Ольга Стрельник - Концепции современного естествознания: конспект лекций

Слово «кибернетика» происходит от греч. kybernetike – искусство управления. Кибернетика возникла на стыке математики, техники и нейрофизиологии и представляет собой междисциплинарный подход в рамках новой системной научной парадигмы, который применяется не только в названных дисциплинах, но и в физике, геологии, биологии, социологии. Начало эры кибернетики связывают с выходом в 1948 г. книги Н. Винера «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине».

Кибернетика изучает процессы управления, связанные с обменом информацией между системой и средой, и выявляет зависимости, существующие между информацией и другими характеристиками системы. Информация – центральное понятие кибернетики. Как писал Н. Винер в работе «Человеческое использование человеческих существ: Кибернетика и общество», «в то время как энтропия является мерой дезорганизованности, информация, переносимая некоторым потоком посланий, определяет меру организованности. Фактически мы можем определить информацию^ как отрицательную энтропию».

В рамках кибернетики формулируются и другие понятия: «обратная связь», «управление», «организованность» и т. п., которые также используются многими научными дисциплинами. Кибернетика дает новые методы исследования, в частности, на закономерностях, открытых кибернетикой, основан метод моделирования, широко используемый как в естественных, так и в гуманитарных науках (1.5). Создатель кибернетики Н. Винер вообще утверждает, что «физическое функционирование живого организма и наиболее современных коммуникационных машин примерно одинаковы в стремлении контролировать уровень энтропии при помощи обратной связи. Обе системы имеют сенсоры или рецепторы, позволяющие получать информацию из окружающей среды на низком энергетическом уровне и использовать ее для дальнейших действий в отношении внешнего мира. В обоих случаях присутствуют искажения информации за счет влияния самого аппарата восприятия, живого или искусственного. Целью получения информации является повышение эффективности действий во внешней среде. В обоих случаях результат совершенных действий (а не намерений) возвращается к некоторому регулирующему центру». Таким образом, процессы управления, считает Н. Винер, подчиняются единым закономерностям независимо от того, протекают они в обществе, живой или неживой природе.

На основе кибернетики возникло новое направление научного исследования – информатика. Информатика представляет собой науку о взаимодействиях человека с получаемой им информацией. Она призвана выявить законы такого взаимодействия и на их основе сформулировать принципы его оптимизации.

В конце XX в. развитие информационных технологий привело к созданию глобальной информационной сети Интернет. С технической точки зрения Интернет – это объединение транснациональных компьютерных сетей, связывающих всевозможные типы компьютеров, физически передающих информацию по всем доступным типам линий. Сеть Интернет децентрализована, поэтому отключение даже значительной части компьютеров не повлияет на ее работу. В 1995 г. число полноценно подключенных к глобальной сети компьютеров составило около 7 млн, а число абонентов– 15 млн. Ежемесячно глобальная сеть растет примерно на 7-10 %. По некоторым прогнозам, уже в первые десятилетия наступившего века Интернет станет доступен так же, как телефон или телевидение. Интернет, поначалу обслуживающий учебные или исследовательские программы, теперь востребован в бизнесе, политике и, конечно, стал глобальной сферой общения. В архивах свободного доступа виртуальной сети можно найти информацию по всем видам человеческой деятельности.

Развитие информационных технологий в последние годы значительно изменило жизнь людей. Понятие информации прочно вошло как в обыденный, так и в научный обиход. На государственном уровне обсуждаются вопросы информационного развития и информационной безопасности общества. И хотя борьба политиков с так называемым информационным хаосом выглядит сомнительно, поскольку сомнительно само понятие информационного хаоса, тем не менее очевидно, что информация стала важнейшим фактором развития современной культуры.

Большинство реальных процессов в природе носит необратимый характер, и фактор времени играет существенную роль для их описания. Однако долгое время физика изучала только обратимые процессы. В классической механике достаточно было задать систему координат и скорость движущегося тела, для того чтобы определить характер его движения. С помощью математических вычислений, зная начальные условия, можно было определить положение тела в любой момент как в прошлом, так и в настоящем или будущем.

Впервые фактор времени был учтен при описании тепловых процессов в термодинамике. В науку было введено понятие энтропии – меры беспорядка в системе (2.3). Однако понимание необратимости процессов в термодинамике, связанных с повышением энтропии, дезорганизацией и разрушением системы, конфликтовало с явлениями самоорганизации и усложнения систем, которые наблюдались в живой природе. Эволюция живых систем, вопреки законам возрастания энтропии, приводила к их усложнению и повышению степени самоорганизации. Окончательно противоречие физических и биологических представлений было осознано в конце XIX в. после создания эволюционной теории Ч. Дарвина.

Конфликт физических и биологических представлений удалось разрешить после того, как наука обратилась к понятию открытой системы. В закрытых системах, которые рассматривались классической физикой в качестве естественных, не происходит обмена энергией и веществом с внешним миром. В замкнутых системах вектор протекания процессов направлен от упорядоченности через равновесие к хаосу. Такие системы стремятся к состоянию максимальной неупорядоченности. Основными характеристиками процессов в замкнутых системах являются равновесность и линейность.

Открытые системы, напротив, обмениваются энергией, веществом и информацией с внешним миром. В таких системах при определенных условиях могут самопроизвольно возникать новые упорядоченные структуры, повышающие степень самоорганизации системы. Ключ к пониманию процессов самоорганизации был найден в представлении о взаимодействии системы с окружающей средой. Основными характеристиками процессов в открытых системах являются неравновесность и нелинейность.

Изучением открытых неравновесных систем занимается синергетика. Синергетика возникла на стыке физики и химии в 70-е гг. XX в., а затем приобрела статус междисциплинарного подхода. Основоположниками синергетики являются И. Пригожин и Г. Хакен. Термин «синергетика» происходит от греч. sinergia – сотрудничество, содействие.