Информационни процеси в естествени и изкуствени системи. Самоуправление

САМОУПРАВЛЯВАЩИ СЕ СИСТЕМИ

РАЗБЕРЕТЕ

Предметът необходим ли е компонент на управлението? Има различни гледни точки.

ПРИМЕРБрилянтният руски писател Лев Толстой, описвайки „стила на управление“ на Кутузов по време на битката при Бородино, изхожда от факта, че всички събития се развиват до известна степен от само себе си и ролята на главнокомандващия е да не пречи на общия ход на събития. Напротив, Наполеон активно влияе на събитията през цялото време и в крайна сметка губи войната.

ПРИМЕРБактерията навлиза в среда, съдържаща пеницилин, който е отровен за нея. В отговор тя започва да отделя специално вещество - ензима пеницилиаза, който го разрушава. Когато целият пеницилин бъде унищожен, ензимният синтез спира.

ПРИМЕРМъжът започва да бяга. Пулсът му веднага се ускорява и в резултат на това снабдяването с кислород към мускулите се увеличава и те получават повече енергия за работата си.

ПРИМЕРОт особено значение в биологията са особен тип реакции - хомеостаза, която поддържа постоянството на вътрешната среда на тялото, например температурата.

Скоростта на различни физиологични процеси зависи от температурата: тя обикновено се удвоява при всяко увеличение с 10 0 С. При температурата на замръзване на водата (или близо до тази точка) жизнените процеси замръзват, а с повишаване на температурата протичат по-бързо. Когато се достигне определена критична точка, скоростта отново пада, тъй като започва разлагането на някои вещества и при по-нататъшно повишаване на температурата организмът умира.

Повечето растения и животни са хладнокръвни и телесната им температура е близка до външната. С понижаване на температурата тяхната активност намалява. Птиците и бозайниците са в състояние да поддържат телесната температура на постоянно ниво (35-38 0 C) независимо от температурата заобикаляща среда. Терморегулацията се осъществява на принципа на обратната връзка. Ако телесната температура се понижи, производството на топлина се увеличава, например, поради треперене. Загубата на топлина се намалява например чрез намаляване на кръвообращението в съдовете, разположени директно под кожата. Ако телесната температура се повиши, тогава отделянето на топлина, например под формата на пот, се увеличава.

ПРИМЕРКакто е известно, при формирането на етнос съществена роляиграе принципът на допълването – несъзнателно съчувствие към едни хора и антипатия към други. Например, викингите не взеха онези, които смятаха за ненадеждни, страхливи, свадливи или недостатъчно свирепи. Всичко това беше много важно, защото ставаше въпрос да го вземеш в лодката си, където на всеки трябва да падне максимално бреме и отговорност за собствения живот и живота на другарите.

Тези и други примери предполагат, че контролът в някои случаи може да се осъществи без намесата на субекта. В този случай възникват следните основни въпроси:

какъв е механизмът на самоуправление;

как се поставя целта на управлението, стига субектът да не участва в нея.

Механизмът на самоуправление съществено се различава от механизма на управление, представен на схемата §1. При самоуправление обектите действат един върху друг, стремейки се да станат обекти на контрол. В този случай са възможни следните ситуации:

въздействието на един от обектите става доминиращо и този обект се превръща в „нормален” субект на управление;

обектите ще унищожат един друг и евентуално цялата система;

целите, преследвани от обектите, ще бъдат коригирани и ще настъпи известно динамично равновесие.

Очевидно дългосрочните, стратегически цели не могат да бъдат реализирани със самоуправление, тъй като такива цели могат да бъдат реализирани само от субекта. В процеса на самоуправление, когато се постигне баланс, като правило се наблюдава намаляване на нивото на целите, до тактически, понякога дори моментни.

трябва да бъде отбелязано че контролсе различава от взаимодействияче в процеса на управление се реализират всякакви цели. В този смисъл привличането на планетите към Слънцето е взаимодействие, а не контрол, тъй като няма ясно определена цел. От друга страна, увеличаването на пулса на бягащ човек е трудно да се обясни въз основа на каквото и да е пряко взаимодействие, но тук може да се отбележи конкретна цел - запазването на живота.

При липса на субект на управление би било по-правилно да се говори не за „постигане на цел“, а за „преследване на цел“, тъй като „преследването на цел“ може да бъде както съзнателно (когато има субект), така и несъзнателно (кога говорим сиотносно самоуправлението). По-нататък, за да избегнем объркване, ще говорим за „постижение на целта» само по отношение на субекта на управление, и "преследване на цел"към самоуправление.

Така процесът на самоуправление се описва с различен модел от управленския процес, в който участва субектът. Основните точки на формализиране, водещи до модела на самоуправление, който ни интересува, са следните:

контролният обект има контролно въздействие върху други обекти, т.е. поема функциите на субекта на управление;

в процеса на самоуправление целите на обектите (като субекти на управление) могат да се коригират;

управляващите действия на обекта се определят от неговия информационен модел на цялата система за управление;

информационните модели на различни обекти може да не съвпадат един с друг.

Общата схема на самоуправляваща се система е както следва:

ЗАБЕЛЕЖКА Механизмът за самоуправление, според Н. Винер, може да бъде обяснен чрез основата на концепцията за информация, циркулираща в системата.В тази схема понятието „информация“ се конкретизира до понятието „информационен модел“: механизмът за самоуправление се основава на информационен модел, въз основа на който взаимодейства живо същество или механизъм, създаден от човек. системата.

ПРИМЕРВ човешкото общество понятието "преследване на цел" е близко до понятието мотив. Съществуват различни теоретични модели на човешките мотиви.

Според Адам Смит, който е провел изследвания в началото на 19 век върху английските предприятия, човек винаги се стреми да подобри икономическото си положение.

Според Лорънс и Ларош хората са склонни да възпроизвеждат поведението, което вече е довело до очаквания резултат.

Според Маслоу, човек се стреми да задоволи нуждите в строга йерархична последователност: физиологични ---- сигурности сигурност ---- социални ---- уважение---- себеизразяване.

Според Маккеланд потребностите имат три основни компонента: сила, успех и принадлежност.

Според Врум мотивацията се състои от очаквани резултати, награди и стойността на последните.

Има и друга, не по-малко обоснована гледна точка, че самоуправляващата се система не е нищо повече от абстрактна схема, повече или по-малко близка до реалността.

ПРИМЕРСмята се, че пазарът е самоуправляваща се система. Нека чуем какво казва Н. Винер за това в известната си книга „Кибернетика”. „... В много страни е широко разпространено мнение, признато в САЩ като официална догма, че свободната конкуренция сама по себе си е хомеостатичен процес, т.е. че на свободния пазар егоизмът на търговците, всеки от които се стреми да продаде възможно най-високо и да купува възможно най-ниско, в крайна сметка ще доведе до стабилно движение на цените и ще допринесе за най-голямото обществено благо.

Това мнение е свързано с твърде „утешителното” мнение, че частният предприемач, стремейки се да си осигури собствената си изгода, по някакъв начин е обществен благодетел и затова заслужава големите награди, с които обществото го обсипва. За съжаление, фактите говорят против тази простодушна теория. Пазарът е игра, която намира своето подобие в семейна игра, наречена "монопол". Тя стриктно се подчинява на теорията на играта, разработена от фон Нойман и Моргенщерн... Това е пазарна игра, която се играе от доста разумни, но напълно безсрамни бизнесмени... Водени от собствената си алчност, отделните играчи образуват коалиции, но тези коалиции обикновено не се създават по никакъв определен начин и обикновено завършват с буря от предателства, ренегати и измами. разруха. Но да кажем, че брокерите са уморени от това и те се съгласиха да живеят в мир помежду си. Тогава наградата ще отиде при този, който, като избере точния момент, наруши споразумението и предаде партньорите си... "(N. Wiener Cybernetics. Russian. Translation M., Nauka , 1983, стр. 240-241).

В реални системи, които са близки до самоуправляващи се, се наблюдават явления, които ги правят изключително нестабилни. Отдавна е отбелязано, че много параметри на самоуправляващите се системи са обект на повече или по-малко значими флуктуации.

ПРИМЕРВ пазарната икономика са известни така наречените „цикли на Кондратиев” – периоди на стабилизация и рецесия. Продължителността на стабилния период е около 80 години, след което следва спад.

Тъй като всяка система се стреми към стабилно състояние, нестабилното състояние на самоуправляващата се система може да се разреши по следния начин:

преминаването към традиционната система за управление, разгледана в §1;

разрушаване на системата;

преход към принципно нови форми на управление.

Третата възможност ще бъде разгледана подробно в четвъртия параграф. Що се отнася до първите две възможности, европейската мисъл на ХХ век ги е проучила достатъчно подробно.

ПРИМЕРВ художествената култура има много ярки образи на разрушаването на самоуправляващите се системи.

Един от тях е дистопичният роман на носителя на Нобелова награда У. Голдинг "Повелителят на мухите" и класически филм, базиран на него. Показва как стотици нормални деца, попаднали на тропически остров без възрастни, решават да възпроизведат политическата система „като възрастни“ – с избор на парламент, президент, тоест чрез създаване на система за самоуправление. В крайна сметка тази система се срина и се формира твърда диктатура.

Други, точно както ярък примере известният филм на Ф. Фелини "Репетиция на оркестъра". Като се разбунтуваха срещу диригента, оркестрантите създадоха общ хаос, който доведе до разрушение и смърт. Само като се върнаха към музиката и си спомниха за диригента, те се спасиха.

ЗНАЯ

Управлението може да се осъществява без управляващ субект, ако са изпълнени следните условия:

един от управляващите обекти има контролен ефект върху други обекти, т.е. поема функциите на субекта на управление;

в процеса на самоуправление целите на обектите (като субекти на управление) се коригират, това води по-специално до факта, че в него могат да се постигнат само тактически цели;

Механизмът на самоуправление, според Н. Винер, може да се обясни на базата на концепцията за циркулиращата в системата информация . В този параграф понятието „информация“ се конкретизира до понятието „информационен модел“: механизмът за самоуправление се основава на информационен модел, въз основа на който взаимодейства живо същество или механизъм, създаден от човек. системата.

В реални системи, близки до самоконтролируеми, много параметри са обект на повече или по-малко значими флуктуации.

ДА МОЖЕТЕ

ЗАДАЧА 1. Хпопълнете и анализирайте таблицата:

ЗАДАЧА 2. Компютърът е много сложна информационна система, която включва различни подсистеми. Разберете кои компютърни информационни подсистеми могат да бъдат класифицирани като самоуправляеми.

ВЪПРОС ПРОБЛЕМ

Както знаете, в дивата природа и в човешкото общество много процеси имат цикличен характер. Например, слънчева активностима период на колебание от 11 години. Понякога тези цикли са взаимосвързани, например периодичността на социалните катаклизми се обяснява с периодичността на някои астрономически явления. Правилно ли е подобно сравнение?

ИНТЕРЕСЕН ФАКТ

Да проследим кратка история“съчетаване” на понятията “информация” и “управление” в понятието “информационни бази на управление”.

Знаете, че в продължение на много векове концепцията за информация е претърпявала промени неведнъж, разширявайки или стеснявайки своите граници. Първоначално тази дума се разбираше като „представяне”, „изясняване”, „осведоменост”, след това – „информация”, „предаване на съобщение”. През ХХ век бързо се развиват всички видове комуникационни средства (телефон, телеграф, радио), чиято цел е да предават съобщения. Работата им обаче повдигна редица проблеми: как да се осигури надеждност на комуникацията при наличие на смущения, как да се кодира съобщение, за да се осигури предаването на значение с определена степен на надеждност с минимална дължина. Решаването на тези проблеми изисква разработването на теория на предаването на съобщения, която от самото начало се нарича теория на информацията.

Един от въпросите, разглеждани от тази теория, беше въпросът за измерване на количеството информация. За да се приложат математически средства за измерване на информация, първо беше необходимо да се абстрахираме от значението, съдържанието на съобщенията. Това доведе до факта, че за информационна оценка на съобщение за определено състояние на системата (събитие) се използва само набор от състояния на системата, които са различни едно от друго и съответно съобщения за тях.

Например: в кое от четирите състояния (твърдо, течно, газообразно, плазмено) е веществото? По кой от четирите коловоза ще пристигне влакът? Коя от четирите играчки ще избере детето?

Във всички тези случаи е налице несигурност на събитието, състояща се в избора на една от четирите възможности. Ако в отговорите на горните въпроси пренебрегнем тяхното значение и вероятността да ги получим за получателя на съобщението, тогава всички отговори ще носят еднакво количество информация - 2 бита.

По този начин ние определихме количеството информация в тези примери по формулата, предложена от Р. Хартли (виж учебника за 10 клас, глава 1, §1.5)

където N е броят на равновероятните състояния на системата (съобщения за състоянието на системата).

Уточнение на тази формула е формулата на К. Шанън за измерване на количеството информация:

където p i е вероятността за i-тия сигнал от k възможен.

Използвайки разликите във формулите за количеството информация от К. Шанън и ентропията на Л. Болцман (различни знаци), френският физик Л. Брилуен предложи информацията да се разглежда като отрицателна ентропийна система или негентропия. Тъй като ентропията е мярка за безпорядък в една система, информацията може да бъде свързана с мярка за порядък в материалните системи.

Приликата на формулите за количество информация и ентропия доведе до факта, че концепцията за ентропия, която преди се използваше само за физически системи, започнаха да се прилагат към системи от различно естество, в които е по-естествено да се говори за информация.

Теорията на информацията е „надраснала” обхвата на първоначалните си задачи. Започва да се прилага към по-широк кръг от явления. Увеличаването на количеството информация започва да се свързва с нарастване на сложността на системата, с нейното прогресивно развитие. Например, според някои изследвания при преминаване от атомно ниво към молекулярно, количеството информация се увеличава с 10 3 пъти. Количеството информация, свързана с човешкото тяло, е 10 11 пъти повече от информацията, съдържаща се в едноклетъчния организъм.

Тъй като не винаги е възможно да се създаде предварително списък на всички състояния на системата и да се изчислят техните вероятности, много ситуации не се вписват в информационния модел на К. Шанън. Развивайки теорията на информацията, Р. Ашби предложи да се премине от разглеждането на информацията като „премахната несигурност” към нейното тълкуване като „премахната неразличимост”. Той вярваше, че информацията е там, където има разнообразие, хетерогенност. Колкото повече различни елементи и връзки между тях в даден обект, толкова повече информация съдържа този обект.

Въз основа на резултатите от изследванията на Н. Винер и К. Шанън, Р. Ашби открива закон, наречен законът за необходимото разнообразие , което, подобно на закона на Шанън за комуникационните процеси, може да бъде общи за управленските процеси.

Същността му е следната. За да се контролира състоянието на кибернетична система, е необходим регулатор, който ограничава разнообразието от смущения, които могат да унищожат системата. В същото време регулаторът позволява такова разнообразие от тях, което е необходимо и полезно за системата.

Под формата на формула този закон може да бъде изразен по следния начин:

R p \u003d R in / R s,

където P p - броят на разновидностите на регулатора,

P in - броят на разновидностите на смущенията,

P c - допустимо разнообразие на системата.

В логаритмична форма този закон има формата:

log P p = log P in / P s или log P p \u003d log P in - log P s.

Ако разгледаме логаритмите на разнообразието като информационно съдържание на системите, получаваме, че:

I в \u003d I p + I s.

От тази формула следва, че за да се спаси системата, сумата от информационните състояния на системата и контролера трябва да бъде равна на информационното съдържание на външните смущения.

Регулация, смущения са термини, свързани с процеса на контрол. Следователно законът за необходимото разнообразие е един от основните в кибернетиката – науката за управлението.

И така, концепцията за информация в теорията на информацията първоначално се разглежда само във връзка с комуникационните процеси, след това се използва за характеризиране на сложността и подредеността на материалните системи, а след това във връзка с управлението на системи от различно естество.

РАЗШИРЕТЕ ВАШАТА ПЕРСПЕКТИВА

В предишния параграф беше отбелязано, че една от най-важните цели на управлението е да създаде и поддържа самата система в стабилно състояние. Естествено е тази цел да се прехвърли върху самоуправляеми системи. Може ли да се реализира в процеса на самоуправление.

В по-общ вид може да се зададе въпросът: може ли една система, която е в хаотично състояние, да се самоподрежда? Като се има предвид фактът, че целият свят до известна степен е система, този въпрос има наистина универсално значение.

На пръв поглед изглежда невероятно, че от произволна смес от всякакви елементи внезапно, сами по себе си, без намесата на външна организираща сила, са възникнали сложни силно подредени структури. По този повод един от персонажите в трактата на Цицерон „За природата на боговете“ – стоик Балбус възкликва „Не разбирам защо човек, който вярва, че това може да се случи, също не трябва да вярва, че ако е направен от злато или някакъв друг материал в огромни количества двадесет и една букви и след това хвърлете тези букви на земята, тогава от тях веднага ще излязат Аналите на Еней, така че да могат да се прочетат веднага.

За смесица от безразлични тела, което се имало предвид, това наистина е вярно. Но в съвкупността, оставена сама на себе си, чиито елементи не са безразлични един към друг, постепенно спонтанно възникват структури, все по-оптимални от гледна точка на действащите в тях обективни правила на междуелементно взаимодействие. С други думи, склонен е към самоподреждане, към самоорганизация.

„Преди всичко възникна хаосът...“ - тази разпоредба е най-старият космологичен постулат, който е еднакво присъщ както на митологията, така и на най-модерните научни концепции. Планетарните системи се формират от газови и прахови мъглявини. Безформените протоплазмени бучки пораждат силно подредени организми. Светът е присъщ на движението от първоначалната безформеност към придобиването на форма, от хаоса към реда. Тук обаче възниква един тънък въпрос – докога може да се случи това? Ако, например, времето на възникване на подредена Вселена от хаоса е по-голямо от нейната възраст, тогава това може да се разглежда по-скоро като отричане, отколкото като потвърждение на идеята за самоорганизация. Днес може да се каже, че идеята за самоорганизация, която е ядрото на новото научна дисциплина- синергетиката - е изключително популярна, защото в много отношения позволява да се запази традиционната естествено-научна картина на света.

Проблемът за възникването на реда от хаоса, дилемата за принудителната организация чрез външен организиращ принцип, от една страна, и естествената самоорганизация, от друга, е тясно свързан с въпросите за самодостатъчността на материала. свят.

„Наистина ли е възможно някой здравомислещ човек да си помисли, че цялата тази подредба от звезди, тази прекрасна красота на небето, е могла да бъде произведена от телета, които се втурват наоколо по сляпа случайност. Или някаква друга природа, лишена от ум и разум, е била в състояние да произведе това? Защо, дори за да се разбере какво е, се изисква най-големият ум и още повече, за да се създаде “, каза вече споменатият Балбус.

Отговорът на този въпрос зависи от нашия мироглед.

Могат да се цитират много примери в полза на идеята за самоорганизация на материята (както и в нейното отричане).

Процесът на самоорганизация може да се демонстрира нагледно с помощта на така наречените „клетъчни автомати“, най-известният пример за които е играта „Живот“.

Помислете за следната игра.

Представете си поле, разделено на клетки. За простота, нека вземем малко поле, например 5x5 клетки. Да предположим, че всяка клетка може да бъде в едно от двете състояния: да бъде запълнена или не.

Нека в началния момент от време половината от клетките да бъдат боядисани и тези клетки са разпределени на случаен принцип върху цялото поле (фиг.)

Да предположим още, че в следващия момент от време една клетка ще промени състоянието си на обратното, ако в непосредствената й среда сред съседните клетки има клетки от алтернативен тип и, напротив, тя остава същата, както е била, ако неговата среда е доминирана от или дори не представляват малцинство, клетки от същия тип с нея. Повтаряйки този процес отново и отново, можете да стигнете до някаква структура, която вече няма да бъде обект на допълнителни промени. В този пример това вече се случва в четвъртото "поколение" клетки.

Причината за това е, че по време на играта клетките се "информират" взаимно за състоянието си и реагират на него по установените правила.

Това повдига изключително важен въпрос. Предопределен ли е резултатът от един самоорганизиращ се процес и възможно ли е по принцип да се предвиди крайният резултат?

При самоорганизиране, особено в ранните етапи на еволюцията, възникват нееднозначни ситуации или, както се казва, „точки на бифуркация“, от които развитието може да върви в различни посоки в зависимост от случайни фактори (повече подробности за точките на бифуркация ще бъдат разгледани в следващата параграф).

Например, в горния модел е възможно да се разграничи обективен модел от засенчени и незащриховани клетки - клетки с различни имена се „привличат“ една към друга. Въпреки това, дори въпреки обективния характер на тази закономерност във всеки специфичниВ момента има алтернатива на привличане на клетки A и B или, да речем, клетки A и C. В резултат на това се образува или стабилна двойка AB, или стабилна двойка AC, което от своя страна може да доведе до развитие на системата по две непресичащи се линии.

В тази връзка е поучително да се анализират много исторически събития: дали те са исторически неизбежни или са определени от действията на случайни (или целенасочени) сили, приложени към системата в точката на бифуркация.

По правило „исторически неизбежните“ събития винаги имат алтернатива и кое от тях ще се сбъдне до голяма степен е въпрос на случайност или личен фактор. Човек с волеви качества може най-решително да повлияе на по-нататъшното развитие на системата, независимо от средствата, с които разполага, ако усилията му се прилагат на дадено място и в даден момент.

За да могат физическите упражнения да постигнат целта си, те трябва да се изпълняват правилно, перфектно. Съвършенството на изпълнение зависи от контрола на движенията. Физическите упражнения в биомеханиката се изучават като система от движения, контролирани от човек. За по-добро овладяване на физическите упражнения трябва да знаете как е организирано управлението на системата от движения и какви промени настъпват при формирането и усъвършенстването на системата от движения.

Самоуправляващата се система включва две подсистеми - контролна и изпълнителна, които са свързани чрез директни и обратни канали между себе си и външната среда.

Подсистемата за управление (мозъкът) изпраща команди до органите на движение чрез канал за директна връзка (моторни нерви). Органите на движение, извършващи действието, влияят на външната среда (също пряка връзка). От външната среда сигнали за неговото състояние и промени в него постъпват в тялото през канала за обратна връзка и достигат до мозъка (чрез сетивни нерви). Оказва се затворен (пръстен) контролен контур. Трябва да се разбере, че сигналите за обратна връзка влизат в подсистемата за управление както през подсистемата за изпълнение, така и директно през отделните сетивни органи. Оказва се поредица от затворени цикли, което осигурява контрол в посоката на движение.

Когато едно двигателно действие се изучава като управлявана система от движения, се установява какъв е неговият състав и структура. За това те служат количествени характеристикидвижения. Според характеристиките се разкриват части, различни една от друга (съставът на системата, т.е. нейните подсистеми). Техните промени определят как тези части са взаимосвързани и влияят една на друга (структура на системата). Тези характеристики дават и описание на състоянието на системата във всеки момент.

Предварително дадено крайно състояние на системата е целта на контрола, до която трябва да доведе целия процес на управление. Постигането на целта се осъществява чрез контролни действия (команди). Те прехвърлят системата от едно състояние в друго по определен начин, с други думи, определят поведението на системата.

Информацията в системата на движенията е съобщения за състоянието и промените във външната среда и тялото, както и команди към подсистемите за изпълнение и поддръжка.

Информацията е душата на контрола. Предава се чрез сигнали (до центъра - съобщения, от центъра - команди).

Трансфер на информация в самоуправляваща се система

Информацията влиза в системния вход (приемане на информация). Входът има способността да възприема съобщения, като реагира на тях. Получаването на точно правилната информация става в резултат на сложни процеси на търсене, събиране и подбор на сигнали. Важно е да се научите как бързо и точно да получавате само необходимата информация. Следва обработката на информацията (кодиране, прекодиране), придружена от най-сложен синтез, обобщаване на информационните потоци и превръщането им в команди. Движението на информацията се завършва с нейното предаване към обекта на управление (неговия вход) и издаването на цялата система на изхода под формата на действие на спортист, насочено както към външната среда, така и към промяна на състоянието на самия спортист. .

В същото време информацията се изпраща за съхранение в устройство за съхранение („системна памет“). Краткосрочната памет се използва малко след получаване, дългосрочната памет се съхранява за дълго време. Без съхраняване на информация е невъзможно да се научи нещо, невъзможно е да се подобри системата. Извличането от паметта е неизбежно при всеки акт на управление: помага, въз основа на натрупания опит, да се намери най-доброто решение на проблема.

Предварителната информация отразява състоянието на системата и нейната среда преди разглежданото действие, осигурява подготовка за него.

Актуалната информация допринася за целенасочено управление по време на действието. По този начин в една самоуправляваща се система информацията се предава по два начина:

а) пряк маршрут - приемане, обработка, издаване;

б) със закъснение - със съхраняване на информация в паметта и последващото й извличане. Участието на паметта е една от основите на усъвършенстването на упражнението.

Управлението като начин за постигане на цел е възможно само когато тази цел съществува. При двигателните действия целта на контрола е двигателната задача.

двигателна задача- това са обобщени изисквания за двигателно действие, които се определят от естеството на предстоящото действие и общата последователност на неговите етапи.

При всяко двигателно действие на човек се изпълнява определена двигателна задача. Тя може да бъде постигане на определена крайна цел (хвърляне на шайбата в целта) или изпълнение на даден процес на движение (изпълнение на комбинация на гимнастически кон). Решението на двигателна задача е целта на контрола на движението. Двигателната задача е като че ли пример за това, което все още не съществува („моделът на необходимото бъдеще“, според Н. А. Бернщайн).

Задачата може да бъде поставена отвън и предварително (състезателни изисквания, задача на треньора). Може да се появи произволно в самия спортист. Може да има такива комбинации от външни и вътрешни причини, които предизвикват промяна в двигателната задача или появата на нова.

Информацията винаги участва в нейното формиране по един или друг начин:

а) за външната среда, в която трябва да се изпълни задачата;

б) състояние на готовност на спортиста;

в) за минал опит (информация, извлечена от паметта). Бъдещето се формира на базата на настоящето и миналото.

Ако задачата отговаря на въпроса: "Какво трябва да се постигне?", тогава все още трябва да получите отговор на въпроса: "Как да постигнете това?". На този въпрос отговаря контролната програма.

Контролна програма- това са разработеният състав и последователност на движенията, които са целесъобразни при конкретни условия при решаване на поставената двигателна задача.

В процеса на физическо възпитание се развиват двигателните качества, формират се двигателни умения и се създават възможности за решаване на двигателни проблеми. От гледна точка на контрола на движението, физическите упражнения осигуряват натрупване на много програми, натрупване на двигателни възможности.

Формирането на управленски програми е многостранен процес, поради факта, че самото управление има много аспекти. И така, необходими са подготвителни програми - предварителни промени в състоянието на системата преди действието и в хода на самото действие, преди всяка негова фаза; програми за подбор - определяне на опцията, която най-добре отговаря на променящите се условия; проследяващи програми - съпоставяне на реалното изпълнение и оптималната програма в дадени условия; целеви програми - програми за мобилизиране на възможностите за преструктуриране на движения с интерференция с цел поддържане на оптимален ход на действие; програми за подсилване – спешните програми за постигане на целта дори не са най-добрият вариант, използване на резерви в трудна ситуация и т. н. Всяка от тези програми изисква и много по-подробни „подпрограми“, тъй като контролът на човешките движения е една от най-сложните процеси в света.

Феноменът контрол е свързан с взаимодействието на материалните системи. Обикновено управленският процес се определя като специфично взаимодействие на различни материални образувания, организирани по специален начин: управляващи и управлявани. Извън взаимодействието на материалните системи контролът не може да възникне. Това обстоятелство не изключва голямата роля на идеалните явления във висшите форми на контрол.

Процесът на управление се определя от конюгирането на управляващите и контролираните материални образувания. Тези формации са избирателни към своите "партньори". Една специфична управляваща материална формация става такава само във връзка с нейното контролирано образуване и, обратно, контролирана материална формация проявява свойството на управляемост във взаимодействие само с нейното управляващо образувание. Без взаимодействие с техния „партньор”, управляващите и контролираните материални образувания се свеждат до нивото на прости физически системи.

Процесът на управление се състои във факта, че мениджърът контролира управляваните и неговите влияния.

действия предизвикват контролираните. Променете параметрите му, за да постигнете определени резултати.“От своя страна контролираното допринася за функционирането на мениджъра, като му влияе и променя някои негови параметри.

За процесите на управление е типично да се получат резултати от контролирана материална формация, която не може да бъде директно постигната от контролирана материална формация. Обикновено резултатите от процеса на управление значително надвишават мащаба на средствата, изразходвани от управляващия материален субект в материално и енергийно отношение за самия акт на управление. По правило актът на контрол е засилване на действията на контролиращия материален субект за сметка на енергийните и други ресурси на контролирания материален субект. Разходите за материални ресурси за управленския процес са оправдани в случаите, когато са по-малки от тези разходи, които отиват за постигане на предварително определен резултат от контролирания ръководител.

Тъй като способността за управление и свойството за управляемост на съответните материални образувания се превръщат в реалност в процеса на тяхното взаимодействие, има всички основания да разглеждаме управлението и управляваното в тяхното неразделно единство, като подсистеми на определена система, която в същността е самоуправляваща се система.В рамките на такава система взаимодействието на управляващата и управляваната подсистеми действа като процес самоуправление.Няма значение дали управляващата и управляваната подсистеми са разделени в пространството и времето или не. Важно

" См. А. И. Берг.По някои проблеми на кибернетиката. – „Въпроси на философията”, 1960, бр.5.

фактът, че тези подсистеми взаимодействат в рамките на една холистична формация по определени закони и извън тези рамки губят способността си за контрол и управляемост.

По произход системите за самоуправление се делят на естествени и изкуствени. Естествените самоуправляващи се системи включват всички живи системи (предполага се, като се започне от вируси и се завършва с растения и животни) и социални системи. Броят на изкуствените самоуправляващи се системи включва относително автономно работещи кибернетични устройства, създадени от човека, технически системи като цехове и автоматични фабрики, космически станции и др.

Всеки конкретен процес на самоуправление се отличава с уникални индивидуални характеристики. В същото време всички процеси на самоуправление протичат на основата на общи принципи. Какви са тези принципи?

За да отговорим на този въпрос, нека разгледаме материалните предпоставки за възникване на самоуправляващи се процеси и онези характеристики на самоуправляващите се системи, които ги отличават от всички останали материални системи.

Основните материални предпоставки за възникване на процеси на самоуправление се съдържат във взаимодействието на физическите обекти. В материалния свят няма изолирани обекти. Следователно можем идеално да представим взаимодействието само на два обекта, тоест директно взаимодействие. Всъщност повече от два обекта винаги участват във всички взаимодействия. Следователно реалните взаимодействия винаги са косвени. Това означава, че взаимното действие на всеки два обекта, участващи в конкретно взаимодействие, винаги се опосредства от други обекти, също участващи в това взаимодействие.

Посредничеството на взаимодействието определя много от неговите свойства ", които служат като материални предпоставки и условия за възникване на взаимодействия от особен вид – процеси на самоуправление.

В природата често се срещат опосредствани взаимодействия, които са много подобни на единичен акт на контрол, тъй като „слабите“ взаимодействия на някои обекти могат да определят и определят съдбата на „силните“ взаимодействия на други обекти.

Нека разгледаме няколко примера. Да предположим, че има нестабилна система, състояща се от много взаимодействащи елементи - голямо натрупване на сняг върху стръмен планински склон. Ако под въздействието на слаби външни влияния определен критичен брой от тези елементи (снежинки) промени състоянието си, тогава балансът на системата като цяло се нарушава и цялата система преминава в ново състояние, в което всички нейни елементи стават по-стабилни. И така, слаб звук или лек механичен удар (от порив на вятъра) предизвиква лавина, която помита цели села и градове по пътя си. Всички верижни реакции (експлозии) могат да служат като примери за такива взаимодействия.

В описаните случаи слабите взаимодействия на някои обекти предизвикват силни взаимодействия на други обекти. Ще наречем такива слаби взаимодействия пускови устройства.

Има такива слаби взаимодействия на обекти, които действат като регулатор на посоката и интензивността на силните взаимодействия на други обекти. Един заседнал клон може да доведе до образуване на плитчина и промяна в течението на реката. С малко усилие можете, като натиснете или спуснете

" См. Б. С. Украинцев.Показване в нежива природа. М, 1969, с. 9 - 58.

слон, увеличаване или намаляване на водния поток в голям канал. Пренебрежимо малки по напрежение и сила, променливи електрически токове в осцилаторната верига на радиоприемник, свързан към мрежата на електронна тръба, причиняват промени в анодния ток, който е много по-голям по напрежение и сила.

В тези случаи слабите взаимодействия на някои обекти променят условията, при които възникват силни взаимодействия на други обекти и следователно променят интензитета или посоката на силните взаимодействия в съответствие с техния закон за промяна. Ще наречем този вид слаби взаимодействия модулираща.

Всички тези взаимодействия са подобни на елементарен акт на контрол. Това даде повод някои популяризатори на идеите на кибернетиката да търсят модели на контрол в неживата природа. Като потвърждение на идеята за съществуването на контрол в света на физическите явления се цитира влиянието на случайно лежащ на пътя на лавина камък, който променя посоката на движението си и др.

Въпреки че разглежданите задействащи и модулиращи взаимодействия играят важна роля в процесите на самоуправление (в следващите глави ще покажем, че информационната каузалност и целевата самопричинност се основават на този тип взаимодействие), те все още не са актове на контрол в себе си. В неживата природа тези взаимодействия възникват спонтанно, неправилно и изразяват случайни и външни отношения на обекти. Спорадично срещащо се в неживата природа, засилването на действието по време на задействащи и модулиращи взаимодействия все още не е един от основните принципи на взаимодействие - принцип на усилванекакво се превръща в процесите на самоуправление.

Взаимодействието на обектите в неживата природа е

извършва се съгласно принципите на най-малкото действие и най-голямата вероятност. Съгласно първия принцип, за даден клас сравнени движения материална системареално ще бъде движението, причинено от най-малката стойност на физическото количество, наречено действие. Този принцип може да бъде преформулиран като принцип на най-малкото труд, който се изразходва за действителното движение на системата.

Така, например, поток прави свой собствен канал само по такава траектория, която е свързана с най-малко работа по време на потока на водата. Електрически разряд във въздуха (мълния) възниква по траектория, следваща посоката на най-малкото електрическо съпротивление, където въздухът е най-йонизиран и т.н.

Според втория принцип (най-висока вероятност) всички физически затворени системи преминават от статистически по-малко вероятно състояние към по-вероятно състояние, тоест от по-голям ред и организация към по-малък ред. Това намалява частта от енергията на системата, която може да бъде превърната в работа. Провежда се необратим процес на "амортизация" на енергията, изразяващ се чрез увеличаване на физическата ентропия в съответствие с втория закон на термодинамиката.

И двата принципа са неприложими за описание на взаимодействието на елементите на самоуправляващата се система, самоуправляващите се системи с външната среда и помежду си, ако разглеждаме процеса като цяло. Ако вземем отделните елементи на процеса на самоуправление, тогава те могат да бъдат описани с помощта на физически понятия, включително споменатите принципи.

Така например катерица, седнала на долния клон на смърч, видяла гъба в подножието на съседно дърво, вместо да слезе на земята и да тича след нея.

по най-краткия път, предпочита да се изкачи по-високо и след това, скачайки върху клоните на съседно дърво, да слезе за плячка. Всеки елемент от поведението на катерицата може да бъде описан в строго съответствие с физичните закони: толкова много калории бяха изразходвани при издигане, толкова много единици сила бяха приложени, за да се даде необходимото ускорение при скачане и т.н. Въпреки това, за да се отговори на въпроса защо катерица направи такъв неикономичен път, защо първо се премести от по-вероятно към по-малко вероятно състояние, самата физика не може.

При физическото взаимодействие на обектите между тях се осъществява обмен на материя и енергия. При взаимодействие с външната среда една самоуправляваща се система също участва в обменните процеси. Но естеството на такива обменни процеси вече е различно. Всички самоуправляеми системи принадлежат към класа на отворените системи." Те активно извличат от външна средаенергия в Повече ▼отколкото е необходимо, за да се компенсира увеличението на ентропията, причинено от необратими процеси в рамките на самоуправляващата се система. Така те осигуряват редовно взаимодействие на своите елементи и подсистеми.

Използването на енергията на външната среда позволява на самоуправляващите се системи да бъдат антиентропични в известен смисъл. По време на съществуването на такива системи тяхната ентропия се поддържа на същото ниво или дори намалява от време на време, ако системата е достатъчно високо организирана и способна на прогресивно развитие.

Тъй като самоуправляващите се системи неизбежно се износват, тенденцията за увеличаване на ентропията в крайна сметка надделява над тенденцията за намаляване на ентропията.

1 Л. Берталанфи.Обща теория на системите: Критичен преглед – „Изследване на обща теориясистеми." М., 1969, стр. 37.

ropi. Антиентропийната природа на самоконтролираните системи не противоречи на втория закон на термодинамиката, тъй като когато тези системи функционират като подсистеми на по-общи системи (околна среда - самоконтролирана система), вторият закон важи и за тях. Ентропията свърши обща система, което включва външната среда и самоуправляващите се системи като свои подсистеми, винаги нараства.

При взаимодействие с външната среда самоуправляващата се система като цяло и някои нейни елементи преминават от по-малко вероятни състояния към по-вероятни състояния в някакво отношение. За да не бъде прекъснат процесът на самоуправление, самоуправляемата система трябва да се върне в малко вероятни състояния. За да направи това, той използва енергията на външната среда, изразходвайки я за прехвърляне на някои от своите елементи и подсистеми в малко вероятни състояния.

Ако разглеждаме самоуправляващата се система като цяло, тогава възобновяването и поддържането на невероятни състояния на нейните елементи е водещата тенденция в процеса на самоуправление. С изчезването на тази тенденция самоуправляващата се система се срива и се превръща в съвкупност от прости физически системи. А. Сент-Дьорги показа тази особеност на самоуправляващите се системи, като използва примера за различията между живите и физическите системи и съответно между биологичните и физическите подходи към въпроса: „Биологията е наука за невероятното и мисля, че в принцип само статистически невероятните реакции са от съществено значение за организма. Ако метаболизмът се осъществяваше в резултат на поредица от вероятни и термодинамично спонтанни реакции, тогава щяхме да изгорим и цялата машина ще спре, като часовник без регулатор. Контрол на реакциите-

Това е така, защото те са статистически невероятни и могат да възникнат само поради специфични механизми, които могат да осигурят тяхното регулиране. Така в живия организъм стават възможни реакции, които за физика изглеждат невъзможни или във всеки случай невероятни.

Способността на самоконтролираните системи да се движат в малко вероятни състояния им осигурява голям брой степени на свобода и поради това висока активност и маневреност, които са с много порядки по-високи от активността на физическите системи. Дейността на последните не надхвърля динамизма на реакцията на външни влияния. Такава реакция се определя главно от интензивността на въздействието на външен фактор, въпреки че по форма до голяма степен зависи от вътрешните характеристики на реагиращия обект. Реакцията на физическа система се свежда до противодействие на външно за нея действие.

Ако реакцията на физическите системи директно зависи от естеството на външните влияния, тогава активното поведение на самоуправляващата се система е относително независимо от външната среда и до голяма степен се определя от иманентните закони на системата.

Преходът на една самоуправляваща се система към други държави косвено зависи от промените във външната среда. Самоуправляващите се системи променят състоянието си по такъв начин, че да запазят своята цялост и сигурност като функциониращи системи.

Един от водещите принципи на самоуправление е принципът на активното самозадвижване, базиран на редовното възпроизвеждане на невероятни състояния на системата и нейните елементи поради енергията, извлечена от външната среда.

" А. Сент-Дьорги,Въведение в субмолекулярната биология М., 1964, стр. 17.

Самоуправляващите се системи съчетават гъвкавостта на връзките на елементите, непрекъснатата променливост на техните състояния със стабилността на потока на основните вътрешни процеси на системата или нейните части. Начинът на съществуване на самоуправляващите се системи е тяхното функциониране, тоест запазване на тяхната цялост и сигурност, изолирането им от околната среда чрез непрекъсната промяна в състоянието на системата като цяло и нейните отделни части и елементи.

Самоуправляващите се системи се отделят от околната среда и не й позволяват да се абсорбира чрез поддържане на динамично равновесие с променящите се външни условия в съответствие с принцип на активен баланс или проста адаптация.

Една проста адаптация не води до промяна в структурата на системата. Състои се в преструктуриране на вътрешните процеси на самоуправляващата се система по такъв начин, че да се гарантира нейната цялост при промяна външни условияв определени граници.

Преструктурирането на вътрешните процеси не може да надхвърли някакви граници, отвъд които се нарушава целостта на системата. Гъвкавостта на връзките не може да бъде прекомерна, т.е. такава, че самата функционална връзка да изчезне и системата да започне да се разпада.

С голямо разнообразие от форми, простата адаптация има своите граници. Ако резултатите от влиянието на външната среда надвишават възможността за функционална промяна в самоуправляващата се система, тогава тя умира.

Както всяка друга адаптация, простата адаптация е сама по себе си противоречива. Най-пълната адаптация винаги е остро селективна към определени условия и с лека промяна в тях преминава в своята противоположност,

Динамичното равновесие се изразява в запазване на стойностите на основните параметри на системата. Функционирането на самоуправляващите се системи е инвариантно в определени граници на променящите се външни условия в смисъл, че някои свойства и характеристики на системата се запазват главно чрез променливостта на състоянието на нейните части.

За разлика от промяната в състоянието на физическите системи, принудена от външни фактори, функционирането на самоуправляващите се системи винаги е вътрешно насочено към постигане на определен резултат. И тази посока на промяна на състоянието на една самоуправляваща се система е вътрешно необходима и естествена за нея. Ориентацията на поведението е фактор за стабилността на функционирането на една самоуправляваща се система или нейната функционален инвариант.

Всяка самоуправляваща се система има свой собствен набор от функционални инварианти, които регулират и насочват поведението й по такъв начин, че оцеляването й да бъде осигурено в рамките на специфичните за тази система промени във външната среда.

Оцеляването на една самоуправляваща се система може да се нарече такъв набор от нейни състояния, при които системата не губи своята цялост и не спира да функционира. Ако системата спонтанно или под натиска на променящите се външни условия не премине в състояние извън границите на този набор, тогава тя оцелява. Ако обаче външните условия се променят толкова силно, че системата е принудена да премине в състояние, което не е обхванато от гореспоменатия набор, тогава тя губи своята цялост, т.е. умира като самоуправляваща се система.

" См. У. Рос АшбиВъведение в кибернетиката М, 1959, с. 109

Понятията „оцеляване”, „стабилност” и „функционален инвариант” могат да бъдат приведени в точно съответствие.” За относителната стабилност и функционалните инварианти на една самоуправляваща се система има смисъл да се говори само в рамките на нейното оцеляване.

Като примери за функционални инварианти посочваме автоматичното поддържане на налягането на въздуха в кабината на пътнически самолет, поддържането на даден курс от автопилот, поддържането на телесната температура при топлокръвните животни в определени граници, поддържането на баланс, когато животните и хората ходят и т.н.

Функционалната инвариантност или плановата ориентация на поведението на самоуправляващите се системи е свързана с тяхната целеполагане. Това ще бъде разгледано подробно в глава 6, но засега отбелязваме общия процес на самоуправление за всички процеси. принцип за поставяне на цели.

Една функционираща, тоест самоуправляваща се, система може да бъде в присъствието на някакъв минимум от разнообразието на нейните елементи и разнообразието на техните връзки и състояния2. Система, състояща се от едни и същи елементи или малък набор от различни елементи, не може да стане самоуправляваща се. Следователно, една от отличителните (макар и не основните) характеристики на саморегулиращите се системи е структурното и функционално разнообразие на техните подсистеми и елементи, както и голям брой реални възможности за промяна на всеки параметър на системата като цяло или всеки негов елемент поотделно.

За да оцелее, една самоуправляваща се система трябва да може да прави разлика между външно и собствено

„Виж W. Рос Ашби.Въведение в кибернетиката, стр. 280.

2 Виж пак там.

процеси, да се ориентират във външни условия и да отчитат всичките им промени, както и постоянно да наблюдават и координират процеса на самоуправление с променящата се среда. За една самоуправляваща се система външната среда е нещо до голяма степен независимо от нея, с което тя трябва да се съобразява и към което трябва да се адаптира, за да не загине. Поради тази причина самоуправляващите се системи трябва активно да отразяват промените във външната среда и развитието на вътрешните си процеси.

Ленинската теория на отражението показва, че свойството на отражението е присъщо на всяка материя. „Процесът на отражение и всички негови форми, като се започне от най-простите в неживата природа и се завърши със съзнанието, възникват по време на взаимодействието на материалните обекти. Появата на отражението е свързано с промяна в един от обектите (показване) в резултат на непряко въздействие върху него на друг обект (показан - оригиналът).

Картографирането е процес, който води до повече или по-малко адекватно възпроизвеждане на някои характеристики на оригинала при промяна на процеси в обекта на дисплея. Резултатът от процеса на картографиране – самото картографиране – е продукт от взаимодействието на всички участващи в него обекти (включително междинните). Погрешно е обаче да се идентифицира дисплеят с цялостния резултат от взаимодействието. Процесът на показване е специфичен аспект от взаимодействието на оригинала с обекта на дисплея. Тази страна е свързана само с възпроизвеждането на различна почва и с други средства на характеристиките на оригинала. Всички ос-

" См. В. И. Ленин. Поли.кол. цит., т. 18, с. 91.

tal, който също е включен в общ резултатмедиирано взаимодействие на показваните и показваните обекти, не се отнася за съдържанието на дисплея.

Дисплеят е диалектическо единство на противоположностите: единството на външното (съдържанието на дисплея, определено от оригинала) и вътрешното (формата на промяна в процеса на показвания обект). Следователно оригиналът винаги е първичен и относително независим от дисплея, а дисплеят е вторичен, извлечен от оригинала и зависи от него при всякакви условия.

По един или друг начин дисплеят винаги е свързан с реакцията на дисплея на влиянието на оригинала. Въпреки това, естеството на тази връзка претърпява фундаментална промяна при прехода от показване от прости физически системи към показване от самоконтролирани системи на други „обекти и самите тях“.

Когато простите физически системи взаимодействат с обекти от материалния свят, показването на оригинала се слива с реакцията на показвания обект на въздействието на оригинала. В този случай картографирането е една от обичайните характеристики на реакцията и нейната активност не се простира отвъд примитивната активност на реакцията на самата физическа система.

Така, например, радиацията на Слънцето загрява камъка. Реакцията на камъка е повишаване на температурата и увеличаване на обема му. Фактът за съществуването на Слънцето като източник на радиация се показва чрез промяна

чрез определяне на собствения процес на камъка - по разликата в температурите и обемите преди и след облъчване. Но тази разлика в температурата и обема е самата реакция.

Друга картина се получава, когато самоуправляваща се система взаимодейства с обект от външната среда - оригинала при показване. Като възпроизвеждане на свойствата на оригинала, дисплеят се диференцира и по същество не се слива с реакцията, или по-скоро с поведението на системата, а действа като един от регулаторите на това поведение. Дори такава проста самоуправляваща се система, като конвенционален хладилник, по различен начин показва температурата на околната среда.

Повърхността на хладилника се нагрява или охлажда, геометричните му размери се променят. Всичко това, разбира се, е част от реакцията на хладилника като физическо тяло. Но това са само част от многото картографии на външна среда, които нямат ефект върху неговото поведение. А поведението на хладилника се изразява в това, че когато температурата на околната среда се повиши, той по-често включва компресора, за да поддържа зададената ниска температура вътре в работната камера. Когато температурата на околната среда падне, той включва компресора по-рядко. Ролята на регулатора на честотата на включване на компресора е специално устройство за показване вътре в хладилника, което фиксира съвпадението на действителната температура на работната камера с зададената. Когато има несъответствие, параметърът на устройството за показване се променя и тази промяна под формата на увеличаване или намаляване на геометричния размер на рецептора (в този случай духала) модулира по-силно взаимодействие на източника на електрическа енергия с електрическия двигател на компресора. В този случай дисплеят не се слива с поведението на системата като цяло. Това осу-

Той съществува извън процеса на включване и изключване на компресора, има различна физическа форма. Но той действа като активен фактор, който определя естеството на поведението на една самоуправляваща се система.

Активното показване на външната среда от самоконтролирани системи действа като явление, което слабо взаимодейства с други процеси, които съставляват енергийните и силови аспекти на самоуправлението. Този дисплей променя интензивността, ритъма и други параметри на всичко, което е част от самозадвижването на системата. Това предизвиква ефекта на регулиране в съответствие със свойствата на външната среда.

Така че, за да стане активно, картографирането трябва да се превърне в относително независим процес, чийто носител може да бъде и най-често е специален механизъм (рецептор), който не се слива напълно с механизма, осигуряващ „силовия“ компонент на поведението на системата.

Самоуправляващите се системи "придобиват" оригинални, както каза Н. Винер, "органи на впечатленията". Що се отнася до живите самоуправляващи се системи, на по-ниските етапи на еволюция те не са имали специализирани дисплеи, въпреки че елементарната раздразнителност вече е активен регулатор на поведението на най-простите едноклетъчни организми.

По-късно, в хода на еволюцията и усложняването на живите организми, възникват специализирани дисплеи, чиято задача е най-адекватното възпроизвеждане на характеристиките на външната среда под формата на промяна във физиологичните процеси.

Трябва да се подчертае, че принципът на активното показване на средата около самоконтролираната система и самопоказванее един от основните принципи на процесите на самоуправление.

За да бъде активно, картографирането трябва да стане комуникативно и да приеме форма, удобна за натрупване и последващо сравнение с картографиране на конкретен процес в други фази и сравнение с подобни картографии на други процеси и т.н.

Във вида, в който картографирането протича в рецепторите на самоуправляващите се системи, то не отговаря на изброените изисквания. Дисплеят не е комуникативен поради материалната си форма (формата на движение, чрез която процесът в рецептора се променя под въздействието на оригинала). Такава форма не може да бъде излъчвана в пространството, без да бъде трансформирана в друга форма на движение при условията на опосредствано взаимодействие (с изключение на изпращане на снимки и рисунки по пощата).

Никой от хората не може директно да предаде своите усещания за топлина, студ, мирис, вкус, цвят, докосване на повърхността на обект и още повече своите обобщения, заключения, без да прибягва до обозначаване на съдържанието на всеки от тези дисплеи чрез средства на език, жест, писане на мисли, математически формули, така че тези знаци в други форми на движение, освен формата на движение на самия дисплей, да достигнат до адресата и да бъдат възприети от него.

Един от героите на Суифт, а именно професорът по лингвистика от "Великата академия в Логадо", представи проект за пълно премахване на всички думи, за да "спести здраве и време". Тъй като думите са само имена на нещата, той предложи да носите със себе си ... неща, необходими за изразяване на мисли и желания. Може да си представим съдбата на последователите на тази антиинформационна идея.

Показване на комуникация от рецептори към други елементи на самоуправляеми системи или от една самоуправляваща се система към други подобни системи

mum се осъществява под формата на определено дисплейно съдържание или, което е същото, под формата на информация, възприемана от онези елементи и системи, към които е предназначено предаваното дисплейно съдържание.

По този начин Н. Винер дефинира понятието информация в нейния качествен аспект. От негова гледна точка информацията е обозначение на съдържанието, получено от една самоуправляваща се система от външния свят в процеса на адаптиране към него. „И съдържанието, получено от външния свят, е съдържанието на дисплея. За по-голямо правилно, може да се каже, че информацията е обозначението на съдържанието на дисплея не само на външния свят, но и на собствените състояния на една самоуправляваща се система, която има специализирани рецептори, "вградени" във всички свои органи.

Ще се върнем към въпросите на информацията и информационната комуникация в глава 3, но засега отбелязваме, че в това определениесе дава семантичната, но не и метричната характеристика на информацията.

И така, за да се превърне в активен фактор в регулирането на процеса на функциониране, съдържанието на дисплея трябва да изхвърли първоначалната си материална форма и да приеме друга материална форма – да се трансформира в информация. Едва след това може да се предава на изпълнителните органи под формата на сигнали, посредством всеки подходящ процес в канала. Следователно информацията може да бъде дефинирана като кодиран дисплей (включително напред).

Комуникацията на съдържанието на дисплея чрез предаване на информация може да се извърши при условие на функционално и кодово сдвояване на повторното

" См. Н. Винер,Кибернетика и общество М, 1958, стр. 31.

рецептори с акцептори. Това означава, че приемникът (адресатът) трябва да може да декодира информация, да възстанови съдържанието на дисплея в рецептора под формата на промяна в собствените си процеси.

Всички системи в неживата природа са колекции от елементи, свързани помежду си чрез взаимодействие в рамките на физическата цялост, специфична за всяка една от тези системи. Физическото взаимодействие е достатъчно, за да се запази сигурността на такива системи.

Елементите и подсистемите на самоуправляващите се системи също взаимодействат физически. Такова физическо взаимодействие е необходимо условие за съществуването на самоуправляваща се система. В същото време елементите на самоуправляващите се системи са свързани не само и не толкова чрез физически взаимодействия. Самоуправляващите се системи не са прости колекции от физически взаимодействащи елементи, а общности от тези елементи. В този случай общността е функционална връзка на различни елементи в рамките на целостта на една самоуправляваща се система. Общността се различава от съвкупността по това, че елементите на системата се държат заедно главно от общото на тяхното координирано, системно насочено участие в процеса на самоуправление на системата като неразделна единица, от общото на функционалното, което предполага единството на специализираните функции на различните елементи на системата. Такава общност е израз на функционалната цялост на една самоуправляваща се система.

Ако наборът от елементи на физическите системи се поддържа заедно само чрез физическо взаимодействие, тогава общността от елементи на самоуправляваща се система или общността от самоуправляващи се системи се поддържа заедно както от физическо взаимодействие, така и от информационна комуникация, специфична за себе си -управляващи процеси.

Общността, каза Н. Винер, се простира до границата, до която се простира реалното предаване на информация. Той дори смяташе за възможно да даде някаква мярка за общността, да измери степента на нейната независимост, като сравнява броя на решенията, влизащи в групата (общността), с броя на решенията, взети в самата група1.

Физическите системи запазват своята цялост, докато се осъществява физическото взаимодействие на техните елементи. В това отношение самоуправляващите се системи се различават малко от физическите системи. Ако се наруши физическото взаимодействие на основните елементи на една самоуправляваща се система, тя губи не само физическа, но и функционална цялост, престава да бъде самоуправляваща се.

Основната разлика между самоуправляващите се системи и физическите системи е, че прекъсването на информационните връзки на основните елементи води до загуба на физически връзки, разпадане на системата, както като функционираща, така и като физическа цялост.

Например унищожаването на централната нервна системаи следователно загубата на информационната връзка на органите причинява смъртта на животното, след което започва химическото разлагане и физическото разпадане на тялото му. Опит за комбиниране на пчели в един кошер различни видовеводят до колапса на пчелния кошер, тъй като информационните „танци“ на кавказките пчели не могат да бъдат декодирани от немските пчели. Една нация не може да съществува като функционално цяло без единен език за всеки член на тази нация и т.н.

1 Виж Н. Винер.Кибернетика или контрол и комуникация в животните и машината. М., 1958, стр. 195.

посочва като основна причина за разлагането и разпадането на древния "строителен екип" объркването на езиците, т.е. загубата на информационни връзки между строителите, тяхното разделяне, което не им позволява да продължат съвместната работа по изграждането на този дръзка структура. Дори и най-простите хомеостати не могат да функционират без техните елементи да бъдат закрепени заедно чрез информационни връзки.

Всичко това дава основание да се нарече един от важните принципи на самоуправлението принципът на информационна комуникация между елементите на самоуправляваща се система, както и самоуправляващи се системи в рамките на общността.

Принципите на активно поведение, активно показване, информационна връзка на елементите и целеполагане са тясно свързани с принципът на подчинение на елементите и йерархията на структурата на самоуправляващите се системи.

Предпоставките за йерархични връзки могат да се проследят в процесите на физическо взаимодействие на обектите, въпреки че елементите на физическите системи влизат основно в координационна връзка. Началото на йерархичните отношения на обектите се съдържа в асиметрията на повечето опосредствани взаимодействия в неживата природа, която се изразява в съотношението на първични и вторични обекти, определящото и детерминираното взаимодействие на обектите, произвеждащи и произведени и т.н. Посоката на опосредстваното физическото взаимодействие възниква спонтанно и не играе решаваща роля във физическите връзки на елементите на физическите системи. Това направление се развива на по-високо структурно ниво на еволюцията на материята под формата на редовно обновяваща се функционална връзка на подчинение на елементите на самоуправляващите се системи.

Източникът на формирането на връзката на подчинените

Катионите са споменатите по-горе видове медиирани взаимодействия - задействащи и модулиращи, които могат да се нарекат физическа основа на единичен акт на контрол. При такива взаимодействия вече има разлика в позицията и ролята на слабите взаимодействия на едни обекти и силните взаимодействия на други обекти. Слабите взаимодействия определят характера на силните, докато самите силни не определят слабите поради необратимостта на процеса.

Информационната комуникация също има тази функция. Това винаги е насочен процес. Тази ориентация в пространството и времето изразява известна зависимост на адресата от източника на информацията, подчиненост на отношението между източник и адресат.

Елементарният акт на контрол е невъзможен без подчиняването на силовите процеси на несилови процеси - мениджъри, чийто първоизточник е активен дисплей, представен от информация във всички контролни и изпълнителни елементи на една самоуправляваща се система. Такова подчинение се изразява в промяна в структурата на енергийния процес под влияние на структурата, носена от информацията.

Съдържанието на отражението на средата и собственото му състояние на самоуправляваща се система, възникнало в рецептора в пряката му форма, не може да стане фактор, определящ неговото поведение. Това съдържание трябва да се обработва по определен начин в съответствие с иманентните закони на функционирането на една самоуправляваща се система, за да може да стане агент на подсистемата за управление.

Обработката на съдържанието на дисплея се състои в натрупване, сравнение, обогатяване на информация, координиране на получената информация с информационния еквивалент на функционални инварианти

и т. н. Накратко, информационно-трансформираното дисплейно съдържание трябва да бъде усвоено от контролната подсистема, за да се превърне в контролен фактор.

Високо организираните самоуправляеми системи получават информация не само от специализирани дисплеи. Част от информацията идва от изпълнителни елементи, тъй като последните имат способността да показват външния свят, като променят своите процеси. Тази информация може да се превърне в контролен фактор само след преминаване през подсистемата за управление. И в този случай информацията се използва в съответствие с принципа на подчиненост.

Йерархията на управляващата и управляваната подсистеми се допълва от подчинеността на техните елементи. В подсистемата за управление на високоорганизирана система има подчинение на елементи, което съответства на подчиненост различни нивауправление. Повечето от елементарните обикновени актове на управление са свързани с функционирането на елементите на по-ниските нива на управление. Освобождават се елементи от по-високи нива за по-отговорни действия на управление в цялата система.

Йерархията на елементите на подсистемата за управление осигурява координацията на функционирането на елементи, които са косвено и слабо свързани помежду си физически и информационно. В допълнение, йерархията позволява управление и информационна комуникация по най-икономичния начин и в съответствие с всички функционални инварианти на една самоуправляваща се система.

Подчинението на подсистеми и елементи е абсолютно необходимо за осъществяване на процеса на самоуправление. Самият принцип на подчиненост обаче не може да се превърне в абсолют. Това би довело до пре-

контрол на твърдостта и отслабване на функционалността на една самоуправляваща се система. Ако се абсолютизира принципът на подчиненост, горните нива на управление не биха отчитали задачите на долните нива, възможностите на изпълнителните елементи и реалните резултати от управлението. При прекалено твърдо управление една самоуправляваща се система става „доброволна“ и нежизнеспособна.

Йерархията обаче не може да бъде твърде неясна. В този случай „автаркия“ на елементи от по-ниските нива на управление и изпълнителни елементи ще доведе до дезорганизация на процеса на самоуправление като цяло, до нарушаване на най-важния принцип на самоуправлението – неговата насоченост към постигане на определен резултат.

Подчинението винаги е относително. Относителността му се състои във факта, че елементи от по-ниските нива на управление и изпълнителни елементи, ако е необходимо, могат и имат значително влияние върху елементите на по-високите нива на управление и процеса на самоуправление като цяло 1.

Активното участие на изпълнителните елементи в цялостния процес на самоуправление се осъществява на базата на принципа на обратната връзкакоето играе решаваща роля при осъществяването на насоченото поведение на една самоуправляваща се система в съответствие с нейните функционални инварианти.

Материалните предпоставки за обратна връзка се съдържат в процесите на физическо взаимодействие на обекти в неживата природа. По време на физическо взаимодействие всеки обект променя състоянието си под въздействието на други обекти и, като се променя,

" См. А. И. Китов.Кибернетика. – „Физически енциклопедичен речник“, том 2. М., 1962, с. 360, 361.

самият той действа върху други обекти, променяйки ги не само до степента на собствените си възможности, но и до степента на промените в състоянието, получени от тези други обекти. Възвратното действие на всеки обект непрекъснато се променя в съответствие с въздействието, възприемано отвън. Това все още не е обратна връзка в пълния смисъл на думата, а вече съвсем реална предпоставка за появата й на по-високо структурно ниво на развиваща се материя.

Действителният процес на обратна връзка е неотделим от процеса на самоуправление и е свързан с принципите на активното планирано насочване, активно показване, информационна комуникация и субординация.

Обратната връзка служи като необходимо условие и средство за контролиране на функционирането на подсистемата за управление от страна на елементите на управляваната подсистема, контролиране на съответствието на действителното поведение на системата с нейните функционални инварианти, средство за самоконтрол на подсистемата за управление и средство за отстраняване на несъответствието на акта на контрол с външните условия и възможностите на самоуправляващата се система.

В най-простите технически системи за управление обратната връзка се реализира под формата на директно физическо въздействие на задвижващите елементи върху управляващите елементи (удар на мелница, центробежен регулатор, жироскопичен контролер). Жив и социални системиобратната връзка се осъществява под формата на информационни въздействия на изпълнителните елементи върху администраторите.

Обратната връзка чрез информационни връзки е гъвкава, бърза и енергийно ефективна. Такава обратна връзка по същество не е ограничена от пространството

и време, тъй като информацията може да се предава на дълги разстояния и да се съхранява до подходящия момент.

В същото време обратната връзка увеличава общата „инерция” на процеса на самоуправление. Той винаги работи постфактум, след като изпълнителният елемент промени състоянието си под влияние на подсистемата за управление.

За ефективна обратна връзка е от съществено значение тенденцията на несъответствие или сближаване на действителния резултат от акта на управление с резултата, който е планиран от подсистемата за управление в съответствие с функционалните инварианти на самоуправляващата се система. Следователно в процесите на самоуправление обратната връзка е предимно отрицателна, тоест допринася за отслабването на управляващото действие, ако не съответства на функционалния инвариант на системата при дадените условия на нейното функциониране.

Принципът на обратната връзка се реализира чрез специфичен метод „проба и грешка“, който изисква допълнителни времеви и енергийни разходи за намиране на оптималната опция за управление. Системите с най-малка инерция на обратна връзка имат най-голям потенциал за оцеляване.

Директно и обратна връзкав процеса на функциониране на самоуправляваща се система те се различават по структура от опосредстваното физическо взаимодействие. Ако последното може да се извърши като пряко и обратно действие чрез едни и същи посреднически обекти, то директните и обратните връзки под формата на информационни връзки се осъществяват по различни начини и от различни източници и адресати.

Всички горепосочени принципи на самоуправление са присъщи на най-простата хомеостаза, тоест процеса на самоуправление, насочен към поддържане на динамичност.

равновесие на системата с околната среда чрез поддържане на стойността на един параметър в определени граници. Най-простият хомеостат, който няма свойството на самовъзпроизвеждане и способността за индивидуално развитие, функционира в съответствие с всички споменати принципи.

Тъй като най-простият хомеостат е незаменим компонент във всеки процес на самоуправление, всички обсъдени по-горе принципи могат да бъдат класифицирани като универсаленпринципи на функциониране на самоуправляващите се системи.

Освен универсалните съществуват и частни принципи на самоуправление, в съответствие с които функционират по-високо организирани системи за самоуправление. Помислете за условията за възникване на частни принципи на самоуправление.

Предпоставка за функционирането на по-организирани системи в сравнение с най-простия хомеостат е "паметта", т.е. регистрация и фиксиране материални ресурсиминали ситуации, в които системата е изпаднала, и съответните по-успешни (оптимални по отношение на функционалните инварианти) и по-малко успешни (неоптимални) контролни действия.

Материалните предпоставки за появата на „памет“ се съдържат в свойството на обектите от нежива природа да запазват за известно време (или през целия следващ живот на обекта) образите на други обекти, които са взаимодействали с тях.

Превръщането на дисплея в информация под формата на промяна на процеса в информационния комуникационен канал и възможността за фиксиране на информация под формата на промяна в комуникационната структура на някои елементи от подсистемата за управление създават условия за формиране на памет.

От своя страна „паметта“ служи като материално условие за обобщаване и обогатяване на съдържанието на натрупаната информация и във връзка с това прогресивно развитие на самоуправляващите се системи. Това развитие може да бъде специфично, ако самоуправляващите се системи имат способността да се възпроизвеждат (живи системи) и индивидуални.

В първия случай самоуправляващите се системи променят своите свойства и дори структура от поколение на поколение. Във втория случай системите без структурни промени увеличават оцеляването си поради по-активно и адекватно адаптиране към външната среда.

Способността на високоорганизираните самоуправляващи се системи да запомнят "прецеденти", свързани с управленски актове и да обогатяват съдържанието на информация, определя натрупването опитсистема, на която разчита при изпълнението на последващи действия на управление в нова ситуация. Натрупването на опит е процес изучаване насамоуправляваща се система.

Обучението е от два основни типа: онтогенетичени филогенетичен 1.

Онтогенетичното обучение, което се извършва по време на съществуването на отделна система, като правило, произтича от задачата за запазване на функционалните инварианти и следователно е целенасочено и систематично. Високо организираните хомеостати са способни на онтогенетично обучение. Дори такива изкуствени системи за самоуправление като електрически "костенурки" са способни индивидуално обучениеи до развитие на стереотипи на поведение в подобни условия, напомнящи условни рефлекси на високоорганизирани животни.

" См. Н. Винер.Нови глави на кибернетиката. М., 1963, стр. 19,

59

В допълнение към общите принципи, функционирането на такива системи се подчинява и на своите частни принцип на онтогенетичното обучение.

Видовото или филогенетичното обучение се осъществява по време на съществуването на вид самовъзпроизвеждащи се самоуправляващи се системи. Тя се основава на спонтанна естествен подборживи системи с най-благоприятни мутационни изменения в тяхната структура и функционални инварианти за оцеляване, които са фиксирани в генетичния информационен код на следващите поколения. В резултат на такъв подбор и наследяване на благоприятни черти се развиват и консолидират безусловните рефлекси на животните. В същото време филогенетичното обучение на високоорганизирани животни благоприятства тяхното ефективно индивидуално обучение чрез натрупване и използване на личен опит, преди всичко развитието на условни рефлекси.

Най-високо организираната жива система е човекът. Филогенетичното му обучение като биологичен вид е до голяма степен завършено. Но от незапомнени времена започва филогенетичното обучение от нов тип - социалното учене на човек като социален тип. В първите етапи от историята на човешкото общество това учене е било спонтанно, подобно на биологичното филогенетично обучение. При прехода към комунистическата формация социалното филогенетично образование придобива системен, целенасочен характер.

Социалното филогенетично обучение се състои от натрупване на производствени умения от обществото, емпирични и теоретични знания, от придобития социален опит и развитието на формите на обществено съзнание и др.

Досега изкуствено самовъзпроизвеждащо се

работещи самоуправляеми системи. Следователно можем да говорим за частните принципи на живите самоуправляващи се системи, вариращи от вирус до човек.

Живите системи функционират в съответствие с универсалните принципи на самоуправление: принципа на онтогенетичното учене и присъщ само на тях. принципа на самовъзпроизвежданеи принципът на филогенетичното учене или пасивната и спонтанна структурна адаптация в еволюцията на даден вид.

Значително по-активна е адаптацията, при която самоуправляващата се система не само преструктурира своите процеси спрямо промените във външните условия, но и променя самите тези условия, привеждайки ги в съответствие с техните функционални инварианти.

Примитивни форми на активна адаптация се наблюдават при много животни: изграждане на гнезда, дупки, язовири за образуване на резервоари, съхраняване на храна за зимата, търсене и използване на природни обекти като инструменти за добиване на храна (африканският лешояд намира подходящи камъни и разбива черупката на щраусово яйце с тях, маймуната използва клони за събаряне на плодове, отчупва и почиства клонка от листата, за да изкара насекоми от пукнатини и др.). Тези действия за трансформиране на околната среда обаче са малки и силно селективни към определени условия.

Напълно активно приспособлениестава под формата на човешка социална практика. Първо, въз основа на емпирични, а след това и теоретични познания за обективни закони, хората извършват производствени дейности за трансформиране на природата, тоест за радикално реорганизиране на външната среда на обществото в съответствие с неговите нужди.

Тесният спектър от биологични възможности за оцеляване на човека в определена среда е все по-малко пречка за развитието на природните ресурси.

Създавайки изкуствена среда, адаптирана към функционалните инварианти на човешкото тяло, обществото предоставя неизчерпаеми възможности за неговото развитие.

Очевидно може да се разглежда като особен принцип на социалното самоуправление принципът на активното преобразуване на външната среда, основано на познатите обективни закони на природата и обществото, спрямо потребностите на обществото.

Тук свършваме Кратко описаниеосновни принципи на самоуправление.

Въз основа на тази характеристика може да се даде следната дефиниция на процеса на функциониране на самоуправляваща се система: самоуправлението е систематичен и целенасочен активен процес на избор на собствено поведение от самоуправляваща се система по начин, който осигуряват нейното оцеляване и по-нататъшно функциониране в диапазона от промени във външната среда, определени за тази система.

Ако една самоуправляваща се система е способна на саморазвитие, тогава понятието за самоуправление обхваща процесите на самообучение и самоусъвършенстване на системата във връзка с промяна в условията на нейното съществуване, както и подчинение, до известна степен, от самоуправляваща се система на тези условия по отношение на нейните нужди. .

Тъй като естеството на причинно-следствената връзка в процеса на самоуправление се разкрива до голяма степен с помощта на принципа на информационната връзка, тази връзка и информационната причинност ще разгледаме в следващата глава. аз

Въпроси и задачи:
1) Дайте примери за материални и информационни връзки в природни системи.
Примери за материални връзки в природните системи: физически сили (универсална гравитация), енергийни процеси (фотосинтеза), генетични връзки (молекула на ДНК), климатични връзки (климат).
Примери за информационни връзки в природните системи: звуци и сигнали, които животните издават, за да общуват помежду си.
2) Дайте примери за материални и информационни връзки в социалните системи.
Примери за материални връзки в обществените системи: технология (компютър), строителни конструкции (мост през Волга), енергийни системи (електропроводи), изкуствени материали (пластмаса).
Примери за информационни връзки в социалните системи: обмен на информация в екип, правила за поведение.
3) Какво е самоуправляваща се система? Дай примери.
Самоуправляваща се система - контролна системаспособен на собствено програмиране.
Примери за самонасочващи се системи: безпилотен летателен апарат, роувър.

Концепцията за система

Концепцията за система
Системата е сложен обект, състоящ се от взаимосвързани части (елементи) и съществуващ като цяло. Всяка система има специфична цел (функция, цел).
Първото основно свойство на системата е целесъобразността. Това е целта на системата, основната функция, която изпълнява.

Структура на системата.
Структурата е редът на връзките между елементите на системата.
Всяка система има определен елементен състав и структура. Свойствата на системата зависят и от двете. Дори при еднакъв състав системите с различни структури имат различни свойства и могат да имат различни цели.
Второто основно свойство на системата е целостта. Нарушаването на елементния състав или структура води до частична или пълна загуба на целесъобразността на системата.

Системен ефект
Същността на системния ефект: всяка система има нови качества, които не са присъщи на съставните й части.

Системи и подсистеми
Система, която е част от друга, по-голяма система, се нарича подсистема.
Системният подход е в основата на научната методология: необходимостта да се вземат предвид всички значими системни връзки на обекта на изследване или въздействие.

Въпроси и задачи:
1. Изберете подсистеми в следните обекти, разглеждани като системи: костюм, кола, компютър, градска телефонна мрежа, училище, армия, държава.
Костюм => панталон => крачоли => копчета => конци. Костюм => сако => ръкави => копчета => конци.
Автомобил => двигател => трансмисия => системи за управление => ходова част => електрическо оборудване => носеща конструкция.
Компютър => системен блок => RAM => електронни схеми => твърд диск.
Градска телефонна мрежа => автоматична телефонна централа => свързващи възли => абонатно оборудване.
Училище => администрация => персонал => учители => ученици.
Армия => главнокомандващ => разделение на войски => частен => автоматичен.
Държава => президент => министри => хора.
2. Отстраняването на кои елементи от горните системи ще доведе до загуба на системния ефект, т.е. до невъзможността да изпълнят основната си цел? Опитайте се да подчертаете съществените и несъществените елементи на тези системи от гледна точка на системния ефект.
Костюм: основен елемент - конци; незначителен елемент - бутони.
Автомобил: Всички елементи са от съществено значение.
Компютър: Всички елементи са от съществено значение.
Градска телефонна мрежа: всички елементи са от съществено значение.
Училище: Всички елементи са от съществено значение.
Армия: основни елементи - главнокомандващ, редник, картечница; незначителен елемент е разделението на войски.
Състояние: Всички елементи са съществени.