Пригожин І., Стенгерс І. Порядок із хаосу. М: Прогрес, 1986.

Хакен Г. Інформація та самоорганізація. М: Світ. 1991.

Капра Ф. Павутина життя. Нове наукове розуміння живих систем. К.,: Софія, М.: ВД Геліос, 2002.

Вінер Н. Кібернетика, або Управління та зв'язок у тварині та машині. М. 1983.

1. Ешбі у.Р. Введення у кібернетику. М., 2006.

Запитання для самоконтролю

Що таке керування?

Які дисипативні структури ви знаєте?

Що таке брюсселятор?

Яке співвідношення управління та самоорганізації у соціальних системах?

Лекція № 6. Структура ноосфери та взаємодія природи та суспільства

Термін «ноосфера» етимологічно пов'язані з грецьким словом «ноос» - розум. Саме поняття вперше використав французький вчений Е. Леруа, зазначаючи, що прийшов до цієї ідеї спільно з іншим дослідником П. Тейяром де Шарден. При цьому вони ґрунтувалися на ідеях В.І. Вернадського, озвучених у 1922 – 1923 роках під час читання лекцій у Сорбонні.

Пізніше П'єром Тейяром де Шарденом було розроблено телеологічна концепція ноосфери, основу якої лежали теософські ідеї (точка Омега як кінцевий пункт еволюції, у якому відбувається поєднання людини з Богом). В.І. Вернадським ідея ноосфери розроблялася зовсім в іншому ключі. Ця різниця у підході до трактування поняття ноосфери отримала назву дилеми Вернадського-Шардена, як протиставлення об'єктивного та суб'єктивного факторів формування ноосфери 32 .

Вчення про ноосфері сформувалося вже наприкінці життя В.І.Вернадського. Вперше він ужив цей термін у листі Б.Л.Личкову 7 вересня 1936 р. у Карлсбаді, а промовив публічно 1937 р у доповіді “Про значення радіогеології для сучасної геології”, який прочитав на 17 сесії Міжнародного Геологічного конгресу. У 1945 р, вже після смерті Вернадського, у журналі "American Scientist" вийшла його стаття "Біосфера і ноосфера", що отримала широку популярність у наукових колах. Але основні ідеї Вернадського про ноосферу були викладені у двох незакінчених за життя працях, над якими він у роки війни Найбільш повно уявлення В.І.Вернадського про ноосферу були розвинені в роботі "Наукова думка як планетне явище". Вперше вона була опублікована в 1977 р., потім з поправками увійшла до книги "Філософські думки натураліста" (1988) а 3-тє видання окремою книгою здійснилося 1991 р 33 .

В.І. Вернадський виявив геологічну роль життя, живої речовини в планетарних процесах, а в цій живій речовині він виділив людину як геологічну силу, що змінює природні біогеохімічні процеси планети. На його думку, ноосфера - це матеріальна освіта, як результат природничо-історичного розвитку біосфери і як результат планомірної праці людства. Становлення ноосфери - природне явище, що різко матеріально виявляється в навколишньому середовищі людини

Причини становлення ноосфери пов'язані з природним процесом цефалізації. Це певний напрямок еволюції, що виражається як ускладнення центральної нервової системи та збільшення обсягу головного мозку.

Геологічна дія людства на біосферу виявилося через значний час після появи в біосфері, спочатку з оволодінням вогнем, потім з розвитком землеробства.

Ноосфера – це просто «олюднена природа», це свідомо формується людиною стан природного середовища 34 .

У роботах Вернадського названо низку конкретних умов, необхідні становлення та існування ноосфери:

заселення людиною всієї планети,

різке перетворення засобів зв'язку та обміну між різними країнами,

посилення зв'язків, у тому числі політичних, між усіма державами Землі,

переважання геологічної ролі людини над іншими геологічними процесами, що протікають у біосфері,

розширення кордонів біосфери та вихід у космос,

відкриття нових джерел енергії,

рівність людей усіх рас та релігій,

збільшення ролі широких мас у вирішенні питань зовнішньої та внутрішньої політики,

свобода наукової думки та наукового шукання від тиску політичних, релігійних та інших теорій; створення умов, сприятливих для вільної наукової думки,

піднесення добробуту людей; створення реальної можливості не допустити недоїдання та голоду, злиднів та послабити вплив хвороб,

розумне перетворення первинної природи Землі таким чином, щоб вона була здатна задовольнити матеріальні, естетичні та духовні потреби населення, що росте,

виключення воєн із життя суспільства 35 .

Вернадський вважав, що становлення ноосфери пов'язані з періодом, коли стають здатними організувати своєї діяльності свідомо. Сучасну ситуацію в цьому сенсі оцінюють песимістично - забруднення природного середовища, нераціональне використання ресурсів, війни - не можна говорити про настання епохи ноосфери, але можна про становлення, про перехід до періоду ноогенезу (еволюції, керованої людською свідомістю) 36 .

Н.М. Моїсеєв пише про процес переходу біосфери в новий, ноосферний стан, як про «болісний і нешвидкий процес вироблення нових принципів узгодження своїх дій і нової поведінки людей», «нової моральності» 37 .

Ідея ноосфери є основою ноосферної стратегії розвитку цивілізації, відмінної від екстенсивної стратегії минулих століть. Раціональність при видобутку, використанні, переробці, утилізації є ключем до цієї стратегії 38 .

Іноді у складі ноосфери виділяють компоненти – антропосферу, техносферу, змінену людиною живу і неживу природу та соціосферу, при цьому антропосфера розуміється як сукупність людей як організмів, соціосфера – як сукупність соціальних факторів та інститутів, а техносфера – як частина біосфери, корінним у технічні будівлі та споруди 39 .

Література

Вернадський В. І. Біосфера та ноосфера. М., 2002.

Моїсеєв Н. Людина та ноосфера. М., 1990.

Урсул А. Д. Шлях у ноосферу: Концепція виживання та сталого розвитку цивілізації. М., 1993.

Запитання для самоконтролю:

Якою є історія формування поняття «ноосфера»?

Що означає цефалізація?

Які умови становлення та існування ноосфери?

Який зміст вкладав у поняття ноосфери Н.М. Моїсеєв?

Лекція №7. Антропогенно-природні фактори виникнення нестійкості у біосфері.

Глобальні та регіональні зміни клімату.

Метеорологічні дані вказують на зростання середньої температури Землі (так, наприклад, в Росії середньорічна температура приземного повітря зросла за останні 100 років на 1 ºС). Однак у низці регіонів (південь США, Бразильська Амазонія) відбувається деяке похолодання. Збільшується частота екстремальних погодних явищ та їх інтенсивність (шторми, повені, посухи, зимові відлиги тощо).

Глобальні зміни клімату багато вчених співвідносять зі зростанням у атмосфері концентрації про парникових газів (вуглекислого газу, метану, закису азоту та інших.).

У Четвертій оціночній доповіді Міжурядової групи експертів зі зміни клімату (МГЕЗК) зроблено висновок, що з ймовірністю 90% зміни клімату мають антропогенний характер. Ряд дослідників зазначає, що Земля і раніше зазнавала глобальних кліматичних змін, переживаючи похолодання та потепління, але темп зміни середньої температури в наш час справді великий. Є думка, що заперечує антропогенний вплив на клімат.

Рамкова конвенція та Кіотський протокол.

На Світовому саміті зі сталого розвитку в Ріо-де-Жанейро було підписано Рамкову конвенцію ООН про зміну клімату (РКЗК), яка набула чинності 21 березня 1994 року.

Це важливий політичний документ для всього міжнародного співтовариства, який зосереджує увагу на проблемі глобальної зміни клімату. РКЗК має рамковий характер. Вона дає обґрунтування необхідності міжнародної угоди щодо глобальних змін клімату. У Конвенції використано принцип "загальної, але диференційованої відповідальності", що виявляється у більш м'яких вимогах для країн з перехідною економікою.

Усі учасники РКЗК прийняли певні зобов'язання щодо інвентаризації антропогенних викидів з джерел та абсорбції поглиначами всіх парникових газів, розроблення національних програм обмеження змін клімату, наукової співпраці та обміну інформацією та освіти широких мас населення з цих питань.

У грудні 1997 р. прийнято Кіотський протокол. Протокол - це міжнародний політико-правовий документ, прийнятий у рамках діяльності з реалізації РКЗК. Він набув чинності 19 лютого 2005 року. Відмовилися від участі у Протоколі до 2013 р. лише 2 країни – США та Австралія.

У Протоколі було встановлено список парникових газів, сумарні викиди яких враховуватимуться в оцінці досягнення цільових показників. Це діоксид вуглецю (СО 2), метан (СН 4) та закис азоту (N 2 О), а також три групи довгоживучих промислових газів – гідрофторвуглеці (ГФУ), перфторвуглеці (ПФУ) та гексафторид сірки (SF 6). Промислово розвинені країни мають скоротити свої сумарні викиди цих газів не менше ніж на 5,2% порівняно з рівнем 1990 року, і зробити це до 2008-2012 років.

Найвищі зобов'язання щодо зниження викидів прийняли країни ЄС (8%), Австралія, Ісландія та Норвегія можуть збільшити свої викиди на 8%, 10% та 1% відповідно. Росія та Україна можуть зберегти обсяг викидів на рівні 1990 року. Для країн, що розвиваються, зобов'язання щодо зниження викидів не передбачені.

Значення Кіотського протоколу – у перекладі рамкової угоди Конвенції мовою чітких практичних механізмів. Важливо, що для країн-учасників зобов'язання мають юридично обов'язковий характер.

Іншим значним моментом є можливість гнучкого підходу, що забезпечується системою торгівлі квотами викиду парникових газів. Такий підхід дасть країнам, де витрати на заходи щодо зниження викидів високі, зменшити економічне навантаження, за рахунок виконання частини своїх зобов'язань шляхом придбання відповідних квот на викиди в країнах, де такі заходи з різних причин дешевші 41 .

Ще однією глобальною проблемою є зміна озонового шару. В озоновому шарі Землі відбувається падіння концентрації озону, що пов'язується з антропогенною дією, виділенням фреонів. (Є і гіпотези, що вказують на природний характер утворення «озонових дірок»).

Вперше витончення озонового шару було помічено над Антарктидою в 1985 році, пізніше також було зафіксовано у північній півкулі над частиною Європи та Північної Америки. Вважається, що руйнування озонового шару призводить до забруднення «жорсткою» ультрафіолетовою радіацією, небезпечною для тварин та рослинних організмів.

Охорона озонового шару здійснюється на основі таких міжнародних документів, як Монреальський протокол 1987 року щодо речовин, що руйнують озоновий шар та Віденська конвенція про охорону озонового шару.

Проблеми зниження біорізноманіття

Біологічна різноманітність (або біорізноманіття) розуміється як різноманітність життя у всіх її проявах, як сукупність трьох елементів - різноманітності генетичного (різноманіття генів та алелів), видового та різноманітності екосистем (таке розуміння закріплено в такому міжнародному документі, як Конвенція ООН про ).

Кожен вид, незалежно від ступеня його корисності для людини, є цінністю, кожен вид має неповторний набір генів, що склався в процесі еволюції, тому охороні підлягає весь генофонд біосфери.

Основні причини зниження біологічного розмаїття - це знищення або порушення довкілля; промисел (полювання), інтродукція чужих видів, пряме знищення з метою захисту сільськогосподарської продукції, випадкове знищення (на автомобільних дорогах, у ході військових дій, на ЛЕП та ін.), забруднення довкілля. Крім того, знищення одного виду може спричинити зникнення ще кількох.

Природа Росії має значний рівень біорізноманіття, біля країни є понад 12 500 видів судинних рослин, 2200 – мохоподібних, близько 3000 – лишайників, 320 - ссавців, понад 732 - птахів, 75 - рептилій, майже 30 ам4бий , 9 – круглоротих та близько 1 500 видів морських риб. Великий внесок нашої країни у глобальне біорізноманіття (див. таблицю).

Основні параметри біорізноманіття Російської Федерації 42

Таксономічна група	Оцінка числа видів у Росії	% у світовій фауні
Рослини
Водорості
Лишайники
Мохоподібні
Судинні рослини
Тварини
Найпростіші
Кишковосмугові
Плоскі черви
Круглі черви
Молюски
Ракоподібні
Павукоподібні
Комахи	Близько 100 000
Риби прісноводні
Риби морські	Близько 1500
Земноводні
Плазуни
Ссавці

Охорона біорізноманіття у Росії проводиться, зокрема, у межах системи територій різних типів. Особливу роль відіграє ведення «Червоних книг», а також розробка економічних та політичних механізмів охорони біорізноманіття, дослідницька та просвітницька робота.

Проблеми використання природних ресурсів.

Природні ресурси - це сукупність природних об'єктів і явищ, що використовуються в сучасному, минулому та майбутньому для прямого та непрямого споживання, що сприяють створенню матеріальних багатств, відтворенню трудових ресурсів, підтримці умов існування людства, підвищенню якості життя 43 . Це ґрунтовий покрив, корисні дикі рослини, тварини, корисні копалини, вода (для водопостачання, зрошення, промисловості, енергетики, транспорту), сприятливі кліматичні умови (головним чином тепло та волога), енергія вітру тощо.

Природні ресурси класифікуються за джерелом походження (біологічні, мінеральні, енергетичні), за приналежністю до тих чи інших компонентів природи (земельні, лісові, водні, енергетичні та інші ресурси), за ступенем виснажливості (невичерпні та вичерпні, що підрозділяються на відновлювані та невідновні) невичерпним відносять космічні та кліматичні ресурси - повітря, опади, сонячну радіацію, енергію вітру, морських припливів та відливів та ін.

Відновними вважають біологічні ресурси (тварини та рослини), а також деякі мінеральні (солі, що відкладаються в озерах, наприклад). Темпи використання відновних ресурсів повинні узгоджуватися з часом, необхідним для їхнього відновлення. До невідновних відносять більшу частину мінеральних ресурсів. Відносно відновними ресурсами називають ґрунтові та лісові. Деякі природні ресурси мають властивості відшкодованості та замінності.

Відновлення природних ресурсів – їхнє природне відновлення з часом або культивація. Деякі природні ресурси відновні кількісно, ​​але невідновні (невідновні якісно) 44 .

Для проведення комплексної оцінки гостроти проблем вичерпання природних ресурсів співвідносять показники інтенсивності використання та потенційних запасів. Для відновлюваних ресурсів враховуються такі показники, як рівень виробництва та потенціал його щорічного приросту 45 .

Сучасний стан відновлюваних ресурсів пов'язаний із низкою проблем – зникненням низки видів тварин і рослин (близько 400), щорічним скороченням площі лісів та погіршенням структури земельного фонду, одночасним збільшенням водоспоживання та забруднення вод.

(витяги з книги)

Кібернетиказаймається всіма формами поведінкиостільки, оскільки вони є регулярними, або детермінованими, або відтворюваними.
Теорія інформації грає велику роль проблемах кібернетики, оскільки теорія інформаціїхарактеризується по суті тим, що вона має справу з деяким безліччю можливостей; як її вихідні дані, так і її остаточні висновки відносяться завжди до безлічіяк такому, а не до якогось окремого елемента в ньому.
Часто не має значення навіть замкнутість або відкритість системи в енергетичному відношенні - важливий лише той ступінь, в якому система підпорядковується детермінуючим та керуючим факторам. Ніяка інформація, або сигнал, або детермінуючий фактор не можуть пройти з однієї частини системи до іншої, не відзначені як значуща подія.
Те, що має дію, називається операндом. Чинний фактор називається оператором. Те, на що перетворився операнд, називається чином. Зміна, що відбувається при цьому, називається переходом. Перехід визначається двома станами. Безліч переходів для деякої множини операндів є перетворення. Перетворення стосується того, що відбувається, а не того, чому це відбувається. Перетворення однозначноякщо воно звертає кожен операнд тільки в один образ.
Детермінована машинавизначається як машина, яка поводиться так само як замкнуте однозначне перетворення. Детерміновані системи у своїй зміні наслідують регулярні та відтворювані шляхи.
Під станомсистеми розуміється точно певна умова або властивість, яка може бути упізнана, якщо знову повториться. Кожна система має багато можливих станів. Те, що детермінована машина з одного стану не може перейти відразу в два інші стани, відповідає вимогі однозначності перетворення.
Кожна машина чи динамічна система має багато помітних станів. Якщо це - детермінована машина, то фіксація які впливають неї умов і станів, у яких перебуває, визначить, тобто. зробить єдиним, такий стан, у який вона перейде. Ці переходи станів відповідають переходам операндів під час перетворення.
Перетворення, яке представляє машину, має бути замкненим. Якщо дано замкнуте однозначне перетворення, а також деяке початкове стан, то траєкторія, що починається з цього стану, є цілком певною (тобто однозначною) і може бути обчислена.
Кожен матеріальний об'єктмістить не менше ніж нескінченну кількість змінних і, отже, не менш ніж нескінченну кількість можливих систем. Нам необхідно вибрати і вивчити лише факти, які становлять нам інтерес з погляду певної, заздалегідь зазначеної мети. Істина полягає в тому, що в навколишньому світі лише деякі множини фактів можуть давати замкнуті однозначні перетворення. Виявити такі множини іноді легко, іноді важко. Зазвичай виявлення таких множин пов'язане з іншим методом визначення системи- з методом перерахування змінних, які повинні братися до уваги.
Системаозначає не річ, а список змінних, що забезпечують однозначність перетворення.
Реальна машина, поведінка якої може бути представлена ​​деякою кількістю замкнутих однозначних перетворень, називається перетворювачемабо машиною із входом. Її входом є змінний параметр. Зміна параметрів (або входу) впливає на поведінку машини (перетворювача).
Перехідний процесвизначається як послідовність станів, що проходить перетворювачем за постійних умов до того, як вона починає повторюватися.
Дві та більше машини можна з'єднати в одну нову машину. Якщо машини повинні зберігати свою індивідуальну природу після з'єднання в одне ціле, то з'єднувати між собою можна лише входи та виходи, не торкаючись інших частин.
Якщо дія між частинами динамічної системи має круговий характер, то в ній є Зворотній зв'язок. Там, де є тільки дві частини, з'єднані так, що кожна з них впливає на іншу, властивості зворотного зв'язку дають важливу та корисну інформацію про властивості цілого. Але якщо кількість частин зростає хоча б до чотирьох і кожна частина впливає на три інші частини, то через них можна провести двадцять замкнутих петель, проте знання властивостей усіх цих двадцяти петель ще не дає повної інформації про систему. Такі складні системи не можуть розглядатися як безліч більш-менш незалежних петель зворотного зв'язку - їх можна розглядати лише як ціле.
Через усі значення слова " стійкість" проходить основна ідея " інваріантностіВона полягає в тому, що хоча система в цілому зазнає послідовних змін, деякі її властивості ( інваріанти) Зберігаються незмінними.
Стан рівноваги- Стан, що не змінюється перетворенням. Цикломназивається така послідовність станів, що повторні застосування перетворення змушують стану повертати цю послідовність. Зазвичай динамічна система, що змінюється безперервно, практично постійно піддається невеликим обуренням. Стан рівноваги може бути стійким, байдужим і нестійким.. Може виявитися необхідним виключити багато хто з них, щоб звести систему до безлічі станів, що мають реальні шанси на збереження. Часто система вважається стійкоюу припущенні, що обуреннялежать усередині певної області.
Стійкість зазвичай вважається бажаною, бо наявність її дозволяє поєднувати деяку гнучкість та активність дії з деякою сталістю. Проте стійкість який завжди хороша, бо система може упиратися у поверненні до такого стану, яке з інших причин вважається небажаним.
Дві машини пов'язані гомоморфізмом", коли однозначне лише в один бік перетворення, прикладене до більш складної машини, може звести її до форми, яка буде ізоморфна простішій машині. Таким чином, дві машини гомоморфні, якщо вони стають однаковими (ізоморфними) за спрощення однієї з них, тобто. при спостереженні її із неповним розрізненням станів.
Немає такої речі, як (єдине) поведінка дуже великий системи, взяте саме собою, незалежно від цього спостерігача. Бо скільки спостерігачів, стільки підмашин і стільки картин поведінки, які можуть різнитися аж до несумісності в одній системі. Наука займається безпосередньо не відкриттям того, якою є система "насправді", але узгодженням відкриттів різних спостерігачів, кожне з яких є лише частиною або аспектом всієї істини.
Ми фактично все наше життя оперуємо із " чорними ящиками", теорія яких є просто теорія реальних об'єктів або систем, в якій приділяється особлива увага питання про взаємозв'язок об'єкта та спостерігача, питання про те, яка інформація походить від об'єкта і як вона виходить спостерігачем. Таким чином, теорія "чорної скриньки" є просто вивчення відносини між експериментатором і навколишнім середовищем, коли особлива увага приділяється потоку інформації. Вивчення справжнього світу зводиться до вивчення перетворювачів.
Емерджентнівластивості - властивості, які не можуть бути передбачені на основі знання частин та способу їхнього з'єднання. Коли знання частин цілого повно, передбачення поведінки цілого теж може бути повним і ніякі властивості понад передбачені не можуть раптово виникнути (емерджувати). Часто, однак, наше знання з різних причин не є повним. Тоді передбачення має робитися з урахуванням неповного знання і може бути помилковим. Наприклад, може статися, що єдиним способом передбачення буде проста екстраполяція - передбачення, що ціле також матиме однакову характеристику, властиву частинам. Іноді така екстраполяція виправдовується. Але часто цей метод виявляється невдалим. І тоді ми можемо, якщо хочемо, назвати нову властивість "емерджентною". Коли система стає великою і відмінність у розмірах між частиною і цілим робиться значним, часто справді трапляється, що властивості цілого сильно відрізняються від властивостей частин.
Важливий розділ теорії "чорного ящика" займається з'ясуванням особливостей, які виникають, коли спостерігач може спостерігати лише деякі компоненти всього стану. Якщо деякі з змінних стають неспостережуваними, "система", представлена ​​змінними, що залишилися, може виявляти чудові і навіть чудові властивості. Якщо детермінована система спостерігається лише частково і тому стає непередбачуваною, то спостерігач може бути здатним відновити передбачуваність, взявши до уваги минулу історію системи, тобто. допустивши існування у ній деякого роду "пам'яті". Таким чином, наявність "пам'яті" не є цілком об'єктивною властивістю системи. Ця властивість є відношення між системою та спостерігачем і змінюється зі зміною каналу зв'язку між ними. Звернення до "пам'яті" у системі як до пояснення поведінки системи рівносильне визнанню неможливості спостерігати систему повністю. Властивості "пам'яті" є властивостями не простої "речі", а більш тонкого поняття - "кодування".
Висловлювання про деяке безлічіможе бути як істинно, так і хибно у застосуванні до елементаммножини. Акт " зв'язкуНеобхідно передбачає наявність безлічі можливостей, тобто. більш як однієї можливості. Передача та зберігання інформаціїсуттєво пов'язані з наявністю деякого безлічіможливостей. Інформація, що передається окремим повідомленням, залежить від тієї множини, з якої воно вибрано. Інформація, що передається, не є внутрішньою властивістю індивідуального повідомлення.
Термін різноманітністьу застосуванні до безлічі помітних елементів використовується у двох сенсах: 1) як кількість різних елементів; 2) як логарифм цього числа на основі 2. У логарифмічній формі одиниця розмаїття називається "біт". Так, різноманітність підлог дорівнює 1 біту. Різноманітність множини векторівне може перевищувати суми різноманітностей їх складових (логарифмічно). Складові вектора незалежніякщо різноманіття даної безлічі векторів дорівнює сумі логарифмічних різноманітностей окремих складових. Різноманітність множини не є його внутрішньою властивістю: буває, що для точного визначення розмаїття потрібно вказати спостерігача та його здатність розрізняти.
Існування будь-якого інваріантув деякій кількості явищ має на увазі наявність обмеження різноманітності. Оскільки будь-який закон природи має на увазі наявність деякого інваріанту, то всякий закон природи є обмеження різноманітності. Світ без обмежень різноманітності був би цілком хаотичним. Той факт, що щось передбачувано, Має на увазі наявність обмеження різноманітності. Звичайним і потужним обмеженням різноманітності є безперервність. Безперервна функція може переходити за кожен крок лише у сусіднє значення. Якщо перетворення призводить до злиття двох станів в один, різноманітність зменшується. При кодуванні за допомогою однозначного взаємно перетворення різноманітність не змінюється, що дозволяє однозначно відновлювати початкові форми.
Кількість різноманітності, яке може передавати перетворювач, пропорційно добутку його пропускної спроможності в бітах на кількість зроблених кроків. Діючи досить довго, будь-який перетворювач може передати будь-яку кількість різноманітності. Причиною цього є те, що вихід, якщо брати його крок за кроком як послідовність, утворює вектор, а різноманітність вектора може перевищувати різноманітність однієї з його складових. Таким чином, скорочення пропускної спроможності каналу можна компенсувати збільшенням довжини послідовності.
Розглянемо випадок, у якому кожен операнд, замість того щоб перетворюватися на певний новий стан, може перейти в один із ряду можливих станів, причому вибір конкретного стану здійснюється деяким способом або процесом, що надає кожному стану постійну ймовірністьстати чином. Саме незмінність ймовірності і забезпечує ту закономірність чи впорядкованість, де можуть грунтуватися точні висловлювання. Таке перетворення, і особливо безліч траєкторій, яке воно може зробити, називають стохастичним, щоб відрізнити його від однозначного та детермінованого перетворення.
Така послідовність станів, у якій для різних довгих інтервалів ймовірність кожного переходу однакова, називається ланцюгом Маркова. Це означає, що ймовірність кожного переходу має залежати тільки від стану, в якому знаходиться система, а не від станів, у яких вона була раніше. Багато векторів, що не виявляє обмеження різноманітності, відповідає ланцюгу Маркова, в якому на кожному етапі всі переходи рівноймовірні.
Стійка областьмарківської машини є безліч таких станів, що точка, що представляє, увійшовши в один з цих станів, вже не зможе покинути це безліч. Стан рівновагиє просто стійка область, що скоротилася до єдиного стану. Поблизу стану рівноваги система поводиться так, ніби вона "прагнула мети", якою є стан рівноваги. Однак у марківському випадку система не рухається до мети твердо і безперечно, а як би невизначено блукає серед різних станів, постійно переходячи в новий стан, якщо тільки старе не було станом рівноваги, і так само постійно зупиняючись, якщо їй станеться потрапити в стан рівноваги. Рух марківської машини до стану рівноваги виявляє об'єктивні властивості методу досягнення успіху за допомогою спроб і помилок. При з'єднанні двох машин ціле може перебувати у стані рівноваги лише тоді, коли кожна частина сама перебуває у стані рівноваги в умовах, що визначаються іншою частиною.
Інформація не може передаватися в більшій кількості, ніж дозволяє кількість різноманітності. Шеннон ввів міру кількості різноманітності, що виявляється на кожному кроці ланцюгом Маркова. Цей захід називається ентропієюбезлічі ймовірностей. Вона має максимальне значення для даного безлічі ймовірностей, у сумі 1, коли всі ймовірності рівні. Ентропія деякої ділянки ланцюга Маркова пропорційна його довжині. Інформаціясприймається як те, що усуває невизначеність, вона вимірюється кількістю невизначеності, що вона усуває.
Теорема Шеннона про передачу інформації за наявності шумів: якщо при передачі повідомлень деяким каналом кожне повідомлення має певну ймовірність випадкової зміни, то надлишокпропускна здатність каналу може звести помилки до будь-якого бажаного рівня.
Поняття " виживання"і" стійкістьтотожні, вони можуть бути приведені в точну відповідність. Деякі стани, що відповідають живому організму, є тими станами, при яких визначені суттєві зміннізалишаються всередині заданих меж.
Істотною функцією регуляторає те, що він блокує потік різноманітності від обурень до істотних змінних і тим самим зменшує різноманітність, що передається. Тільки розмаїття регулятора може зменшити різноманітність від обурень.
Значна частина деякої діяльності допускає подвійний розгляд. З одного боку, спостерігач може зазначати, що фактично відбувається значний рух та зміна; а з іншого боку, що у всій цій діяльності, оскільки вона координована та гомеостатична, зберігаються певні інваріанти, що показують ступінь здійснюваного регулювання.
Перш ніж можна буде здійснити або навіть говорити про якесь регулювання, ми повинні знати, щотут суттєво (набір суттєвих змінних) та щопотрібно (безліч допустимих станів). Регулювання буде неповним(недосконалим), коли регулятор, що розглядається як канал для передачі різноманітності або інформації, має пропускну здатність, яка в силу закону необхідного розмаїття виявляється недостатньою для зведення різноманітності, що надходить (обурює), до різноманітності допустимих станів.
У багатьох випадках попереджувальне регулювання неможливе, тобто. регулятор не може завершити свою дію до того, як почне визначатися результат. Іноді інформація, що надходить у регулятор, повинна проходити більш довгий шлях, так що регулятор відчуває вплив тільки здійсненого впливу на об'єкт регулювання. У цьому випадку отримуємо просту систему, що слідкує, керовану помилками, або регулятор із замкненою петлею, з зворотним зв'язком. Основною властивістю регулятора, керованого помилками, є те, що він не може бути досконалим. У багатьох випадках системи виявляють безперервність, тому стану істотних змінних розподіляються вздовж деякої шкали небажаності. Своєчасне повернення за цією шкалою з півдорозі може з основою бути назване "регулювальним". Таким чином, наявність безперервності уможливлює регулювання, хоч і неповне, але таке, що представляє величезне практичне значення. Допускаються невеликі помилки, а потім, передаючи свою інформацію в регулятор, вони уможливлюють регулювання, що запобігає серйознішим помилкам.
Просування окремої марківськіймашини до стану рівноваги значно менш упорядковано, ніж просування детермінованої машини, і тому марківський тип мало використовується у технічних регуляторах. Марківська машина, як і детермінована, може використовуватися як засіб управління, при цьому вона має той недолік, що її траєкторія невизначена, зате має ту перевагу, що її легко проектувати.
Основним джерелом труднощів регулюваннявеликий системи є різноманітність обурень, проти яких спрямоване регулювання. Коли система дуже велика, а регулятор набагато менший за неї, закон необхідного розмаїття відіграє основну роль. Значення цього закону полягає в тому, що коли пропускна здатність регулятора фіксована, він ставить абсолютну межу кількості регулювання (або управління), яку може здійснювати регулятор незалежно від його внутрішнього пристрою. Р.Фішер показав, що інформація, яку можна витягти з наявних даних, має максимум і що завдання кожного статистика - лише наближатися до цього максимуму.
Коли система дуже велика, різницю між джерелом впливів і системою, визначальною результат, може бути дещо невизначеним тому, що межу з-поміж них можна проводити різними рівноцінними способами. Однак довільно чи ні, але якийсь кордонзавжди має бути проведена, принаймні у практичній науковій роботі, бо інакше не можна буде зробити жодного певного висловлювання.

Передмова до російського видання
Передмова автора
Глава 1.	Нове
	Особливості кібернетики
	Застосування кібернетики
	Складна система
Частина I. Механізм
Розділ 2.	Зміни
	Перетворення
	Повторні зміни
Розділ 3.	Детерміновані машини
	Вектори
Розділ 4.	Машини із входом
	З'єднання систем
	Зворотній зв'язок
	Незалежність усередині цілого
	Дуже велика система
Розділ 5.	Стійкість
	Обурення
	Рівновага в частині та в цілому
Розділ 6.	Чорний ящик
	Ізоморфні машини
	Гомоморфні машини
	Дуже велика "скринька"
	Неповністю спостерігається "скринька"
Частина ІІ. Різноманітність
Розділ 7.	Кількість різноманітності
	Різноманітність
	Обмеження різноманітності
	Значення обмежень різноманітності
	Різноманітність у машинах
Розділ 8.	Передача різноманітності
	Звернення кодованого повідомлення
	Передача від системи до системи
Розділ 9.	Безперервна передача
	Ланцюг Маркова
	Ентропія
	Шуми
Частина ІІІ. Регулювання та управління
Розділ 10.	Регулювання у біологічних системах
	Виживання
	Зміст
Розділ 11.	Необхідна різноманітність
	Закон необхідної різноманітності
	Управління
	Деякі варіації теми
Розділ 12.	Регулятор, керований помилками
	Марківська машина
	Марківське регулювання
	Детерміноване регулювання
	Підсилювач потужності
	Ігри та стратегії
Розділ 13.	Регулювання дуже великої системи
	Повторювані обурення
	Проектування регулятора
	Кількість вибору
	Вибір та машини
Розділ 14.	Посилення регулювання
	Що таке підсилювач?
	Регулювання та вибір
	Посилення у мозку
	Посилення розумових здібностей
Додаток I
Додаток II
Література
Література, додана під час перекладу
Відповіді до вправ
алфавітний покажчик

З давніх-давен відомі аналогії між:

а) свідомою доцільною діяльністю людини;

б) роботою створених людиною машин;

в) різними видами діяльності живих організмів, які сприймаються як доцільні, незважаючи на відсутність керуючого ними свідомості.

Людська думка шукала століттями пояснення цих аналогій як у шляхах позитивного знання, і на шляхах релігійних і філософських спекуляцій. Тверда основа для наукового їх вивчення та раціонального філософського з'ясування була створена, коли:

1) Дарвін запропонував послідовно розроблену теорію природного походження доцільного устрою живих організмів і, зокрема, походження складного апарату, що дозволяє живим організмам передавати свій доцільний пристрій у спадок нащадкам;

2) Павлов встановив можливість об'єктивного вивчення поведінки тварин і людини і які регулюють цю поведінку мозкових процесів без будь-яких суб'єктивних гіпотез, що у психологічних термінах.

Протягом останніх десятиліть швидкий розвиток техніки зв'язку (радіо, телебачення), автоматики та обчислювальної техніки призвело до значного розширення самого фактичного матеріалу для зіставлення роботи машин з діяльністю живих організмів та зі свідомою діяльністю людини. При цьому в мислення інженерів все більше стало проникати використання аналогій між роботою створюваних ними машин та роботою людської свідомості. Наприклад, засоби зв'язку сприймають "інформацію" та передають її точно або з "помилками"; на автомати покладається завдання слідувати тій чи іншій "стратегії" або "тактиці" і навіть "вчитися" у противника засвоєної ним тактиці, з тим щоб виробити доцільну тактику у відповідь; обчислювальні машини мають "запам'ятовуючі пристрої" ("пам'ять"); програмуючі машини самі "розробляють програму" складних обчислень, користуючись більш менш досконалою "логікою", і т.д. У цій практиці інженерів важко побачити якусь філософсько забарвлену навмисність: просто зазначені аналогії надто природні і явно допомагають інженерам думати і винаходити.

Цілком зрозуміло, що "доцільна" робота машин не має жодної самостійності і є лише технічним додатком до доцільної діяльності людини. Однак багатий досвід, накопичений при конструюванні автоматів та обчислювальних машин, в даний час вже представляє великий інтерес як запас моделей, що допомагають уявити собі можливі природні керуючі та регулюючі механізми. Процеси формування умовних рефлексів успішно вивчаються за допомогою машин, що моделюють ці процеси. Істотно спираються аналогії зі складними електронними машинами сучасні роботи, аналізують діяльність мозку. У сучасних роботах з теорії спадковості значне застосування знаходять уявлення про засоби "кодування" інформації, розроблені в технічній теорії зв'язку.

Для розуміння причин виникнення нової науки - кібернетики - важливіше інше наслідок нового розвитку зазначених вище розділів техніки. Їх розвиток не тільки дає новий матеріал для філософського аналізу понять "управління", "регулювання", "доцільності" щодо застосування до машин і живих організмів, але, крім того, призвело до виникнення деяких допоміжних спеціальних дисциплін нефілософського характеру.

Ці дисципліни виникли безпосередньо з практичних потреб під назвами "теорія інформації", "теорія алгоритмів", "теорія автоматів". Конкретні результати, отримані у межах, нині вже досить численні. Наприклад, вони дозволяють: 1) оцінити "кількість інформації", яка може бути надійно передана даним передавальним пристроєм або збережено цим запам'ятовуючим пристроєм; 2) оцінити найменшу кількість простих ланок із заданою схемою дії, яке необхідно, щоб з них могло бути складено керуючий пристрій, що виконує ті чи інші задані функції. В обох прикладах результати виражаються деякими математичними формулами, а ці результати застосовні абсолютно однаково і при конструюванні машин, і при аналізі діяльності живих організмів.

Заслугою М. Вінера є встановлення факту, що сукупність цих дисциплін (у створенні деяких із них Вінер брав значну участь) природно об'єднується у нову науку з досить певним власним предметом дослідження. Зараз вже пізно сперечатися про ступінь удачі Вінера, коли він у своїй відомій книзі в 1948 вибрав для нової науки назву "кібернетика". Ця назва досить встановилася і сприймається як новий термін, що мало пов'язаний зі своєю грецькою етимологією. Кібернетика займається вивченням систем будь-якої природи, здатних сприймати, зберігати та переробляти інформацію та використовувати її для управління та регулювання. При цьому кібернетика широко користується математичним методом і прагне отримання конкретних спеціальних результатів, що дозволяють як аналізувати такі системи (відновлювати їх пристрій на підставі досвіду поводження з ними), так і синтезувати їх (розраховувати схеми систем, здатних здійснювати задані дії), завдяки цьому своєму конкретному характеру кібернетика жодною мірою не зводиться до філософського обговорення природи "доцільності" в машинах і в живих організмах, не замінюючи також собою загального філософського аналізу кола явищ, що вивчається нею.

Положення автора книги - У.Р.Эшби - як біолога, досить ґрунтовно вивчив абстрактну, математичну сторону справи, дуже виграшно для популяризації загальних ідей кібернетики серед осіб, для яких математичний апарат становить великі труднощі, а надмірно детальне входження в питання технічної кібернетики теж було б важко, При цьому У. Р. Ешбі досить обережний у своїх висновках і далекий від рекламного стилю прославлення кібернетики, що нерідко зустрічається. Проте читач має критично ставитися до висловлювань автора методологічного та філософського характеру. Слід також пам'ятати, деякі висновки автора є дискусійними.

О.Колмогоров

Багато працівників біологічних наук - фізіологи, психологи, соціологи - цікавляться кібернетикою і хотіли б застосовувати її методи та апарат у своїй власній спеціальності. Проте багатьом із них заважає переконання, що цьому має передувати тривале вивчення електроніки та вищих розділів чистої математики; вони склалося враження, що кібернетика невіддільна від цих предметів.

Автор, однак, переконаний, що це враження хибне. Основні ідеї кібернетики, по суті, прості і не вимагають посилань на електроніку. Для більш складних додатків може знадобитися складніший апарат, проте багато можна зробити, особливо в біологічних науках, за допомогою досить простого апарату; треба тільки застосовувати його з ясним і глибоким розумінням принципів, що зачіпаються. Якщо обґрунтувати предмет загальноприйнятими, легко доступними положеннями і потім викладати його поступово, крок за кроком, то, на думку автора, немає підстав чекати, що навіть працівник з елементарними математичними знаннями не зможе досягти повного розуміння основних принципів предмета. А таке розуміння дозволить йому точно вирішити, яким апаратом він має ще оволодіти для подальшої роботи і - що особливо важливо - яким апаратом він може спокійно знехтувати, як таким, що не має відношення до його завдань.

Справжня книга має бути такого роду запровадженням. Вона починає з загальних, легко доступних понять і крок за кроком показує, яким чином ці поняття можуть бути уточнені та розвинені, поки вони не призведуть до таких питань кібернетики, як зворотний зв'язок, стійкість, регулювання, ультрастійкість, інформація, кодування, шум тощо .д. Ніде у книзі не потрібно знання математики понад елементарну алгебру. Зокрема, докази ніде не засновані на обчисленні нескінченно малих (небагатьма посиланнями на нього можна без будь-якої шкоди знехтувати; вони наведені лише з метою показати, яким чином обчислення нескінченно малих може застосовуватися до питань, що розглядаються). Ілюстрації та приклади беруться в основному з біологічних, рідше з фізичних наук. Збіг з книгою "Пристрій мозку" невеликий, тому ці дві книги майже не залежать одна від одної. Однак вони тісно пов'язані між собою, і найкраще розглядати їх як додаткові взаємно: одна допомагає зрозуміти іншу.

Книжка ділиться на три частини.

У частині I розглядаються основні риси механізмів; в ній обговорюються такі питання, як уявлення механізмів у вигляді перетворень, поняття "стійкості", поняття "зворотного зв'язку", різні форми незалежності, які можуть існувати всередині механізмів, та поєднання механізмів один з одним. У цій частині викладаються принципи, якими слід керуватися, коли система настільки велика і складна (наприклад, мозок чи суспільство), що можна розглядати лише статистично. У ній обговорюється також випадок системи, що не цілком доступна безпосередньому спостереженню, - так звана "теорія чорного ящика".

У частині II методи, розвинені у частині I, застосовуються до дослідження поняття "інформації" та дослідження кодування інформації при її проходженні через механізми. У цій частині розглядається застосування зазначених методів до різних проблем біології і робиться спроба показати хоча б частину всієї різноманітності їх можливих застосувань. Це призводить до теорії Шеннона, отже, прочитавши цю частину, читач зможе легко перейти до вивчення робіт самого Шеннона.

У частині III поняття механізму та інформації застосовуються до біологічних систем регулювання та управління - як до вроджених, що вивчаються фізіологією, так і до набутих, що вивчаються психологією. У ній показується, як можуть будуватися ієрархії таких систем регулювання та управління та як за допомогою цього стає можливим посилення регулювання. У ній дається новий і загалом простіший виклад принципу ультрастійкості. Ця частина закладає основи загальної теорії складних систем регулювання, розвиваючи далі ідеї книги "Пристрій мозку". Таким чином, вона дає, з одного боку, пояснення виняткової здатності регулювання, властивої мозку, а з іншого боку - принципи, на основі яких проектувальник може будувати машини, що мають таку здатність.

Хоча книга задумана як легке введення, вона не є просто балаканею про кібернетику - вона написана для тих, хто хоче шляхом самостійної роботи увійти в цю область, для тих, хто хоче насправді практично опанувати предмет. Тому вона містить багато легких вправ, ретельно підібраних за ступенем складності, із вказівками та докладними відповідями, так що читач у міру просування може перевіряти засвоєння прочитаного та вправляти свої нові інтелектуальні м'язи. Деякі вправи, що вимагають спеціального апарату, відзначені зірочкою: "Упр.". Їхня перепустка не ускладнить просування читача.

Для зручності посилань матеріал поділено на параграфи; при всіх посиланнях наводяться номери параграфів, і оскільки ці номери стоять на кожній сторінці зверху, знайти параграф так само легко та просто, як знайти сторінку. Параграфи позначаються так: "§9/14", що вказує на §14 гл.9. Малюнки, таблиці та вправи нумеруються всередині кожного параграфа; так, рис.9/14/2 є другий малюнок §9/14. Прості посилання, наприклад "Упр. 4", позначають посилання на матеріал усередині цього параграфа. Там, де слово формально визначається, воно надруковане напівжирним шрифтом.

Я хотів би висловити вдячність Майклу Б.Спорну, який перевірив усі відповіді до вправ. Я хотів би також скористатися нагодою, щоб висловити глибоку подяку керівникам лікарні "Барнвуд Хаус" та д-ру Дж. У.Т.Х.Флемінгу за широку підтримку, яка уможливила ці дослідження. Хоча книга зачіпає багато питань, вони є лише засобом; метою всієї книги було з'ясувати, які принципи потрібно слідувати, намагаючись відновити нормальну діяльність хворого організму, надзвичайно складного, якщо йдеться про людину. Я вірю, що нове розуміння може призвести до нових та дієвих методів, бо потреба у них велика.

У.Росс Ешбі

"Барнвуд Хаус" Глостер

У цій книзі, написаній відомим англійським фахівцем у галузі кібернетики Вільямом Россом Ешбі, викладаються основні поняття кібернетики - "науки про управління та зв'язок у тварині та машині". Автор обговорює можливість широкого застосування ідей кібернетики в різних галузях людської діяльності. Книга починається з роз'яснення загальних, доступних понять, і крок за кроком автор показує, яким чином ці поняття можуть бути уточнені та розвинені, поки вони не приведуть до таких питань кібернетики, як зворотний зв'язок, стійкість, регулювання, кодування і т.д. Виклад супроводжується великою кількістю спеціально підібраних прикладів та вправ, не вимагаючи від читача знань понад елементарну алгебру.

Книга розрахована як на фахівців у галузі прикладної математики, інформатики та кібернетики, так і на представників інших наук, які цікавляться кібернетикою та бажають застосовувати її методи та апарат у своїй спеціальності. Читати онлайн або скачати книгу «Введення в кібернетику» у fb2, автор якої Вільям Росс Ешбі. Книга видана у 2015 році, належить жанру «Комп'ютерна література» та випускається видавництвом Ленанд, Едиторіал УРСС.

- (теорія систем) наукова та методологічна концепція дослідження об'єктів, що являють собою системи. Вона тісно пов'язана із системним підходом і є конкретизацією його принципів та методів. Перший варіант загальної теорії систем був ... Вікіпедія

Кібернетика- (Від грец. kybernetice - мистецтво управління) - наука про самоврядні машини, зокрема про машини з електронним управлінням («електронний мозок»). Кібернетика набула найширшого поширення в останній третині 20 ст. і зараз… … Філософська енциклопедія

Велика система- керована система, що розглядається як сукупність взаємозалежних керованих підсистем, об'єднаних спільною метою функціонування. Прикладами Би. можуть служити: енергосистема, що включає природні джерела енергії (річки, …

КОЛМОГОРІВ– Андрій Миколайович [р. 12 (25) квіт. 1903] - Рад. математик, акад. (З 1939), проф. Моск. ун та (з 1931). Лауреат Держ. премії СРСР (1941). Член ряду іностр. наук. установ. Дослідження До. надали значить. впливом геть розвиток множин теорії,… … Філософська енциклопедія

МОДЕЛЬ- (франц. modele, від лат. modulus міра, зразок, норма), у логіці та методології науки аналог (схема, структура, знакова система) визнач. фрагмента природної чи соціальної реальності, породження людський. культури, концептуально теоретич. Філософська енциклопедія

Кібернетик- Кібернетика (від грец. kybernetike «мистецтво управління», від грец. kybernao «правлю кермом, керую», від грец. Κυβερνήτης «кормчий») наука про загальні закономірності процесів управління та передачі інформації в машинах, живих організмах і ... Вікіпедія

Кібернетика- (Від ін. грец. κυβερνητική «мистецтво управління») наука про загальні закономірності процесів управління та передачі інформації в різних системах, чи то машини, живі організми чи суспільство. 1 Огляд … Вікіпедія

Кібернетика- наука про управління, зв'язок та переробку інформації (буквальне мистецтво управління кермом). Першим, хто використав цей термін для управління в загальному сенсі, був, мабуть, давньогрецький філософ Платон. А. М. Ампер (А. М. Ampere, 1834). Математична енциклопедія

Кібернетика Велика Радянська Енциклопедія

Кібернетика- I Кібернетика (від грецьк. kybernetice мистецтво управління, від kybernáo правлю кермом, керую) наука про управління, зв'язок та переробку інформації (Див. інформація). Предмет кібернетики. Основним об'єктом дослідження в До. є … Велика Радянська Енциклопедія

МОДЕЛЮВАННЯ- метод дослідження об'єктів пізнання з їхньої моделях; побудова та вивчення моделей реально існуючих предметів та явищ (органічних та неорганічних систем, інженерних пристроїв, різноманітних процесів фізичних, хімічних, біологічних …). Філософська енциклопедія