„Kibernetika” változatai közötti eltérés

atfogalmaz, anglicizmus ki, form
(atfogalmaz, anglicizmus ki, form)
{{nincs forrás}}
A '''kibernetika''' egy komplex tudományos irányzat, amely a szabályozás, vezérlés, információfeldolgozás, -továbbítás általános törvényeit kutatja. A '''kibernetika''' szót (a ''kübernétész'', gör.[[görög nyelv|görög]] szóból, jelentése: ''kormányos'') [[1946]]-ban [[Norbert Wiener]] alkotta.<ref name = Wiener-1>{{en}} {{hiv-web | url = http://www.livinginternet.com/i/ii_wiener.htm | cím = Norbert Wiener Invents Cybernetics | elérés = 2008-12-30}}</ref>
 
== Történelmi visszapillantás ==
 
''Kibernetika vagy szabályozás és hírközlés élőlényekben és gépekben'' című művében az információfeldolgozást és a szabályozást tartja az új tudományterület alapjának; ezzel és számos más munkájával erős lökést adott e tudománynak. Már régebben is történtek lépések e téren.
{{clear}}
A fiziológus [[Richard Wagner (fiziológus)|Richard Wagner]] fiziológus szerves rendszerek szabályozóköreit vizsgálta, és 1925-ben matematikai nyelven leírt egy szabályozási folyamatot, amely nem műszaki természetű: a vázizomzatnak a változó környezeti erőkhöz való alkalmazkodását. A ''homeosztázis'' fogalma, amelyet [[Walter Bradford Cannon]] alakított ki 1932-ben, azt fejezi ki, hogy szerves szabályozási rendszerek gondoskodnak arról, hogy egyes fiziológiai mennyiségek megengedett határok között maradjanak, illetve optimális értéket vegyenek fel. H. Schmidt 1940-ben rámutatott arra, hogy a technikában és az élőlényekben fellépő szabályozási folyamatoknak vannak közös vonásai. Eközben különböző műszaki területeken építettek fel szabályozóköröket; az elsők közül való [[James Watt]] [[centrifugál regulátor|centrifugális szabályozója]]. 1913-ban valósítja meg [[Alexander Meissner]] a róla elnevezett ''visszacsatolási kapcsolásban'' a szabályozásban fontos ''visszacsatolás'' elvét híradástechnikai célokra, miután [[James Clerk Maxwell]] már 1868-ban közzétette elméleti munkáit a visszacsatolás ''feed-back'' (ang.,angolul: ''visszacsatolás'') mechanizmusáról.
 
Wiener a légelhárítás kérdéseivel foglalkozva került szembe szabályozáselméleti problémákkal. Feltételezte, hogy például egy ember célirányos mozgása, amikor egy tárgyat meg akar fogni, szabályozási folyamatnak tekinthető.
 
== A kibernetikai kutatások tárgya ==
A kibernetika ''dinamikus'' rendszereket vizsgál, olyan rendszereket, amelyek a külvilággal való kölcsönhatás során változnak. E rendszerek szerepének, struktúrájának és viselkedésének törvényszerűségeit kutatja. Fontos működési elv a ''szabályozás'', amely kompenzálja a külvilágnak a rendszerre gyakorolt zavaró hatásait, illetve elősegíti a rendszer alkalmazkodását a változó külső feltételekhez. Ennek az az előfeltétele, hogy a rendszer ''észlelje'' a külvilág hatásait, vagyis információt tudjon felvenni és feldolgozni.
 
=== A kibernetika területei ===
 
=== A kibernetikai kutatás módszerei ===
Kibernetikai kutatásokban ''absztrahálnak'', azaz eltekintenek a különböző szakterületeken található dinamikus rendszerek mindenkori megvalósulásától és általánosítanak; például a szabályozáselmélet szempontjából nem fontos, hogy egy ''szabályozókör'' részei szervek, műszaki tárgyak vagy embercsoportok. Az elméleti kibernetika felhasználja a vektor- és mátrixszámítást, a topológiát, a halmazelméletet, az algebrát, a matematikai logikát, a matematikai statisztikát, a valószínűségszámítást, a differenciálegyenletek elméletét és más matematikai diszciplínákat.
 
A kibernetika fontos segédeszköze a ''modell'', egy mesterségesen felállított rendszer, amely előírt kérdésfeltevésben valamely reális rendszer fontos tulajdonságait vagy funkcióit tükrözi. Amennyiben a modell tulajdonságai hasonlóak a valóságos tárgy tulajdonságaihoz, ezzel új felismerésekhez jutnak a kutatás tárgyát képező rendszerről. Absztrakt módon egy rendszert, amelyről modellt akarunk készíteni, ''[[fekete doboznak''doboz]]nak (angolul: ''black box'', ang., [[fekete doboz]]) tekintünk, ami azt is jelenti, hogy a szerkezetét nem ismerjük. Hogy ezt megismerjük, véletlen vagy meghatározott jeleket, ''bemenőjeleket'' közlünk a dobozzal, és a hatást a ''kimenőjeleken'' figyeljük vagy mérjük meg. E jelek vizsgálatából matematikai módszerek segítségével meghatározható a kapcsolatukat leíró ''átmeneti függvény''.
 
== Az információelmélet néhány fogalma ==
Az [[információelmélet]] az elektromos hírtovábbítás kutatása során jött létre 1948 körül. Alapítói: [[Claude Elwood Shannon]], [[Norbert Wiener]] és [[Andrej Nyikolajevics Kolmogorov]]. Az információelmélet az információk átvitelének és feldolgozásának törvényszerűségeivel foglalkozik, és az ''információtartalom'' fogalmának bevezetésével az információátvitel technikája számára kvantitatív mértéket alkotott. Az információt az ''adótól'' a ''vevőállomáshoz'' jelekkel visszük át; a jelek fizikai jelenségek, például hang- vagy fényhullámok, vagy elektromos impulzusok. Az átvitel előfeltétele az, hogy az adónak és a vevőnek azonos legyen a ''jelkészlete'' az átviendő hír számára, például az ''M'' = {''A, B, C, D''} halmaz, vagy ugyanazon nyelvnek az ábécéje. A vevőállomás számára a ''hír'' nem más, mint lehetséges események sora közül egyetlen esemény bekövetkezése; vagyis ''megszűnik a bizonytalanság''. Az ilyen hiányos sürgöny: "holnap érkezem a vonattal…órakor Károly" csak részben csökkenti a bizonytalanságot; ''információtartalma'' azoknak a vonatoknak a számától függ, amelyek a küldő irányából naponta a címzett lakóhelyére érkeznek.
 
Az ''információtartalom mértékének'' meghatározása céljából képzeljük el, hogy a lehetséges híreket kódfává rendezik. A kettős elágazások ''n'' számát nevezik az ''információ mértékének'', és ennek egysége a ''bit'' (jelbit) (''bi''nary dig''it'', ang., ''kettős jel'').
 
== A szabályozáselmélet néhány fogalma ==
Egy ''szabályozókör'' részei úgy működnek együtt, hogy a fellépő zavaró tényezőket kiküszöbölik, és a szabályozott rendszert működőképes állapotban tartják. Egy ''gőzturbina fordulatszámát'' például centrifugális szabályozó segítségével lehet szabályozni. A fordulatszám egy ''szelepen'' át a turbinába áramló gőz mennyiségétől függ, és ha a növekvő terhelés miatt a fordulatszám csökken, a ''beáramló gőzmennyiség'' növelésével az eredeti értéket ismét el lehet érni. A szelep zárószerkezetén levő készüléken be lehet állítani a turbina fordulatszámának a ''kívánt értékét'' normális terhelés mellett. A ''terhelés ingadozása'' külső zavar formájában hat a rendszerre.
 
Sematikusan ábrázolni lehet egy ''szabályozókör'' részeinek együttműködését. A ''szabályozott szakasz'' egy létesítményében a ''szabályozandó mennyiséget'' kell a szabályozási folyamat során ''előírt értéken'' tartani. A szabályozandó mennyiség pillanatnyi vagy ''tényleges'' értékét ''érzékelő'' méri, és közli a szabályozóval, amely összehasonlítja a tényleges értéket és az előírt értéket, és eltérés esetén, ha ''különbség'' van az előírt érték és a tényleges érték között, átviszi a ''hibajelet'' a ''beállítótagra''. Ez módosítja az ún. ''beállítóáramot'', amely úgy változtatja a szabályozandó mennyiséget, hogy az eltérés kisebb lesz. A turbina szabályozókörében a gőzturbina a szabályozott szakasz, a fordulatszám a szabályozandó mennyiség, a centrifugális szabályozó az érzékelő és az emelő a szabályozó; a szelep függőleges irányú mozgása a beállítómennyiség, a szelep a beállító, a gőzbeáramlás a beállítóáram, és a terhelés ingadozásai a zavaroknak felelnek meg.
 
A szabályozás zárt hatássorozat, amelynek legfontosabb eleme a ''visszacsatolás'' a szabályozott szakasz és a szabályozó között. A szabályozókör működésére fontos, hogy a visszacsatolás ''negatív'', azaz a hibajel egy kompenzációs folyamatot indít meg, és nem növeli tovább az eltérést. A szabályozáselmélet általában elméleti alapokat nyújt, hogyan kell adott célú szabályozókört (műszaki, gazdasági, társadalmi feladat megoldására) számítani, tervezni és elemezni.
A tanulógépek területe a kibernetika egyik központi munkaterülete.
 
'''''Automatának''' nevezzük azt a műszaki berendezést, amely viselkedését és aktivitását az ember beavatkozása nélkül, önállóan változtatni tudja. Egy programvezérelt számítógép például a betáplált utasításoknak megfelelően egy közbülső eredménytől függően önállóan választja meg a következő számítási lépést.''
 
'''''Tanuláson''' az egy cél elérése érdekében tanúsított magatartás pillanatnyi megváltozását értik, amely régebbi tapasztalatokon nyugszik.''
 
Egy viszonylag egyszerű kísérlet az ''egér a labirintusban'', amelyet [[Claude Elwood Shannon]] 1951-ben publikált. A kísérlethez felhasznált eszköz egy kerekeken mozgó acéltest, amelyet a labirintus padlója alatt levő mágnes mozgatni tud. A ''tanulási fázisban'' az egér adott irányban mozog mindaddig, míg akadályba nem ütközik; ekkor kissé visszalép, és kitér az akadály elől, mondjuk úgy, hogy mindig balra fordul. A tanulási fázis sikereit, illetve kudarcait feljegyzik. A tanulási fázis végén a labirintus szerkezete az egér memóriájában van (kiismerte a labirintust), és ezzel az egér elérte a ''tudásfázist''. Ebben a fázisban anélkül szalad át a labirintuson, hogy akár csak egy akadályba is beleütközne. Különböző fajtájú tanulóautomatákat terveztek, gyakorlati megvalósításuk alkotóelemeiktől, a műszaki és anyagi ráfordítástól függ. A tanulóautomaták jelentősége nő, ide tartozik ilyen rendszerek kifejlesztése, amelyek jeleket tudnak felismerni. Például az irányítószámokon alapuló automatikus levélfeldolgozást végző '''Toshiba''' gyártmányú automata.
 
''Elképzelhetők olyan tanulóautomaták, amelyek éppúgy mentesítenék az embert a szellemi rutinmunkától, mint ahogyan a számítógépek megtakarítják a numerikus számolást.''
 
További közeledést jelentene az automata szerkezete és az élőlények között az ''önszervező rendszer'', amelyben sok átmeneti függvény kialakítja a külvilág belső modelljét.
 
== Kapcsolódó szócikkek ==
 
* [[Kibernetikai rendszer]]
* [[Gregory Bateson]]