Наука и техника Наука и техника - Значение кибернетики
  23.10.2018 г.  
Главная arrow Кибернетика arrow Рассуждения конца 60-х arrow Значение кибернетики
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Значение кибернетики
Рейтинг: / 0
ХудшаяЛучшая 
16.10.2010 г.
Кибернетика имеет большее или меньшее значение в исследовании саморегулирующихся систем различного типа. В физиологии и технике она играет особую роль.
Из всех разделов кибернетики наиболее разработанной оказалась теория информации, поэтому вполне естественно, что она быстрее других направлений кибернетики пробила себе дорогу в физиологию. Выясним на примере физиологии, что может дать кибернетика наукам, изучающим более конкретно определенные системы передачи и переработки информации.
B работе саморегулирующихся систем как органических, так и технических, информация играет исключительную роль. Винер подчеркивает неразрывное единство управления и связи. Управление неизбежно включает в себя передачу определенных сигналов управляемому органу, а также от органа к командному пункту. Это значит, что в самоуправляющейся системе необходимо собирание информации на входе, передача информации по каналам связи, накопление информации (в накопителях или памяти), преобразование (по определенным алгоритмам) информации в центральной нервной системе, вычислительной машине и т.д.
Надо иметь в виду, что любая система управления в человеческом коллективе также включает в себя передачу сигналов по каналам связи. Эти каналы могут быть естественными, например при языковом общении между людьми, они могут включать в себя от примитивных (звонки, флажки) до сложнейших (печать, телефон, телеграф, радио, телевидение) средств связи.
Кибернетика поэтому придает большое значение анализу передачи и преобразования информации. При этом в соответствии с предметом научения этой науки, ее совершенно не интересует, между людьми ли осуществляется обмен сигналами или между человеком и машиной, ли между машинами. Для нее не имеет значения также, каковы конкретные средства передачи сигналов - звуковая, электрическая или оптическая сигнализация. Ее интересуют общие закономерности передачи и преобразования информации независимо от материального субстрата, осуществляющего эту передачу и преобразование.
Теория информации, разработанная первоначально главным образом применительно к решению задач наиболее рациональной передачи сигналов по линиям связи (в узком смысле: телефон, телеграф), оказалась весьма плодотворной и для анализа систем, действующих в организме, особенно ряда сторон деятельности нервной системы и органов чувств. Как кибернетическая система в технике, так и организм прежде всего воспринимают, как было отмечено, сигналы. Они воспринимают совокупности сигналов, несущих информацию.
В прошлом физиология, исследуя способность организмов к различению сложных раздражителей, оценивала последние лишь по количеству отдельные, отличных друг от друга компонентов, на которые можно расчленить раздражитель, т.е. лишь по их физической сложности. С этой точки зрения один короткий звук - менее сложный раздражитель, чем 4 коротких звука различной длительности. Но это, как показывает кибернетика, недостаточно полная оценка сложности раздражителя. Раздражитель не оценивался с точки зрения содержащегося в нем количества информации. И это вполне естественно, ибо физиология не располагала понятиями и математическими средствами для такого анализа.
В действительности каждый раздражитель, независимо от его физической сложности, есть элемент определенной совокупности раздражителей, следовательно, для оценки раздражителя необходимо оценить его и в связи со всей совокупностью раздражителей дать ему статистическую оценку. Раздражитель, сложен он или прост - должен быть выделен из совокупности других раздражителей. Степень трудности этой задачи и определяется статистической сложностью. Последняя, очевидно, зависит не от природы (физической сложности) раздражителя, а от числа раздражителей, образующих совокупность. Точнее от количества возможных альтернативных выборов, необходимых для выделения раздражителя из совокупности. Чем больше требуется осуществить выборов для выделения искомого раздражителя, тем большее количество информации о совокупности он несет.
Количественная оценка статистической сложности раздражителя дается на основе методов теории информации. Если появление раздражителей, различаемых по определенным признакам, равновероятно, то несомая ими информация определяется как двоичный логарифм их числа. Этот логарифм характеризует количество возможных альтернативных выборов, необходимых для выделения раздражителей из совокупности.
Сопоставим между собою два раздражителя - А и Б.
Одночленный раздражитель
Физически элементарен
Один короткий звук
Опыт: испытывается в определении абсолютного различения длительности звука и используется 8 звуков, отличных друг от друга
Четырехчленный раздражитель
Физически более сложен
4 последовательных звука различной длительности
Опыт: выработка дифференцировок. Этот раздражитель используется как положительный условный сигнал. Тормозной сигнал такой же четырехчленный с другим расположением средних членов
Число раздражителей, различаемых по некоторому признаку,- 8
Двоичный логарифм (количество информации на раздражитель) - 3
Число раздражителей в совокупности - 2
Двоичный логарифм (количество информации на раздражитель) - 1
Таким образом, получается, что физически менее сложный раздражитель может оказаться статистически более сложным, т. е. быть носителем большего количества информации.
Для оценки количества информации, которое содержит сигнал, необходимо знать количество качеств, по которым различаются раздражители (например, длительность, частота и т.д.). Этим определяется размерность раздражителя и число градаций по каждому качеству. С учетом этого теория информации дает формулу (при равной вероятности раздражителей)  = nlog2m, где n - число размерностей, а т - число градаций каждого качества. Сигналы, несущие одну и ту же информацию, могут отличаться по коду. Так и при n = 3, т = 2 J = 31og22 = 3 и при n=l, m = 8 -log28 = 3. Теория информации, следовательно, дает ряд новых характеристик раздражителя. Для физиологии органов чувств из них наибольшее значение имеют:
1)статистическая  сложность   системы (количество информации на раздражитель);
2)способ комбинации элементов  (характер кода); 3) скорость, с .которой передается информация, содержащаяся в данной совокупности раздражителей (число двоичных знаков на символ в секунду).
Введение этих новых понятий обнаружило явную недостаточность проводившихся ранее экспериментов по различению сложных раздражителей. Оказалось, что использовались обычно раздражители, несущие примерно не более 1,59 единиц информации, в то время как в среднем слово имеет примерно 12 единиц. Следовательно, кибернетический подход потребовал постановки новых экспериментов.
Возникла новая проблема в физиологии - исследование процесса различения животным и человеком сложных раздражителей. При решении ее опять приходится оперировать новым понятием - потеря информации. Потеря информации - это количество информации, содержащееся в раздражителе, за вычетом количества информации, воспринятой организмом. Воспринятая организмом информация вычисляется из распределения правильных и ошибочных реакций на раздражитель.
Эксперименты, поставленные в связи с проникновением идей кибернетики в физиологию, позволили установить ряд новых физиологических закономерностей. Так, выявлено, что при возрастании количества информации, передаваемой в единицу времени, наблюдается достижение некоторой предельной величины воспринятой организмом информации, которая дальше не растет, несмотря на рост общего количества передаваемой информации. Максимум воспринятой информации, достигаемый при различных кодах, неодинаков. Для звукового анализатора, например, оптимальным является код с двумя градациями. При возрастании общего количества информации, содержащейся в сигнале, растет время реакции организма.
 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam