साइबरनेटिक्स क्या है

साइबरनेटिक्स - नियंत्रण प्रक्रियाओं के सामान्य कानूनों का विज्ञान और मशीनों, जीवित जीवों और उनके संघों में सूचना का हस्तांतरण। साइबरनेटिक्स सैद्धांतिक आधार है प्रक्रिया स्वचालन.

साइबरनेटिक्स के मूल सिद्धांतों को 1948 में अमेरिकी वैज्ञानिक नॉर्बर्ट वीनर ने अपनी पुस्तक साइबरनेटिक्स या कंट्रोल एंड कम्युनिकेशन इन मशीन एंड लिविंग ऑर्गेनिज्म में तैयार किया था।

साइबरनेटिक्स का उद्भव, एक ओर, अभ्यास की आवश्यकताओं के कारण होता है, जिसने जटिल स्वचालित नियंत्रण उपकरणों के निर्माण की समस्या उत्पन्न की, और दूसरी ओर, विभिन्न भौतिक क्षेत्रों में नियंत्रण प्रक्रियाओं का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिक विषयों के विकास द्वारा इन प्रक्रियाओं के एक सामान्य सिद्धांत के निर्माण की तैयारी में।

इस तरह के विज्ञानों में शामिल हैं: स्वचालित नियंत्रण और ट्रैकिंग सिस्टम का सिद्धांत, इलेक्ट्रॉनिक प्रोग्राम कंप्यूटर का सिद्धांत, संदेश संचरण का सांख्यिकीय सिद्धांत, खेल का सिद्धांत और इष्टतम समाधान, आदि, साथ ही जैविक विज्ञान का एक जटिल जो नियंत्रण प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है। जीवित प्रकृति में (रिफ्लेक्सोलॉजी, आनुवंशिकी, आदि)।

विशिष्ट नियंत्रण प्रक्रियाओं से निपटने वाले इन विज्ञानों के विपरीत, साइबरनेटिक्स सभी नियंत्रण प्रक्रियाओं की व्यापकता का अध्ययन करता है, उनकी भौतिक प्रकृति की परवाह किए बिना, और इन प्रक्रियाओं के एकीकृत सिद्धांत के निर्माण को अपना कार्य निर्धारित करता है।

सभी प्रबंधन प्रक्रियाओं की विशेषता है:

• अग्रणी और नियंत्रित (कार्यकारी) निकायों से मिलकर एक संगठित प्रणाली का अस्तित्व;

• बाहरी वातावरण के साथ इस संगठित प्रणाली की अंतःक्रिया, जो यादृच्छिक या व्यवस्थित गड़बड़ी का स्रोत है;

• सूचना के स्वागत और प्रसारण के आधार पर नियंत्रण का कार्यान्वयन;

• एक लक्ष्य और प्रबंधन एल्गोरिदम की उपस्थिति।

जीवित प्रकृति में लक्ष्य-निर्देशित नियंत्रण प्रणालियों के प्राकृतिक-कारण उभरने की समस्या का अध्ययन साइबरनेटिक्स का एक महत्वपूर्ण कार्य है, जो जीवित प्रकृति में कार्य-कारण और उद्देश्यपूर्णता के बीच संबंधों की गहरी समझ की अनुमति देगा।

साइबरनेटिक्स के कार्य में सूचना को देखने और संसाधित करने की उनकी क्षमता के संदर्भ में संरचना और नियंत्रण प्रणालियों के संचालन के विभिन्न भौतिक सिद्धांतों का एक व्यवस्थित तुलनात्मक अध्ययन भी शामिल है।

अपने तरीकों से, साइबरनेटिक्स एक ऐसा विज्ञान है जो व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार के गणितीय उपकरणों का उपयोग करता है, साथ ही साथ विभिन्न प्रबंधन प्रक्रियाओं के अध्ययन में एक तुलनात्मक दृष्टिकोण भी है।

साइबरनेटिक्स के मुख्य विभागों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• सूचना सिद्धांत;

• नियंत्रण विधियों का सिद्धांत (प्रोग्रामिंग);

• नियंत्रण प्रणाली सिद्धांत।

सूचना सिद्धांत सूचना को समझने, बदलने और प्रसारित करने के तरीकों का अध्ययन करता है।सूचना संकेतों का उपयोग करके प्रसारित की जाती है - भौतिक प्रक्रियाएं जिनमें कुछ पैरामीटर संचरित जानकारी के साथ स्पष्ट रूप से संगत होते हैं। इस तरह के पत्राचार को स्थापित करना कोडिंग कहलाता है।

सूचना सिद्धांत की केंद्रीय अवधारणा सूचना की मात्रा का एक उपाय है, जिसे किसी घटना की प्रत्याशा में अनिश्चितता की डिग्री में परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया गया है, जो संदेश प्राप्त होने से पहले और बाद में संदेश में निहित है। यह माप आपको संदेशों में जानकारी की मात्रा को मापने की अनुमति देता है, इसी तरह भौतिकी में ऊर्जा की मात्रा या पदार्थ की मात्रा को कैसे मापा जाता है। प्राप्तकर्ता के लिए प्रेषित सूचना के अर्थ और मूल्य पर ध्यान नहीं दिया जाता है।

प्रोग्रामिंग सिद्धांत प्रबंधन के लिए सूचना के प्रसंस्करण और उपयोग के तरीकों के अध्ययन और विकास से संबंधित है। सामान्य तौर पर, किसी भी नियंत्रण प्रणाली के संचालन की प्रोग्रामिंग में शामिल हैं:

• समाधान खोजने के लिए एक एल्गोरिथ्म को परिभाषित करना;

• दिए गए सिस्टम द्वारा स्वीकृत कोड में प्रोग्राम का संकलन।

दी गई इनपुट जानकारी को संबंधित आउटपुट जानकारी (कंट्रोल कमांड) में संसाधित करने के लिए समाधान ढूंढना कम हो जाता है, जो निर्धारित लक्ष्यों की उपलब्धि सुनिश्चित करता है। यह एल्गोरिथम के रूप में प्रस्तुत कुछ गणितीय पद्धति के आधार पर किया जाता है। इष्टतम समाधान निर्धारित करने के लिए सबसे उन्नत गणितीय तरीके हैं, जैसे रैखिक प्रोग्रामिंग और गतिशील प्रोग्रामिंग, साथ ही गेम थ्योरी में सांख्यिकीय समाधान विकसित करने के तरीके।

एल्गोरिथम सिद्धांत, साइबरनेटिक्स में उपयोग किया जाता है, सशर्त गणितीय योजनाओं के रूप में सूचना प्रसंस्करण प्रक्रियाओं का वर्णन करने के औपचारिक तरीकों का अध्ययन करता है - एल्गोरिदम... यहां मुख्य स्थान प्रक्रियाओं के विभिन्न वर्गों और समान (समतुल्य) के मुद्दों के लिए एल्गोरिदम के निर्माण के मुद्दों पर कब्जा कर लिया गया है। एल्गोरिदम परिवर्तन।

प्रोग्रामिंग थ्योरी का मुख्य कार्य इलेक्ट्रॉनिक प्रोग्राम्ड मशीनों की सूचना प्रसंस्करण प्रक्रियाओं को स्वचालित करने के तरीकों का विकास करना है। यहां मुख्य भूमिका प्रोग्रामिंग के स्वचालन के बारे में प्रश्नों द्वारा निभाई जाती है, अर्थात इन मशीनों की मदद से मशीनों की विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए संकलन कार्यक्रमों के बारे में प्रश्न।

विभिन्न प्राकृतिक और कृत्रिम रूप से संगठित प्रणालियों में सूचना प्रसंस्करण प्रक्रियाओं के तुलनात्मक विश्लेषण के दृष्टिकोण से, साइबरनेटिक्स प्रक्रियाओं के निम्नलिखित मुख्य वर्गों को अलग करता है:

• जीवित जीवों की सोच और प्रतिवर्त गतिविधि;

• जैविक प्रजातियों के विकास की प्रक्रिया में वंशानुगत जानकारी में परिवर्तन;

• स्वचालित प्रणालियों में सूचना प्रसंस्करण;

• आर्थिक और प्रशासनिक प्रणालियों में सूचना प्रसंस्करण;

• विज्ञान के विकास की प्रक्रिया में सूचना प्रसंस्करण।

इन प्रक्रियाओं के सामान्य नियमों को स्पष्ट करना साइबरनेटिक्स के मुख्य कार्यों में से एक है।

नियंत्रण प्रणालियों का सिद्धांत ऐसी प्रणालियों के निर्माण की संरचना और सिद्धांतों और नियंत्रित प्रणालियों और बाहरी वातावरण के साथ उनके संबंधों का अध्ययन करता है। सामान्य स्थिति में, एक नियंत्रण प्रणाली को कोई भी भौतिक वस्तु कहा जा सकता है जो उद्देश्यपूर्ण सूचना प्रसंस्करण (एक जानवर का तंत्रिका तंत्र, एक हवाई जहाज की गति को नियंत्रित करने के लिए एक स्वचालित प्रणाली, आदि) करता है।

स्वचालित नियंत्रण का सिद्धांत (टीएयू) - वैज्ञानिक अनुशासन, जिसका विषय स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों में होने वाली सूचना प्रक्रियाएँ हैं। टीएयू विभिन्न भौतिक कार्यान्वयनों के साथ स्वचालित प्रणालियों में निहित संचालन के सामान्य पैटर्न को प्रकट करता है, और इन पैटर्नों के आधार पर उच्च-गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली के निर्माण के सिद्धांतों को विकसित करता है।

साइबरनेटिक्स गणितीय योजनाओं (मॉडल) के रूप में प्रस्तुत सार नियंत्रण प्रणालियों का अध्ययन करता है जो वास्तविक प्रणालियों के संबंधित वर्गों के सूचनात्मक गुणों को संरक्षित करता है। साइबरनेटिक्स के भीतर, एक विशेष गणितीय अनुशासन उत्पन्न हुआ - ऑटोमेटा सिद्धांत, जो असतत सूचना प्रसंस्करण प्रणालियों के एक विशेष वर्ग का अध्ययन करता है जिसमें बड़ी संख्या में तत्व शामिल होते हैं और तंत्रिका नेटवर्क के काम का अनुकरण करते हैं।

महान सैद्धांतिक और व्यावहारिक महत्व की सोच के तंत्र और मस्तिष्क की संरचना के इस आधार की व्याख्या है, जो ऊर्जा के नगण्य व्यय के साथ और अत्यधिक उच्च मात्रा के साथ छोटी मात्रा के अंगों में भारी मात्रा में जानकारी को समझने और संसाधित करने की संभावना प्रदान करता है। विश्वसनीयता।

साइबरनेटिक्स बिल्डिंग कंट्रोल सिस्टम के दो सामान्य सिद्धांतों की पहचान करता है: प्रतिक्रिया और बहु-स्तरीय (पदानुक्रमित) नियंत्रण। फीडबैक का सिद्धांत नियंत्रण प्रणाली को सभी नियंत्रित निकायों की वास्तविक स्थिति और बाहरी वातावरण के वास्तविक प्रभावों की लगातार रिपोर्ट करने की अनुमति देता है। बहु-स्तरीय नियंत्रण योजना अर्थव्यवस्था और नियंत्रण प्रणाली की स्थिरता सुनिश्चित करती है।

साइबरनेटिक्स और प्रक्रिया स्वचालन

स्व-ट्यूनिंग और स्व-शिक्षण प्रणालियों के सिद्धांतों का उपयोग करते हुए पूर्ण स्वचालन, सबसे लाभदायक नियंत्रण मोड प्राप्त करना संभव बनाता है, जो जटिल उद्योगों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इस तरह के स्वचालन के लिए एक आवश्यक शर्त किसी दिए गए उत्पादन की उपलब्धता, एक विस्तृत गणितीय विवरण (गणितीय मॉडल) की प्रक्रिया है, जो कंप्यूटर में दर्ज की जाती है जो इसके संचालन के लिए एक कार्यक्रम के रूप में प्रक्रिया को नियंत्रित करती है।

यह मशीन विभिन्न मापने वाले उपकरणों और सेंसर से प्रक्रिया के पाठ्यक्रम के बारे में जानकारी प्राप्त करती है, और मशीन, प्रक्रिया के उपलब्ध गणितीय मॉडल के आधार पर, कुछ नियंत्रण आदेशों के साथ अपने आगे के पाठ्यक्रम की गणना करती है।

यदि इस तरह के मॉडलिंग और पूर्वानुमान वास्तविक प्रक्रिया की तुलना में बहुत तेजी से आगे बढ़ते हैं, तो कई विकल्पों की गणना और तुलना करके सबसे लाभप्रद प्रबंधन मोड चुनना संभव है। विकल्पों का मूल्यांकन और चयन मशीन द्वारा ही, पूरी तरह से स्वचालित रूप से और मानव ऑपरेटर की सहायता से किया जा सकता है। इसमें एक महत्वपूर्ण भूमिका मानव ऑपरेटर और नियंत्रण मशीन के इष्टतम युग्मन की समस्या द्वारा निभाई जाती है।

प्रबंधन और सूचना प्रसंस्करण की विभिन्न प्रक्रियाओं के विश्लेषण और विवरण (एल्गोरिथ्माइजेशन) के लिए साइबरनेटिक्स द्वारा विकसित एकीकृत दृष्टिकोण का बहुत व्यावहारिक महत्व है, इन प्रक्रियाओं को क्रमिक रूप से प्राथमिक क्रियाओं में विभाजित करके जो वैकल्पिक विकल्पों ("हां" या "नहीं") का प्रतिनिधित्व करते हैं।

इस पद्धति का व्यवस्थित अनुप्रयोग मानसिक गतिविधि की तेजी से जटिल प्रक्रियाओं को औपचारिक रूप देना संभव बनाता है, जो उनके बाद के स्वचालन के लिए पहला आवश्यक चरण है।एक मशीन और एक व्यक्ति के सूचना सहजीवन की समस्या में वैज्ञानिक कार्य की दक्षता बढ़ाने की बहुत संभावनाएं हैं, अर्थात वैज्ञानिक समस्याओं को हल करने में रचनात्मकता की प्रक्रिया में एक व्यक्ति और एक सूचना-तार्किक मशीन की सीधी बातचीत।

तकनीकी साइबरनेटिक्स - तकनीकी प्रणालियों के प्रबंधन का विज्ञान। तकनीकी साइबरनेटिक्स के तरीके और विचार शुरू में समानांतर और स्वतंत्र रूप से संचार और नियंत्रण से संबंधित अलग-अलग तकनीकी विषयों में विकसित हुए - स्वचालन, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स, टेलीकंट्रोल, कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, आदि में। साइबरनेटिक्स, जो संचार और नियंत्रण प्रौद्योगिकी के सभी क्षेत्रों के लिए एक एकीकृत सैद्धांतिक आधार बनाता है।

तकनीकी साइबरनेटिक्स, सामान्य तौर पर साइबरनेटिक्स की तरह, नियंत्रण प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है, भले ही ये प्रक्रियाएं उन प्रणालियों की भौतिक प्रकृति की परवाह किए बिना होती हैं जिनमें ये प्रक्रियाएं होती हैं। तकनीकी साइबरनेटिक्स का केंद्रीय कार्य उनकी संरचना, विशेषताओं और मापदंडों को निर्धारित करने के लिए प्रभावी नियंत्रण एल्गोरिदम का संश्लेषण है। प्रभावी एल्गोरिदम को इनपुट जानकारी को आउटपुट नियंत्रण संकेतों में संसाधित करने के नियमों के रूप में समझा जाता है जो एक निश्चित अर्थ में सफल होते हैं।

तकनीकी साइबरनेटिक्स का निकट संबंध है स्वचालन और टेलीमैकेनिक्स, लेकिन उनके साथ मेल नहीं खाता, क्योंकि तकनीकी साइबरनेटिक्स विशिष्ट उपकरणों के डिजाइन पर विचार नहीं करता है। तकनीकी साइबरनेटिक्स साइबरनेटिक्स के अन्य क्षेत्रों से भी संबंधित है, उदाहरण के लिए, जैविक विज्ञान से प्राप्त जानकारी नियंत्रण के नए सिद्धांतों के विकास की सुविधा प्रदान करती है, जिसमें नए प्रकार के ऑटोमेटा के निर्माण के सिद्धांत शामिल हैं जो मानव मानसिक गतिविधि के जटिल कार्यों का अनुकरण करते हैं।

तकनीकी साइबरनेटिक्स, अभ्यास की जरूरतों से उत्पन्न, व्यापक रूप से गणितीय उपकरण का उपयोग करते हुए, अब साइबरनेटिक्स की सबसे विकसित शाखाओं में से एक है। इसलिए, तकनीकी साइबरनेटिक्स की प्रगति साइबरनेटिक्स की अन्य शाखाओं, दिशाओं और शाखाओं के विकास में महत्वपूर्ण योगदान देती है।

तकनीकी साइबरनेटिक्स में एक महत्वपूर्ण स्थान इष्टतम एल्गोरिदम का सिद्धांत है या, जो अनिवार्य रूप से वही है, स्वत: नियंत्रण के लिए एक इष्टतम रणनीति का सिद्धांत जो कुछ इष्टतमता मानदंड का चरम प्रदान करता है।

अलग-अलग मामलों में, इष्टतमता मानदंड भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक मामले में, क्षणिक प्रक्रियाओं की अधिकतम दर की आवश्यकता हो सकती है, दूसरे में, एक निश्चित मात्रा के मूल्यों का न्यूनतम प्रसार, आदि। हालाँकि, विभिन्न प्रकार की समस्याओं को तैयार करने और हल करने के लिए सामान्य तरीके हैं। इस प्रकार का।

समस्या को हल करने के परिणामस्वरूप, स्वचालित प्रणाली में इष्टतम नियंत्रण एल्गोरिथ्म या संचार प्रणाली के रिसीवर में शोर की पृष्ठभूमि के खिलाफ संकेतों को पहचानने के लिए इष्टतम एल्गोरिथ्म आदि निर्धारित किया जाता है।

तकनीकी साइबरनेटिक्स में एक अन्य महत्वपूर्ण दिशा स्वचालित अनुकूलन के साथ सिस्टम के संचालन के सिद्धांत और सिद्धांतों का विकास है, जिसमें सिस्टम या उसके भागों के गुणों में एक उद्देश्यपूर्ण परिवर्तन शामिल है, जो इसके कार्यों की बढ़ती सफलता सुनिश्चित करता है। इस क्षेत्र में, स्वचालित खोज द्वारा ऑपरेशन के इष्टतम मोड में लाए गए और अप्रत्याशित बाहरी प्रभावों के तहत इस मोड के करीब बनाए रखने वाले स्वचालित अनुकूलन सिस्टम का बहुत महत्व है।

तीसरा क्षेत्र जटिल नियंत्रण प्रणालियों का विकास सिद्धांत है, जिसमें बड़ी संख्या में तत्व शामिल हैं, जिनमें भागों के जटिल अंतर्संबंध और कठिन परिस्थितियों में काम करना शामिल है।

सूचना के सिद्धांत और एल्गोरिदम के सिद्धांत का बहुत महत्व है, विशेष रूप से, परिमित राज्य मशीनों के तकनीकी साइबरनेटिक्स सिद्धांत के लिए।

परिमित ऑटोमेटा सिद्धांत दी गई परिचालन स्थितियों के तहत ऑटोमेटा के संश्लेषण से संबंधित है, जिसमें ब्लैक बॉक्स समस्या को हल करना शामिल है - इसके इनपुट और आउटपुट के अध्ययन के परिणामों के आधार पर एक ऑटोमेटन की संभावित आंतरिक संरचना का निर्धारण, साथ ही साथ अन्य समस्याएं, उदाहरण के लिए प्रश्न एक निश्चित प्रकार के ऑटोमेटा की व्यवहार्यता।

सभी प्रबंधन प्रणालियां किसी न किसी तरह से उस व्यक्ति से संबंधित होती हैं जो अपने काम को डिजाइन, सेट अप, नियंत्रित, निर्देशित करता है और अपने उद्देश्यों के लिए सिस्टम के परिणामों का उपयोग करता है। इसलिए, स्वचालित उपकरणों के एक जटिल और उनके बीच सूचनाओं के आदान-प्रदान के साथ मानव संपर्क की समस्याएं हैं।

मानव तंत्रिका तंत्र को तनावपूर्ण और नियमित काम से राहत देने और संपूर्ण "मैन-मशीन" प्रणाली की अधिकतम दक्षता सुनिश्चित करने के लिए इन समस्याओं को हल करना आवश्यक है। तकनीकी साइबरनेटिक्स का सबसे महत्वपूर्ण कार्य मानव मानसिक गतिविधि के तेजी से जटिल रूपों का अनुकरण करना है, जहां संभव और उचित रूप से स्वचालित मशीनों के साथ मनुष्यों को बदलने का लक्ष्य है। इसलिए, तकनीकी साइबरनेटिक्स में, सिद्धांतों और सिद्धांतों को विभिन्न प्रकार की सीखने की प्रणालियों के निर्माण के लिए विकसित किया जाता है, जो प्रशिक्षण या सीखने के माध्यम से, अपने एल्गोरिथ्म को उद्देश्यपूर्ण रूप से बदलते हैं।

बिजली प्रणालियों के साइबरनेटिक्स - नियंत्रण समस्याओं को हल करने के लिए साइबरनेटिक्स का वैज्ञानिक अनुप्रयोग पावर सिस्टम्स, उनके शासन का विनियमन और डिजाइन और संचालन के दौरान तकनीकी और आर्थिक विशेषताओं की पहचान।

एक दूसरे के साथ बातचीत करने वाली बिजली व्यवस्था के अलग-अलग तत्वों में बहुत गहरे आंतरिक संबंध होते हैं जो सिस्टम को स्वतंत्र घटकों में विभाजित करने की अनुमति नहीं देते हैं और जब इसकी विशेषताओं का निर्धारण करते हैं, तो एक-एक करके प्रभावित करने वाले कारकों को बदलते हैं। अनुसंधान पद्धति के अनुसार, शक्ति प्रणाली को एक साइबरनेटिक प्रणाली के रूप में माना जाना चाहिए, क्योंकि इसके शोध में सामान्यीकरण के तरीकों का उपयोग किया जाता है: समानता सिद्धांत, भौतिक, गणितीय, संख्यात्मक और तार्किक मॉडलिंग।

अधिक जानकारी के लिए यहां देखें:विद्युत प्रणालियों के साइबरनेटिक्स