Archiwum tagu: programowanie

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.

Cybernetyka w medycynie  

Dodano: 20-03-2012, Tagowanie: programowanie, analiza

Nauka i technika niemal od zawsze były bardzo ważnym sojusznikiem medycyny, która poszukiwała skutecznych rozwiązań dla szczególnie trudnych przypadków. Takim problemem jest na przykład utrata kończyny – dzisiaj korzysta się z protez, które nawet jeśli wyglądem mocno przypominają prawdziwe ręce czy nogi, wciąż odznaczają się funkcjonalnością daleką od ideału. Zaawansowane technologicznie protezy starają się naśladować naturalny ruch układu kostno-mięśniowego. Konstrukcje mechaniczne zastępuje się układami elektronicznymi, co ma umożliwić „połączenie się” sztucznej kończyny z układem nerwowym, tak aby narząd dało się sterować za pomocą własnych myśli. Brzmi jak science fiction, ale przecież mózg wysyła do reszty ciała polecenia właśnie w postaci impulsów elektrycznych. Problemem jest jednak duża zmienność częstotliwości drgań fal mózgowych, związana z różnorodnością zadań, jakie może wykonać ludzka kończyna. Zatem człowiek, który chciałby sterować swoją sztuczną ręką bądź nogą musiałby się nauczyć generować odpowiednie fale, co nie jest prostym zadaniem. Pomocne w przekazywaniu tych impulsów mogłyby być układy neuroelektroniczne, które będą sprzężone z ludzkim mózgiem. W eksperymentalnych układach tego typu neurony i nerwy tworzą wspólny system z połączeniami elektronicznymi i razem odpowiadają za komunikację między żywymi komórkami nerwowymi a układami elektronicznymi protezy. W ten sposób dane wysyłane przez elektronikę sztucznej kończyny tłumaczone są na przekaz zrozumiały dla mózgu i na odwrót. Cybernetyczna ręka mogłaby mieć zakres działania zbliżony do prawdziwej kończyny, ponieważ sygnały dotyczyłyby położenia całej dłoni i pojedynczych palców, siły uścisku dłoni, chwytania przedmiotów, a nawet pewnych bodźców czuciowych. Za pomocą cybernetycznej ręki możliwe będzie nawet rozpoznawanie kształtów i faktury dotykanych przedmiotów.

Robotyka  

Dodano: 20-03-2012, Tagowanie: programowanie, analiza

Wielu ludziom robot kojarzy się przede wszystkim z urządzeniem przypominającym człowieka lub zwierzę. Tak naprawdę jednak głównym celem robotyki nie jest wyłącznie stworzenie „sztucznego człowieka”, który będzie wyglądał, myślał i działał tak samo jak żywa istota. Oczywiście nie brakuje naukowców, którzy próbują stworzyć maszynę na ludzkie podobieństwo, ale najważniejszym zadaniem robotów jest wyręczenie człowieka w pracy, a sam wygląd robota jest kwestią drugorzędną. Roboty przemysłowe pracują znacznie szybciej niż ludzie, odznaczają się także większą precyzją, nie męczą się i nie chorują z powodu przebywania w nieprzyjaznym otoczeniu. Współczesny przemysł opiera się niemal w całości na wykorzystywaniu robotów, coraz częściej roboty trafiają także do gospodarstw domowych, na przykład jako maszyny do sprzątania, nadzorowania posesji czy pomocy osobom niepełnosprawnym. Bez robotów nie może się też obejść wojsko i policja, zwłaszcza jednostki pirotechniczne, antyterrorystyczne, zwiadowcze, bojowe czy rozbrajające niebezpieczne materiały. Roboty wkroczyły także do szpitali, gdzie zastępują lekarzy na salach operacyjnych bądź służą jako nowoczesna aparatura diagnostyczna i rehabilitacyjna. Największymi osiągnięciami w dziedzinie robotyki mogą się pochwalić Japończycy. Do tej pory udało im się skonstruować robota humanoidalnego o całkiem sporym zakresie ruchów – robot chodzi do przodu, tyłu, w bok, do góry i z powrotem, potrafi też udać się w kierunku wskazanym przez człowieka. Japoński robot rozpoznaje głosy i poprawnie reaguje na niektóre komendy, a jego głównym zadaniem jest pomoc osobom starszym albo niepełnosprawnym. Nie udało się za to jak dotąd stworzyć sztucznej inteligencji (choć są systemy spełniające pewne kryteria AI) i żadna maszyna zaprojektowana przez człowieka nie potrafi funkcjonować tak jak ludzki mózg.

Polecane

Kontakt

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