Смекни!
smekni.com

Зарождение и вызревание инженерной деятельности. Инженерная деятельность в области информатики (стр. 6 из 10)

1. Сущность кибернетики - информатики, их основы.

2. Становление и развитие вычислительной техники как основы кибернетики - информатики.

Длительное время совокупность научных направлений, называемых теперь информатикой, именовались по-разному. Сначала объединяющим был термин "кибернетика", затем общим названием той же области исследований стала "прикладная математика". Ясно одно, что кибернетика - интегральное научное направление и как таковое в значительной степени базируется на знаниях и идеях, накопленных в рамках большого числа различных дисциплин, развивающихся независимо друг от друга. Необходимо выделить то, что можно называть кибернетики, рассмотреть состояние соответствующих знаний к моменту зарождения идей, которые допустимо именовать кибернетическими. Известно, что термин "кибернетика" дал обозначение науке об управлении общественными системами, который использовали греческий философ Платон (428-348 гг. до н.э.), французский физик А.М. Ампер (1775-1836), польский ученый Ф. Бронислав Тренповский (1808-1869) - ученик Гегеля. Он происходит от греческого "кюбернетес", что первоначально значило "рулевой", "кормчий", но впоследствии стало обозначать и "правитель над людьми". Платон в своих сочинениях в одних случаях называет кибернетикой искусство управления кораблем или колесницей, а в других - искусство править людьми. Примечательно, что римлянами слово "кюбернетес" было преобразовано в "губернатор".А.М. Ампер в своей работе "Опыт о философии наук, или Аналитическое изложение естественной классификации всех человеческих знаний", (первая часть вышла в 1834 г.) назвал кибернетикой науку о текущем управлении государством (народом), которая помогает правительству решать конкретные проблемы с учетом разнообразных обстоятельств в свете общей задачи - принести стране мир и процветание. Термин "кибернетика" вскоре был забыт, и возрожден в 1948 г. Норбертом Винером в качестве названия науки об управлении техническими, биологическими и социальными системами. Общепринятой датой рождения кибернетики, как самостоятельной науки, считается 1948 год - год публикации книги Н. Винера (1894-1964)"Кибернетика, или управление и связь в животном и машине". Одна из основных идей книги - наличие аналогии в процессах управления и связи машин, живых организмов и сообществ, поскольку в них происходит передача, запоминание и преобразование информации, т.е. сигналов различной природы и назначения. В своей "Кибернетике" Н. Виннер сформулировал две фундаментальные идеи: о едином подходе к различным процессам управления и об информации как одной из важнейших характеристик материи. Формирование кибернетики как науки было подготовлено предшествующим развитием знаний в различных областях, а также практическими достижениями в техники. Из рассматриваемых кибернетикой принципов и концепций наиболее длительную историю, по-видимому, имеют принцип обратной связи и концепция общности живого организма и машины. Первой убедительной технической реализацией принципа обратной связи можно назвать маятниковые часы, изобретенные Х. Гюйгенсом (1657) или более раннее устройство - водяная мельница, рассмотренная в книге А. Рамелли "Различные искусственные машины" (1588). Теория общности процессов в живом организме и машинах основывается на идеях Р. Декарта, сформулированных в "Трактате о человеке" (1649), и механических концепциях Ж. Ламетри, изложенных в его работе "Человек-машина". Теория искусственного интеллекта, отправной точкой которой является общность живых организмов и машин, также восходит к весьма отдаленным во времени представлениям. Например, идеей о возможности технической реализации умственных процессов руководствовался Б. Паскаль создавая свою суммирующую машину (1641). Еще более ранней по времени является идея механического устройства для получения разумной и новой по содержанию информации. Подобное весьма простое устройство, обеспечивающее механическое сочетание различных слов ("вертушка Луллия"), было сконструировано испанским философом и богословом Р. Луллием (1235-1315). Длительную историю имеет также развитие математических идей и методов, которые подготовили теоретическую базу кибернетики. В целом предыстория кибернетики включает весьма обширный круг научных открытий, идей и технических достижений. Создание кибернетики стало одним из наиболее впечатляющих проявлений тенденций к интеграции наук. Среди дисциплин, достижения которых были использованы при формировании кибернетики, важное место занимает теория автоматического регулирования. Эта теория связана с именами Дж. Максвелла (1831-1879), И.А. Вышнеградского (1832-1895), А.М. Ляпунова (1875-1918), А. Стодолы (1859-1942) и других ученых. Не менее важную роль в формировании кибернетики сыграло развитие ряда разделов физиологии, в частности, теории условных рефлексов и исследования механизма обратных связей в биологических системах. Огромный вклад в эти направления был сделан, прежде всего, И.П. Павловым (1849-1936) исследованиями в области условных рефлексов, Н.А. Бертейном (1929) и П.К. Анохиным (1935) работами в области обратных связей. Математические основы кибернетики были заложены предшествующим развитием теории вероятности, математической статистики и математической логики. Важную роль сыграли исследования в области физики таких ее разделов, как термодинамика статистической физики. К области техники, оказавшим непосредственное влияние на формирование кибернетики, следует отнести энергетику, технику связи, автоматику и вычислительную технику, которая после создания ЭВМ сыграла исключительную роль в последующем развитии кибернетической техники.Параллельно с развитием самих научных дисциплин, влиявших на формирование кибернетики, имели место поиски общих черт, характеристик и закономерностей функционирования объектов, исследуемых физикой, химией, биологией и экономическими науками. Эти поиски исторически предшествовали cозданию двух научных направлений: общей теории систем и кибернетики.

Другое направление формирования кибернетики связано с вычислительной техникой и математической логикой. В программе создания вычислительных машин, проводимой в США В. Бушем, принимал участие Корберт Винер, который в 1940 г. детально изучил возможности разработки вычислительной машины для решения дифференциальных уравнений в частных производных. Счетно-решающая техника привлекала его внимание с точки зрения общности в ее нервных сетей. Важным показателем такой общности явилось применение аппарата математической логики к анализу данных процессов, что в перспективе могло рассматриваться как первый шаг на пути моделирования не только нервной деятельности, но и мышления. Следует заметить, что концепция общности процессов в вычислительных машинах на релейных схемах и в нервной системе, разделяемая Н. Винером и объединив вокруг него группой ученых, обсуждалась совместно с конструкторами цифровых вычислительных машин Г. Айкеном и Г. Голдстайном, а также с математиком Дж. фон Нейманом. Вместе с тем необходимо иметь ввиду, что личная роль Н. Винера в формировании кибернетики существенно отличается, например, от роли Эйнштейна в разработке специальной и общей теории относительности или Менделеева в построении периодической системы элементов. Кеплер, Ньютон, Дарвин, Менделеев, Павлов, Эйнштейн и некоторые другие великие ученые создали в известном смысле "завершенные" (для определенного уровня развития науки) фундаментальные теории. Норберт Винер предложил ряд идей и концепций, частично опирающихся на точные результаты, частично - на предположения и аналогии. Вклад Винера в формирование кибернетики как точной науки (если рассматривать последнюю только как систему точных результатов), по-видимому, не превышает вклада ряда его современников (хотя подобные оценки в "целом" всегда спорны). Из зарубежных ученых это в первую очередь Дж. фон Нейман (1903-1957), оказавший глубокое влияние на создание теории автоматов, теории игр и теории цифровых вычислительных машин; А. Тьюринг (1912-1954), который внес выдающийся вклад в формирование теории алгоритмов и получил важные результаты в области математической логики, проектирования ЭВМ и программирования; К. Шеннон, с именем которого во многом связано создание теории информации и теории автоматов и другие. Ряд крупнейших результатов получен советской школой кибернетики, сложившейся в конце 1950 - начале 60-х гг. В 1959 г. в СССР был создан научно-организационный центр, осуществляющий координацию важнейших научно-исследовательских работ по кибернетике, - научный совет по комплексной "кибернетике" АН СССР, председателем которого со дня основания являлся адмирал А.И. Берг (1893-1979). Имена выдающихся советских ученых - А.А. Андропова (1901-1952), В.М. Глушкова (1923-1982), Л.В. Канторовича, А.Н. Колмогорова (1903-1978), С.А. Лебедева (1902-1974), А.А. Ляпунова (1911-1973), Л.А. Маркова (1903-1979), Л.С. Понтрягина, М.Л. Цетлина (1924-1966) и других - прочно вошли в историю кибернетики, существенно повлияли на общий ход ее развития. Например, выдающийся вклад в кибернетику, вычислительную технику и математику академика В.М. Глушкова, работающего в УССР, высоко оценен еще при жизни ученого. Он сумел объединить обширные знания в одно научное направление - информатику - и стал основоположником этой науки в республике. Благодаря усилиям В.М. Глушкова был создан Институт кибернетики НАН Украины, в котором в 1960-70-е гг. были развернуты фундаментальные и прикладные исследования, составившие в совокупности то, что сейчас называется информатикой. В 1996 г. международное компьютерное общество (ІЕЕЕ Computer Society) за основание первого в СССР Института кибернетики НАН Украины, создание теории цифровых автоматов и работы в области макроконвейерных архитектур вычислительных машин присудило В.М. Глушкову медаль "Пионер компьютерной техники".