Ở đây và bây giờ chúng ta sẽ coi điều khiển học là một ngành khoa học phức tạp, giải quyết một số lượng lớn các vấn đề của loài người. Chúng tôi liệt kê các nhánh của khoa học này và mô tả đặc điểm khác biệt chính của chúng cũng như vấn đề của các vấn đề mà chúng có liên quan, đồng thời chú ý đến lịch sử phát triển của điều khiển học.
Tổng quan về Khoa học
Điều khiển học (k-ka) là một ngành khoa học kết hợp nhiều thành phần của các ngành được nghiên cứu về hoạt động của con người. Nó nhằm mục đích nghiên cứu các quy luật chung về việc nhận, lưu trữ, chuyển đổi và truyền tải thông tin trong các hệ thống phức tạp và được điều chỉnh, ví dụ như trong ô tô, xã hội hoặc sinh vật sống.
Các phần của điều khiển học được chia thành một số lượng lớn các thành phần cấu thành và nghiên cứu một loạt các lĩnh vực hoạt động của con người, tất cả những nơi mà với sự trợ giúp của khai thác thông tin, một người có thể can thiệp vào quá trình diễn ra sự kiện.
Thuật ngữ này do Ampère đặt ra. Ban đầu, ông định nghĩa khoa học điều khiển học là thông tin về chính phủ của đất nước, có nghĩa vụ đảm bảo tính đa dạng của công dân.lợi ích hiện có. Hiện nay, khoa học này được định nghĩa là học thuyết về các quy luật được quan sát và sử dụng trong việc truyền tải thông tin trong các cấu trúc cơ học, cơ thể và xã hội; thuật ngữ do N. Wiener đặt ra.
Có nhiều cách khác để định nghĩa khoa học này, chẳng hạn như Lewis Kaufman, Gordon Pask, v.v.
Các phần của điều khiển học bao gồm nghiên cứu phản hồi, hộp đen, các yếu tố bắt nguồn của các khái niệm bên trong máy móc, cơ thể sống và tổ chức. Khoa học này tập trung vào việc xử lý và phản hồi thông tin.
Có 7 phần chính của điều khiển học, nhưng thường thì tâm lý học và xã hội học có thể được chia thành các nhánh nghiên cứu và hoạt động riêng biệt của khoa học này, do đó đôi khi chúng được chia thành 8.
Lĩnh vực hoạt động
Sự phát triển và các phần của điều khiển học, sự hình thành và các lĩnh vực nghiên cứu của chúng có liên quan mật thiết đến đối tượng nghiên cứu, là bất kỳ hệ thống nào có thể được kiểm soát. Các khái niệm của cách tiếp cận điều khiển học và hệ thống đã được đưa vào điều khiển học, trong đó bản thân hệ thống được coi là một khái niệm trừu tượng, không bị ảnh hưởng bởi nguồn gốc bản chất vật chất của chúng. Ví dụ về các cấu trúc như vậy có thể là bộ điều chỉnh tự động trong các cơ chế khác nhau, máy móc, bộ não con người và xã hội của nó, quần thể sinh vật, v.v. Bất kỳ hệ thống nào ở trên, trước hết, là mối quan hệ giữa nhiều thành phần của hệ thống đang được xem xét, cách họ nhận thức, ghi nhớ và xử lý thông tin và tất nhiên, khả năng trao đổi thông tin giữa các hệ thống. Điều khiển học đang phát triểncác nguyên tắc chung cho phép bạn quản lý hệ thống và đưa nó lên tự động hóa. Điều khiển học xuất hiện là do sự sáng tạo của máy móc vào những năm bốn mươi của thế kỷ XX, sự phát triển và ứng dụng nhanh chóng của nó trong thực tế gắn liền với sự phát triển của công nghệ điện toán điện tử.
Ngoài các cách phân tích thông tin, điều khiển học sử dụng các công cụ mạnh mẽ để tổng hợp lời giải của các vấn đề được cung cấp bởi phân tích toán học, đại số tuyến tính, lý thuyết xác suất, khoa học máy tính, kinh tế lượng, v.v.
Điều khiển học đóng vai trò quan trọng nhất trong tâm lý lao động. Điều này là do điều khiển học, với tư cách là khoa học về những cách tốt nhất để điều khiển một hệ thống động, nghiên cứu tổng số các nguyên tắc điều khiển hiện có và mối quan hệ qua lại của chúng trong các hệ thống thuộc bất kỳ bản chất nào, từ tên lửa bay đến một cơ thể sống phức tạp. Trật tự điều khiển học thứ hai và các yếu tố cấu thành của nó.
Điều khiển học bao gồm nhiều nhánh và các hệ thống và phần của điều khiển học có thể được phân chia theo nhiều nguyên tắc khác nhau, nhưng hai thành phần chính của khoa học này là điều khiển học bậc hai và nghiên cứu trong sinh học.
Điều khiển học thuần túy
Hãy xem xét một k-ku bậc hai (nguyên chất). Đây là một ngành khoa học nghiên cứu hệ thống điều khiển như một khái niệm. Cô ấy cố gắng tìm ra những nguyên tắc chính của mình.
Trong điều khiển học thuần túy, các lĩnh vực nghiên cứu và hoạt động chính có thể được xác định:
- Trí tuệ nhân tạo là khoa học và công nghệ tạo ra những cỗ máy được thiên nhiên ban tặngtrí tuệ. Đặc biệt chú ý đến các chương trình máy tính, các thuộc tính của các hệ thống thông minh và khả năng thực hiện một chức năng sáng tạo của chúng, được coi là một đặc điểm của con người.
- K-ka bậc hai - một dạng điều khiển học được định hướng lại sớm hơn về bản chất sinh học và dạng kiến thức của nó, tập trung vào chủ đề. Những người ủng hộ con đường khoa học này tin rằng thực tế được cấu tạo riêng lẻ và kiến thức hiện có là "nhất quán" giữa các đối tượng, nhưng không đồng nhất với thế giới của kinh nghiệm giác quan.
- Hình thức thị giác máy tính - tầm nhìn kỹ thuật, dựa trên công nghệ cho phép máy móc phát hiện, theo dõi và phân loại đối tượng. Là một ngành công nghệ, ngành này tìm cách áp dụng dữ liệu lý thuyết và các mô hình về tầm nhìn ảo được ghi lại để tạo ra một mô hình thị giác máy tính. Các ví dụ sinh động là: video giám sát, mô hình hóa các vật thể xung quanh, hệ thống tương tác, ảnh tính toán, v.v.
- Hệ thống kiểm soát - một tập hợp con các công cụ để thu thập dữ liệu về một đối tượng được kiểm soát, cũng như các tùy chọn để ảnh hưởng đến đối tượng đó. Mục tiêu chính là đạt được kết quả tốt nhất. Đối tượng có thể là người và máy. Một cấu trúc mối quan hệ có thể chứa hai đối tượng.
- Hệ thống quản lý, nơi một người đóng vai trò là một liên kết điều tiết, được gọi là hệ thống quản lý.
- Các phần chính của điều khiển học cũng bao gồm sự xuất hiện (xuất hiện). Lý thuyết hệ thống xác định yếu tố nàyđiều khiển học như những thuộc tính đặc biệt của một hệ thống mà các phần tử của nó không có. Do đó, có sự bất khả quy của các đặc tính định tính của hệ thống với tổng các tham số của nó khi có mặt tất cả các thành phần. Một từ đồng nghĩa với hiện tượng này được gọi là hiệu ứng hệ thống.
Nghiên cứu trong Sinh học
Phần điều khiển học nghiên cứu sinh vật dựa trên dữ liệu thu được trong quá trình nghiên cứu và phân tích thông tin về sinh vật sống. Lĩnh vực nghiên cứu chính là sự thích nghi của sinh vật sống với môi trường xung quanh chúng và xem xét các cách thức mà vật chất di truyền được truyền từ cha mẹ sang con cái. Có một hướng khác - cyborgs.
Các phần cổ điển của điều khiển học nghiên cứu các hệ thống sinh học bao gồm:
- Kỹ thuật sinh học là khoa học công nghệ và cách sử dụng nó trong thực hành y tế và nghiên cứu sinh học. Các lĩnh vực kỹ thuật sinh học bao gồm việc tạo ra và vận hành một cơ quan nhân tạo đến nuôi cấy các cơ quan từ mô.
- K-ka sinh học - nhận thức khoa học về ý tưởng của phương pháp và công nghệ điều khiển học, tham gia vào việc xem xét các vấn đề sinh lý và sinh học.
- Tin sinh học là một nhánh của điều khiển học nghiên cứu tổng số các cách và phương pháp tiếp cận. Bao gồm các phương pháp toán học, thuật toán và chiến lược.
- Bionics là một bài giảng thực tế về việc áp dụng các đặc tính, thông số, các hành động được thực hiện và sự sắp xếp cấu trúc của tự nhiên vào các thiết bị kỹ thuật và các nguyên tắc hệ thống của tổ chức chúng.
- Tiếp theoPhần điều khiển học nghiên cứu cơ thể được gọi là khoa học y tế - các lựa chọn để khai thác các thành tựu công nghệ và kết quả của chúng trong lĩnh vực y học và chăm sóc sức khỏe. Ở đây, chẩn đoán bằng máy tính và hệ thống tự động trong một tổ chức chăm sóc sức khỏe được chọn lọc.
- Ngoài các ngành nghiên cứu và hoạt động của khoa học sinh học được đề cập ở trên, điều này còn bao gồm điều khiển tế bào thần kinh, nghiên cứu về trạng thái cân bằng nội môi, sinh học tổng hợp và hệ thống sinh học.
Giới thiệu lý thuyết về hệ thống phức tạp
Trong điều khiển học, khái niệm về sự tồn tại của một hệ thống phức tạp được loại trừ. Lý thuyết về các hệ thống như vậy đề cập đến việc phân tích bản chất của chúng và lý do cơ bản của các đặc tính đặc biệt của chúng. Các yếu tố cấu thành của nó được gọi là Hệ thống Thích ứng Phức hợp (CAS), lý thuyết về các hệ thống phức hợp và bản thân hệ thống phức tạp.
Hãy xem xét một trong những thành phần này, đó là CAC. Nó có một số thuộc tính nhất định:
- Được xây dựng từ nhiều hệ thống con.
- Được coi là một hệ thống kiểu mở; trao đổi tiềm năng năng lượng, các chất và thông tin giữa các hệ thống.
- Các thuộc tính của cấu trúc như vậy không được suy ra từ các cấp tổ chức nhỏ hơn của nó.
- Cô ấy có cấu trúc kiểu fractal.
- Có thể ở trạng thái tĩnh.
- Có khả năng tăng thứ tự và độ phức tạp thông qua hoạt động thích ứng.
Hệ thống máy tính và điều khiển học
Công nghệ máy tính được con người sử dụng để phân tíchquản lý thông tin và thiết bị. Các yếu tố trên của điều khiển học thuần túy, trí tuệ nhân tạo và thị giác máy tính cũng được bao gồm ở đây, nhưng ngoài chúng ra, chúng còn được phân biệt:
- robotics - một bài tập thực hành liên quan đến việc tạo ra các hệ thống kỹ thuật thuộc loại tự động;
- DSSS là một hệ thống hỗ trợ và ra quyết định, mục đích chính của nó là giúp một người gặp khó khăn trong việc đưa ra quyết định. Tính năng chính là phân tích khách quan đầy đủ về đối tượng đánh giá;
- cellular automaton là một mô hình thuộc loại rời rạc, được nghiên cứu bởi: toán học, sinh học lý thuyết, lý thuyết tính toán, vật lý và cả vi cơ học. Lĩnh vực chính của nghiên cứu tự động di động là nghiên cứu khả năng giải quyết theo thuật toán của bất kỳ vấn đề nào;
- simulator - bắt chước quy trình do máy móc hoặc con người điều khiển;
- lý thuyết nhận dạng mẫu là một nhánh của khoa học máy tính và các ngành liên quan, tham gia vào việc phát triển các phương pháp phân loại và xác định, sự cố, tín hiệu, hoàn cảnh tình huống, quy trình của đối tượng hoặc nhóm đối tượng đang được nghiên cứu, được đặc trưng bởi sự hiện diện của một giới hạn trong tập hợp các đặc điểm và tính năng định tính. Phạm vi sử dụng từ quân sự đến hệ thống an ninh;
- hệ thống kiểm soát - một tập hợp các phương pháp thu thập dữ liệu về một đối tượng bị kiểm soát và các tùy chọn để ảnh hưởng đến hành vi của một chủ thể hoặc đối tượng. Mục tiêu chính là đạt được các mục tiêu cụ thể;
- hệ thống điều khiển tự động (ACS) - một nền giáo dục toàn diện từ các phương tiệnloại phần cứng và phần mềm. Một phần khác của hệ thống như vậy là nhân sự cần thiết để điều chỉnh các quy trình trong khuôn khổ các hoạt động công nghệ, sản xuất của một doanh nghiệp.
Khai thác điều khiển học trong kỹ thuật
Các phần của điều khiển học trong lĩnh vực hoạt động kỹ thuật được chia thành:
- Một hệ thống thích ứng trong đó tự động thay đổi dữ liệu thuật toán xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống.
- Ergonomics - khoa học về sự thích nghi của nhiệm vụ, nơi làm việc, đối tượng lao động và các đối tượng của chúng và các chương trình ảo.
- Kỹ thuật y sinh - hình thức và phương pháp áp dụng các nguyên tắc của kỹ thuật, các nguyên tắc của nó trong thực hành y tế và khoa học sinh học.
- Máy tính thần kinh là một cơ chế xử lý dữ liệu dựa trên nguyên tắc của hệ thống thần kinh tự nhiên.
- Điều khiển học kỹ thuật là một ngành khoa học liên quan đến việc nghiên cứu các hệ thống quản lý kỹ thuật. Hướng chính là tạo ra một hệ thống điều tiết tự động.
- Kỹ thuật hệ thống là một ngành học từ lĩnh vực kỹ thuật của Liên Xô, chú ý đến các phương pháp thiết kế, tạo và thử nghiệm các hệ thống thuộc loại kỹ thuật phức tạp, nhằm mục đích vận hành xa hơn của chúng.
Mối quan hệ giữa điều khiển học và kinh tế học và toán học
Phần điều khiển học của toán học và kinh tế học được chia thành 6 ngành nghiên cứu, ba ngành cho mỗi ngành khoa học riêng biệt.
Trong số các lĩnh vực kinh tế học, chúng tôi chọn ra: khoa học kinh tế, quản lý vàhoạt động nghiên cứu. Nhiệm vụ chính của họ là tìm ra các ý tưởng được sử dụng trong hoạt động kinh tế và giải pháp tối ưu cho các vấn đề khi phải đối mặt với nhiều vấn đề khác nhau bằng cách sử dụng, ví dụ, mô hình thống kê hoặc toán học.
Phần của điều khiển học toán học bao gồm các hệ thống kiểu động, lý thuyết thông tin và lý thuyết hệ thống tổng quát. Họ chủ yếu tham gia vào việc giải quyết các vấn đề trong đó cần có đặc tả rõ ràng về các tham số, dữ liệu được phân tích, v.v. Biểu diễn toán học của thông tin về điều khiển học là chính xác và chính xác nhất.
Tâm lý học, xã hội học và điều khiển học
Trong tâm lý học và xã hội học, điều khiển học được chia thành k-tic và memetics tâm lý và xã hội. Nhiệm vụ chính của các ngành khoa học này là nghiên cứu cấu trúc và hoạt động của các mối tương tác trong các hệ thống khác nhau của một bản chất phân tích, các lĩnh vực có ý thức và vô thức, mô hình hóa các đặc điểm tinh thần của một người và nghiên cứu lý thuyết về nội dung của ý thức, văn hóa và sự phát triển của nó.
Thông tin lịch sử
Lịch sử và các phần của điều khiển học có mối liên hệ chặt chẽ với sự phát triển của khoa học này. Sự khởi đầu của k-ki hiện đại có thể được coi là đầu những năm 1940, nơi nó là một lĩnh vực nghiên cứu liên ngành, kết hợp các hệ thống gồm nhiều dạng điều khiển khác nhau, lý thuyết về mạch điện, cấu trúc của máy móc, mô hình kiểu logic, sinh học. theo hướng tiến hóa của sự phát triển và nghiên cứu thần kinh. Công trình đầu tiên khởi nguồn của hệ thống điều khiển điện tử được coi là công trình của HaroldĐen (1927). Nói chung, ban đầu thuật ngữ "điều khiển học" ở Hy Lạp cổ đại được dùng để chỉ nghệ thuật của các chính khách.
Thông tin và các phần của điều khiển học có thể được phân chia theo điều kiện tùy thuộc vào thời kỳ mà thông tin, hiện tượng này hoặc hiện tượng đó được nghiên cứu. Bản thân khoa học có thể được chia thành k-ku mới và cũ, trong đó cái mới bắt đầu từ những năm 1970, và cái cũ, tương ứng, kể từ thời điểm khoa học xuất hiện.
Nghiên cứu của những năm bảy mươi đã bùng nổ trong sinh học, nhưng nghiên cứu trong những năm tám mươi đã tập trung hơn vào “sự tương tác của một nhân vật chính trị tự trị và các nhóm phụ của nó, ý thức phản xạ của chủ thể tạo ra và tái tạo cấu trúc của cộng đồng chính trị.
Gần đây, rất nhiều nỗ lực đã được đưa vào nghiên cứu lý thuyết trò chơi, hệ thống phản hồi tiến hóa và nghiên cứu vật liệu. Các lĩnh vực nghiên cứu này đang làm hồi sinh mối quan tâm đến khoa học đang được đề cập.
