Archiwum tagu: cybernetyka

Co to jest cybernetyka  

Cybernetyka to dział nauki zajmujący się systemami sterowania oraz przetwarzaniem i przekazywaniem informacji. Głównym celem rozważań cybernetycznych jest analiza wzajemnych oddziaływań powiązanych ze sobą układów (cybernetyka teoretyczna) oraz wprowadzanie gotowych rozwiązań cybernetycznych (cybernetyka stosowana). Cybernetyka nie obejmuje za to projektowania oraz konstruowania samych układów – tym zajmują się inne działy techniki i inżynierii. Rozwiązania cybernetyczne nie ograniczają się jednak tylko i wyłącznie do nauk technicznych, ale stosowane są również w naukach społecznych, biologii, medycynie czy ekonomii. Ogólnie rzecz biorąc, cybernetyka bada analogie, jakie występują między różnego rodzaju oddziaływaniami, które określają sposób działania maszyn, układów, ludzi, zwierząt i innych organizmów. Zasady odkryte w jednej dziedzinie nauki, na przykład w biologii, można później przenieść na kompletnie inną płaszczyznę, na przykład do rozwiązań informatycznych. Cybernetyka jest więc nauką interdyscyplinarną, o bardzo szerokim zakresie badań. Rozważania, które można uznać za badania z dziedziny cybernetyki, prowadzili już starożytni uczeni, jednak termin ten – jako konkretny, samodzielny dział nauki – zaczął oficjalnie funkcjonować dopiero w XX wieku. Za ojca cybernetyki powszechnie uważa się Norberta Wienera, amerykańskiego matematyka, który zajmował się rachunkiem prawdopodobieństwa, analizą funkcjonalną i przetwarzaniem sygnałów. Wiener był także autorem jednej z najważniejszych prac z tej dziedziny – „Cybernetyka czyli sterowanie i komunikacja w zwierzęciu i maszynie”. W Polsce za najwybitniejszego przedstawiciela nauk cybernetycznych uważa się Mariana Mazura, który opracował teorię systemów autonomicznych oraz jakościową teorię informacji. Teorie Mazura rozwijał między innymi Józef Kossecki.

Sprzężenie zwrotne  

Jednym z najważniejszych pojęć cybernetycznych jest sprzężenie zwrotne. Pojęcie to stosuje się także w innych naukach technicznych, ale właśnie w cybernetyce sprzężenie zwrotne ma szczególne znaczenie, ponieważ pozwala odkryć mechanizmy, jakie rządzą danym układem. O sprzężeniu zwrotnym mówimy wtedy, gdy w danym układzie jeden system oddziałuje na drugi i ten drugi system „rewanżuje” się oddziaływaniem w drugą stronę, na pierwszy system układu. Jeśli zaś tylko jeden system działa na drugi, mamy do czynienia ze sprzężeniem prostym. W rzeczywistości nie ma takich układów, w których można zaobserwować tylko sprzężenie proste, ponieważ zawsze oddziaływanie na drugi system wywołuje pewną reakcję. Możliwa jest tylko taka sytuacja, że w układzie nie dochodzi do sprzężeń w ogóle. Można jednak powiedzieć, że sprzężenie zwrotne jest sumą sprzężeń prostych skierowanych przeciwnie, a więc innymi słowy, że sprzężenia proste mogą występować wyłącznie w parach, a nigdy samodzielnie. Sprzężenie zwrotne zazwyczaj nie jest pojedynczym zjawiskiem, ale występuje cyklicznie, ponieważ powrót oddziaływania do pierwszego systemu inicjuje kolejne oddziaływanie i tak w kółko, aż do momentu, w którym cały cykl sprzężeń zwrotnych zostanie przerwany. W dużym uproszczeniu cykl sprzężeń można porównać do gry w tenisa, gdzie oddziaływaniami są kolejne odbicia piłki w stronę partnera (czyli drugiego systemu). Sprzężenia zwrotne nie są zawsze takie same – mogą być dodatnie albo ujemne. Sprzężenia dodatnie to oddziaływania, które zmieniają się w jednym kierunku, natomiast sprzężenia ujemne mogą mieć różne kierunki. W zależności od rodzaju sprzężenia oddziaływania mogą wzrastać, zanikać albo mieć ciągle taką samą wartość. Dzięki cybernetyce można przewidzieć, jak w konkretnym układzie będą wyglądały następne sprzężenia zwrotne.

Systemy cybernetyczne  

Dodano: 11-03-2012, Tagowanie: cybernetyka, informacje, roboty

Cybernetykę często nazywa się nauką o zachowaniu się systemów, ponieważ głównym zagadnieniem jest nie tyle struktura czy konstrukcja badanych obiektów, ale wszelkie relacje i oddziaływania, jakie zachodzą pomiędzy poszczególnymi elementami układu. Pod pojęciem „system” rozumie się w cybernetyce każdy układ lub obiekt, w którym zachodzą określone relacje. System jest więc zbiorem pewnej liczby elementów, które wzajemnie oddziałują na siebie. Gdy elementy badanego systemu również są systemami, nazywa się je wtedy podsystemami. Z kolei analizowany większy system, składający się z mniejszych systemów, określany jest mianem nadsystemu. Za pomocą tych pojęć określa się strukturę skomplikowanych układów, w których poszczególne części mogą być rozpatrywane osobno, a potem składane w jedną całość, złożoną z systemów i podsystemów. Struktura układu cybernetycznego dotyczy samych oddziaływań, bez wnikania we właściwości fizyczne, mechaniczne czy techniczne poszczególnych elementów – liczą się tylko te właściwości, które mają wpływ na przebieg oddziaływań w systemie. Teoria systemów zajmuje się określaniem rodzajów systemów oraz sposobem ich funkcjonowania. Do opisywania systemów stosuje się metodę systemową, w której korzysta się ze schematów cybernetycznych. Schematy mają zazwyczaj postać diagramów, w których systemy zaznaczane są jako prostokąty, a kierunki oddziaływań opisywane są za pomocą strzałek. Przy każdym problemie cybernetycznym należy dokładnie określić system, tak aby było jasne, które elementy są jego częścią. Opis systemu musi pozostać niezmienny przez cały proces rozważań cybernetycznych, nie wolno więc dodawać w trakcie analizy żadnych dodatkowych elementów. Konieczne jest także uwzględnienie na schemacie cybernetycznym wszystkich elementów systemu, w przeciwnym razie końcowy wynik rozważań będzie błędny i niekompletny.

Algorytmika  

Dodano: 14-03-2012, Tagowanie: cybernetyka, informacje, roboty

Algorytmika kojarzy się głównie z cybernetyką i informatyką, jednak algorytmy stosowane są w większości nauk technicznych, chociażby z tego względu, że rozwiązywanie problemów technicznych rzadko kiedy nie wiąże się z używaniem komputera. O ile algorytmika zajmuje się badaniem konstrukcji algorytmu, o tyle algorytmizacja dotyczy tworzenia konkretnego algorytmu. Żadna maszyna zaprogramowana komputerowo nie jest w stanie działać poprawnie, jeżeli napisane dla niej algorytmy zawierają jakiekolwiek błędy, dlatego właśnie algorytmika jest tak ważną nauką w dobie powszechnej komputeryzacji i rozwoju nowoczesnych technologii. Zabierając się za tworzenie algorytmów na potrzeby programów komputerowych potrzebna jest dokładna znajomość funkcjonowania maszyny oraz języka, którym się ona posługuje. Kod maszynowy jest sekwencją wielu poleceń, opisanych krok po kroku, tak aby komputer był w stanie dokładnie zrozumieć jakich czynności od niego oczekuje użytkownik. Zazwyczaj programy komputerowe do swojej pracy wykorzystują pewne dane wejściowe, które muszą odpowiednio przeliczyć, po to by uzyskać dane wyjściowe, czyli końcowy wynik. Przy tworzeniu algorytmów jedną z najważniejszych zasad jest bezwzględne stosowanie języka programowania, ponieważ komputer jest w stanie wykonać tylko jednoznacznie określone polecenia – jeśli w programie znajdą się błędy, komputer nie będzie się „domyślał” co autor ma na myśli. Ale chociaż niektóre współczesne maszyny dysponują potężną mocą obliczeniową, wciąż nie potrafią poradzić sobie ze wszystkimi algorytmami, nawet jeśli te są napisane poprawnie. Dzieje się tak dlatego, że przy obecnym stanie techniki obliczenia komputera mogą po prostu trwać zbyt długo. Algorytmów nie można stworzyć dla tak zwanych problemów nierozstrzygalnych, czyli takich, w których nie da się uzyskać konkretnych wyników dla podanych informacji wejściowych.

Polecane

Kontakt

Copyright © www.easy-graft.pl. All Rights Reserved.