КИБЕРНЕТИКА ТЕХНИЧЕСКАЯ
научное
направление, связанное с применением единых для кибернетики идей
и методов при изучении технич. систем управления. К. т. -
научная основа комплексной автоматизации производства, разработки и создания
систем управления на транспорте, ирригационных и газораспределит. системах,
на атомных электростанциях, космич. кораблях и т. п. Проблема "человек
- машина", охватывающая вопросы рационального распределения функций между
человеком и автоматически действующими устройствами в сложных системах
управления (в к-рых человек принимает непосредственное участие как обязательное
звено системы), является одной из главных в К. т. Наибольшее объединение
функций человека и автомата достигается в т. н. киборгах ("кибернетических
организмах"), т. е. устройствах с высокой степенью симбиоза в физич.
и интеллектуальных действиях человека и технич. средств автоматики. Киборги,
так же как и роботы-манипуляторы, находят всё 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 физиологич. особенностей человека-оператора, существенное
значение стало приобретать и его психологич. состояние. Так возникло новое
направление науч. исследований, теснейшим образом связанное с К. т.,инженерная
психология, важнейшей задачей к-рой является разработка методов использования
психофизиологич. особенностей человека при проектировании и эксплуатации
сложных человеко-машинных систем управления.
При решении мн. задач (таких, напр.,
как навигация судов и летательных аппаратов, создание измерит, и контрольных
устройств, разработка читающих автоматов и др.) специалисты в области
К. т. стремятся использовать применительно к технике управления пути и
приёмы, выработанные природой; это привело к формированию большого самостоят,
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
технологич. процессов или физич. экспериментов, а также при разработке
медицинских автоматич. средств диагностики и пр. К К. т. относится и идентификация
объектов
управления, т. е. определение динамич. характеристик управляемых объектов
на основе наблюдения и измерения нек-рых их параметров и внеш. 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 кон. 1960 - нач. 70-х гг. является широкое использование вычислит,
техники в технич. системах управления и в т. ч. в автоматизированных системах
управления предприятием (АСУП). Создание таких систем - задача сложная
и многогранная; её научной базой служат К. т., системотехника, информации
теория, кибернетика экономическая, причём часто невозможно указать
грань между этими науч. направлениями. К.т. проводит исследования и решает
задачи, относящиеся гл. обр. 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 (напр., при геофизич. и гидрофизич. 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, экономич., социальные, правовые и этические
аспекты этой целостной проблемы. Создание АСУП требует большой предварительной
организационной и технич. 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) разработке новых технических
средств (вычислительных машин, устройств отображения информации, пультов
управления и т. д.), необходимых для эффективного функционирования
АСУП.
Вследствие большой насыщенности систем
управления разнородными технич. средствами возросло значение автоматич.
контроля как средства повышения надёжности функционирования систем. Решение
этой задачи, так же как и общей задачи повышения эффективности АСУП, в
значительной мере связано с предоставлением человеку-оператору необходимой
обобщённой визуальной информации. Для этой цели созданы различные средства
отображения информации (знаковые индикаторы, мнемосхемы, световые табло,
установки пром. телевидения и спец. экраны, действие к-рых основано на
использовании оптоэлектроники, голографии и т. д.) с учётом психофизиологич.
особенностей человека, предоставляющие ему возможность активно участвовать
в процессе управления.
В большинстве технич. систем управления
отсутствует априорная информация, необходимая для оптимального управления,
и человек-оператор должен накапливать её в процессе эксплуатации системы.
Поэтому изучавшиеся в теории автоматич. управления различные адаптивные
системы имеют не меньшее значение и при разработке АСУП. В этом проявляется
преемственность и даже нек-рое совпадение задач теории автоматич. управления
и К. т. Это же утверждение относится и к исследованию динамич. 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 мн. новых задач, к-рые при изучении систем автоматич.
управления
(САУ) не возникали. В частности, появилась необходимость
изучить интеллектуальную деятельность человека в процессе управления (логич.
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 точки зрения охватывающие мн. 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-математич. задач, осн.
трудность к-рых заключается в наличии очень большого числа взаимодействующих
элементов (подсистем), входящих в соответствующую сложную систему. Осн.
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 к-рых всякое оптимальное
решение, найденное для каждой из подсистем, было бы оптимальным (или субоптимальным)
и для системы в целом. Аналитич. 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
технич. систем управления являются (на 1972) методы моделирования. В
отличие от традиц. методов моделирования - аналогового, цифрового
или гибридного (цифроаналогового), широко распространённых при исследовании
систем автоматич. управления, при моделировании систем "человек - машина"
создаются спец. моделирующие комплексы и даже моделирующие центры. В их
состав, помимо аналоговых и цифровых вычислит, 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 н вычислительная
техника, в. 1- Сложные системы управления, К., 1969; Воронов А. А., Основы
теории автоматического управления, ч.З, М.-Л., 1970; Цянь Сюэ-сэнь, Техническая
кибернетика, пер. с англ., М., 1956; Общая теория систем, пер. с англ.,
М., 1966; Техническая кибернетика за рубежом, пер. с англ., М., 1968; Исследования
по общей теории систем, М., 1969. А. II. Кухтенко.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я