Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (КИ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 63 страниц)
Кибернетика медицинская
Киберне'тика медици'нская, научное направление, связанное с проникновением идей, методов и технических средств кибернетики в медицину. Развитие идей и методов кибернетики в медицине осуществляется в основном в направлениях создания диагностических систем для различных классов заболеваний с использованием универсальных или специализированных ЭВМ; создания автоматизированного электронного медицинского архива; разработки математических методов анализа данных обследования больного; разработки метода математического моделирования на ЭВМ деятельности различных функциональных систем; использования математических машин для оценки состояния больного. Об истории развития и теоретических основах К. м. подробнее см. Кибернетика биологическая .
Внутренняя организация диагностической системы состоит из медицинской памяти (аккумулированный медицинский опыт в данной группе заболеваний) и логического устройства, позволяющего сопоставить с существующим медицинским опытом симптомы, выявленные при обследовании больного, а также быстро произвести сложную статистическую обработку клинического материала в любом заданном направлении.
Метод математического моделирования на ЭВМ деятельности разных функциональных систем организма позволяет раскрыть многие важные стороны их деятельности. Для выявления ряда закономерностей взаимодействия изучаемых систем по соответствующим параметрам, характеризующим функцию той или иной системы организма (например, сердечно-сосудистой), составляют математические уравнения. Решение этих уравнений позволяет судить о закономерностях исследуемой системы.
Математические машины используются для быстрой оценки состояния больного во время большой и сложной операции и в послеоперационный период. При таких операциях контроль за состоянием важнейших функций оперируемого осуществляют при помощи различных электронных приборов и аппаратов многие специалисты (физиолог, биохимик, гематолог и др.). Усилия врачей и математиков, работающих в области К. м., направлены на создание кибернетической системы, позволяющей в течение нескольких секунд оценить, сопоставить и интегрировать показания многочисленных приборов и указать правильное решение о принятии необходимых мер для восстановления жизненно важных функций больного.
Дальнейшее развитие К. м. направлено на разработку средств, существенно помогающих врачу и увеличивающих его логические и творческие возможности.
Лит.: Вишневский А. А., Артоболевский И. И., Быховский М. Л., Принципы построения диагностических машин, «Вестник АМН СССР», 1964, № 2, с. 42; Ларин В. В., Баевский Р. М., Введение в медицинскую кибернетику, М. – Прага, 1966; Быховский М. Л. Вишневский А. А., Кибернетические системы в медицине, М., 1971 (библ.); Биологическая и медицинская кибернетика, М.,1971.
А. А. Вишневский, С. Ш. Харнас.
Кибернетика техническая
Киберне'тика техни'ческая, научное направление, связанное с применением единых для кибернетики идей и методов при изучении технических систем управления. К. т. – научная основа комплексной автоматизации производства, разработки и создания систем управления на транспорте, ирригационных и газораспределительных системах, на атомных электростанциях, космических кораблях и т.п. Проблема «человек – машина», охватывающая вопросы рационального распределения функций между человеком и автоматически действующими устройствами в сложных системах управления (в которых человек принимает непосредственное участие как обязательное звено системы), является одной из главных в К. т. Наибольшее объединение функций человека и автомата достигается в так называемых киборгах («кибернетических организмах»), то есть устройствах с высокой степенью симбиоза в физических и интеллектуальных действиях человека и технических средств автоматики. Киборги, так же как и роботы-манипуляторы, находят все более широкое применение при управлении объектами в недоступных или опасных для жизни человека условиях. Участие человека в работе автоматизированных систем управления привело к тому, что, кроме физиологических особенностей человека-оператора, существенное значение стало приобретать его психологическое состояние. Так возникло новое направление научных исследований, теснейшим образом связанное с К. т., – инженерная психология , важнейшей задачей которой является разработка методов использования психофизиологических особенностей человека при проектировании и эксплуатации сложных человеко-машинных систем управления.
При решении многих задач (таких, например, как навигация судов и летательных аппаратов, создание измерительных и контрольных устройств, разработка читающих автоматов и др.) специалисты в области К. т. стремятся использовать применительно к технике управления пути и приемы, выработанные природой; это привело к формированию большого самостоятельного направления, пересекающегося с К. т., – бионики .
Одним из направлений К. т. является распознавание образов . Распознающие системы применяют не только при создании читающих автоматов, но и при распознавании и анализе ситуаций, характеризующих состояние технологических процессов или физических экспериментов, а также при разработке медицинских автоматических средств диагностики и пр. К К. т. относится и идентификация объектов управления, т. е. определение динамических характеристик управляемых объектов на основе наблюдения и измерения некоторых их параметров и внешних возмущающих воздействий. Разработка и исследование различных методов идентификации представляет собой самостоятельное направление в К. т. К К. т. можно отнести также и исследования в области теории прогнозирования и разработки автоматических прогнозирующих устройств.
Характерной особенностью развития К. т. в конце 1960—начале 70-х гг. является широкое использование вычислительной техники в технических системах управления и в том числе автоматизированных системах управления предприятием (АСУП). Создание таких систем – задача сложная и многогранная; ее научной базой служит К. т., системотехника , информации теория , кибернетика экономическая , причем часто невозможно указать грань между этими научными направлениями. К. т. проводит исследования и решает задачи, относящиеся главным образом к нижним уровням управления производством (агрегатом, технологическим процессом и цеховой системой), а системотехника делает упор на средние уровни управления (административно-организационное управление предприятием, комбинатом или отраслью), а также на автоматизацию процессов проектирования и автоматизацию сложных научно-экспериментальных работ (например, при геофизических и гидрофизических исследованиях и т.п.). Все уровни управления тесно взаимосвязаны. Поэтому к созданию автоматизированной системы управления подходят как к единой целостной проблеме, комплексно решая задачи проектирования, разработки, изготовления, испытания, наладки и эксплуатации. При этом принимают во внимание как чисто технические, так и административно-организационные, экономические, социальные, правовые и этические аспекты этой целостной проблемы. Создание АСУП требует большой предварительной организационной и технической подготовки. Организационная подготовка – это прежде всего алгоритмизация процессов и составление алгоритмов управления подсистемами и системой в целом. Техническая подготовка заключается в выборе стандартных или (при необходимости) разработки новых технических средств (вычислительных машин, устройств изображения информации, пультов управления и т.д.), необходимых для эффективного функционирования АСУП.
Вследствие большой насыщенности систем управления разнородными техническими средствами возросло значение автоматического контроля как средства повышения надежности функционирования систем. Решение этой задачи, так же как и общей задачи повышения эффективности АСУП, в значительной мере связано с предоставлением человеку-оператору необходимой обобщенной визуальной информации. Для этой цели созданы различные средства отображения информации (знаковые индикаторы, мнемосхемы, световые табло, установка промышленного телевидения и специальные экраны, действие которых основано на использовании оптоэлектроники, голографии и т.д.) с учётом психофизиологических особенностей человека, предоставляющие ему возможность активно участвовать в процессе управления.
В большинстве технических систем управления отсутствует априорная информация, необходимая для оптимального управления, и человек-оператор должен накапливать её в процессе эксплуатации системы. Поэтому изучавшиеся в теории автоматического управления различные адаптивные системы имеют не меньшее значение и при разработке АСУП. В этом проявляется преемственность и даже некоторое совпадение задач теории автоматического управления и К. т. Это же утверждение относится к исследованию динамических свойств АСУП (устойчивости, точности управления и т.д.), т. е. к проблематике, определяющей научное содержание как К. т., так и теории автоматического управления.
Наличие человека в системе управления потребовало решения многих новых задач, которые при изучении систем автоматического управления (САУ) не возникали. В частности, появилась необходимость изучить интеллектуальную деятельность человека в процессе управления (логическое описание его функционирования, методы описания целенаправленного поведения, процесса обучения и пр.) В связи с многообразием задач, возникающих при изучении человеко-машинных систем управления, потребовалось найти обобщающие методы исследования, с единой тоски зрения охватывающие многие из этих задач. Поэтому в 70-х гг. К. т. стала развиваться в направлении построения и изучения абстрактных моделей сложных систем управления.
Большое значение в К. т. приобретают методы решения задач устойчивости, оптимальности, распознавания образов, исследования конечных автоматов, а также экономико-математических задач, основная трудность которых заключается в наличии очень большого числа взаимодействующих элементов (подсистем), входящих в соответствующую сложную систему. Основные пути преодоления этих затруднений – методы декомпозиции и методы агрегатирования. Большое значение в К. т. имеет также проблема многих критериев, заключающаяся в выборе таких значений управляющих воздействий, при которых всякое оптимальное значение, найденное для каждой из подсистем, было бы оптимальным (или субоптимальным) и для системы в целом. Аналитические методы изучения сложных систем имеют большое значение для исследования реальных систем управления производством, транспортом и т.д., но пока их практическое применение невозможно из-за чрезмерной сложности задач, и более универсальными для детального изучения сложных технических систем управления являются (на 1972) методы моделирования. В отличие от традиционных методов моделирования – аналогового, цифрового или гибридного (цифро-аналогового), широко распространённых при исследовании систем автоматического управления, при моделировании систем «человек – машина» создаются специальные моделирующие комплексы и даже моделирующие центры. В их состав, помимо аналоговых и цифровых вычислительных машин, входят различные устройства отображения информации, специализированные пульты, средства связи и др., позволяющие создать
для человека-оператора условия функционирования, наиболее приближённые к реальным.
Лит.: Ивахненко А. Г., Техническая кибернетика, К., 1962; Теория автоматического регулирования, кн. 1 – 3, М., 1967 – 69; Техническая кибернетика в СССР, М., 1968; Кибернетика и вычислительная техника, в. 1– Сложные системы управления, К., 1969; Воронов А. А., Основы теории автоматического управления, ч. 3, М. – Л., 1970; Цянь Сюэ-сэнь, Техническая кибернетика, пер. с англ., М., 1956; Общая теория систем, пер. с англ. М., 1968; Исследования по обшей теории систем, М., 1969.
А. И. Кухтенко.
Кибернетика экономическая
Киберне'тика экономи'ческая, научное направление, занимающееся приложением идей и методов кибернетики к экономическим системам. В расширительном и не совсем точном смысле часто под К. э. понимают область науки, возникшую на стыке математики и кибернетики с экономикой, включая математическое программирование , исследование операций, экономико-математические модели , эконометрию) и математическую экономию. К. э. рассматривает экономику а также её структурные и функциональные звенья как системы, в которых протекают процессы регулирования и управления, реализуемые движением и преобразованием информации. Методы К. э. дают возможность стандартизировать и унифицировать эту информацию, рационализировать получение, передачу и обработку экономической информации, обосновать структуру и состав технических средств ее обработки. Именно такой подход определяет внутреннее единство и характер исследований в рамках К. э. Они служат, в частности, теоретической основой создания автоматизированных систем управления (АСУ) и систем обработки данных (СОД) в народном хозяйстве. В ряде стран соответствующие исследования ещё не выделены из проблематики системного анализа , исследования операций, науки управления (management science), например в США и Великобритании, или информатики , например, во Франции. К. э. пока находится в стадии становления. Впервые термин «К. э.» появился в начале 1960-х гг. в трудах В. С. Немчинова , О. Ланге и X. Греневского (Польша), С. Вира (Великобритания). Они же наметили и основные направления развития этой новой науки, уделив особое внимание связи системного анализа экономики с теорией регулирования, логикой и информации теорией . Однако многие существенные положения К. э. были сформулированы значительно ранее: представление экономики как системы содержится в Экономической таблице Кенэ (1758); оно было развёрнуто и научно обосновано в трудах К. Маркса и В. И. Ленина; принципиальное значение для К. э. имеют теория и практика планирования и управления народным хозяйством СССР и др. социалистических стран, особенно разработка комплекса показателей плана и стимулов его реализации; анализ потребностей и содержания информации в народном хозяйстве проводился экономической статистикой. В 50-х и 60-х гг. более широко разрабатывались прикладные вопросы создания СОД: обследование потоков данных и их рационализация, кодирование, организация обработки данных, что обеспечило эффективное использование ЭВМ в СОД (до этого они применялись для разовых расчетов и не использовались в режиме управления). Создавались более или менее абстрактные схемы регулирования экономических систем как иллюстрации теории автоматического регулирования. Все эти первоначально весьма слабо связанные исследования постепенно складывались в проблематику К. э. Ее внутренняя общность вырисовывалась по мере перехода от сравнительно небольших СОД на предприятиях и фирмах к анализу и проектированию информационных систем отраслевого и народно-хозяйственного уровня. Здесь потоки информации и обработка данных уже не могли рассматриваться обособленно от процессов планирования и управления социалистической экономикой в целом или процессов регулирования в капиталистической экономике. Особенно острым стал вопрос об информационном обеспечении крупных комплексов экономико-математических моделей. В качестве одной из центральных возникла проблема совмещения моделей управляемых объектов и моделей процессов управления как основы проектирования АСУ. От этого зависят возможности оптимизации системы управления, сочетающей разработку эффективных и оптимальных планов, обеспечение их реализации с удовлетворением определённых требований к характеристикам управляющего органа.
К. э. развивается по трём основным направлениям, которые все более тесно увязываются друг с другом. Теория экономических систем и моделей разрабатывает: методологию системного анализа экономики и ее моделирования, отражения структуры и функционирования экономических систем в моделях; вопросы классификации и построения комплексов экономико-математических моделей; проблемы экономического регулирования, соотношения и взаимного согласования различных стимулов и воздействий в функционировании экономических систем; вопросы поведения людей и коллективов. При исследовании этих проблем К. э. прежде всего опирается на политическую экономию и общую теорию систем, а также на социологию и теорию регулирования, обобщает результаты разработки экономико-математических методов и моделей. Теория экономической информации рассматривает экономику как информационную систему. Она изучает: потоки информации, циркулирующие в народном хозяйстве как коммуникации между его элементами и подсистемами, характеристики информационных каналов и передаваемых по ним сообщений; экономические измерения и вообще знаковые системы в экономике, т. е. языки экономического управления, включая разработку комплексов хозяйственных показателей, правил их расчёта (эти вопросы выделяются в экономическую семиотику); процессы принятия решений и обработки данных в информационных системах народного хозяйства на всех его уровнях и вопросы наилучшей организации этих процессов. Здесь К. э. тесно соприкасается с теорией информации, исследованиями по определению полезности или ценности информации, семиотикой , теорией программирования, информатикой. Теория управляющих систем в экономике конкретизирует и сводит воедино исследования остальных разделов К. э. Она направлена на комплексное изучение и совершенствование системы управления народным хозяйством и отдельными хозяйственными объектами, а в конечном счете, – на их оптимальное функционирование. Особое внимание уделяется: проблемам планирования и руководства реализацией планов – методологии, технологии и организации этих функций управления, использованию комплексов экономико-математических моделей и других научных методов в практике управления; разработке внутренне согласованного комплекса экономических, административных, правовых и других стимулов и норм управления, построению организационных структур органов управления; изучению и учету человеческих факторов (социально-психологических и т.п.) в процессах хозяйственного управления, взаимодействию человека и машины в АСУ; проблемам проектирования и внедрения АСУ в целом. К. э. рассматривает АСУ не как «пристройку» к тем или иным органам управления для обработки данных, а как саму систему управления хозяйственным объектом, основанную на комплексном применении экономико-математических методов и моделей, современной информационно-вычислительной техники – с соответствующей технологией и организацией её работы. По этим направлениям в СССР ведутся исследования и прикладные разработки на всех уровнях управления народным хозяйством: от системы Госплана СССР и отраслевых АСУ до АСУ предприятий.
24-й съезд КПСС наметил создать в перспективе общегосударственную автоматизированную систему сбора и обработки информации. В 9-й пятилетке (1971—75) увеличивается ввод в действие АСУ предприятиями, организациями промышленности и сельского хозяйства, связи, торговли и транспорта.
Основные научно-исследовательские центры в области К. э.: Центральный экономико-математический институт АН СССР, институт экономики и организации промышленного производства Сибирского отделения АН СССР, институт кибернетики АН УССР, Научно-исследовательский экономический институт Госплана СССР, Вычислительный центр АН СССР и др.
Лит.: Немчинов В. С., Экономико-математические методы и модели, [2 изд.], М., 1965; Вир С., Кибернетика и управление производством, пер. с англ., 2 изд., М., 1965; Берг А. И., Черняк Ю. И., Информация и у правление, М., 1966; Ланге О., Введение в экономическую кибернетику, пер. с польск., М., 1968; Кобринский Н. Е., Основы экономической кибернетики, М., 1969; Маиминас Е. З., Процессы планирования в экономике: информационный аспект, 2 изд., М., 1971; Математика и кибернетика в экономике. Словарь-справочник, М., 1971; Глушков В. М., Введение в АСУ, К., 1972; Greniewski Н., Cybernetuka niematematyczna, Warsz., 1969.
Е. З. Майминас.
Кибернетики институт
Киберне'тики институ'т Академии наук УССР, научно-исследовательское учреждение в г. Киеве. Институт основан в 1962 на базе вычислительного центра АН УССР, созданного в 1957. Проводит исследования в области теоретической, экономической, биологической, технической кибернетики, системотехники, вычислительной техники и вычислительной математики. В институте разработан и внедрён в промышленное производство ряд электронных цифровых, аналоговых и гибридных машин, созданы типовые автоматизированные системы управления производством, системы проектирования сложных технических объектов. Издаёт журналы «Кибернетика» (с 1965) и «Автоматика» (с 1956). Награжден орденом Ленина (1969).
