в СССР приложили немалые усилия для формирования новой науки. Однако война помешала проделать необходимую систематизирующую работу советским учёным.

1. Ньютоново и бергсоново время
2. Группы и статистическая механика
3. Временные ряды, информация и связь
4. Обратная связь и колебания.
5. Вычислительные машины и нервная система
6. Гештальт и универсалии
7. Кибернетика и психопатология
8. Информация язык и общество.

В случае если статья вызовет интерес — продолжу более детальное изложение идей кибернетики.

• Норберт Винер
• кибернетика

• Научно-популярное

Карьера (с 1915 года)

До того, как Винера приняли в MIT, где он и оставался до конца своей жизни, ему довелось потрудиться на нескольких случайных работах в разных отраслях промышленности и городах. Официально он вернулся в Соединенные Штаты в 1915 году, некоторое время прожил Нью-Йорке, продолжая изучать философию в Колумбийском университете у философа Джона Дьюи (1859–1952). После этого преподавал курс философии в Гарварде и поступил на работу в качестве младшего инженера в General Electric. После того, как его отец получил там место штатного писателя, «убедившись в том, что с его неуклюжестью он никогда не добьется успеха в инженерном деле», Норберт присоединился к Encyclopedia Americana в Олбани, штат Нью-Йорк. Также в течение какого-то времени Винер работал в Boston Herald.
Когда Америка вступила в Первую мировую войну, Винер захотел внести свою лепту и в 1916 году посетил учебный лагерь для офицеров, но в конечном итоге провалил комиссию. В 1917 году он снова попытался вступить в армию, но снова безуспешно, на сей раз из-за плохого зрения. Через год математик Освальд Веблен (1880–1960) пригласил Винера помочь фронту и поработать над баллистикой в ​​Мэриленде:

Я получил срочную телеграмму от профессора Освальда Веблена с нового испытательного полигона в Абердине, штат Мэриленд. Это был мой шанс заняться настоящей военной работой. Ближайшим поездом я отправился в Нью-Йорк, где пересел на экспресс до Абердина.

Математики на Абердинском полигоне, 1918 год

Опыт на испытательном полигоне, как пишет Дайсон, преобразил Винера. До приезда он был 24-летним математическим вундеркиндом, которого отговаривали от математики из-за неудачного опыта его преподавательской работы в Гарварде. Назад он вернулся воодушевленный тем, как всё, чему он научился, можно применить в решении настоящих мировых проблем:

Мы жили в странной атмосфере, где должность, армейское звание и ученая степень имели [равное] значение, и лейтенант мог обращаться к рядовому, называя его «доктор», или выполнял приказы сержанта. Когда мы не были заняты работой на шумных машинах для ручных вычислений, которые у нас назывались «крашерами», мы часами играли в бридж и на тех же самых машинах записывали результаты. Что бы мы ни делали, мы всегда говорили о математике.

Математика (с 1914 года)

В обширном списке опубликованных работ первые две статьи Винера о математике (на текущий момент вторая утрачена) появились в семнадцатом выпуске Трудов Кембриджского философского общества от 1914 года:

• Wiener, N. (1914). “A Simplification of the Logic of Relations”. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 17, pp. 387–390.
• Wiener, N. (1914). “A Contribution to the Theory of Relative Position”. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 17, pp. 441–449.

За первые пять лет своей карьеры в Массачусетском технологическом институте он опубликовал 29 (!!) журнальных статей, заметок и сообщений в различных областях математики, подписанных одним автором. В их числе:

• Wiener, N. (1920). “A Set of Postulates for Fields”. Transactions of the American Mathematical Society 21, pp. 237–246.
• Wiener, N. (1921). “A New Theory of Measurement: A Study in the Logic of Mathematics”. Proceedings of the London Mathematical Society, pp. 181–205.
• Wiener, N. (1922). “The Group of the Linear Continuum”. Proceedings of the London Mathematical Society, pp. 181–205.
• Wiener, N. (1921). “The Isomorphisms of Complex Algebra”. Bulletin of the American Mathematical Society 27, pp. 443–445.
• Wiener, N. (1923). “Discontinuous Boundary Conditions and the Dirichlet Problem”. Transactions of the American Mathematical Society, pp. 307–314.

Винеровский процесс (1920-23)

Винер впервые заинтересовался броуновским движением, когда учился в Кембридже у Рассела. Он и познакомил Винера с работами Альберта Эйнштейна. В своем труде 1905 года «Uber die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in Ruhended Flüssigkeiten suspendierten Teilchen» Эйнштейн смоделировал необычное движение частицы пыльцы под воздействием отдельных молекул воды. Это «необычное движение» впервые наблюдалось ботаником Робертом Броуном в 1827 году, но еще не было формально исследовано в математике.

Винер подошел к этому феномену с точки зрения того, что «было бы математически интересно разработать меру вероятности для наборов траекторий»:

Прототипом проблемы, рассмотренной Винером, является поступь пьяницы: выпивший мужчина сначала опирается на фонарный столб; затем он делает шаг в каком-то направлении — это может быть короткий или длинный шаг; затем он либо стоит, сохраняя равновесие, либо делает еще один шаг в каком-то направлении; и так далее. Путь, который он выберет, будет сложным, с множество изменений направления. [. ] Предполагая, что человек не имеет априорных предпочтений к какому-либо определенному направлению или определенному размеру шага и может двигаться быстро или медленно в соответствии со своей прихотью, есть ли способ назначить меру вероятности для любого конкретного набора траекторий?
— выдержка, Джон фон Нейман и Норберт Винер в книге Стива Хеймса, 1980

Винер расширил формулировку броуновского движения Эйнштейна, чтобы описать эти траектории, и таким образом установил связь между мерой Лебега (систематический способ присвоения чисел подмножествам) и статистической механикой. То есть Винер предоставил математическую формулировку для описания одномерных кривых, оставленных броуновскими процессами. Его работа, которую теперь в его честь часто называют винеровским процессом, была опубликована в серии статей, разработанных в период между 1920 и 1923 годом:

• Wiener, N. (1920). “The Mean of a Functional of Arbitrary Elements”. Annals of Mathematics 22 (2), pp. 66–72.
• Wiener, N. (1921). “The Average of an Analytic Functional”. Proceedings of the National Academy of Sciences 7 (9), pp. 253–260.
• Wiener, N. (1921). “The Average of an Analytic Functional and the Brownian Movement”. Proceedings of the National Academy of Sciences 7 (10), pp. 294–298.
• Wiener, N. (1923). “Differential Space”. Journal of Mathematics and Physics 2, pp. 131–174.
• Wiener, N. (1924). “The Average Value of a Functional”. Proceedings of the London Mathematical Society 22, pp. 454–467.

Норберт Винер и Макс Борн, 1925 год

Возвращение в Геттинген (1924–1926)

В силу особенностей своей работы в начале 1920-х каждым летом с 1924 по 1926 Винер возвращается в Геттинген, причем в последний год — в качестве лауреата стипендии Гуггенхайма. В разгар так называемого золотого века квантовой физики его пребывание в Геттингене совпадало с приездами фон Неймана (которого Винер знал лично и состоял с ним в переписке) и Дж. Роберта Оппенгеймера.

Летом 1925 года Винер читал в Геттингене группе математиков, как студентов, так и вольнослушателей, лекции о своей деятельности, а позже написал домой, что Гильберт сказал о его работе sehr schön («очень хорошая»). К концу пребывания Винера в университете глава математического факультета Ричард Курант (1888–1972) сказал ему, что если он вернется в следующем году, то получит должность приглашенного профессора.

Теорема Винера – Хинчина (1930)

Сразу после Геттингена Винер начал работать в сфере прикладной математики, а в 1930 году — над так называемыми автокорреляционными функциями, которые обеспечивают корреляцию между сигналом и задержанной копией этого сигнала в зависимости от задержки. Теорема Винера — Хинчина показывает, как автокорреляционная функция Rₓₓ (τ) связана со спектральной плотностью мощности Sₓₓ (f) через преобразование Фурье:

Результат был опубликован в том же году, и Винера повысили до доцента MIT:

• Wiener, N. (1930). “Generalized Harmonic Analysis”. Acta Mathematica. 55, pp. 117–258.

Слева — Норберт Винер, справа — оглавление работы “Обобщенный гармонический анализ”

Тауберова теорема Винера (1932)

Несмотря на то, что к началу 30-х годов он уже всерьез занимался обработкой сигналов и первыми разработками в области электротехники, Винер продолжал публиковать статьи по чистой математике, включая работу по анализу пространств Лебега. Тауберова теорема Винера, опубликованная в 1932 году, обеспечивает необходимое и достаточное условие, при котором любая функция в L₁ или L₂ может быть аппроксимирована линейными комбинациями сдвигов данной функции.

Норберт Винер в своем кабинете в MIT

Теоремы Пэли — Винера (1934)

Винер руководил несколькими кандидатами наук. Один из них, Норман Левинсон (1912–1975), рассказывает о своем опыте сотрудничества с великим человеком:

Он был самым вдохновляющим учителем. Работая с доской, он на самом деле продолжал свои собственные исследования. Как только я начал разбираться в его работе, он передал мне рукопись Пэли — Винера на доработку. Я нашел упущение в доказательстве и доказал лемму, чтобы исправить это. Затем Винер сел за пишущую машинку, напечатал мою лемму, поставил мое имя и отправил всё в журнал.
— отрывок, Джон фон Нейман и Норберт Винер, Хеймс, 1980

Кибернетика (с 1947 года)

Информация — это информация, а не материя или энергия.

Область науки, которая теперь неотделима от имени Винера, во многом стала результатом интереса Норберта к стохастическим и математическим шумовым процессам, которые рассматриваются как в электротехнике, так и в теории связи. В лекции, озаглавленной «Люди, машины и мир вокруг них», Винер рассказывает, что его новаторская работа появилась в результате попытки внести свой вклад в военные действия 1940-х годов:

Было два сходящихся потока идей, которые привели меня в кибернетику. Один из них — тот факт, что в ходе последней войны, когда она уже явно шла, но, во всяком случае, до Перл-Харбора, когда мы еще не были вовлечены в конфликт, я пытался выяснить, могу ли я найти свое место в военных действиях того времени.

Как сам Винер заявляет в своей лекции, его первые опыты в зарождающейся тогда теории цифровых вычислений не давали результатов настолько, чтобы быть полезными в ведении этой войны, поэтому Винер начал искать что-то новое. Его вторая инициатива была связана с вооружением, в частности с противовоздушной обороной:

Я оглянулся по сторонам и заметил, что важной в то время темой была противовоздушная оборона. Это было [. ] время, когда выживание хоть кого-нибудь, кто мог бороться с Германией, казалось, зависело от противовоздушной обороны.
Да, зенитная пушка — очень интересный инструмент. Во время Первой мировой войны зенитное орудие было разработано для стрельбы, однако под рукой все еще нужно было держать таблицы дальности, чтобы выстрелить. Это означало, что требовалось всё рассчитать, пока самолет пролетает прямо над головой. И к тому времени, когда вы оказывались в состоянии что-то сделать, самолет уже пропадал из вида.

Итак, продолжает Винер, «это приводит к очень интересным математическим теориям. У меня нашлись некоторые идеи, доказавшие затем свою пользу». Он работал над этой проблемой с Джулианом Бигелоу (1913–2003).

В начале 1941 года два человека заняли пустую аудиторию на втором этаже математического факультета, корпус 2, комната 244, и принялись за работу на доске. Винер излагал своему новому коллеге проблему управления огнем.
— Конвей и Зигельман, 2005.

Винер и Бигелоу рассматривали наводчика, орудие, самолет и пилота как интегрированную вероятностную систему. Теория вероятности была на стороне пилота: в 1940 году только один из примерно 2500 зенитных снарядов попадал в цель. В предварительном отчете они объяснили, что намереваются «поставить анализ проблемы прогнозирования на чисто статистическую основу, определив, в какой степени движение цели предсказуемо на основе известных фактов и истории наблюдений, а также в какой степени движение цели непредсказуемо.
— отрывок, Turing’s Cathedral by George Dyson, 2012

Аудиозапись лекции Винера «Люди, машины и мир вокруг них» 1950 года, Винер начинает говорить в 13:30.

Фильтр Винера (1942)

Работа Винера над проблемой управления зенитным огнем привела к изобретению фильтра, используемого для вычисления статистической оценки неизвестного сигнала путем получения его на входе и фильтрации на выходе. Фильтр основан на нескольких результатах прошлых работ Винера на тему интегралов и преобразований Фурье. Хотя фильтр был разработан в Радиационной лаборатории MIT, результат был опубликован только в секретном документе. Первый открытый документ, описывающий фильтр, появился в книге Винера 1949 года «Экстраполяция, интерполяция и сглаживание стационарных временных рядов».
Война закончилась, и в 1947 году Винера пригласили на конгресс по гармоническому анализу, который состоялся в Нанси, Франция. Конгресс был организован тайным французским математическим обществом «Бурбаки» в сотрудничестве с математиком Шолемом Мандельбройтом (1899–1983), дядей Бенуа Мандельброта (1925–2010), позднее открывшего множество Мандельброта. Винеру предложили написать работу об «объединяющем характере той части математики, который обнаруживается при изучении броуновского движения и телекоммуникационной инженерии». В следующем году Винер придумал неологизм «кибернетика», чтобы обозначить изучение таких «телеологических механизмов». Его рукопись послужит основой научно-популярной работы «Кибернетика, или Управление и связь в животном и в машине», опубликованной издательством MIT Press / Wiley and Sons в 1948 году. Книга получила следующие рецензии:

Прекрасно написанная книга, ясная, прямая и, несмотря на всю ее сложность, так же понятная дилетанту, как и ученому, если тот готов отказаться от попыток постичь математические формулы.
— The Saturday Review, 1949

Ее масштаб и вовлеченность захватывают дух и заставляют рецензента поверить, что это важный вклад в современное мышление.
— Philosophy of Science 22, 1955

Будучи одной из самых влиятельных книг двадцатого века, «Кибернетика» провозглашается оригинальным произведением, важность которого сравнима трудами Галилея, Мальтуса, Руссо или Милла.
— The New York Times, 1964

Кибернетическое государство

Чтобы лучше понять мотивацию советских ученых, приведем определение кибернетики из Википедии. На наш взгляд, оно построено весьма удачно:

Кибернетика — наука об общих закономерностях получения, хранения, преобразования и передачи информации в сложных управляющих системах, будь то машины, живые организмы или общество.

Тем не менее, вплоть до начала 1950-х годов кибернетика в СССР считалась «буржуазной лженаукой». В самом начале 1950-х Анатолий Китов, инженер-полковник и один из пионеров отечественной кибернетики, получил возможность ознакомиться с книгой выдающегося американского математика Норберта Винера «Cybernetics», что определило всю его дальнейшую работу. В течение нескольких лет Китов, Ляпунов и немногочисленные «соратники кибернетики» добивались хотя бы первой публикации их фундаментальной статьи «Основные черты кибернетики».

Выдержка из Краткого философского словаря СССР, fotoru.info

К середине 1950-х А.И. Китов возглавил им же созданный вычислительный центр при Министерстве обороны СССР и предложил создать Общегосударственную автоматизированную систему управления на основе ЕГСВЦ (Единой государственной сети вычислительных центров). В частности, он отметил существенное отставание от США в области производства компьютеров. Первые же труды Китова в области автоматизации управления на основе применения ЭВМ датируются 1956 годом: тогда в свет вышла его книга «Электронные цифровые машины», первый отечественный «учебник» по ЭВМ и программированию, доступный широкому читателю. Эта работа наделала немало шума в научном сообществе и фактически совершила переворот в понимании возможностей ЭВМ.

В работе «Электронные вычислительные машины», которая была опубликована в 1956-м году, Китовым подробно изложены перспективы комплексной автоматизации информационной работы и процессов административного управления, включая также управление производством и решение экономических задач.

Под руководством А. И. Китова в 1958 году была разработана на тот момент одна из самых мощных в мире ламповая ЭВМ «М-100», производившая 100 000 операций в секунду.
В 1959 году было принято совместное Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР об ускоренном создании новых ЭВМ. Тем не менее, идея Китова о создании единой сети поддержки от государства не получила.

Следующий, более детальный проект Китова, получил название «Красная книга». В нем описывалось создание общесоюзной сети ВЦ двойного назначения: для управления экономикой в мирное время и вооруженными силами — в «особые периоды».

Тем не менее, критика состояния дел в Министерстве обороны СССР обеспечила резко негативное отношение к его идеям со стороны руководства МО и работников ЦК КПСС, что в итоге привело к исключению Китова из партии и снятию с занимаемой должности.

Здесь, пожалуй, и нам стоит критически отнестись к такому решению высшего руководства: Китов ясно понимал, как можно изменить подход не только к мирным, но и военным задачам прогрессивными методами. Биография Китова позволяет судить о его компетентности: в 1941 году в звании младшего лейтенанта Китов был призван на фронт, а закончил войну в Германии в 1945, после чего был принят на факультет реактивного вооружения Артиллерийской академии им. Ф. Э. Дзержинского, который в 1950 году с отличием закончил.

Но если же взглянуть на решение об отстранении Китова со стороны ЦК КПСС, нетрудно просчитать и мотивацию партийных работников: прогрессивный ученый предлагает построить совершенно монструозную систему, для внедрения которой потребуются колоссальные денежные ресурсы, а результат работы появится не слишком скоро. Могут и головы полететь.

С рядом интересных дополнений к этой теме, которые не вошли в эту статью, вы можете ознакомиться в статье С.Б. Огаджаняна.

Тем не менее, идея, предложенная Китовым, вовсе не была забыта и отвергнута. Согласно программе КПСС, утвержденной в 1961 году, кибернетика должны была стать одним из главных средств развития страны. ЭВМ планировалось задействовать едва ли не во всех отраслях промышленности, в строительстве, научных исследованиях и планировании. Если в начале кибернетикой занималась лишь небольшая группа ученых, то к концу 1960-х изыскания в области кибернетики проводились более чем 500 институтами. Без сомнения, вопрос автоматизации ручного труда и, соответственно, повышения эффективности не просто организаций, но целого государства стоял весьма остро и активно поддерживался правительством СССР.

Чтобы не быть голословными, приведем ниже цитаты Акселя Ивановича Берга, одного из основоположников школы биологической кибернетики в СССР и председателя научного совета по вопросу «Кибернетика» при президиуме АН СССР.

Во всех случаях, когда происходит развитие какого-либо процесса и им необходимо управлять для достижения определенной цели в заданное время, люди пользуются методами, которые за последние годы названы, следуя Амперу, кибернетическими. Таким образом, кибернетику можно назвать наукой о целеустремленном управлении развивающимися процессами.
А. И. Берг, доклад на заседании Президиума Академии наук СССР 10 апреля 1959 г.

Принято считать, что технический прогресс связан с возможностью широкого применения автоматов там, где раньше господствовал ручной труд… Таким образом, главным признаком перехода к автоматизации является устранение человека и замена его автоматом, выполняющим, по задуманной человеком программе, определенные целеустремленные операции. Наиболее убедительным примером являются, конечно же, автоматические телефонные станции, высвободившие огромное количество обслуживающего станции ручного управления персонала.
А.И. Берг, Мысли об автоматах и кибернетике, 23 апреля 1959 г.

Для построения самых первых сетей планировалось использовать уже существовавшие в стране компьютеры и коммуникации. В частности, для организации централизованного сбора и обработки статистических данных предлагалось использовать ресурсы и каналы систем ПВО и ПРО.
Тем не менее, говоря о сколь угодно значимом событии в истории СССР, нельзя обходить вниманием параллельные исследования США, о которых было известно советским ученым и политикам.

В предыдущей статье мы уже говорили о том, что США в те же годы работали над созданием собственной сети, устойчивой к повреждению отдельных участков. В частности, именно тогда была сформирована и внедрена технология packet switching.

Заметный советский ученый Александр Харкевич в 1962 году опубликовал в журнале «Коммунист» статью, посвященную роли информации в современном обществе. Чтобы не приводить цитаты в виде косвенной речи, делимся с вами текстом статьи в формате djvu (ссылка на скачивание архива объемом 7 Мб, статья находится на странице 496) и несколькими фотографиями того самого номера журнала.

Изображения взяты с сайта streetmarket.ru

В частности, в статье, помимо весьма прогрессивного взгляда на методы передачи, хранения и обработки информации, присутствует раздел, описывающий идею ЕСС, единой системы связи:

Железные дороги СССР образует железнодорожную сеть, единую в организационном и техническом отношениях. Совершенно естественно возникает идея о необходимости построения единой общегосударственной системы передачи информации, обеспечивающей все нужды страны… В стране, разумеется, существует уже система связи, и притом весьма обширная. Но эта система в будущем (а отчасти уже и сейчас) нас не может удовлетворить. … она территориально не полна … … пропускная способность по магистральным направлениям недостаточна. … существующая сеть не обладает ни организационным, ни техническим единством.

В той же статье Харкевич пишет и об известных в СССР наработках США:

Ряд общих принципов, обсужденных в этой статье, уже нашел применение за рубежом. Но там эти принципы реализуются в виде специализированных систем узковедомственного назначения. Такова, например, крупная система «Сэйдж» (США), управляющая разветвленным комплексом противовоздушной обороны; имеется ряд систем, обслуживающих отдельные объединения промышленных предприятий, и т.п. Такой грандиозный замысел осуществим только в социалистическом государстве, в условиях планового хозяйства и централизованного руководства.

Тем не менее, здесь будет совершенно неправильно говорить о появлении «советского интернета» даже на уровне идеи. ЭВМ, существовавшие в СССР в те годы, лишь с огромной натяжкой можно было назвать персональными компьютерами. Разве что в ситуации, когда единовременно с ЭВМ взаимодействовал только один человек, а не десяток специалистов. Скорее, они напоминали грандиозные программируемые калькуляторы, основной задачей которых было производить специфические вычисления. И интернет «для людей» из них построить было невозможно, да и не планировалось.

Буквально в том же месяце состоялась встреча Алексея Косыгина с директором киевского Института кибернетики Виктором Глушковым, в ходе которой Глушков предложил план создания сети, объединяющей множество крупнейших центров обработки данных в крупных городах, к которой будут подключены несколько тысяч городов поменьше. Основной задачей нового проекта, получившего название ОГАС (Общегосударственная автоматизированная система учёта и обработки информации), как нетрудно догадаться, был централизованный сбор данных со всех производств и ведомств СССР. Оригинальная идея Китова была переосмыслена Глушковым (по некоторым данным, идея возникла у Глушкова самостоятельно) и, наконец, нашла отклик у высшего руководства.

Кибернетика

Нет учётной записи?

страницы

• Заглавная
• Все страницы
• Сообщество
• Интерактивные карты
• Блоги участников

• Недавно отредактированные

• Распознавание образов
• Биологическая кибернетика
• Иванников, Виктор Петрович
• Генератор текста
• Смирнов, Никита Васильевич
• Hogwarts: LUMOS
• Эффект храповика

• Техническая кибернетика
• Апериодическое звено
• Внутренняя среда организма
• Диаграммы Солодовникова
• Отрицательная обратная связь
• Положительная обратная связь
• Адаптивное управление

• Дилемма заключённого
• Линейная частичная информация
• Виртуальный собеседник
• Теория игр
• Платёжная матрица
• Теория игр

Источники:

https://trends.rbc.ru/trends/industry/615408c89a7947ec46f24aff&rut=c411776dfebe34a6e1a0e183554dcf98e3ee37b4f9882a48ee3d6696fecae78e
https://en.wikipedia.org/wiki/Engineering_cybernetics&rut=41e924f72f4f0036955226427f7b248c58d7c9d02c7e9a8e2cfaefab2dd2be93
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/8171&rut=c0b0bc9e88af42fdd5dd115d2e5e240f2b7d2036ba82975143708cd24fa76250
https://habr.com/ru/articles/86390/&rut=36581fd773d7853d6e78bfdf5dcb86109ade912af01ad04afa7c43c1c69e74bf
https://habr.com/ru/companies/mws/articles/495946/&rut=8f3bfd52a1bdb17a97f2ce84135dd07cd7d441657337dc988a59a7cc1a76e91e
https://habr.com/ru/companies/mws/articles/486932/&rut=4f118aefe18beac0b02a21d2705f230f9276005387fe1ab64aee0f9f1c01986b
https://cybernetics.fandom.com/ru/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%B1%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0&rut=5ad78dd2b22daf9a97dc5386a202de5f1280a40cac9bcb806742677a4cf04d5b