 Биология
В более узком значении термин биология соотносится с общебиологическими исследованиями. Рассматриваются строение и функции индивидуальных организмов и их сообществ; их распространение, происхождение, развитие, связи друг с другом и с окружающей средой.
Кибернетика Кибернетика (от греч. kybernetike - "искусство управления", от греч. kybernao - "правлю рулём, управляю", от греч. Κυβερνήτης - "кормчий") — наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе.
Стаффорд Бир назвал её наукой эффективной организации, а Гордон Паск расширил определение, включив потоки информации "во все медиа", начиная со звёзд и заканчивая мозгом. Она включает изучение обратной связи, чёрных ящиков и производных концептов, таких как управление и коммуникация в живых организмах, машинах и организациях, включая самоорганизации. Она фокусирует внимание на том, как что-либо (цифровое, механическое или биологическое) обрабатывает информацию, реагирует на неё и изменяется или может быть изменено, для того чтобы лучше выполнять первые две задачи. Более философское определение кибернетики, предложенное в 1956 Луисом Коуффигнал (Louis Couffignal), одним из пионеров кибернетики, описывает кибернетику как "искусство обеспечения эффективности действия"
Техническая кибернетика — отрасль науки, изучающая технические системы управления. Важнейшие направления исследований — разработка и создание автоматических и автоматизированных систем управления, а также автоматических устройств и комплексов для передачи, переработки и хранения информации.
Кибернетика и информатика
Важнейшая задача, стоящая перед кибернетикой, пока совсем не решённая — создание искусственного интеллекта. Не менее важная задача, которая должна решаться совместно с психофизиологией — понимание механизмов естественного интеллекта.
Другая важная проблема — существование алгоритма решения задачи коммивояжёра (и других NP-полных задач) за приемлемое (точнее, полиномиальное) время. Нахождение такого алгоритма позволит точно решать большое количество оптимизационных задач за разумное время, однако, до сих пор такой алгоритм не найден, но и не доказано его отсутствие.
Сфера кибернетики
Объектом кибернетики являются все управляемые системы. Системы, не поддающиеся управлению, в принципе, не являются объектами изучения кибернетики. Кибернетика вводит такие понятия, как кибернетический подход, кибернетическая система. Кибернетические системы рассматриваются абстрактно, вне зависимости от их материальной природы. Примеры кибернетических систем - автоматические регуляторы в технике, ЭВМ, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество. Каждая такая система представляет собой множество взаимосвязанных объектов (элементов системы), способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться ею. Кибернетика разрабатывает общие принципы создания систем управления и систем для автоматизации умственного труда. Основные технические средства для решения задач кибернетики - ЭВМ. Поэтому возникновение кибернетики как самостоятельной науки (Н. Винер, 1948) связано с созданием в 40-х гг. 20 в. этих машин, а развитие кибернетики в теоретических и практических аспектах - с прогрессом электронной вычислительной техники. Кибернетика является междисциплинарной наукой. Она возникла на стыке математики, логики, семиотики, физиологии, биологии, социологии. Ей присущ анализ и выявление общих принципов и подходов в процессе научного познания. Наиболее весомыми теориями, объединяемыми кибернетикой, можно назвать следующие:
Кроме средств анализа, в кибернетике используются мощные инструменты для синтеза решений, предоставляемые аппаратами математического анализа, линейной алгебры, геометрии выпуклых множеств, теории вероятностей и математической статистики, а также более прикладными областями математики, такими как математическое программирование, эконометрика, информатика и прочие производные дисциплины.
Распознавание образов — раздел кибернетики, развивающий теоретические основы и методы классификации и идентификации предметов, явлений, процессов, сигналов, ситуаций и т. п. объектов, которые характеризуются конечным набором некоторых свойств и признаков. Такие задачи решаются довольно часто, например, при переходе или проезде улицы по сигналам светофора. Распознавание цвета загоревшейся лампы светофора и знание правил дорожного движения позволяет принять правильное решение о том, можно или нельзя переходить улицу в данный момент.
В процессе биологической эволюции многие животные с помощью зрительного и слухового аппарата решили задачи распознавания образов достаточно хорошо. Создание искусственных систем распознавания образов остаётся сложной теоретической и технической проблемой. Необходимость в таком распознавании возникает в самых разных областях — от военного дела и систем безопасности до оцифровки всевозможных аналоговых сигналов.
Примеры задач распознавания образов
- Распознавание букв.
- Распознавание штрих-кодов.
- Распознавание автомобильных номеров.
- Распознавание лиц.
- Распознавание речи.
- Распознавание изображений.
Методы распознавания образов
Для оптического распознавания образов можно применить метод перебора вида объекта под различными углами, масштабами, смещениями и т. д. Для букв нужно перебирать шрифт, свойства шрифта и т. д. Второй подход — найти контур объекта и исследовать его свойства (связность, наличие углов и т. д.) Еще один подход — использовать искусcтвенные нейронные сети. Этот метод требует либо большого количества примеров задачи распознавания (с правильными ответами), либо специальной структуры нейронной сети, учитывающей специфику данной задачи. Адаптивная система (самоприспосабливающаяся система) — система, автоматически изменяющая алгоритмы своего функционирования и (иногда) свою структуру с целью сохранения или достижения оптимального состояния при изменении внешних условий. Примеры адаптивных систем:
- «Живые»: человек, семья, организация.
- Механические: системы контроля и управления (за счет механизма обратной связи).
- Компьютерные: роботы, искусственная нейронная сеть.
Направления кибернетики
Различают следующие направления кибернетики:
- Биологическая кибернетика и медицинская кибернетика
- Техническая и инженерная кибернетика
- Экономическая кибернетика, социальная кибернетика
- (другие)
История
Впервые термин предположительно был употреблён Платоном в смысле искусства управления кораблём или колесницей.
Термин в современном его значении ввёл Норберт Винер, считающийся отцом-основателем кибернетики как отдельной самостоятельной науки. Само слово использовалось и ранее. Некоторые задачи кибернетики были поставлены А.А. Богдановым в его организационной науке «тектология», впоследствии забытой современниками.
В СССР в философский словарь 1954-го года издания попала характеристика кибернетики как "реакционной лженауки". В 1960-е и 1970-е гг. на кибернетику делалась большая ставка, как на техническую, так и на экономическую.
Робот (от чешск. robota) — электромеханическое, пневматическое, гидравлическое устройство или их комбинация, предназначенное для замены человека в промышленности, опасных средах и др. Принятый сейчас во всём мире термин был изобретён чешским писателем Карелом Чапеком и его братом Йозефом и впервые использован в пьесе Чапека «Р.У.Р.» («Россумские универсальные роботы», 1921). До появления настоящих роботов считалось само собой разумеющимся, что роботы будут похожи на людей. Промышленные роботы никогда не бывают похожи на людей, если при проектировании это не ставилось в качестве главной задачи.
Робот-гуманоид ASIMO, производство Honda
Робот может непосредственно подчиняться командам оператора, может работать по заранее составленной программе либо следовать набору общих указаний с помощью технологии искусственного интеллекта. Эти задачи позволяют облегчить или вовсе заменить человеческий труд на производстве, в строительстве, при работе с тяжёлыми грузами, вредными материалами, а также в других тяжёлых или небезопасных для человека условиях.
Киборг (сокращение от англ. cybernetic organism — кибернетический организм) — биологический организм, содержащий механические компоненты, а так же робот содержащий биологические компоненты, другими словами киборг представляет собой пример биолого-механического симбиоза.
- Идея киборга появляется в научной фантастике незадолго до Второй мировой войны.
- Термин введен Манфредом Е. Клайнсом и Натаном С. Клином в 1960, в связи с их концепцией расширения возможностей человека для выживания вне земли. Эта концепция являлась результатом размышлений на тему необходимости более близких, интимных отношений между человеком и машиной, по мере того как космические исследования становятся реальностью. Дизайнер медицинского оборудования и устройств электронной обработки информации, Клайнс являлся ведущим учёным лаборатории Динамического Моделирования в госпитале Роклэнд в Нью-Йорке.
- 1984 — яркая популяризация термина Арнольдом Шварценеггером в фильме Дж. Кэмерона Терминатор.
- 1987 — фильм о киборге «Робот-полицейский».
- 1996 — в книге «Рибофанк» Пола Ди Филиппо проводится идея, что альтернативу киборгам в будущем могут составить трансгены — генетически модифицированные люди.
- у Брюса Стерлинга в качестве альтернативных киборгов фигурируют «омары», а между киборгами («механистами») и трансгенами («шейперами») идут войны.
- в советской Фантастике вместо киборгов часто фигурируют «киберы», никогда не являвшиеся людьми.
Теория
Возрастание зависимости человека от механизмов, а также замена органов механическими приспособлениями (протезами, имплантантами) создает условия для постепенного превращения человека в киборга. Техника по сути является проекцией человека: одежда — проекция кожи, молоток — проекция кулака, кастрюля — органопроекция желудка. В технике человек проецирует себя, поэтому совместная эволюция человека и техники в киборга процесс объективный.
Кадр из „Ghost in the Shell: Innocence“, вызывающий прямые ассоциации с классикой кипербпанка «Сожжение Хром» („Burning Chrome“)
Ничем не замутненная синева - что-то вроде торговой марки, по которой их узнают везде. И по кругу на каждом зрачке крошечными заглавными буквами выведено - Иконы Цейсса. Буковки словно парят, они мерцают, как золотые блестки...
Уильям Гибсон
В феминистских концепциях Донны Харавай киборг стал начальной метафорой исследования путей избавления от природных/культурных противостояний. Она демонстрирует, как желание разделить противостоящие аспекты существования становится всё более трудновыполнимым, и пытается использовать пограничное смешение понятий для разработки новых способов политического действия. Эта концепция известна как «Теория Киборга».
Термин «фиборг» («фантастический киборг») был придуман Александром Численко чтобы отличить киборгов научной фантастики от обычных способов расширения человеческих возможностей, таких как контактные линзы, слуховые аппараты и мобильные телефоны.
Джеймс Литтен придумал термин «киборгизация», для описания процесса превращения в киборга.
Фантастический роман Мартина Кайдина «Киборг» (1972) описывает историю человека, поврежденные органы которого заменяются механическими приборами. Роман был адаптирован в телевизионный сериал «Шестимиллионный человек» в 1973.
Рассказ Айзека Азимова «Двухсотлетний человек» исследует концепции кибернетики. Центральный персонаж — робот, который модифицирует себя с помощью биологических компонент. Его исследования ведут к прорыву в медицине в области искусственных органов и протезов. К концу истории не остаётся значительных различий между телом робота и человека.
Сегодня система C-LEG используется для замены ампутированных человеческих ног. Значительный эффект оказывает использование сенсоров в искусственных ногах. Это один из первых шагов к киборгизации.
Андроид — робот, автомат, напоминающий человека по внешности и поведению. Слово происходит от греческого andr-, что означает «человек, мужчина, мужской», и суффикс -eides, который означает — «подобный, схожий» (от eidos). Слово дроид — робот из эпопеи «Звездные войны» — Джордж Лукас получил путём сокращения от «андроид».
В семантическом смысле слово «андроид» употребляется неправильно. Буквальное значение слова — «искусственный мужчина», так как греческое слово andros определённо означает человека мужского пола. Следовательно, для обозначения человека вообще, было бы правильнее взять за основу греческое слово «anthropos».
Литературное понятие «андроид»
Андроиды — разновидность роботов. Говоря о роботах, фантасты в первую очередь имеют в виду железную копию человека, под андроидами же понимают биологически точную копию человека, как правило, искусственно созданного человека. Клонов не принято именовать андроид. Часто, для увеличения сходства с человеком в конструкцию андроидов добавляют различные органические элементы (кожа, ткани, и т. д.), таких андроидов можно назвать киборгами (кибернетический организм — комбинация органики и механики).
Впервые слово андроид употребил французский писатель Филипп Огюст Матиас Вилье де Лиль-Адам (Mathias Villiers de l’Isle-Adam) (1888—1889), в своём произведении «Будущая Ева» («Tomorrow’s Eve») для обозначения человекоподобного робота, описывая искусственную женщину Адали (Hadaly). Адали разговаривала с помощью фонографа, выдающего одну за другой классические цитаты.
Исторически авторы научно-фантастических произведений использовали слово «андроид» с большим разнообразием значений, наряду с терминами «робот» и «киборг». В одних работах различия между роботами и андроидами только поверхностные, имея человеческую внешность андроиды имеют электромеханические внутренности роботов. В других произведениях авторы называли «андроидами» полностью органические, но все же искусственные создания. Существовало также и множество промежуточных значений.
|
