Kybernetika

Z WikiKnihovna
Přejít na: navigace, hledání

Autor: Jakub Procházka

Klíčová slova: kybernetika, zpětná vazba, informace, řízení, systém, model, sdělování

Synonyma: kontrola, řízení

Související pojmy: OTS, informatika, automatizace, managment

nadřazené: --

podřazené: biokybernetika, automatizace, programování, ekonomická kybernetika


Vznik a vývoj

Název kybernetiky je odvozen z řeckého slova Kybernétes (,,χυβερνήτης" neboli kormidelník). Jako první tuto analogii použil francouzský matematik a fyzik André Marie Ampére[2, s.3]. Za zakladatele moderní kybernetiky je považován Norbert Wiener, americký matematik a filozof. Hlavní podnět pro vznik kybernetiky dalo mnoho objevů 40. let 20. stol. Můžeme sem řadit objev teorie informace C. E. Shannona[3]. Návrh zpětnovazebních zesilovačů Hendrika W. Bodea[3]. V neposlední řadě teorie filtrace a predikce N. Wienera, která byla tvořena pro řízení protiletadlové obrany[3]. Je také nutno podotknout, že ke vzniku kybernetiky přispěl také český vědec Antonín Svoboda, který ve spolupráci se slavným V. Bushem vyvíjel první analogové počítače[3]. Současně s nimi, pracoval Howard H. Aiken na návrhu prvního číslicového počítače[3]. Jako vědní disciplína byla představena roku 1948 v knize N. Wienera Kybernetika neboli řízení a sdělování v živých organismech a strojích[1].

Kybernetika vznikla jako spojnice mnoha různých vědních disciplín, což bylo také dáno tendencemi N. Wienera a A. Rosenbluetha vytvořit „jednotnou vědu“ a prozkoumat „bílá místa na mapě vědy[1, s.8]“ (rozuměj spoje mezi vědními obory). Kybernetika spojuje technické obory, jako jsou matematika, fyzika, elektrotechnika atd., s lékařskými obory reprezentovanými neurovědami, fyziologií a se společenskými vědami jako je psychologie, sociologie, antropologie, ekonomie popř. i právo. Obecně tedy nelze říct, že by se jednalo o ryze technický obor.

Ve druhé polovině 20. stol. se kybernetika buď přímo, nebo nepřímo podílela na vzniku nových vědních disciplín, např. kognitivní vědy, informatiky a umělé inteligence, neuronových sítích a dalších. Také díky této okolnosti začala kybernetika ztrácet na své atraktivnosti a znovu se rozdělovat na jednotlivé vědní disciplíny(které měla původně spojovat). Roku 1989 vznikla iniciativa Principia Cybernetica, jako vědecká skupina se snahou o znovuzrození klasického pojetí kybernetiky[4].

Charakteristika

Kybernetika je tedy věda zabývající se řízením a sdělováním v živých organismech a strojích. Řízením je zde myšleno efektivní vysílání a zpracování informací pro sledování určitého cíle. Sdělováním, potom efektivní komunikace mezi objektem a prostředkem řízení (objekt: živá buňka - sval; prostředek: Centrální Nervová Soustava)[5, s.166. Heslo: Kybernetika]. Jako živé organismy zde lze chápat např. člověka, ale i jejich celá společenství a uspořádání. Jako stroje chápejme dnešní počítače apod. Dříve se mohlo jednat o samoregulující mechanický stroj(parní stoj a Wattův regulátor viz. níže). Kybernetika tedy musí zkoumat podobnosti mezi živými organismy a stroji („hľadá cesty zblíženia riadiacich systémov[5, s.166. Heslo: Kybernetika]). Lépe řečeno, zkoumá živé organizmy, převážně lidské. Jeho centrální nervovou soustavu, senzorické orgány, pohybový aparát apod. Tyto podobnosti se kybernetika pokouší popisovat matematickými rovnicemi. Tato oblast kybernetiky se nazývá kybernetika teoretická. Výsledky zkoumání podobností se nejčastěji používají pro optimalizaci funkce nějakého automatu (např. člověk vs. robot), nebo pro optimalizaci ekonomicko-společenské reality. Také může jít o pohnutky hnané touhou nahradit nefunkční lidské orgány, např. umělé srdce, „aktivní“ protézy lidských končetin, nebo nahrazení lidských očí strojem[1, s.23.]. Této oblasti říkáme kybernetika aplikovaná. Pro zkoumání podobností se často využívá modelů skutečných systémů.

Principy kybernetiky

K řízení, kontrole a sdělování kybernetika využívá principu zpětné vazby a teorie informace (přenos, zpracování a uchování informace). Dále jsou jako nejdůležitější principy uváděny zákon nutné variety a model[3].

Soubor:Regulator.PNG
obr. 2: Příkald záporné zpětné vazby Wattova regulátoru.

Zpětná vazba(obr. 1.) je název pro situaci kdy výstup nějakého systému ovlivňuje jeho vstup. Jako příklad může posloužit Wattův parní regulátor(obr. 2.), nebo orientace v prostoru pomocí zraku. Ve druhém případě je náš pohyb regulován podle toho, jak daleko se nacházíme od určitého místa a jaký je náš cíl např. zvednutí tužky[1, s.12.]. Zpětná vazba může být kladná, např. u zesílení signálu, nebo záporná, která způsobuje samoregulaci objektu řízení (př. Zvednutí tužky nebo Wattův regulátor).

Informace ve spojitosti s kybernetikou je označení pro „to“ co se vyměňuje mezi objektem řízení a prostředkem řízení. A to jak v procesu kdy prostředek vysílá informaci, tak i v procesu, kdy objekt posílá informaci o svém současném stavu zpětnou vazbou. Obecněji lze říci, že„informace snižuje nebo odstraňuje neurčitost systému[6, heslo: informace]. Jako opak informace označujeme entropii („míru neuspořádanosti/neurčitosti“).

Model je jednoduše řečeno uměle vytvořená situace z reálného světa. Využívá skutečnosti, že pomocí soustavy matematických rovnic lze popsat jakoukoliv situaci, vyskytující se v reálném světě. V kybernetice se využívá pro studování systémů, aniž by bylo nutno do nich reálně zasahovat. Umožňuje tedy realizaci nejdůležitějšího znaku kybernetiky, kterým je studium řízení v různých systémech nezávisle na hmotě[7] (nezávisle na systému samotném).

Zákon nutné variety v podstatě říká, že chceme-li pomocí řízení odstranit neurčitost, pak množství neurčitosti odstraněné za jednotku času nemůže být větší, než je kapacita řídícího systému jako komunikačního kanálu. Jinak řečeno pro dobré řízení musí být řídící systém v jistém smyslu modelem systému řízeného[3].

Reference

Česká společnost pro kybernetiku a informatiku http://www.cski.cz/
Principia Cybernetica http://cleamc11.vub.ac.be
Web Dictionary of Cybernetics and Systems http://pespmc1.vub.ac.be/ASC/indexASC.html

Použité zdroje

  1. Wiener, Norbert. Kybernetika : neboli řízení a sdělování v živých organismech a strojích. Vyd. 1. Praha: SNTL, 1960. 152 s.
  2. HEYLINGEN, F., Joslin, C. Kybernetika a kybernetika druhého řádu. Institut systemického koučování [online]. 2003 [cit. 2010–11–01]. Dostupný z URL: http://www.systemic.cz/document/cybernetics.pdf
  3. Vysoký, Petr. Padesát let kybernetiky. Vesmír [online]. Roč. 77, č. 603, 1998/11. [cit. 2010-11-28]. Dostupný z URL: http://vesmir.cz/clanek/padesat-let-kybernetiky. ISSN 1214-4029.
  4. Heylighen, F. - Joslyn, C. – Turchin, V. (editors). Principia Cybernetica Web [online]. Principia Cybernetica: Brussels, 1993-7-8 (created). Dostupné z URL http://cleamc11.vub.ac.be.
  5. Pekelis, Viktor. Malá enciklopédia kybernetiky. Vydanie prvé. Bratislava: Mladé léta, 1981. 309 s.
  6. KTD - Česká terminologická databáze knihovnictví a informační vědy (TDKIV)[databáze online].NK ČR: Ex Libris, 2005 [citováno 2010-11-29]. Dostupné z URL: http://aleph.nkp.cz/F/?func=file&file_name=find-b&local_base=ktd.
  7. Beneš, Pavel. Kybernetika a změna paradigmatu. Infow[online]. Datum vytvoření 2008-11-24 [cit. 2010-11-29]. Dostupné z URL http://www.inflow.cz/kybernetika-zmena-paradigmatu.