Глава 1. Научные предпосылки создания ЭВМ

После изучения главы студент должен знать:

· Определение «Кибернетики» что управление в любой системе - это целенаправленная переработка информации;

· Меры информации на синтаксическом, семантическом и прагматическом уровнях.

· Взаимосвязь наук «Кибернетика» и «Информатика».

· Основные сведения о науке «Информатика» и трех ее компонентах: научном, технологическом и бизнес-индустрии.

Важнейшую и решающую роль в создании и эволюции ЭВМ сыграла наука «Кибернетика», сравнительно молодая наука, формирование которой началось лишь после Второй мировой войны. Своим появлением кибернетика обязана американскому ученому, профессору Массачусетского технологического института Норберту Винеру (рис. 1.1). В своей книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» [18], изданной в 1948 году, Н. Винер обосновал концепцию единого подхода к рассмотрению процессов управления в системах различной природы. Сила этой концепции заключается в том, что оказалось возможным для решения сложных задач управления, кроме общих рассуждений методологического характера, предложить также мощный аппарат количественного описания процессов, основанный на методах прикладной математики.

Кибернетика — наука об общих закономерностях процессов управления в системах любой природы. Предметом кибернетики являются информационные процессы, описывающие поведение этих систем с цельюсоздания принципов, методов и технических средств эффективных для управления такими системами. Основные особенности кибернетики как самостоятельной научной области состоят в следующем:

1. Кибернетика способствовала тому, что классическое представление о мире, состоящем из материи и энергии, уступило место представлению о мире, состоящем из трех составляющих: материи, энергии и информации, ибо без информации немыслимы организованные системы.

2. Кибернетика рассматривает управляемые системы не в статике, а в динамике, то есть в их движении, развитии, при этом в тесной связи с другими (внешними) системами. Это позволяет вскрывать закономерности и устанавливать факты, которые иначе оказались бы не выявленными.

3. Как бы детально и строго не старались изучать поведение сложной системы, никогда нельзя учесть полное множество всех факторов, прямо или косвенно влияющих на ее поведение. Поэтому всегда следует вводить различные ограничения, считаться с неизбежностью наличия некоторых случайных факторов, являющихся результатом действия этих неучтенных процессов, явлений и связей.

4. Кибернетика очень широко практикует именно вероятностные методы исследования, позволяющие хотя и не определенно, а в вероятностном аспекте, но строго и четко предсказать поведение сложных систем.

5. В кибернетике часто применяется метод исследования систем с использованием «черногоящика». Под «чернымящиком» понимается система, в которой исследователю доступна лишь входная и выходная информация этой системы, а внутреннее устройство неизвестно.

Очень важным методом кибернетики является метод моделирования. Сущность метода, ставшего одним из самых мощных орудий развития науки и техники, состоит в замене интересующего нас объекта или процесса его моделью. Модель — это другой объект, процесс или формализованное описание, более удобное для рассмотрения, исследования, управления, интересующие нас характеристики которого подобны характеристикам реального объекта. В аналоговых вычислительных машинах (АВМ) создается физическая модель исследуемой системы. В электронных цифровых вычислительных машинах (ЭВМ) при решении задач используется абстрактная математическая модель задачи, которая описывается программой ее решения.

Модель решения задачи на ЭВМ должна составляться так, чтобы обеспечить:

· правильность решения, то есть соответствовать сущности решаемой задачи, не искажать ее содержания;

· своевременность решения, то есть решение не должно формироваться тогда, когда надобность в нем отпала;

· результативность решения, то есть должно вырабатываться конкретное конструктивное решение, а не указываться возможность решения вообще;

· реалистичность решения — решение должно иметь возможность быть реализованным при заданных ограничениях (точность, время решения, затраты на его реализацию);

· определенность, то есть должна вырабатываться вполне определенная, не допускающая неоднозначности результатная информация;

· экономичность в отношении точности — нет смысла искать абсолютно точное сложное решение, если эта точность все равно не будет востребована (вполне достаточно получать решение достоверное, то есть с необходимой точностью).

Для исследования сложных систем и решения задач управления необходимы вычислительные машины с хранимой программой.

Информация — важнейший ресурс управления. С позиций кибернетики, управление – это процесс целенаправленной переработки информации. Информация является как предметом труда, так и продуктом труда в системе управлении. Слово информация (латинское informatio) означает разъяснение, осведомление, изложение. Под информацией понимаются все те сведения, которые уменьшают степень неопределенности нашего знания о конкретном объекте. С позиции материалистической философии информация есть отражение реального мира; это сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Можно предложить более лаконичное определение информации:

Информация — это сведения, изменяющие наши знания и понимание окружающего мира.

Автором многих основополагающих работ по теории информации (в частности, «Математическая теория связи» [68], опубликованной в 1948 году в сборнике «Работы по теории информации и кибернетике») является Клод Шеннон (рис 1.2). Сама по себе информация может быть отнесена к категории абстрактных понятий типа математических, но ряд ее особенностей приближает информацию к материальным объектам. Так, информацию можно получить, записать, удалить, передать; информация не может возникнуть из ничего. Однако при распространении информации проявляется такое ее свойство, которое не присуще материальным объектам: при передаче информации из одной системы в другую количество информации в передающей системе не уменьшится, хотя в принимающей системе оно обычно увеличивается.

Если бы информация не обладала этим свойством, то, например, преподаватель, читая лекцию студентам, терял бы информацию и становился неучем.

Информация не материальна, но информация является свойством материи и не может существовать без своего материального носителя — средства хранения или переноса информации в пространстве и во времени. Носителем информации может быть как непосредственно наблюдаемый физический объект, так и энергетический субстрат. В последнем случае информация представлена в виде сигналов: световых, звуковых, электрических и т.п. При отображении на носителе информация кодируется, ей ставятся в соответствие форма, цвет, структура и другие параметры элементов носителя. От выбора носителя и способа кодирования информации при выполнении конкретных информационных процедур во многом зависит эффективность функционирования системы управления. В системе управления информация, как правило, неоднократно изменяет не только свой код, но и тип носителя. Весьма распространенным способом кодирования информации является ее представление в виде последовательности символов определенного алфавита.

Одной из важнейших разновидностей информации является информация экономическая; ее отличительная черта — связь с процессами управления коллективами людей, организацией. Экономическая информация сопровождает процессы производства, распределения, обмена и потребления материальных благ и услуг, значительная часть ее связана с общественным производством. Экономическая информация — совокупность сведений, возникающих в процессе производственно-хозяйственной, коммерческой и финансовой деятельности и используемых для осуществления функций организационно-экономического управления этой деятельностью. Для экономической информации характерны:

· многократное повторение циклов получения и обработки;

· временной регламент процедур обработки информации;

· значительный удельный вес телекоммуникационных процедур и логических операций преобразования информации;

· сравнительно несложные расчеты для большинства видов информации.

Совокупность экономической информации любой сложности структурно можно свести к определенному набору минимальных семантических единиц — экономических показателей (ЭП), совокупности логически связанных реквизитов, которые в общем случае могут характеризоваться наименованиями и значениями. Реквизит — логически неделимый элемент показателя, соотносимый с определенным свойством отображаемого информацией объекта или процесса. Реквизит нельзя разделить на более мелкие информационные единицы (буквы, цифры) без потери смысла. Каждый ЭП состоит из одного реквизита-основания и одного или нескольких реквизитов-признаков. Реквизит-основание характеризует чаще всего количественную сторону объекта или процесса и определяет значение показателя; реквизиты-признаки характеризуют качественную сторону и определяют наименование показателя (идентифицируют показатель).

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: