Хронология по Винеру

Хронология по Винеру
повторение
Норберт Винер
"Если XVII столетие и начало XVIII столетия век часов,
с конца ХVIII до конца ХIХ столетия - век
паровых машин,
с конца ХIХ до середины ХХ столетия – век
тяжелой промышленности,
то настоящее время есть век связи и
управления.
Напрасны попытки отыскать четкое указание на дату рождения
кибернетики и информатики – их черты как науки вырисовывались из
многих смежных дисциплин – их становление связано с возникновением
промышленности обработки данных (ПОД).
1
Становление кибернетики и информатики:
В 1947 году Норберт Винер вводит в обращение термин
"кибернетика" как обозначение дисциплины о законах передачи
информации и управления:
“Кибернетика или управление и связь в животном и
машине”
Предпосылки к введению новой дисциплины – это
исследования по генетике, математической
статистике и законам развития общества.
Термин «информатика» (франц. informatique) условно происходит от
французских слов information (информация) и automatique (автоматика) и
дословно означает «информационная автоматика» - вошел в обиход как
понятие научной дисциплины в 1978 году.
2
Становление кибернетики и информатики:
Термин информатика появился во Франции в 60-х гг
после того, как Французская академия приняла его вместо
понятия "обработка информации" для названия области
человеческой деятельности, занимающейся автоматизированной
обработкой информации
(вообще говоря, вначале без отношения к электронным
вычислительным машинам).
Французский термин образован путем слияния слов
“информация” и “автоматика” и означает «информационная
автоматика» или «автоматизированная переработка
информации».
Существует англоязычный вариант близкий к этому термину —
«Сomputer science» - «вычислительная наука» (или наука о компьютерной
технике).
3
Наука - Информатика?
informatics - научное направление,
изучающее модели, методы и
средства сбора, хранения, обработки и
передачи информации - совокупность
дисциплин естественно
объединяющихся с целью
семантической (смысловой)
обработки информации
Информатика не более наука о
компьютерах, чем астрономия — наука о
телескопах.
Эдсгер В. Дейкстра
4
Мендель Грегор Иоганн (1822 - 1884)
Австрийский священник и ботаник Грегор
Иоганн Мендель заложил основы такой науки, как
генетика. Он математически вывел законы
генетики, которые называются сейчас его
именем.
Его труды стали известны лишь спустя 16
лет после его смерти.
Обработка ботанических
экспериментов Менделя – первая
научная задача из области
информатики, которая положила
начало математической статистики.
5
ГЕНЕТИКА
Математика - это больше
чем наука, это язык науки.
Нильс Бор
В чем суть работ Менделя. По-видимому, одна из
основных причин заключалась в том, что Г.Мендель был в
числе немногих, кто в середине XIX в. применил
математические методы для анализа биологических
процессов.
Это было настолько непривычно для биологов того
времени, что им трудно было следить за ходом
рассуждений Г.Менделя. Из-за этого Г.Мендель получил
от своих коллег по Обществу естествоиспытателей
шутливое прозвище «наш ботанический математик».
6
Математическая статистика
Отношения к «статистике» в мире всегда были сложными и к науке ее
никто не относил – например Марк Твен.
СТАТИСТИКА конца XIX века – привела к жизни машины Холлерита.
Ronald Fisher (1890 – 1962)
Отец современной математической
статистики, окончил Кембридж в
1912. В 1914 сформулировал
основные принципы анализа
дисперсии, используемые в
интерпретации генетических
экспериментов.
7
Информация
Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между
сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы
потенциального, говорить об информации бессмысленно.
академик Андрей Николаевич
Колмогоров
Сформулировал в 1936 году
математическое определение
понятия информации и количества
информации (энтропия) – и дал
аксиоматическое построение теории
вероятностей и математической
статистики.
8
Наука об Общественном развитии
Карл Маркс – заложил основы научного подхода к осмыслению процессов,
происходящих в общественном развитии.
Внутренняя противоречивость всего
существующего, единство и борьба
взаимопроникающих и взаимоисключающих
противоположностей составляет источник
превращения, изменения, развития в
движении мирового процесса. В этом
развитии мы наблюдаем качественные
изменения в виде скачков в результате
накопления постепенных количественных
изменений. Развитие есть "поступательное
движение, движение по восходящей линии переход от низшего к высшему". Развитие
есть прогресс (по Гегелю история есть
"прогресс в сознании свободы").
9
ТЕКТОЛОГИЯ
Тектология создана Александром Александровичем Богдановым
– революционером, социалистом, организатором и директором
первого в мире Института переливания крови (1926).
А.А. Богданов (настоящая фамилия
Малиновский, другие наиболее известные
псевдонимы - Максимов, Рядовой, Вернер)
родился 10 (22) августа 1873 г., закончил
медицинский факультет Харьковского
университета. В 1918-1921 гг. он работал
профессором политической экономии МГУ;
был одним из основателей Социалистической
(затем Коммунистической) академии (1918 г.).
Умер 7 апреля 1928 г. в результате не удачного
эксперимента.
10
Александр Александрович
Богданов
Создание всеобщей организационной науки, или тектологии,
было главным научным достижением А. Богданова.
Основная идея тектологии (название заимствовано у Эрнста
Геккеля, который употреблял это слово по отношению к законам
организации живых существ) заключается в единстве строения и
развития самых различных систем независимо от того конкретного
материала, из которого они состоят. Это системы любых уровней
организации — от атомных и молекулярных до биологических и
социальных. Тектология Богданова — всеобъемлющая наука об
универсальных типах и закономерностях структурного
преобразования любых систем, общая теория организации и
дезорганизации. Для построения грандиозного здания своей
всеобщей организационной науки Богданов использовал материал
самых различных наук, как естественных, так и общественных.
11
А.А.Богданов
Богданов предвосхитил некоторые основные концепции
кибернетики. Так, один из основных принципов кибернетики —
принцип обратной связи — полностью соответствует
тектологическому “механизму двойного взаимного регулирования”,
или принципу бирегулятора. Но богдановский принцип двойного
взаимного регулирования шире заимствованного из техники понятия
обратной связи. Любая демократическая политическая система,
любая здоровая экономика предполагает бирегуляцию, взаимный
контроль. Сформулированная на основе положений Богданова
английским кибернетиком и психиатром У. Росс Эшби “теория
вето” представляет важнейший тектологический “принцип
наименьших”, согласно которому “устойчивость целого зависит от
наименьших относительных сопротивлений всех его частей во
всякий момент”. Вполне тектологичны также некоторые основные
идеи теории катастроф французского математика Р. Тома, а также
ряд положений так называемой синэргетики.
12
Начало новой эры – Информационный кризис
История науки не ограничивается перечислением
успешных исследований. Она должна сказать
нам о безуспешных исследованиях и объяснить,
почему некоторые из самых способных людей
не могли найти ключа знания, и как репутация
других дала лишь большую опору ошибкам, в
которые они впали.
Максвелл
“Многие вещи нам не понятны
не потому, что наши понятия
слабы: но потому, что сии вещи
не входят в круг наших понятий”.
К.П.Прутков
13
Робин Джордж Коллингвуд
Английский историк и философ Р.Коллингвуд в 40-х годах
XX столетия объяснял, как он представляет характер
назревающей проблемы:
"Способность европейца управлять силами природы
являлась плодом трех столетий научных
исследований в тех направлениях, которые были
намечены в начале семнадцатого века. Расширение
научного кругозора и ускорение научного прогресса
во времена Галилея привели нас от водяных и
ветряных мельниц средних веков к почти
невероятной силе и тонкости современной машины".
14
Робин Джордж Коллингвуд
Иногда заметно упрощая некоторые исторические события
начала ХХ века (Как отмечал сам Р.Коллингвуд: "Это,
смею думать, преувеличение"), Р.Коллингвуд приводит
примеры, когда по его мнению
"ситуация вышла из-под контроля", так как "гигантское
усиление с 1600 г. контроля человека над природой
не сопровождалось соответствующим усилением его
контроля над людскими делами". Он подчеркивает, что
"дурные последствия слабого контроля над
человеческой ситуацией стали сейчас более
серьезными, чем когда-либо раньше, находясь в прямой
зависимости от тех новых сил, которые с божественным
безразличием вложили естественные науки в руки злых и
добрых, глупых и мудрых людей".
15
Начало новой эры – Информационный кризис
По мнению Питера Друкера (2006 г.), известного
специалиста в области управления, в истории человечества
прошли три информационные революции, а сейчас
происходит четвертая.
Друкер утверждает: «Неудовлетворенность высшего
руководства данными, поставляемыми информационными
технологиями, и привела в действие новую, следующую
информационную революцию».
Современный этап четвертой информационной революции
имеет свои движущие силы, которыми на этот раз стали не
ИТ-специалисты, а руководство специализированных
компаний среднего размера.
16
Начало новой эры
"По мере того, как естественные науки идут от
триумфа к триумфу, любая ошибка в управлении
людскими делами - предупреждал Р.Коллингвуд, может стать фатальной".
"Мне казалось, - написал он
в своей "Автобиографии", впервые опубликованной в
1939 году, - что вижу, как царствование естественных
наук в кратчайший срок может превратить Европу в
пустыню, населенную йеху".
17
Начало новой эры
18 февраля 1939 года в журнале "Нейчур" была опубликована
заметка О.Фриш и Л.Мейтнер "Распад урана под действием
нейтронов новый вид ядерной реакции". 24 апреля 1939 г.
профессор Гамбургского университета П.Харпека отправил в
высшие военные инстанции Германии письмо, в котором
обращал внимание руководителей военной машины третьего
рейха на принципиальную возможность создания нового вида
оружия чудовищной силы. "Та страна, которая первой сумеет
практически овладеть достижениями ядерной физики, торопил П.Харпека, - приобретет абсолютное превосходство над
другими". 2 августа 1939 года, по другую сторону Атлантики,
А.Эйнштейн поставил свою подпись под адресованным
Президенту США письмом с предупреждением о реальной
возможности для нацистов овладения ядерным оружием и его
ожидаемой разрушительной мощи. Часы, отсчитывающие
секунды до первого в истории ядерного взрыва, были включены.18
Наука об управлении
Возможность утраты контроля над силами невиданной мощи
становилась все более реальной еще в процессе разработки
нового источника энергии.
Поэтому нельзя, видимо, считать случайным тот факт, что
ЭВМ - основной инструмент еще не родившейся к тому
времени науки об управлении - кибернетике - разрабатывался
одновременно с "урановым проектом" и в значительной степени
стимулировался им.
Однако в тот период находились и скептики, которые считали,
что ЭВМ лишь игрушка в руках ученых.
19
Начало новой эры
У.Росс Эшби в середине 50-х годов отмечал, что "в
современной промышленности мощность рабочего,
составляющая в среднем 0,1 л.с., усиливается до средней
величины 1000 л.с. Аналогичная степень усиления
умственных способностей дала бы значение
коэффициента умственных способностей, равное одному
миллиону (Предполагается, что за 100% принят так
называемый "коэффициент умственных способностей"
(1.Q) среднего человека, тогда усиление в 10 тыс. раз дает
значение в "миллион процентов"). В книге "Кибернетика
и управление произыводством" Ст.Бир ссылается на эту
мысль У.Эшби, чтобы подчеркнуть, что "стоящие перед
нами в сфере промышленного производства проблемы
не могут быть решены только за счет безоружного
интеллекта...".
20
Наука об управлении - Кибернетика
Опубликованием в 1948 году книги
Н.Винера "Кибернетика" был
завершен десятилетний процесс
синтеза ряда научных дисциплин в
новую науку об управлении
людьми и машинами. По мнению
А.Н.Колмогорова, основной заслугой
Н.Винера следует считать:
установление того факта, что
совокупность этих дисциплин (в
создании некоторых из них Винер
принимал значительное участие),
естественно, объединяется в новую
науку с достаточно определенным
собственным предметом
исследования".
21
Кибернетика - Эшби
В середине 50-х годов У.Р.Эшби следующим образом объяснял
наблюдаемые качественные сдвиги в развитии науки ХХ века:
«Наука стоит сегодня как бы на водоразделе. В течении двух
столетий она исследовала системы, которые либо внутренне
просты, либо могут быть разложены на простые составляющие...
Кибернетика дает нам надежду на создание эффективных
методов изучения систем чрезвычайной внутренней
сложности и управления ими. Эта задача будет решена
кибернетикой, когда она выделит то, что достижимо (ибо,
вероятно, большинство из исследований прошлого стремилось
достичь невозможного) и затем создаст обобщенные
стратегические приемы, достаточно обоснованные и
допускающие единообразное применение к разнообразным
частным случаям.
22
Кибернетика -Винер
Тем самым кибернетика дает нам надежду на создание
фундаментальных методов, которые позволят атаковать
психологические социальные и экономические недуги,
побивающие нас в настоящее время своей внутренней
сложностью»
Norbert Wiener
Born: 26 Nov 1894 in Columbia,
Missouri, USA
Died: 18 March 1964 in
Stockholm, Sweden
23
Norbert Wiener
В конце 30-х годов основное внимание
учёного было уделено построению
детерминированных стохастических
моделей по организации и управлению
американскими силами
противовоздушной обороны. Винер
первым предложил отказаться от
практики ведения огня по отдельным
целям (что имело крайне низкий КПД в
условиях реального боя батареи
зенитных установок против эскадрильи
вражеских самолётов). Он разработал
новую действенную вероятностную
модель управления силами ПВО. Задача
была столь же сложна, сколь и
интересна. И совершенно невыполнима,
на первый взгляд, без применения
сегодняшней компьютерной техники.
24
Norbert Wiener - 2
Винер полагал
очевидным, что многие
концептуальные
схемы, определяющие
поведение живых
организмов при
решении конкретных
задач, практически
идентичны схемам,
характеризующим
процессы управления
в сложных
технических системах.
Более того, он убедительно доказывал, что социальные
модели управления и модели управления в экономике могут
быть проанализированы на основе тех же общих положений,
которые разработаны в области управления системами,
25
созданными людьми.
Кибернетика в России
Но, как уже говорилось, практические
задачи (и прежде всего задачи
укрепления обороноспособности страны)
требовали не прекращения работ в
области кибернетики, а расширения и
активизации этих исследований. Это
понимали даже партийные чиновники из
оборонного отдела ЦК КПСС и отдела
науки того же всесильного ведомства. И
поэтому, когда один из первых
отечественных специалистов по
применению вычислительных машин в
военной области А.И. Китов, математик с
энциклопедическим стилем мышления
А.А. Ляпунов и известный своими
теоретическими работами, связанными с
созданием атомной бомбы, математик
С.Л. Соболев объединились и выступили
на защиту кибернетики – с ними спорить
не стали.
26
Встреча Гигантов
Москва – 1954
27
John von Neumann
Born: 28 Dec 1903 in Budapest, Hungary
Died: 8 Feb 1957 in Washington D.C., USA
С ENIAC’ом связано начало той
вычислительной техники, которая
породила сначала кибернетику, а затем
и информатику. Изучая эту машину
Дж. фон Нейманом впервые была
предложена а в последствии и
реализована структура ЭВМ с гибким
программным управлением.
Программа вычислений стала
объектом, доступным для
преобразования с помощью
вычислительной машины. Так
возникло и программирование.
28
John von Neumann - 2
Надежные схемы из ненадежных элементов
29
Вычислительная машина
Разговор о начальном, теоретическом этапе развития
информационных технологий не был бы полным обсуждения
того, как складывалось развитие самих вычислительных машин.
Разумеется, на первых порах создатели компьютеров предлагали
главным образом оригинальные проекты. И потребовался
выдающийся ум фон Неймана, чтобы сформулировать общую
концепцию вычислительной машины, которая используется и по
настоящее время. Эта же концепция определила принципы
управления вычислительной машиной с помощью программы
(разумеется, вспомним об Аде Лавлейс). С начала 50-х годов
программирование становится самостоятельным разделом науки.
Ранее бытовало мнение, что программирование — всего лишь
раздел математики. Действительно, первые виды обработки
информации на компьютерах были связаны с вычислениями, и
программировали их в основном математики. Им же
принадлежали первые шаги в теории программирования. Вот
список основателей : А.А. Ляпунов, А.П. Ершов, А.С. Кронрод, М.Р.
Шура-Бура, С.С. Лавров.
30
Наука Информатика
Информатика изучает наши модельные представления об
окружающей действительности – так называемые
информационные модели, в которых на первое место
выходит не портретное описания того или иного явления, а
описания информационных отношений, которые порождает
это явление.
«Окружающий нас мир
непознаваем, ввиду того, что
мы изучаем не его, а лишь
наше представление о нем»
Эммануил Кант
31
Наука Информатика
Информатика изучает наши модельные представления об
окружающей действительности – так называемые
информационные модели, в которых на первое место
выходит не портретное описания того или иного явления, а
описания информационных отношений, которые порождает
это явление.
«Окружающий нас мир
непознаваем, ввиду того, что
мы изучаем не его, а лишь
наше представление о нем»
Эммануил Кант
32
Структура информатики
На протяжении более чем полувековой истории информатики в
ней неоднократно возникали и исчезали те или иные
направления. В настоящее время ее структура, по-видимому,
определилась.
Информатика как прикладная дисциплина занимается:
изучением закономерностей в информационных процессах
(накопление, переработка, распространение); созданием
информационных моделей коммуникаций в различных
областях человеческой деятельности; разработкой
информационных систем и технологий в конкретных
областях и выработкой рекомендаций относительно их
жизненного цикла: для этапов проектирования и
разработки систем, их производства, функционирования и
т.д.
33
Структура информатики
Задачи информатики состоят в следующем:
• исследование информационных процессов любой
природы;
• разработка информационной техники и создание
новейшей технологии переработки информации на базе
полученных результатов исследования информационных
процессов;
• решение научных и инженерных проблем создания,
внедрения и обеспечения эффективного использования
компьютерной техники и технологии во всех сферах
общественной жизни.
34
ИНФОРМАЦИОННАЯ ПИРАМИДА
ДАННЫЕ
метаданные
модели
ИНФОРМАЦИЯ - семантика
ЗНАНИЯ
онтологии
35
Информационные модели
■
■
Как неоднократно отмечал
А.А.Ляпунов: "нет модели нет информации".
Перефразируя А.А.Ляпунова
следует отметить, что
"конечная цель всей
работы, связанной с
применением
информационных
технологий - является
понимание того или иного
явления, а не получение
каких-либо чисел или
картинок".
36
Информационная инфраструктура
information infrastructure
Комплекс методов и средств информационного обеспечения
государства.
Инфраструктурой называют отрасли экономики, науки,
техники, информатики, обслуживания, которые
непосредственно обеспечивают производственные процессы.
Информационная инфраструктура определяет
стратегические задачи государства по созданию и развитию
в стране информатики. Эта инфраструктура определяет
используемые модели и технологии, совокупность
информационных центров, банков данных,
коммуникационных сетей, методов массового удаленного
доступа к создаваемым ресурсам, методы обеспечения
безопасности данных.
37
Структура информатики
На протяжении более чем полувековой истории информатики в
ней неоднократно возникали и исчезали те или иные
направления.
В настоящее время ее структура, по-видимому, определилась.
В нее входят следующие основные области исследования:
•теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов,
проблемы вычислимости, сложность вычислений и т.п.);
•логические модели (дедуктивные системы, сложность
вывода, нетрадиционные исчисления: индуктивный и
абдуктивный вывод, вывод по аналогии, правдоподобный
вывод, немонотонные рассуждения и т.п.);
•базы данных (структуры данных, поиск ответов на запросы,
логический вывод в базах данных, активные базы и т.п.);
•искусственный интеллект (представление знаний, вывод на
знаниях, обучение, экспертные системы и т.п.);
•бионика (математические модели в биологии, модели
поведения, генетические системы и алгоритмы и т.п.);
38
Структура информатики - 2
· распознавание образов и обработка зрительных сцен
(статистические методы распознавания, использование
призначных пространств, теория распознающих алгоритмов,
трехмерные сцены и т.п.);
· теория роботов (автономные роботы, представление знаний о
мире, децентрализованное управление, планирование
целесообразного поведения и т.п.);
· инженерия математического обеспечения (языки
программирования, технологии создания программных систем,
инструментальные системы и т.п.);
· теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные
решения, многоагентные системы, новые принципы
переработки информации и т.п.);
· компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез
текстов, машинный перевод и т.п.);
· числовые и символьные вычисления (компьютерноориентированные методы вычислений, модели переработки
информации в различных прикладных областях, работа с
39
естественно-языковыми текстами и т.п.);
Структура информатики - 3
· числовые и символьные вычисления (компьютерноориентированные методы вычислений, модели переработки
информации в различных прикладных областях, работа с
естественно-языковыми текстами и т.п.);
· системы человеко-машинного взаимодействия (модели
дискурса, распределение работ в смешанных системах,
организация коллективных процедур, деятельность в
телекоммуникационных системах и т.п.);
· нейроматематика и нейросистемы (теория формальных
нейронных сетей, использование нейронных сетей для
обучения, нейрокомпьютеры и т.п.);
· использование компьютеров в замкнутых системах (модели
реального времени, интеллектуальное управление, системы
мониторинга и т.п.).
40
EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic
Calculator )
В 1949 г. Морис Вилкес
(Maurice Wilkes) и
сотрудники математической
лаборатории Кембриджского
университета (Англия) ввели
в эксплуатацию машину
"EDSAC" с хранимой в
паяти программой, Морис
Уилкс, разработал также
ассемблер.
P.J.Farmer R.Piggott,
M.V.Wilkes, W.A.Renwick
41
МЭСМ (Модель электронной счетной машины)
В 1950 г. С. А. Лебедев, Институт
электротехники АН УССР.
42
EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic
Computer)
Первая американская
машина с хранимой в памяти
программой – (1944 – 1951).
Еще до начала эксплуатации ENIAC
Моучли (John Mauchly) (1907-1980), и
Эккерт (John Presper Eckert) получили
заказ на вторую машину. В этой машине
была предусмотрена большая память
как для хранения программы так, и для
данных.
43