Ashby W.R. Introducere în cibernetică. M., 2006.
Prigogine I., Stengers I. Ordinea din haos. M.: Progres, 1986.
Haken G. Informare și autoorganizare. M.: Mir. 1991.
Capra F. Web of Life. O nouă înțelegere științifică a sistemelor vii. K.,: Sofia, M.: Editura Gelios, 2002.
Wiener N. Cibernetică, sau Control și comunicare la animale și mașini. M. 1983.
Întrebări pentru autocontrol
Ce este managementul?
Ce structuri disipative cunoașteți?
Ce este Brusselator?
Care este relația dintre management și autoorganizare în sistemele sociale?
Curs nr. 6. Structura noosferei și interacțiunea dintre natură și societate
Termenul „noosferă” este legat etimologic de cuvântul grecesc „noos” - minte. Conceptul în sine a fost folosit pentru prima dată de omul de știință francez E. Leroy, menționând că a venit la această idee împreună cu un alt cercetător P. Teilhard de Chardin. Totodată, acestea s-au bazat pe ideile lui V.I. Vernadsky, exprimat în 1922 - 1923 în timpul prelegerilor de la Sorbona.
Mai târziu, Pierre Teilhard de Chardin a dezvoltat un concept teleologic al noosferei, care se baza pe idei teosofice (punctul Omega ca punct final al evoluției, la care are loc unirea omului cu Dumnezeu). IN SI. Vernadsky a dezvoltat ideea noosferei într-un mod complet diferit. Această diferență în abordarea interpretării conceptului de noosferă se numește dilema Vernadsky-Chardin, ca contrast între factorii obiectivi și subiectivi în formarea noosferei 32.
Doctrina noosferei a fost formată la sfârșitul vieții sale de V.I. Vernadsky. El a folosit pentru prima dată acest termen într-o scrisoare către B.L. Lichkov pe 7 septembrie 1936 la Carlsbad și l-a spus public în 1937 într-un raport „Despre importanța radiogeologiei pentru geologia modernă”, pe care l-a citit la cea de-a 17-a sesiune a International Geological Congres. În 1945, după moartea lui Vernadsky, articolul său „Biosphere and Noosphere” a fost publicat în revista American Scientist, care a devenit larg cunoscută în cercurile științifice.Dar principalele idei ale lui Vernadsky despre noosferă au fost conturate în două lucrări, neterminate în timpul vieții sale, în care a lucrat în anii războiului.Ideile lui V.I.Vernadsky despre noosferă au fost dezvoltate pe deplin în lucrarea „Gândirea științifică ca fenomen planetar.” A fost publicată pentru prima dată în 1977, apoi, cu amendamente, inclusă în cartea „Gândurile filosofice ale unui Naturalist” (1988), iar ediția a III-a ca carte separată a fost publicată în 1991 33 .
IN SI. Vernadsky a identificat rolul geologic al vieții, materia vie în procesele planetare, iar în această materie vie a identificat omul ca o forță geologică care modifică procesele biogeochimice naturale ale planetei. În opinia sa, noosfera este o formațiune materială, ca urmare a dezvoltării istorice naturale a biosferei și ca urmare a muncii sistematice a omenirii. Formarea noosferei este un fenomen natural, manifestat brusc material în mediul uman.
Condițiile prealabile pentru formarea noosferei sunt asociate cu procesul natural de cefalizare. Aceasta este o anumită direcție de evoluție, exprimată ca o complicație a sistemului nervos central și o creștere a volumului creierului.
Efectul geologic al umanității asupra biosferei s-a manifestat la un timp considerabil după apariția sa în biosferă, mai întâi odată cu stăpânirea focului, apoi odată cu dezvoltarea agriculturii.
Noosfera nu este doar „natura umanizată”, este o stare a mediului natural formată în mod conștient de om 34 .
Lucrările lui Vernadsky denumesc o serie de condiții specifice necesare pentru formarea și existența noosferei:
așezarea umană a întregii planete,
o transformare dramatică a mijloacelor de comunicare și schimb între diferite țări,
consolidarea legăturilor, inclusiv a celor politice, între toate statele Pământului,
predominanța rolului geologic al omului asupra altor procese geologice care au loc în biosferă,
extinzând granițele biosferei și mergând în spațiu,
descoperirea de noi surse de energie,
egalitatea oamenilor de toate rasele și religiile,
creșterea rolului maselor largi în rezolvarea problemelor de politică externă și internă,
libertatea gândirii științifice și a cercetării științifice de sub presiunea teoriilor politice, religioase și de altă natură; crearea condițiilor favorabile pentru gândirea științifică liberă,
îmbunătățirea bunăstării oamenilor; crearea unei oportunități reale de prevenire a malnutriției și a foametei, a sărăciei și a reducerii impactului bolilor,
transformarea inteligentă a naturii primare a Pământului în așa fel încât să fie capabil să satisfacă nevoile materiale, estetice și spirituale ale unei populații în creștere,
excluderea războaielor din viaţa societăţii 35 .
Vernadsky credea că formarea noosferei este asociată cu perioada în care oamenii devin capabili să-și organizeze activitățile în mod conștient. Situația actuală în acest sens este evaluată pesimist - poluare a mediului natural, folosire irațională a resurselor, războaie - nu se poate vorbi despre apariția erei noosferei, ci se poate vorbi despre formare, despre trecerea la perioada de noogeneza (evoluţia controlată de conştiinţa umană) 36 .
N.N. Moiseev scrie despre procesul de tranziție a biosferei într-o stare nouă, noosferică, ca un „proces dureros și lent de dezvoltare a unor noi principii pentru coordonarea acțiunilor cuiva și a noului comportament al oamenilor”, „nouă moralitate” 37.
Ideea noosferei stă la baza strategiei noosferice pentru dezvoltarea civilizației, care este diferită de strategia extinsă a secolelor trecute. Raționalitatea în extracție, utilizare, prelucrare, eliminare este cheia acestei strategii 38 .
Uneori se disting componente ale noosferei - antroposfera, tehnosfera, natura vie și neînsuflețită modificată de om și sociosfera, în timp ce antroposfera este înțeleasă ca un ansamblu de oameni ca organisme, sociosfera ca un set de factori și instituții sociale, iar tehnosfera ca parte a biosferei, transformată radical de om.în clădiri și structuri tehnice 39.
Literatură
Vernadsky V.I. Biosfera și noosfera. M., 2002.
Moiseev N. Omul și noosfera. M., 1990.
Ursul A.D. Calea către noosferă: Conceptul de supraviețuire și dezvoltare durabilă a civilizației. M., 1993.
Întrebări pentru autocontrol:
Care este istoria formării conceptului de „noosferă”?
Ce înseamnă cefalizare?
Care sunt condițiile de formare și existență a noosferei?
Ce sens a dat N.N. conceptului de noosferă? Moiseev?
Curs nr. 7. Factori antropogeni-naturali ai instabilităţii în biosferă.
Schimbările climatice globale și regionale.
Datele meteorologice indică o creștere a temperaturii medii a suprafeței Pământului (de exemplu, în Rusia, temperatura medie anuală a aerului la suprafață a crescut cu 1 ºC în ultimii 100 de ani). Cu toate acestea, într-o serie de regiuni (sudul SUA, Amazon brazilian) are loc o oarecare răcire. Frecvența și intensitatea evenimentelor meteorologice extreme (furtuni, inundații, secete, dezghețuri de iarnă etc.) sunt în creștere.
Mulți oameni de știință corelează schimbările climatice globale cu o creștere a concentrației așa-numitelor gaze cu efect de seră (dioxid de carbon, metan, protoxid de azot etc.) în atmosferă.
Cel de-al patrulea raport de evaluare al Grupului Interguvernamental pentru Schimbări Climatice (IPCC) a concluzionat că există o probabilitate de 90% ca schimbările climatice în curs să fie antropice. O serie de cercetători observă că Pământul a mai experimentat schimbări climatice globale, experimentând răcire și încălzire, dar rata schimbării temperaturii medii în timpul nostru este cu adevărat ridicată. Există un punct de vedere care neagă influența antropică asupra climei 40
Convenția-cadru și Protocolul de la Kyoto.
La Summitul Mondial pentru Dezvoltare Durabilă de la Rio de Janeiro a fost semnată Convenția-cadru a Națiunilor Unite privind schimbările climatice (UNFCCC), care a intrat în vigoare la 21 martie 1994.
Acesta este un document politic important pentru întreaga comunitate internațională, care se concentrează pe problema schimbărilor climatice globale. UNFCCC are un caracter cadru. Acesta oferă raționamentul pentru necesitatea unui acord internațional privind schimbările climatice globale. Convenția folosește principiul „responsabilităților comune, dar diferențiate”, care se reflectă în cerințe mai blânde pentru țările cu economii în tranziție.
Toate părțile la UNFCCC au acceptat anumite obligații de a inventaria emisiile antropice din surse și eliminările de către rezervoare ale tuturor gazelor cu efect de seră, de a dezvolta programe naționale de limitare a schimbărilor climatice, de cooperare științifică și de schimb de informații și de educare a publicului larg cu privire la aceste probleme.
În decembrie 1997, a fost adoptat Protocolul de la Kyoto. Protocolul este un document politic și juridic internațional adoptat ca parte a implementării UNFCCC. A intrat în vigoare la 19 februarie 2005. Doar 2 țări au refuzat să participe la protocol până în 2013 - SUA și Australia.
Protocolul a stabilit o listă de gaze cu efect de seră, ale căror emisii totale vor fi luate în considerare la evaluarea atingerii indicatorilor țintă. Acestea sunt dioxidul de carbon (CO 2 ), metanul (CH 4 ) și protoxidul de azot (N 2 O), precum și trei grupe de gaze industriale cu viață lungă - hidrofluorocarburi (HFC), perfluorocarburile (PFC) și hexafluorura de sulf (SF 6). ). Țările industrializate trebuie să își reducă emisiile totale ale acestor gaze cu cel puțin 5,2% față de nivelurile din 1990 și să facă acest lucru până în 2008-2012.
Țările UE au cele mai mari angajamente de reducere a emisiilor (8%), Australia, Islanda și Norvegia își pot crește emisiile cu 8%, 10% și, respectiv, 1%. Rusia și Ucraina pot menține emisiile la nivelurile din 1990. Nu există obligații de reducere a emisiilor pentru țările în curs de dezvoltare.
Semnificația Protocolului de la Kyoto constă în traducerea acordului-cadru al Convenției în limbajul unor mecanisme clare și practice. Este important ca obligațiile să fie obligatorii din punct de vedere juridic pentru țările participante.
Un alt punct semnificativ este posibilitatea unei abordări flexibile, care este oferită de sistemul de tranzacționare a cotelor pentru emisiile de gaze cu efect de seră. Această abordare va permite țărilor în care costurile măsurilor de reducere a emisiilor sunt ridicate să reducă povara economică prin îndeplinirea unei părți din obligațiile lor prin achiziționarea de certificate de emisii corespunzătoare în țările în care astfel de măsuri sunt mai ieftine din diverse motive 41 .
O altă problemă globală este schimbarea stratului de ozon. Există o scădere a concentrației de ozon în stratul de ozon al Pământului, care este asociată cu impactul antropic și cu eliberarea de freoni. (Există, de asemenea, ipoteze care indică natura naturală a formării „găurilor de ozon”.
Subțierea stratului de ozon a fost observată pentru prima dată în Antarctica în 1985, iar mai târziu a fost înregistrată și în emisfera nordică peste anumite părți ale Europei și Americii de Nord. Se crede că distrugerea stratului de ozon duce la poluare cu radiații ultraviolete „dure”, care sunt periculoase pentru organismele animale și vegetale.
Protecția stratului de ozon se realizează pe baza unor documente internaționale precum Protocolul de la Montreal din 1987 privind substanțele care epuizează stratul de ozon și Convenția de la Viena pentru protecția stratului de ozon.
Problemele de biodiversitate scad
Diversitatea biologică (sau biodiversitatea) este înțeleasă ca diversitatea vieții în toate manifestările sale, ca o combinație a trei elemente - diversitatea genetică (diversitatea genelor și alelelor), diversitatea speciilor și diversitatea ecosistemelor (această înțelegere este consacrată într-o astfel de înțelegere internațională). document ca Convenția ONU privind diversitatea biologică).
Fiecare specie, indiferent de gradul de utilitate pentru oameni, este valoroasă; fiecare specie are un set unic de gene formate în procesul de evoluție, prin urmare întregul bazin genetic al biosferei este supus protecției.
Principalele cauze ale declinului diversității biologice sunt distrugerea sau perturbarea habitatului; pescuitul (vânătoarea), introducerea speciilor străine, distrugerea directă în scopul protejării produselor agricole, distrugerea accidentală (pe drumuri, în timpul operațiunilor militare, pe liniile electrice etc.), poluarea mediului. În plus, distrugerea unei specii poate duce la dispariția altor mai multe.
Natura Rusiei are un nivel semnificativ de biodiversitate; pe teritoriul țării există peste 12.500 de specii de plante vasculare, 2.200 - briofite, aproximativ 3.000 - licheni, 320 - mamifere, peste 732 - păsări, 75 - reptile, aproximativ 30 de amfibieni și aproape 343 de specii de pești de apă dulce, 9-ciclostomi și aproximativ 1.500 de specii de pești marini. Contribuția țării noastre la biodiversitatea globală este mare (vezi tabelul).
Principalii parametri ai biodiversității ai Federației Ruse 42
|
Grupa taxonomică |
Estimarea numărului de specii din Rusia |
% în fauna mondială |
|
Plante |
||
|
Alge | ||
|
Lichenii | ||
|
Briofite | ||
|
Plante vasculare | ||
|
Animale |
||
|
Protozoare | ||
|
Celenterate | ||
|
Viermi plati | ||
|
Viermi rotunzi | ||
|
Crustacee | ||
|
Crustacee | ||
|
Arahnide | ||
|
Insecte |
Aproximativ 100.000 | |
|
Peste de apa dulce | ||
|
Pește marin |
Aproximativ 1500 | |
|
Amfibieni | ||
|
Reptile | ||
|
Mamifere | ||
Protecția biodiversității în Rusia se realizează, în special, în cadrul unui sistem de zone protejate de diferite tipuri. Un rol deosebit îl joacă menținerea „Cărților roșii”, precum și dezvoltarea mecanismelor economice și politice de protecție a biodiversității, cercetare și activități educaționale.
Probleme de utilizare a resurselor naturale.
Resursele naturale sunt un ansamblu de obiecte și fenomene naturale utilizate în prezent, trecut și viitor pentru consum direct și indirect, contribuind la crearea bogăției materiale, reproducerea resurselor de muncă, menținerea condițiilor de existență umană și îmbunătățirea calității vieții. 43 . Acestea sunt acoperirea solului, plantele sălbatice benefice, animalele, mineralele, apa (pentru alimentarea cu apă, irigații, industrie, energie, transport), condiții climatice favorabile (în principal căldură și umiditate), energia eoliană etc.
Resursele naturale se clasifică după sursa de origine (biologică, minerală, energetică), după apartenența la anumite componente ale naturii (pământ, pădure, apă, energie și alte resurse), după gradul de epuizare (inepuizabil și epuizabil). , împărțit în regenerabile și neregenerabile) K Inepuizabile includ resursele spațiale și climatice - aer, precipitații, radiații solare, energie eoliană, maree etc.
Resursele biologice (animale și plante), precum și unele resurse minerale (săruri depuse în lacuri, de exemplu), sunt considerate regenerabile. Rata cu care sunt utilizate resursele regenerabile trebuie să fie în concordanță cu timpul necesar regenerării lor. Majoritatea resurselor minerale sunt clasificate ca neregenerabile. Resursele relativ regenerabile sunt solul și resursele forestiere. Unele resurse naturale au proprietăți de reaprovizionare și substituibilitate.
Reînnoirea resurselor naturale - refacerea lor naturală în timp sau cultivare. Unele resurse naturale sunt regenerabile cantitativ, dar neregenerabile (neregenerabile calitativ) 44 .
Pentru a efectua o evaluare cuprinzătoare a gravității problemelor de epuizare a resurselor naturale, sunt corelați indicatorii intensității utilizării și rezervele potențiale. Pentru resursele regenerabile se iau în considerare indicatori precum nivelul producției și potențialul de creștere anuală a acesteia 45.
Starea actuală a resurselor regenerabile este asociată cu o serie de probleme - dispariția unui număr de specii de animale și plante (aproximativ 400), reducerea anuală a suprafeței forestiere și deteriorarea structurii fondului funciar, creșterea simultană a consumul de apă și poluarea apei.
MAȘINA ESTE MAI INTELIGENTĂ DECÂT CREATORUL SĂU
Norbert Wiener
Această schiță a lui Wiener este un răspuns la cartea savantului englez W.R. Ashby „Design of the Brain”, publicat în 1952 și formând o etapă importantă în formarea ciberneticii (Ashby W.R. Design for a Braian. - New York: John Wiley & Sons, 1952; traducere rusă din a 2-a ed. engleză: Ashby W .R. Design of the brain.- M.: IL, 1962). Ulterior, Ashby a scris „Introduction to Cybernetics” (Ashby W.R. An Introduction to Cybernetics. - Londra: Chapman & Hall, 1956; traducere rusă: Ashby W.R. Introduction to Cybernetics. - M.: IL, 1958)
Ultimii zece ani au fost martorii apariției unei noi perspective asupra tehnologiei comunicațiilor și asupra automatelor ca dispozitive de comunicare. Munca depusă aici poate fi deja împărțită în două etape. Prima dintre acestea a fost cea asupra căreia a apărut propria mea lucrare și asupra căreia Claude Shannon - unul dintre cei mai originali cercetători în acest domeniu - și-a îndreptat eforturile de clarificare a conceptului însuși de comunicare, către teoria și practica măsurării comunicării, către analiza managementului ca un fenomen esential unic.natura cu legatura si in general cu gramatica noii stiinte, pe care am numit-o cibernetica
Lucrarea Dr. Ashby reprezintă o ramură a ciberneticii care datează din zorii științei și este dedicată nu atât întrebărilor elementare de definiție și vocabular, cât și acelor întrebări de filozofie a subiectului care afectează proprietățile specifice ale sistemelor cibernetice și care, deși sunt legate de definiții, sunt chestiuni de fapt și de logică și merg cu mult dincolo de definiții.
Întrebările explorate de Dr. Ashby includ, dar nu se limitează la: Ce este învățarea? capacitatea de învățare trebuie investită în mașină printr-o organizație foarte specifică sau poate fi descoperit fenomenul de învățare de o mașină cu o organizație care este în mare măsură aleatorie? poate o mașină să fie mai inteligentă decât creatorul ei?
Toate aceste întrebări pot fi puse în două moduri diferite. La un nivel pur biologic, un astfel de raționament i-a ocupat pe biologi de când biologia a apărut din stadiul justificărilor pur teologice; ele merg în centrul problemelor evoluției, în special evoluția darwiniană prin selecție naturală. Pe plan mecanic, aceste probleme apar în legătură cu mașinile mult mai limitate pe care le creează omul și cu condițiile cărora trebuie să se supună, însușindu-și în mod conștient funcțiile demiurgului.
Mașini create de om și mașini create de natură
Recunoscând pe deplin eficiența și adaptabilitatea mai mare a structurii și acțiunii mașinilor naturale în comparație cu mașinile create de om, este necesar, în același timp, de menționat că acestea din urmă au introdus noi arme în arsenalul științei atât pentru experimente naturale, cât și pentru cele mentale. Rolul lor este similar cu rolul muștei fructelor - Drosophila. Aceasta din urmă pare să fi fost creată în mod deliberat cu scopul de a transforma genetica dintr-o știință a observațiilor vechi de secole, care ar fi inevitabil dacă ar fi limitată la observarea oamenilor și a animalelor domestice mari, într-o știință compatibilă cu limitările spațiale și temporale ale unui mic laborator biologic. De asemenea, mașinile create de om promit să aducă studiul nostru asupra proceselor biologice de învățare și adaptare, de dezvoltare și evoluție individuală, la o scară în care să putem dezlega aceste concepte slabe cu o încredere și o precizie comparabilă cu cea pe care o avem în fizică și tehnologie.laboratoare. Printre oamenii de știință care nu doar vorbesc despre aceste lucruri, ci chiar fac ceva, dr. Ashby ocupă unul dintre locurile de frunte.
Ideea principală a selecției naturale, așa cum este aplicată de Durenne teoriei evoluției, este că flora și fauna pământului sunt compuse din forme care au ajuns la noi doar ca forme reziduale și nu printr-un proces direct de străduindu-se spre perfecțiune. Aceasta nu este o bucată de marmură transformată într-o sculptură perfectă de mâinile unui artist creativ, ci mai degrabă unul dintre acei stâlpi de gresie sculptați de vânt care împodobesc canioanele din Utah. Procesele de eroziune aleatorii s-au combinat pentru a forma acești stâlpi de piatră, care au aspect de castele și monumente și chiar figuri de oameni și animale. Dar frumusețea și imaginile lor nu sunt aceleași cu frumusețea și imaginile unui tablou, ci ca cele ale petelor Rorschach - cu alte cuvinte, nu pentru ochiul artistului, ci pentru ochiul privitorului. La fel, aparenta teodicee lasată de splendoarea și inteligența regnului infinit complex al naturii este, conform darwinismului, doar ceea ce rămâne după procesul accidental de creștere și schimbare, când manifestările mai moi și mai puțin durabile s-au prăbușit sub nisipurile timp şi sub povara propriei slăbiciuni.
Durabilitatea este o caracteristică a lumii
Natura are o altă modalitate de a demonstra formele reziduale, asemănătoare selecției naturale, dar cu un accent diferit. De la descoperirile lui Curies, știm că atomii unor elemente suferă o metamorfoză progresivă. Dacă luați un atom de radiu, atunci mai devreme sau mai târziu va avea loc cu siguranță o metamorfoză cu el, în timpul căreia începe să emită emanații de radiu. Nu putem spune când va avea loc această transformare, pentru că, aparent, se întâmplă întâmplător. Dar putem spune că după un timp, numit timp de înjumătățire al radiului, probabilitatea ca transformarea să se fi produs va fi una din două.
Dar elementele radioactive nu suferă o singură transformare, ci o serie întreagă de transformări succesive în alte elemente, iar fiecare dintre ele are propriul său timp de înjumătățire. Se poate spune că elementele cu un timp de înjumătățire lung sunt stabile, în timp ce elementele cu un timp de înjumătățire scurt se poate spune că sunt instabile. Dacă acum urmărim orice element în transformările sale, atunci, de regulă, el va exista pentru o lungă perioadă de timp sub formă de elemente cu un timp de înjumătățire lung și pentru o perioadă scurtă de timp sub forma de elemente cu un timp de înjumătățire scurt. .
Ca urmare, dacă observăm procesul pentru o perioadă foarte lungă de timp, vom descoperi că elementele cu timpi de înjumătățire lungi sunt mai frecvente decât elementele cu timpi de înjumătățire scurt. Aceasta înseamnă că un studiu bazat pe frecvența elementelor observate și care nu urmărește soarta unui singur atom ratează cu ușurință materiale foarte radioactive cu timpi de înjumătățire scurt. De aici vedem că sustenabilitatea este caracteristică majorității lumii. Astfel, absența formelor instabile, pe care le găsim în seriile biologice din cauza incapacității lor de a supraviețui în lupta pentru existență, se observă în evoluția elementelor radioactive deoarece formele instabile trec atât de repede încât nu le observăm în aceeași măsură. pe măsură ce observăm forme mai sustenabile.
O consecință a acestei predominanțe statistice a stabilității în univers este că știm foarte puțin despre ceea ce se întâmplă în perioadele critice de instabilitate. Luați, de exemplu, binecunoscutul efect descoperit de Arthur Compton: atunci când un foton se ciocnește cu un electron, ambii sar în direcții care pot fi determinate doar statistic. Există cel puțin o suspiciune că, de fapt, electronul și fotonul, inițial neconectați, intră într-o conexiune aici pentru o perioadă prea scurtă de timp pentru ca noi să putem determina cursul real al evenimentelor și că apoi părăsesc această conexiune printr-o conexiune din ce în ce mai slabă. conexiuni, fiecare procedând în felul său. Unii fizicieni, cum ar fi Vohm, au sugerat că cursul real al evenimentelor nu este atât de incert, dar că în acea perioadă nesemnificativă de timp în care particulele sunt împreună, are loc o secvență foarte complexă de evenimente, determinând comportamentul lor ulterioară. Dacă acest lucru este adevărat, atunci o parte semnificativă din cele mai importante fenomene fizice ne este necunoscută, deoarece trecem prin ele prea repede și nu știm cum să le înregistrăm.
Dintre aceste două tipuri de selecție naturală: prin distrugerea nepotrivitului și prin trecerea prea grăbită prin nesustenabil, aceasta din urmă este singura posibilă în cazul fenomenelor de conservare care împiedică simpla eliminare a nesustenabilului. Ashby se uită la mașini foarte complexe în care elementele sunt conectate mai mult sau mai puțin aleatoriu, așa că știm ceva despre statisticile conexiunilor și foarte puține despre detaliile acestora. Aceste mașini, în general, sunt distruse foarte repede dacă nu sunt introduse în ele elemente de siguranță, cum ar fi limitatoarele de amplitudine în circuitele electrice. Acțiunea unor astfel de limitatoare conferă sistemului un oarecare conservatorism. Prin urmare, mașinile Ashby tind să-și petreacă cea mai mare parte a existenței în stări relativ stabile, iar stările lor instabile, deși există, sunt atât de limitate în timp încât apar foarte puțin în studiul statistic al sistemului.
Trebuie amintit că în fenomenele vieții și comportamentului ne interesează stările relativ stabile, și nu absolut stabile. Stabilitatea absolută este realizabilă numai la valori de entropie foarte mari și este în esență echivalentă cu moartea termică. Dacă sistemul este protejat de moartea termică de condițiile la care este supus, atunci își va petrece cea mai mare parte a existenței în stări care nu sunt stări de echilibru complet, dar sunt similare cu echilibrul. Cu alte cuvinte, entropia aici nu este un maxim absolut, ci un maxim relativ sau, cel puțin, se modifică foarte lent în vecinătatea acestor stări. Tocmai aceste stări de cvasi-echilibru – nu de echilibru cu adevărat – sunt asociate cu viața și gândirea și cu toate celelalte procese organice.
Mașini cu ochi și urechi?
Mi se pare că ar fi destul de în spiritul doctorului Ashby să spună că aceste stări de cvasi-echilibru, de regulă, sunt stări în care există un schimb relativ slab de energie între sistem și mediu, dar un conexiune informaţională relativ mare între ele. Sistemele discutate de dr. Ashby au ochi și urechi și în acest fel primesc informații pentru a se adapta la mediul extern. Ei sunt aproape de automate în balanța lor energetică internă, dar sunt foarte departe de ei în entropia lor externă, sau balanța informațională. Prin urmare, echilibrul spre care se străduiesc este un echilibru în care sunt bine adaptați la schimbările din mediul extern și sunt într-o anumită măsură insensibili la astfel de schimbări. Sunt într-o stare de homeostazie parțială.
Dr. Ashby își proiectează homeostatul ca un instrument care are o astfel de conexiune cu mediul extern și detectează o anumită aleatorie în structura internă. O astfel de mașină poate învăța într-o anumită măsură, adică. adaptează formele comportamentului lor la un echilibru stabil cu mediul. Cu toate acestea, homeostatele reale dezvoltate până acum de dr. Ashby, deși capabile să absoarbă informații din mediu, conțin în structura lor internă o cantitate de informații și decizii care, evident, o depășește pe cea care trece prin organele lor, ca să spunem așa, de simț. Pe scurt, aceste mașini pot învăța, dar nu sunt mai inteligente decât creatorii lor și nici aproape la fel de inteligente. Cu toate acestea, dr. Ashby crede că este de fapt posibil să se creeze mașini mai inteligente decât creatorii lor; si in privinta asta sunt total de acord cu el. Cantitatea de informații pe care un dispozitiv o poate percepe prin simțuri nu poate fi limitată a priori la acele valori care nu necesită mai multe decizii decât erau deja incluse în structura dispozitivului. De obicei, capacitatea sistemului de a absorbi informații crește la început destul de lent în comparație cu cantitatea de informații încorporate în acesta. Și numai după ce informațiile încorporate au depășit un anumit punct, capacitatea mașinii de a absorbi informații suplimentare va începe să ajungă din urmă cu informațiile interne ale structurii sale. Dar, la un anumit grad de complexitate, informația dobândită nu numai că poate egala cu cea care a fost introdusă inițial în mașină, ci și o poate depăși cu mult; în acest stadiu de complexitate, mașina dobândește unele dintre caracteristicile esențiale ale unei ființe vii.
Complexitatea necesară
Situația luată în considerare permite o comparație interesantă cu o bombă atomică, un reactor atomic sau un incendiu într-o vatră. Dacă încercați să construiți un reactor atomic sau o bombă atomică prea mică sau să aprindeți un buștean mare cu un chibrit, veți descoperi că orice reacție atomică sau chimică pe care o inițiați se va stinge de îndată ce stimulul ei este îndepărtat și nu se va stinge niciodată. creste sau ramane la acelasi nivel. Numai când aprindetorul atinge o anumită dimensiune sau un anumit număr de molecule sunt colectate într-un reactor atomic sau masa unui izotop de uraniu atinge o anumită dimensiune explozivă, situația se va schimba și vom vedea nu numai trecătoare și incomplete. proceselor. În același mod, fenomenele cu adevărat semnificative și active ale vieții și ale învățării încep abia după ce organismul a atins un anumit stadiu critic de complexitate; și deși această complexitate este probabil realizabilă prin mijloace pur mecanice, nu prea dificile, va necesita totuși efort maxim.
Din această analiză a doar câteva dintre ideile din cartea Dr. Ashby, putem concluziona că ne oferă o perspectivă largă asupra noilor frontiere ale gândirii. Dr. Ashbn, deși posedă în esență o puternică imaginație matematică, nu este în sensul deplin al unui matematician profesionist, iar multe dintre ideile pe care le-a schițat trebuie să fie realizate de matematicieni profesioniști. Nu se consideră un matematician profesionist, dar are, fără îndoială, integritate și talent, iar cartea sa ar trebui citită ca unul dintre primele roade ale unui domeniu care merită cultivat cu sârguință.
Wiener N. O mașină mai înțeleaptă decât producătorul ei.
//Electronică. – 1953. – Vol. 26. – Nr 6. – R. 368–374.
Cartea este destinată atât specialiștilor din domeniul matematicii aplicate, informaticii și ciberneticii, cât și reprezentanților altor științe care sunt interesați de cibernetică și doresc să aplice metodele și aparatura acesteia în specialitatea lor. Citiți online sau descărcați cartea „Introduction to Cybernetics” pe fb2, scrisă de William Ross Ashby. Cartea a fost publicată în 2015, aparține genului „Literatura informatică” și este publicată la Editura Lenand, Editorial URSS.
| Prefață la ediția rusă | |||
| Prefață a autorului | |||
| Capitolul 1. | Nou | ||
| Caracteristicile ciberneticii | |||
| Aplicații ale ciberneticii | |||
| Un sistem complex | |||
| Partea I. Mecanism | |||
| Capitolul 2. | Schimbări | ||
| Transformări | |||
| Modificări repetate | |||
| Capitolul 3. | Mașini deterministe | ||
| Vectori | |||
| Capitolul 4. | Mașini cu intrare | ||
| Sisteme de conectare | |||
| Părere | |||
| Independenta in intreg | |||
| Sistem foarte mare | |||
| Capitolul 5. | Durabilitate | ||
| Ultraj | |||
| Echilibru parțial și în ansamblu | |||
| Capitolul 6. | Cutie neagră | ||
| Mașini izomorfe | |||
| Mașini omomorfe | |||
| „Cutie” foarte mare | |||
| „Cutie” incomplet observabilă | |||
| Partea a II-a. Diversitate | |||
| Capitolul 7. | Cantitatea de varietate | ||
| Diversitate | |||
| Limitele diversităţii | |||
| Importanța constrângerilor de diversitate | |||
| Varietate în mașini | |||
| Capitolul 8. | Transmiterea diversității | ||
| Circularea unui mesaj codificat | |||
| Transfer de la sistem la sistem | |||
| Capitolul 9 | Transmitere continuă | ||
| lanțul Markov | |||
| Entropie | |||
| Zgomote | |||
| Partea a III-a. Reglementare și management | |||
| Capitolul 10. | Reglarea în sistemele biologice | ||
| Supravieţuire | |||
| Cuprins | |||
| Capitolul 11. | Varietate necesară | ||
| Legea soiului necesar | |||
| Control | |||
| Câteva variante ale temei | |||
| Capitolul 12. | Regulator controlat de eroare | ||
| mașină Markov | |||
| regulamentul Markov | |||
| Reglementare deterministă | |||
| Amplificator | |||
| Jocuri și strategii | |||
| Capitolul 13. | Reglarea unui sistem foarte mare | ||
| Tulburări repetate | |||
| Design regulator | |||
| Numărul de selecție | |||
| Alegere și mașini | |||
| Capitolul 14. | Reglementare sporită | ||
| Ce este un amplificator? | |||
| Reglementare și alegere | |||
| Câștig în creier | |||
| Întărirea abilităților mentale | |||
| Anexa I | |||
| Anexa II | |||
| Literatură | |||
| Literatură adăugată în timpul traducerii | |||
| Răspunsuri la exerciții | |||
| Index alfabetic | |||
Analogii intre:
a) activitate umană conștientă, intenționată;
b) lucrul mașinilor artificiale;
c) diverse tipuri de activități ale organismelor vii, care sunt percepute ca fiind adecvate, în ciuda absenței conștiinței care le guvernează.
Gândirea umană a căutat de secole explicații pentru aceste analogii atât pe căile cunoașterii pozitive, cât și pe căile speculațiilor religioase și filozofice. O bază solidă pentru studiul lor științific și înțelegerea filozofică rațională a fost creată atunci când:
1) Darwin a propus o teorie dezvoltată în mod consecvent a originii naturale a structurii cu scop a organismelor vii și, în special, originea aparatului complex care permite organismelor vii să transmită descendenților lor structura cu scop;
2) Pavlov a stabilit posibilitatea studierii obiective a comportamentului animalelor și oamenilor și a proceselor cerebrale care reglează acest comportament fără ipoteze subiective exprimate în termeni psihologici.
În ultimele decenii, dezvoltarea rapidă a tehnologiei comunicațiilor (radio, televiziune), a automatizării și a tehnologiei informatice a condus la o extindere semnificativă a materialului propriu-zis pentru compararea funcționării mașinilor cu activitatea organismelor vii și cu activitatea conștientă a omului. . În același timp, utilizarea analogiilor între munca mașinilor pe care le creează și munca conștiinței umane a început să pătrundă din ce în ce mai mult în gândirea inginerilor. De exemplu, mediile de comunicare percep „informații” și le transmit cu acuratețe sau cu „erori”; mitralierele sunt însărcinate să urmeze una sau alta „strategie” sau „tactică” și chiar să „învețe” de la inamic tacticile pe care le-a învățat, pentru a dezvolta o tactică de răspuns adecvată; calculatoarele au „dispozitive de stocare” („memorie”); mașinile de programare în sine „dezvoltă un program” pentru calcule complexe, folosind „logica” mai mult sau mai puțin perfectă etc. Este greu de deslușit orice intenționalitate cu nuanțe filozofice în această practică a inginerilor: aceste analogii sunt pur și simplu prea naturale și îi ajută în mod clar pe ingineri să gândească și să inventeze.
Este destul de clar că munca „expedient” a mașinilor nu are independență și este doar un anexat tehnic al activității umane oportune. Cu toate acestea, experiența bogată acumulată în proiectarea automatelor și calculatoarelor este acum de mare interes ca stoc de modele care ajută la imaginarea posibilelor mecanisme naturale de control și reglare. Procesele de formare a reflexelor condiționate sunt studiate cu succes folosind mașini care simulează aceste procese. Lucrările moderne care analizează activitatea creierului se bazează în mare măsură pe analogii cu mașinile electronice complexe. În lucrările moderne despre teoria eredității, ideile despre metodele de „codificare” a informațiilor dezvoltate în teoria tehnică a comunicațiilor sunt utilizate pe scară largă.
Pentru a înțelege motivele apariției unei noi științe - cibernetica - o altă consecință a ultimei dezvoltări a ramurilor tehnologiei de mai sus este mai semnificativă. Dezvoltarea lor nu numai că oferă material nou pentru analiza filozofică a conceptelor de „control”, „reglementare” și „utilitate” aplicate mașinilor și organismelor vii, dar, în plus, a condus la apariția unor discipline speciale auxiliare de o natură non-filosofică.
Aceste discipline au apărut direct din nevoi practice sub denumirile „teoria informației”, „teoria algoritmilor”, „teoria automatelor”. Rezultatele concrete obținute în limitele lor sunt acum destul de numeroase. De exemplu, ele permit: 1) estimarea „cantității de informații” care poate fi transmisă în mod fiabil de un anumit dispozitiv de transmitere sau stocată de un anumit dispozitiv de stocare; 2) estimați cel mai mic număr de legături simple cu o schemă de acțiune dată, care este necesară pentru a putea fi utilizate pentru a construi un dispozitiv de control care îndeplinește anumite funcții specificate. În ambele exemple, rezultatele sunt exprimate prin anumite formule matematice, dar aceste rezultate sunt aplicate exact în același mod atât la construirea de mașini, cât și la analiza activităților organismelor vii.
Meritul lui N. Wiener constă în stabilirea faptului că totalitatea acestor discipline (în crearea unora dintre ele Wiener a avut un rol semnificativ) se unește în mod firesc într-o nouă știință cu un subiect destul de definit al propriei cercetări. Acum este prea târziu să discutăm despre gradul de noroc al lui Wiener când, în celebra sa carte din 1948, el a ales numele „cibernetică” pentru noua știință. Acest nume este destul de stabilit și este perceput ca un termen nou cu puțină legătură cu etimologia sa greacă. Cibernetica se ocupă cu studiul sistemelor de orice natură care sunt capabile să perceapă, să stocheze și să prelucreze informații și să le utilizeze pentru control și reglare. În același timp, cibernetica folosește pe scară largă metoda matematică și se străduiește să obțină rezultate speciale specifice care să permită atât analizarea unor astfel de sisteme (refacerea structurii lor pe baza experienței în manipularea lor), cât și sintetizarea lor (calcularea schemelor de circuite ale sistemelor capabile să transporte). Prin natura sa specifică, cibernetica nu se reduce în niciun fel la o discuție filozofică a naturii „utilității” în mașini și organismele vii și nici nu înlocuiește o analiză filozofică generală a gamei de fenomene pe care le studiază. .
Poziția autorului cărții - W.R. Ashby - ca biolog care a studiat destul de amănunțit latura abstractă, matematică a problemei, este foarte avantajoasă pentru popularizarea ideilor generale de cibernetică în rândul oamenilor pentru care aparatul matematic prezintă mari dificultăți și o intrare excesiv de detaliată în problemele ciberneticii tehnice ar fi, de asemenea, dificilă.În același timp, W.R.Ashby este destul de prudent în concluziile sale și este departe de stilul publicitar des întâlnit de a glorifica cibernetica. Cu toate acestea, cititorul ar trebui să critice afirmațiile autorului de natură metodologică și filozofică. De asemenea, trebuie avut în vedere că unele dintre concluziile autorului sunt discutabile.
A. Kolmogorov
Mulți lucrători din științele biologice - fiziologi, psihologi, sociologi - sunt interesați de cibernetică și ar dori să aplice metodele și aparatul acesteia în propria lor specialitate. Cu toate acestea, mulți dintre ei sunt îngreunați de credința că aceasta trebuie precedată de un studiu îndelungat al electronicii și al ramurilor superioare ale matematicii pure; aveau impresia că cibernetica este inseparabilă de aceste subiecte.
Autorul este însă convins că această impresie este falsă. Ideile de bază ale ciberneticii sunt în esență simple și nu necesită referire la electronică. Aplicațiile mai complexe pot necesita aparate mai complexe, dar se pot face multe, mai ales în științele biologice, cu aparate foarte simple; trebuie aplicat doar cu o înțelegere clară și profundă a principiilor implicate. Dacă subiectul este fundamentat prin principii general acceptate, ușor accesibile și apoi prezentat treptat, pas cu pas, atunci, în opinia autorului, nu există niciun motiv să ne așteptăm că nici măcar un lucrător cu cunoștințe matematice elementare nu va putea realiza o înțelegere completă a principiilor de bază ale subiectului. Și o astfel de înțelegere îi va permite să decidă exact ce aparat trebuie să stăpânească în continuare pentru lucrări ulterioare și - ceea ce este deosebit de important - care aparat poate ignora în siguranță ca nerelevant pentru sarcinile sale.
Această carte ar trebui să servească drept o astfel de introducere. Ea începe cu concepte generale, ușor accesibile și arată pas cu pas modul în care aceste concepte pot fi rafinate și dezvoltate până când conduc la probleme de cibernetică precum feedback, stabilitate, reglementare, ultra-stabilitate, informație, codare, zgomot etc. .d. Nicăieri în carte nu sunt necesare cunoștințe de matematică dincolo de algebra de bază. În special, dovezile nu se bazează nicăieri pe calculul infinitezimal (puținele referințe la acesta pot fi ignorate în siguranță; ele sunt date doar pentru a arăta modul în care calculul infinitezimal poate fi aplicat problemelor luate în considerare). Ilustrațiile și exemplele sunt preluate în principal din științe biologice, mai rar din științe fizice. Există puține suprapuneri cu cartea The Structure of the Brain, așa că cele două cărți sunt aproape independente una de cealaltă. Cu toate acestea, ele sunt strâns legate și sunt cel mai bine privite ca complementare: fiecare ajută la înțelegerea celuilalt.
Cartea este împărțită în trei părți.
Partea I examinează principalele caracteristici ale mecanismelor; se discută aspecte precum reprezentarea mecanismelor prin transformări, conceptul de „robustețe”, conceptul de „feedback”, diferitele forme de independență care pot exista în cadrul mecanismelor și cuplarea mecanismelor între ele. Această parte stabilește principiile care ar trebui urmate atunci când un sistem este atât de mare și complex (de exemplu, creierul sau societatea) încât poate fi considerat doar statistic. Se discută, de asemenea, cazul unui sistem care nu este în întregime accesibil observației directe - așa-numita „teorie a cutiei negre”.
Partea a II-a aplică metodele dezvoltate în partea I la studiul conceptului de „informație” și la studiul codificării informațiilor pe măsură ce aceasta trece prin mecanisme. Această parte examinează aplicarea acestor metode la diferite probleme din biologie și încearcă să arate cel puțin o parte din abundența posibilelor lor aplicații. Acest lucru duce la teoria lui Shannon, astfel încât, după ce a citit această parte, cititorul poate trece cu ușurință la studiul lucrărilor lui Shannon însuși.
În partea a III-a, conceptele de mecanism și informație sunt aplicate sistemelor biologice de reglare și control - atât înnăscute, studiate de fiziologie, cât și dobândite, studiate de psihologie. Acesta arată cum pot fi construite ierarhii ale unor astfel de sisteme de reglementare și control și cum, prin aceasta, devine posibilă o reglementare sporită. Oferă o prezentare nouă și, în general, mai simplă a principiului ultra-stabilității. Această parte pune bazele teoriei generale a sistemelor complexe de reglementare, dezvoltând în continuare ideile cărții „Structura creierului”. Astfel, oferă, pe de o parte, o explicație a puterii extraordinare de reglare inerente creierului și, pe de altă parte, principii pe baza cărora proiectantul poate construi mașini care posedă o astfel de putere.
Deși cartea se dorește a fi o introducere ușoară, nu este vorba doar despre cibernetică - este scrisă pentru cei care doresc să intre în acest domeniu prin muncă independentă, pentru cei care doresc să stăpânească efectiv subiectul practic. Prin urmare, conține multe exerciții ușoare, atent selectate în dificultate, cu indicații și răspunsuri detaliate, astfel încât cititorul să-și poată verifica înțelegerea a ceea ce a citit și să-și exerseze noii mușchi intelectuali pe măsură ce progresează. Câteva exerciții care necesită echipament special sunt marcate cu un asterisc: „*Exercițiu”. Omiterea lor nu va împiedica progresul cititorului.
Pentru ușurință de referință, materialul este împărțit în paragrafe; Toate referințele conțin numere de paragraf și, deoarece aceste numere apar în partea de sus a fiecărei pagini, găsirea unui paragraf este la fel de ușoară și simplă precum găsirea unei pagini. Paragrafele sunt desemnate după cum urmează: „§9/14”, care indică §14 din Capitolul 9. Figurile, tabelele și exercițiile sunt numerotate în cadrul fiecărui paragraf; deci, Fig. 9/14/2 este al doilea desen din §9/14. Referințele simple, cum ar fi „Ex. 4”, indică o referire la material dintr-un anumit paragraf. Acolo unde un cuvânt este definit formal, acesta este tipărit cu caractere aldine.
Aș dori să-mi exprim recunoștința lui Michael B. Sporn pentru că a verificat toate răspunsurile la exerciții. De asemenea, aș dori să profit de această ocazie pentru a-mi exprima profunda recunoștință guvernatorilor Spitalului Barnwood House și Dr. J. W. T. H. Fleming pentru sprijinul extins care a făcut posibile aceste studii. Deși cartea atinge multe probleme, acestea servesc doar ca mijloc; Scopul întregii cărți a fost acela de a afla ce principii ar trebui urmate atunci când se încearcă restabilirea activității normale a unui organism bolnav, ceea ce este uimitor de complex când vine vorba de oameni. Cred că o nouă înțelegere poate duce la metode noi și eficiente, deoarece nevoia de ele este mare.
W. Ross Ashby
Barnwood House Gloucester
- (teoria sistemelor) concept științific și metodologic de studiere a obiectelor care sunt sisteme. Este strâns legat de abordarea sistemică și este o concretizare a principiilor și metodelor acesteia. Prima versiune a teoriei generale a sistemelor a fost... ... Wikipedia
CIBERNETICĂ- (din grecescul kybernetike - arta controlului) - știința mașinilor autonome, în special a mașinilor controlate electronic („creierul electronic”). Cibernetica a devenit cea mai răspândită în ultima treime a secolului XX. si acum… … Enciclopedie filosofică
Sistem mare- un sistem controlat, considerat ca un ansamblu de subsisteme controlate interconectate, unite printr-un scop comun de operare. Exemple de B. s. poate servi ca: un sistem energetic care include surse naturale de energie (râuri,... ...
KOLMOGOROV- Andrei Nikolaevici [n. 12 aprilie (25) 1903] - Sov. matematician, academician (din 1939), prof. Moscova un that (din 1931). Laureat de stat Premiul URSS (1941). Membru al unui număr de străini științific instituţiilor. Cercetările lui K. au arătat că influența asupra dezvoltării teoriei mulțimilor,... ... Enciclopedie filosofică
MODEL- (franceză modele, din latină modulus măsură, eșantion, normă), în logica și metodologia științei un analog (schemă, structură, sistem de semne) definit. un fragment de realitate naturală sau socială, o creație a omului. cultura, conceptual teoretic... ... Enciclopedie filosofică
cibernetician- Cibernetica (din grecescul kybernetike „arta controlului”, din grecescul kybernao „eu conduc, controlez”, din grecescul Κυβερνήτης „timonier”) știința legilor generale ale proceselor de control și transmiterii informațiilor în mașini, trăind organisme și ... ... Wikipedia
Cibernetică- (din alt grecesc κυβερνητική „arta managementului”) știința legilor generale ale proceselor de control și transferului de informații în diverse sisteme, fie ele mașini, organisme vii sau societate. Cuprins 1 Recenzie... Wikipedia
CIBERNETICĂ- știința controlului, a comunicării și a prelucrării informațiilor (literalmente arta de a conduce). Prima persoană care a folosit acest termen pentru management într-un sens general a fost, aparent, filozoful grec antic Platon. A. M. Ampere (A. M. Ampere, 1834)… … Enciclopedie matematică
Cibernetică Marea Enciclopedie Sovietică
Cibernetică- I Cibernetica (din grecescul kybernetike arta controlului, din kybernáo conduc, controlez) știința controlului, comunicării și procesării informațiilor (Vezi Informații). Subiect de cibernetică. Obiectul principal de cercetare în K. sunt... Marea Enciclopedie Sovietică
MODELARE- metoda de studiu a obiectelor de cunoastere pe modelele acestora; construirea și studiul modelelor de obiecte și fenomene din viața reală (sisteme organice și anorganice, dispozitive de inginerie, diverse procese fizice, chimice, biologice... Enciclopedie filosofică
