SYSTÉMOVÁ METODOLOGIE (VII) Kybernetika Ak. rok 2011/2012 vbp 1
ZÁKLADNÍ SMĚRY A DISCIPLÍNY Teoretická kybernetika (vědecký aparát a metody ke zkoumání kybernetických systémů; používá abstraktní modely matematické povahy (matematická logika, teorie kódování, teorii algoritmů, teorii automatů, řízení, regulace, )) Technická kybernetika (problematiky konstruování a ovládání automatických výpočetních systémů (robotika, inženýrská psychologie, konstrukce strojů s umělou inteligencí)) Aplikovaná kybernetika (čerpá s předchozích dvou; např. BIONIKA (umělé receptory, ruce, smysly), LINGVISTIKA, VOJENSTVÍ, LÉKAŘSKÁ KYBERNETIKA, ROZPOZNÁVÁNÍ, KLASIFIKACE, ) Ak. rok 2011/2012 vbp 2
DEFINICE Kybernetika je věda o řízení a zpracování informací v technických systémech i živých organizmech a kolektivech (skládají se z živých organizmů a technických systémů (Wiener) Kybernetika je věda zabývající se studiem systémů libovolné povahy, které jsou schopny přijímat, zachovávat a zpracovávat informace a užívat je pro řízení a regulaci (Kolmogorov) Kybernetika je věda o vhodné kontrole jakéhokoliv uspořádání, které je vnímáno jako organický celek (Beer) Ak. rok 2011/2012 vbp 3
Procesy kybernetické abstrakce Teorie kybernetiky Kybernetika Metody kybernetiky - teorie řízení - modely - teorie algoritmů - bloková schémata - teorie informací - černá schránka - teorie her - pokus, omyl Kybernetická abstrakce Dynamický samořídící systém s cílovým chováním Vědní obory specializované dle objektů Oborová abstrakce Reálné objekty Ak. rok 2011/2012 vbp 4
W. Ross Ashby (představitel rané kybernetiky) Kybernetika se má ke skutečným strojům (elektronickým, mechanickým, nervovým a ekonomickým) stejně jako se má geometrie k reálným předmětům v prostoru ideální svět GEOMETRIE KYBERNETIKA reálný svět Pozemský svět TVARY Pozemský svět ŽIVOT Ak. rok 2011/2012 vbp 5
DEFINICE Kybernetika prvního řádu pozorovatele ze systému úplně vyloučila Kybernetika druhého řádu zaměřuje se především na výzkum role (lidského) pozorovatele při vytváření modelů systémů (např. kvantová mechanika) při konstruování dalších pozorovatelů přílišná ideologická horlivost princip pozorovatele pozorovatele (pozoruje sama sebe) odlučování kybernetiky od práce s konkrétními jevy (!!!) Ak. rok 2011/2012 vbp 6
INFORMACE A ZPĚTNÁ VAZBA Pojmy kybernetiky, které zobecněly také v manažerské praxi zpětná vazba model entropie regulace řízení Ak. rok 2011/2012 vbp 7
INFORMACE A ZPĚTNÁ VAZBA Entropie (z řeckého εντροπία = směrem k ) ve fyzice, teorii pravděpodobnosti, matematice, informatice vyjadřuje míru neuspořádanosti daného systému Termodynamický systém s nízkou entropií - "zúženým" rozložením pravděpodobnosti, a tedy "vysokou" schopností konat práci. Termodynamický systém s vysokou entropií - "rozšířeným" rozložením pravděpodobnosti, a tedy nízkou schopností konat práci. Ak. rok 2011/2012 vbp 8
INFORMACE A ZPĚTNÁ VAZBA Informační entropie úzká souvislost s termodynamickou entropií často také nazývana Shannonovou entropií po Claude E. Shannonovi (1916, Michigan 2001, Boston), americký elektronik a matematik, zvaný otec teorie informace. Byl zakladatelem teorie návrhu digitálních elektrických obvodů. založil nový vědní obor - teorii logických sítí, čímž otevřel prostor pro teorii konečných automatů a následně k teorii číslicových počítačů Ak. rok 2011/2012 vbp 9
INFORMACE A ZPĚTNÁ VAZBA Shannonova myš (též myška) První sestrojený učící se mechanismus. Na počítač napojený ocelový vozíček, který projížděl bludištěm. Dokázal si zapamatovat správné a nesprávné odbočky. Při druhém pokusu projet bludištěm již náhodně netápal, ale jel k cíli nejkratší možnou cestou za 15 sekund. První jízda, kdy se teprve učil cestu, zabrala 60 sekund. Byla to první ukázka umělé inteligence a učícího se stroje. Ak. rok 2011/2012 vbp 10
INFORMACE A ZPĚTNÁ VAZBA ZPĚTNÁ VAZBA Wattův regulátor otáček Znázornění funkce Wattova regulátoru Ak. rok 2011/2012 vbp 11
INFORMACE A ZPĚTNÁ VAZBA ZPĚTNÁ VAZBA Příklad: v ekosystémech je každý druh schopen exponenciálního populačního růstu; tyto tendence jsou ovlivňovány různými vyrovnávajícími iterakcemi uvnitř ekosystému; nespoutaný exponenciální růst může být pouze v narušeném ekosystému některé rostliny se promění v plevele někteří živočichové se promění ve škůdce některé druhy vymizí. Ak. rok 2011/2012 vbp 12
Děkuji za pozornost Ak. rok 2011/2012 vbp 13