Проблемы развития кибернетики и информатики

Современное поколение  является свидетелем стремительного развития науки и техники. За последние  триста лет человечество прошло путь от простейших паровых машин до мощных атомных электростанций, овладело сверхзвуковыми скоростями полета, поставило себе на службу энергию рек, создало огромные океанские корабли и гигантские землеройные машины, заменяющие труд десятков тысяч землекопов. Запуском первого искусственного спутника Земли  и полетом первого человека в  космос наша страна проложила путь к освоению космического пространства. 
Однако до середины XX века почти все создаваемые человеком механизмы предназначались для выполнения хотя и весьма разнообразных, но в основном исполнительных функций. Их конструкция предусматривала всегда более или менее сложное управление, осуществляемое человеком, который должен оценивать внешнюю обстановку, внешние условия, наблюдать за ходом того или иного процесса и соответственно управлять машинами, движением транспорта и т. д. Область умственной деятельности, психики, сфера логических функций человеческого мозга казались до недавнего времени совершенно недоступными механизации. 
Современный уровень развития радиоэлектроники позволяет ставить и разрешать задачи создания новых устройств, которые освободили бы человека от необходимости следить за производственным процессом и управлять им, т. е. заменили бы собой оператора, диспетчера. Появился новый класс машин -управляющие машины, которые могут выполнять самые разнообразные и часто весьма сложные задачи управления производственными процессами, движением транспорта и т. д. Создание управляющих машин позволяет перейти от автоматизации отдельных станков и агрегатов к комплексной автоматизации конвейеров, цехов, целых заводов. 
Таким образом, тема данной работы является достаточно актуальной, в связи с бурным развитием кибернетики, информатики и информационных процессов. Однако развитие не может продолжаться без решения проблем.  
Целью данного реферата является рассмотрение основных проблем развития информатики и кибернетики.  
Для более глубоко понимания сути всего изложенного ниже в первой главе приводится раскрытие сущности, понятия кибернетики, выделение её основных разделов и направлений. Во второй главе уже рассмотрены основные проблемы развития кибернетики и информатики, которые наиболее актуальны в нынешнее время. Следует отметить, что невозможно перечислить абсолютно все проблемы этой науки, так же как и полностью изучить какую-либо науку. Поэтом я выделил наиболее важные для нынешнего времени проблемы в некоторых направлениях кибернетики.  
Этим же, частично, объясняется причина выбора этой темы для исследования. Во-первых, сам предмет информатики достаточно нужен и в работе с экономикой, так как постоянно приходится работать с информацией. Во-вторых, на основе кибернетики и других математических систем возможно решение многих экономических задач. В-третьих, данная тема сама по себе интересна, так как достаточно мало упоминается в СМИ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.Понятие, сущность кибернетики 
 
Появление кибернетики как самостоятельного научного направления относят к 1948 г., когда американский ученый, профессор математики Массачусетского технологического института Норберт Винер (1894 -1964гг.) опубликовал книгу «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». В этой книге Винер обобщил закономерности, относящиеся к системам управления различной природы - биологическим, техническим и социальным. Вопросы управления в социальных системах были более подробно рассмотрены им в книге «Кибернетика и общество», опубликованной в 1954 г. 
Таким образом, новый этап теоретического расширения понятия информации связан с кибернетикой - наукой об управлении и связи в живых организмах, обществе и машинах. Оставаясь на позициях шенноновского подхода, кибернетика формулирует принцип единства информации и управления, который особенно важен для анализа сути процессов, протекающих в самоуправляющихся, самоорганизующихся биологических и социальных системах. 
Развитая в работах Н. Винера концепция предполагает, что процесс управления в упомянутых системах является процессом переработки (преобразования) некоторым центральным устройством информации, получаемой от источников первичной информации (сенсорных рецепторов) и передачи ее в те участки системы, где она воспринимается ее элементами как приказ для выполнения того или иного действия. Информация, по Винеру - это "обозначение содержания, полученного из внешнего мира в процессе нашего приспособления к нему и приспособления к нему наших чувств". Следовательно, кибернетическая концепция подводит к необходимости оценить информацию как некоторое знание, имеющее одну ценностную меру по отношению к внешнему миру (семантический аспект) и другую по отношению к получателю, накопленному им знанию, познавательным целям и задачам (прагматический аспект), это и является основной целью кибернетики как науки. 
Итак, кибернетика - это наука, изучающая общие закономерности строения сложных систем управления и протекания в них процессов управления. А так как любые процессы управления связаны с принятием решений на основе получаемой информации, то кибернетику часто определяют еще и как науку об общих законах получения, хранения, передачи и преобразования информации в сложных управляющих системах. 
Кибернетика как наука об управлении, изучает управляющие системы. Для того чтобы в системе могли протекать процессы управления она должна обладать определенной степенью сложности. С другой стороны, осуществление процессов управления в системе имеет смысл только в том случае, если эта система изменяется, движется, т. е. если речь идет о динамической системе. Поэтому можно уточнить, что объектом изучения кибернетики являются сложные динамические системы. К сложным динамическим системам относятся и живые организмы (животные и растения), и социально-экономические комплексы (организованные группы людей, бригады, подразделения, пред приятия, отрасли промышленности, государства), и технические агрегаты (поточные линии, транспортные средства, системы агрегатов). 
По виду задач, различают следующие виды кибернетики, как науки:  
• Теоретическая кибернетика.  
Ее задача - разработка научного аппарата и методов 
исследования систем управления независимо от их конкретной природы. 
• Техническая кибернетика - наука об управлении техническими системами. 
Биологическая кибернетика изучает общие законы хранения, передачи и 
переработки информации в биологических системах. Биологическую кибернетику в свою очередь подразделяют: на медицинскую кибернетику, которая занимается главным образом моделированием заболеваний и использованием этих моделей для диагностики, прогнозирования и лечения; физиологическую кибернетику, изучающую и моделирующую функции клеток и органов в норме и патологии; нейрокибернетику, в которой моделируются процессы переработки информации в нервной системе; психологическую кибернетику, моделирующую психику на основе изучения поведения человека. Промежуточным звеном между биологической и технической кибернетикой является бионика — наука об использовании моделей биологических процессов и механизмов в качестве прототипов для совершенствования существующих и создания новых технических устройств. 
• Социальная кибернетика - наука, в которой используются методы и средства кибернетики в целях исследования и организации процессов управления в социальных системах.  
По способам работы с информацией различают следующие разделы кибернетики. 
• теория информации 
Рассматривает физические системы в основном в аспекте содержания информации: количество информации в различных физических процессах, изменение ее количества при изменении физического состояния системы, связь информации с энтропией системы, способы изменения ее количества, проблемы ее передачи  
• теория алгоритмов 
Занимается изучением процессов алгоритмизации деятельности, методами построения оптимальных алгоритмов, методами наглядного и математического представления алгоритмов и т.д. 
• теория автоматов 
Кибернетическое представление материального объекта заключается в описании его отношения к информации, т.е. его реакции на приходящую информацию и информации, появляющейся в результате обработки объектом пришедшей информации - входную и выходную информацию.  
• теория исследования операций 
Исследование самих операций над информацией. 
• теория оптимального управления 
Изучает процесс управления с точки зрения получения оптимального управленческого решения в заданных условиях.  
Таким образом в данной главе были рассмотрены понятие и сущность кибернетики, основные её разделы и аспекты. В следующей главе будет проанализировано развитие кибернетики и информатики, рассмотрены основные проблемы этой науки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Проблемы развития кибернетики и информатики 
Становление и успешное развитие любого научного направления связаны, с 
одной стороны, с накоплением достаточного количества знаний, на базе которых может развиваться данная наука, и, с другой — с потребностями общества в ее развитии. Поэтому не случайно, что размышления о кибернетике 
Платона и Ампера не получили в свое время дальнейшего развития и были в сущности забыты. Достаточно солидная научная база для становления кибернетики создавалась лишь в течение XIX—XX веков, а технологическая база непосредственно связана с развитием электроники за период последних 50—60 лет. 
Социальная потребность в развитии кибернетики на современной ступени общественного развития определяется, прежде всего, бурным ростом технологического уровня производства, в результате чего доля суммарных физических усилий человека и животных составляет в настоящее время менее 1 % мирового энергетического баланса. Снижение данной величины обусловлено стремительным ростом энерговооруженности работников физического труда, сопровождающимся и значительным повышением его производительности. Вместе с тем, так как управление современной техникой требует все больших затрат нервной энергии, а психофизические возможности человека ограничены, то оказывается, что именно они. В значительной степени ограничивали полноценное использование достижений технического прогресса. С другой стороны, в развитых странах доля работников умственного труда по отношению ко всем работающим приближается уже к 50%, причем дальнейшее возрастание ее является объективным законом общественного развития. А производительность умственного труда, в процессе которого до недавнего времени использовались лишь самые примитивные технические средства повышения его эффективности (арифмометры, конторские счеты, логарифмические линейки, пишущие машинки), практически оставалась на уровне прошлого века. 
Если учитывать также непрерывное возрастание сложности технологических процессов, характеризующихся большим количеством разнообразных показателей, то становится ясным, что отсутствие механизации информационных процессов тормозит дальнейшее развитие научно-технического прогресса. Перечисленные факторы в совокупности и обусловили быстрое развитие кибернетики и ее технической базы - кибернетической техники. Среди всех проблем, связанных с развитием кибернетики и информатики, хочется выделить проблемы уникального выбора. Данная проблема является на данном этапе развития науки наиболее актуальной. Но для её раскрытия требуется рассмотрение понятия уникального выбора. Существуют проблемы выбора, решая которые, человек испытывает мучительные раздумья. Как правило, эти проблемы имеют исключительный неповторяющийся характер и связаны с рассмотрением целого ряда альтернатив. В таких проблемах новым является либо объект выбора, либо обстановка, в которой совершается выбор. Такие проблемы принятия решений называются проблемами уникального выбора. 
При решений проблем выбора приходится преодолевать яд существенных трудностей. 
МНОГОАСПЕКТНЫЙ ХАРАКТЕР ОЦЕНОК КАЧЕСТВА АЛЬТЕРНАТИВ. В большинстве случаев оценки качества альтернатив можно приближенно разделить на оценки эффективности и оценки стоимости. Для многих проблем уникального выбора понятия стоимости и эффективности многоаспектны. Прошли те времена, когда оценку эффективности каждой из альтернатив можно было осуществлять по единому денежному критерию. Как правило, для рационального решения необходимо принимать во внимание прямые и косвенные оценки эффективности, оценки с точки зрения внешней среды и побочных явлений. Денежные оценки эффективности являются лишь одними из многих. То же относится и к оценкам потерь, так как многие потеки при реализации альтернатив трудно выразить в деньгах. Принимаемые решения могут существенно влиять на различные группы людей, что увеличивает количество возможных оценок. Во многих случаях необходимо учитывать изменения оценок во времени. Hаpяду с известной по экономической литератуpе проблемой учета будущих затpат и выгод все чаще возникают проблемы учета новых типов оценок, которые хаpактеpизуют последствия принимаемого решения в разные моменты будущего. 
ТРУДНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ ВСЕХ АСПЕКТОВ СРАВНЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВ. 
Признание того факта, что альтернативы следует оценивать многоаспектно, делает проблему оценки более реалистичной, но ставит трудный вопрос о полноте списка аспектов. Конечно, иногда сама проблема диктует руководителю, что именно надо принять во внимание, а что - отбросить. о чаще всего этот вопрос перерастает в самостоятельную проблему. В ряде случаев набор аспектов для руководителя не совпадает с набором для вышестоящей организации и т.д. 
ТРУДНОСТИ СОПОСТАВЛЕНИЯ РАЗНОРОДНЫХ КАЧЕСТВ. Существование разнородных аспектов оценки альтернативы ставит перед руководителем трудные проблемы их сопоставления. Прежде всего, такое сопоставление всегда субъективно и поэтому всегда может быть подвергнуто критике. Крайне трудно, напpимеp, найти меру снижения экономической эффективности проекта, эквивалентную определенному уменьшению загрязнения окружающей среды. Эти проблемы усугубляются во много раз при коллективном принятии решений: у каждого из членов коллективного органа, принимающего решения, могут быть разные меры сопоставления разнородных качеств. Одни могут быть заинтересованы в первую очередь в чисто экономических кpитеpиях, другие - экологических и т.д. 
Проблемы сопоставления разнородных качеств сложны еще и потому, что это наиболее ответственная задача для руководителя, принимающего решения. Стремление пеpедовеpить такое сопоставление экспертам, скрыть его за псевдообъективными моделями равносильно для руководителя отказу от принятия решений. 
СУБЪЕКТИВНЫЙ ХАРАКТЕР МНОГИХ ОЦЕНОК КАЧЕСТВА АЛЬТЕРНАТИВ. 
Многие из оценок качества альтернатив можно получить либо путем построения специальных моделей, либо путем сбора и обработки экспертных заключений. Как тот, так и дугой способы связаны с использованием субъективных оценок либо специалистов, разрабатывающих модели, либо экспертов. Для проблем уникального выбора надежность подобных субъективных оценок не может быть абсолютной. Даже при полном единодушии экспертов возможен такой поворот событий, когда их оценки окажутся неправильными. Возможно также существование различных моделей либо несовпадение оценок экспертов. Следовательно, несколько альтернатив могут иметь разные оценки, и результат выбора зависит от того, какие из этих оценок будут использованы. 
ТРУДНОСТЬ ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ЭКСПЕРТОВ. 
Основным источником информации для оценки альтернатив являются люди, эксперты. Однако получить от них требуемую информацию далеко не просто. Часто от экспертов требуется весьма существенная по объему работа, в то же время лучшие специалисты, как правило, люди занятые, загруженные основной работой. Возникает вопрос о том, каким образом стимулировать их интенсивную, творческую заботу по оценке альтернатив. Кроме того, эксперты могут быть пристрастны и отдавать предпочтение какой-либо из альтернатив. Возможно, наличие прямого или косвенного давления на экспертов с целью изменить их оценки в пользу каких-то альтернатив. Естественно, что руководитель заинтересован в получении по возможности беспристрастной информации. Лицо, принимающее вешение, по своему положению в задаче принятия решений стремится найти компетентных экспертов, которые выступали бы в виде беспристрастных измерителей качеств альтернатив. Но так как в ряде ситуаций люди субъективны и пристрастны, а круг лучших экспертов для многих проблем сравнительно узок, то проблема получения надежной информации от экспертов далеко не проста. 
ТРУДНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛНОГО СПИСКА АЛЬТЕРНАТИВ. Конечно, задача оценки альтернатив в сложных проблемах выбора достаточно сложна. Но в ней имеется одно существенное предположение, что набор альтернатив уже известен. Иногда же оказывается, что лучшее решение проблемы связано с новым взглядом на нее, т.е. с поиском новой альтернативы. Проблема полноты списка альтернатив является одной из сложных проблем в процессе выбора. 
Из всего вышесказанного следует, что у кибернетики в данной области в немалой степени связаны руки. 
Ведь при стремлении к достоверности результата на входные данные кибернетических систем накладывается условие достоверности. Существуют методы обхода проблемы недостоверности входных данных. Это различные алгоритмы автоматизированной и неавтоматизированной коррекции данных. Как один из методов неавтоматизированной коррекции может быть предложен метод экспертных оценок. Вкратце, сущность его состоит в том, что результирующая оценка получается как усредненная оценка нескольких экспертов. Один из автоматизированных методов состоит в переобогащении входной информации с тем, чтобы, обнаружив закономерность и отбросив лишние факты (уже с большей вероятностью выбора верных данных), экспертная система повысила вероятность получения адекватного результата. 
Еще одной серьезной проблемой является то, что выбор все же уникален. Я имею в виду то, что эффективно автоматизировать можно лишь процессы, где повторяются определенные признаки. Ситуация же уникального выбора каждый раз предоставляет нам новый набор фактов. 
Другая проблема - в том, что данные, необходимые для совершения выбора далеко не всегда бывают полными, а кибернетические модели почти всегда требуют полной информации. Пример: 
Пусть перед руководством ведомства. А стоит задача разработки предложений по формированию пятилетнего плана. Продукция предприятий ведомства. А нужна предприятиям ведомства. Б, В, Г и Д. Заявки этих ведомств превышают возможности их удовлетворения. Необходим выбор, который и должен быть заложен в качестве основы пятилетнего плана. Поставим вопрос, на какой информации должен быть основан этот выбор? Разумно предположить, что следует оценить перспективы развития отрасли, сопоставить ее продукцию с аналогичной мировой продукцией, оценить важность этой продукции для предприятий других ведомств, оценить квалификацию сотрудников, перспективы развития предприятий и т.д. 
Большинство приведенной выше информации имеет качественный, трудно формализуемый и субъективный характер. Эта информация крайне важна, но и получить ее трудно. Ясно, что ЭВМ сама по себе никак не поможет в получении такой информации. Как известно, ЭВМ хранит и обрабатывает только количественную информацию, ясную и четкую. Любой пропуск или умолчание, несвоевременная подача данных могут губительно отразиться на рекомендациях, полученных от ЭВМ. Только люди способны оперировать с неполными данными, восполняя на основе опыта и интуиции недостающую информацию. 
И эти проблемы далеко не исчерпывают всего спектра проблем, возникающих при уникальном выборе. 
Следовательно, приходится, что на современном этапе развития вычислительной техники проблему уникального выбора (одну из самых важных проблем управления) придется оставить в ведении человека. 
Как было достаточно убедительно доказано, кибернетические методы пока неприменимы для решения уникальных проблем. Однако они вполне могут нести утилитарную функцию. Также было показано, что чем менее специфична проблема, тем шире область применения кибернетики. И уже сейчас она играет огромную роль в изучении процессов управления, помогает в моделировании организационных структур, решении исследовательских задач и многом, многом другом. 
Учитывая текущие тенденции к информатизации общества в целом, следует указать, что роль кибернетики в управлении будет все больше и больше расширяться, все в большей степени захватывая области принятия решений. Когда-нибудь, не сомневаюсь, будет решена и больная для кибернетики проблема уникального выбора... 
Следующая проблема кибернетики – проблема информационных ресурсов стала широко использоваться в научной литературе после публикации известной монографии Г.Р. Громова “Национальные информационные ресурсы: проблемы промышленной эксплуатации”. Сейчас он еще не имеет однозначного толкования, несмотря на то, что это понятие является одним из ключевых в проблеме информатизации общества. Поэтому одной из главных фундаментальных проблем, входящих в состав первого направления исследований является проблема понимания сущности информационного ресурса, как формы представления данных и знаний, его роли в социальных процессах, а также закономерностей формирования, преобразования и распространения различных видов информационных ресурсов обществе.  
Также проблема состоит в понимании генезиса информационных процессов в обществе и разработке методологии оценки и прогнозирования потребностей общества в информационных ресурсах. Эта методология должна определять оптимальную стратегию и тактику процесса информатизации страны, региона и общества в целом для достижения целей общественного развития и удовлетворения информационных потребностей всех его членов.  
Следовательно, проблема данного направления заключается в необходимости создания методов исследования структуры и топологии распределения различных видов информационных ресурсов по отельным регионам, странам и в глобальном масштабе.  
Особое значение приобретает проблема “языковых барьеров” в мировом информационном пространстве, в котором английский язык является основным. Преодоление языкового барьера требует создания инструментальных средств и информационных технологий, способных поддерживать многоязычные информационные системы массового применения. Современные поисковые системы поддерживают много языков, в том числе и русский. Один из лучших поисковых серверов Altavista с недавнего времени предложил новый сервис - перевод с английского и на английский с мировых языков: французского, немецкого, испанского, итальянского. Такой услуги русскоязычных посетителей киберпространства не предусмотрено. Складывается парадоксальная ситуация, когда, располагая определенной информацией, знаниями, мы оказываемся неспособными эффективно их использовать.  
Киберпространство породило то, что сейчас принято называть виртуальным социумом. Общение в таком социуме происходит преимущественно посредством компьютерных телекоммуникаций. По мнению Маклюэна они превращают мир в “глобальную деревню”. Однако есть и прямо противоположное мнение. Компьютеры способствуют поддержанию и укреплению социальной и психологической однородности в общении. Информационные технологии призывают самоорганизовываться во все более специализированные социумы, воспроизводя в еще большем масштабе возможность раствориться в некотором небольшом социуме, члены которого имеют схожие взгляды, для того, чтобы избежать ненужных взаимодействий с теми, чьи идеалы и убеждения несколько иные.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Заключение 
 
Из всего вышесказанного можно сделать следующие выводы.  
Во-первых как было достаточно убедительно доказано, кибернетические методы пока неприменимы для решения уникальных проблем. 
Во-вторых, учитывая текущие тенденции информатизации общества в целом, следует указать, что роль кибернетики в управлении будет все больше и больше расширяться, все в большей степени захватывая области принятия решений. 
В-третьих, следующая проблема кибернетики – проблема информационных ресурсов. Недостаточно точная, достоверная и полная информация нередко приводит к искажению результатов и к неправильным выводам и решениям поставленных задач. 
В-четвертых, есть необходимость создания методов исследования структуры и топологии распределения различных видов информационных ресурсов по отельным регионам, странам и в глобальном масштабе. 
В-пятых, существует проблема “языковых барьеров” в мировом информационном пространстве, в котором английский язык является основным. Преодоление языкового барьера требует создания инструментальных средств и информационных технологий, способных поддерживать многоязычные информационные системы массового применения. 
Следует отметить, что в развитии кибернетики и информатики по-прежнему наиболее сильное влияние оказывают страны запада. В России же развитие данной науки несколько затруднено в связи со слабым финансированием и поддержкой со стороны правительства. Однако все же любая проблема решаема, рано или поздно будет решена. На протяжении развития науки будут появляться новые проблемы, отпадать старые, двигая прогресс и развитие человечества.

Постановления:

http://albert-os.narod.ru/Gov2009.html

http://albert-os.narod.ru/Gov2010.html