Файл: Конспект лекций по дисциплине информ технол.doc

Конспект лекций по дисциплине «Информационные технологии управления» Содержание дисциплины.

Тема 1. Предпосылки использования информационных технологий в управлении.

Введение в историю проблемы ≪человек-машина≫. Взгляды Н.Винера, А.Тьюринга. История дискуссии ≪Может ли машина мыслить?≫. Тест Тьюринга. Взлеты и падения искусственного интеллекта. Как человек и машина решают одну и ту же проблему.

Понятие управления Теоретические подходы к понятию управления появились как естественное развитие системного анализа. Логически это понятно - после того как сформулировано понятие системы и выбран математический аппарат для описания системы, сразу же возникает вопрос о том, как можно системой управлять. Здесь сказал свое веское слово Норберт Винер.

Норберт Винер – отец кибернетки

Родители Норберта были еврейскими иммигрантами, выходцами из небольшого городка Белосток в Польше (конец 19 века, тогда входила в состав Российской Империи). На исходе девятнадцатого столетия они покинули всё ещё внешне спокойную и вполне благополучную Россию, и перебрались в Штаты.

В 4 года Винер уже был допущен к родительской библиотеке, а в 7 лет написал свой первый научный трактат по дарвинизму. Норберт никогда по-настоящему не учился в средней школе. Зато 11 лет от роду он поступил в престижный Тафт-колледж, который закончил с отличием уже через три года, получив степень бакалавра искусств. В 18 лет Норберт Винер уже числился доктором наук по специальности ≪математическая логика≫ в Корнельском и Гарвардском университетах. В девятнадцатилетнем возрасте доктор Винер был приглашён на кафедру математики Массачусетского технологического института.

В 1913 году молодой Винер начинает своё путешествие по Европе, слушает лекции Рассела и Харди в Кембридже и Гильберта в Гёттингене. После начала войны он возвращается в Америку. Перед второй мировой войной Винер стал профессором Гарвардского, Корнельского, Колумбийского, Брауновского, Геттингенского университетов, получил в собственное безраздельное владение кафедру в Массачусетском институте, написал сотни статей по теории вероятностей и статистике, по рядам и интегралам Фурье, по теории потенциала и теории чисел, по обобщённому гармоническому анализу…

---

Практическое воплощение

Во время второй мировой войны, на которую профессор пожелал быть призванным, он работает над математическим аппаратом для систем наведения зенитного огня (детерминированные стохастические модели по организации и управлению американскими силами противовоздушной обороны). Он разработал новую действенную вероятностную модель управления силами ПВО.

Основной научный труд Винера - ≪Кибернетика≫ Винера увидела свет в 1948 году. Полное название главной книги Винера выглядит следующим образом ≪Кибернетика, или управление и связь в животном и машине≫. За пару месяцев до смерти Норберт Винер был удостоен Золотой Медали Учёного, высшей награды для человека науки в Америке. Он тихо умер 18 марта 1964 года в Стокгольме.

Оставил после себя книги воспоминаний ≪Записки бывшего вундеркинда≫, ≪Я - математик≫.

Кибернетика

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 и прочие. Кибернетика является междисциплинарной наукой, призванной объединить и систематизировать знания тех областей, которые до сих пор было принято считать различными и несовместимыми. Данная цель достигается в кибернетике за счёт анализа и выявления общих принципов и подходов в процессе научного познания. Наиболее весомыми теориями, объединяемыми кибернетикой, можно назвать следующие:

• теория передачи сигналов

• теория информации

• теория систем

• теория управления

• теория автоматов

• теория принятия решений

• синергетика

Кроме средств анализа, кибернетика предлагает мощные инструменты для синтеза решений, предоставляемые аппаратами математического анализа, линейной алгебры, геометрии выпуклых множеств, теории вероятностей и математической статистики. А также более высокоприкладные области математики, такие, как математическое программирование, эконометрика, информатика и прочие производные дисциплины.

Направления

• Биологическая кибернетика и медицинская кибернетика

• Техническая и инженерная кибернетика.

• Экономическая кибернетика, социальная кибернетика.

Одно из ключевых понятий теории управления - "цель управления", т. к. бесцельных управлений не бывает. В технических системах цель не принадлежит системе, а задается, т. е. это внешний по отношению к системе фактор.

---

Управление - процедура выбора и реализации определенных целенаправленных действий.

Кибернетика экономическая,

научное направление, занимающееся приложением идей и методов кибернетики к экономическим системам. Экономическая кибернетека рассматривает экономику, а также её структурные и функциональные звенья как системы, в которых протекают процессы регулирования и управления, реализуемые движением и преобразованием информации. Методы экономической кибернетики дают возможность стандартизировать и унифицировать эту информацию, рационализировать получение, передачу и обработку экономической информации, обосновать структуру и состав технических средств её обработки. Именно такой подход определяет внутреннее единство и характер исследований в рамках экономическая кибернетека. Они служат, в частности, теоретической основой создания автоматизированных систем управления (АСУ) и систем обработки данных (СОД). Экономическая кибернетека развивается по трём основным направлениям, которые всё более тесно увязываются друг с другом.

Теория экономических систем и моделей

разрабатывает: методологию системного анализа экономики и её моделирования, отражения структуры и функционирования экономических систем в моделях; вопросы классификации и построения комплексов экономико-математических моделей; проблемы экономического регулирования, соотношения и взаимного согласования различных стимулов и воздействий в функционировании экономических систем; вопросы поведения людей и коллективов. При исследовании этих проблем экономическая кибернетика, прежде всего, опирается на политическую экономию и общую теорию систем, а также на социологию и теорию регулирования, обобщает результаты разработки экономико-математических методов и моделей.

Теория экономической информации

рассматривает экономику как информационную систему. Она изучает: потоки информации, циркулирующие в народном хозяйстве как коммуникации между его элементами и подсистемами, характеристики информационных каналов и передаваемых по ним сообщений; экономические измерения и вообще знаковые системы в экономике, то есть языки экономического управления, включая разработку комплексов хозяйственных показателей, правил их расчёта (эти вопросы выделяются в экономическую семиотику); процессы принятия решений и обработки данных в информационных системах народного хозяйства на всех его уровнях и вопросы наилучшей организации этих процессов. Здесь экономическая кибернетика тесно соприкасается с теорией информации, исследованиями по определению полезности или ценности информации, семиотикой, теорией программирования, информатикой.

---

Теория управляющих систем в экономке

конкретизирует и сводит воедино исследования остальных разделов экономическая кибернетика Она направлена на комплексное изучение и совершенствование системы управления народным хозяйством и отдельными хозяйственными объектами, а в конечном счете, — на их оптимальное функционирование. Особое внимание уделяется: проблемам планирования и руководства реализацией планов — методологии, технологии и организации этих функций управления, использованию комплексов экономико-математических моделей и других научных методов в практике управления; разработке внутренне согласованного комплекса экономических, административных, правовых и других стимулов и норм управления, построению организационных структур органов управления; изучению и учету человеческих факторов (социально-психологических и т. п.) в процессах хозяйственного управления, взаимодействию человека и машины в АСУ; проблемам проектирования и внедрения АСУ в целом.

Экономическая кибернетека рассматривает АСУ не как ≪пристройку≫ к тем или иным органам управления для обработки данных, а как саму систему управления хозяйственным объектом, основанную на комплексном применении экономико-математических методов и моделей, современной информационно-вычислительной техники — с соответствующей технологией и организацией её работы.

Современное состояние

С 80-х годов можно считать, что технология решения задач, опирающаяся на идею использования знаний о предметной области, где возникла задача, и знаний о том, как решаются подобные задачи, характерная для работ по интеллектуальным системам, стала основной парадигмой для современной информатики. Но это уже относится к тому периоду, который наступил после завершения в середине 70-х начального этапа развития информатики в нашей стране. Термин "информатика" в 80-е годы получает широкое распространение, а термин "кибернетика" постепенно исчезает из обращения, сохранившись лишь в названиях тех институтов, которые возникли в эпоху "кибернетического бума" конца 50-х - начала 60-х годов. В названиях новых организаций термин "кибернетика" уже не используется.

Алан Тьюринг

Тьюринг родился в 1912 году, 23 июня. В школе он испытывал тягу к техническимнаукам и в пятнадцать лет самостоятельно разобрался в теории относительности, при этом совершенно не хотел заниматься языками, латынью и пр. Дирекция школы терпела долго, но однажды все-таки направила матери Тьюринга записку следующего содержания: «Ваш сын, видимо, хочет быть только научным специалистом. Может быть, математиком — такие ученики, как он, рождаются раз в 200 лет. Но что он вообще забыл в Public School?≫.

---

Машина Тьюринга

Алана Тьюринга чрезвычайно вдохновляла идея о том, что для решения любой проблемы не надо думать, и уж тем более - угадывать. Достаточно разработать определенный метод. Если механически следовать этому порядку действий, правильное решение можно будет получить гораздо быстрее.

Тьюринг разработал свои собственные логические ходы и ввел понятие ≪определительного метода≫, который позже получил название ≪алгоритм≫. В 1936 г. Алан построил логическую модель своей знаменитой машины Тьюринга. Надо сказать, что в те годы под словом Computer подразумевался человек, проводящий однообразные вычисления по определенным инструкциям. Например, так называли бухгалтеров, счетоводов и т.п. Идея Алана Тьюринга была в том, что для проведения подобных действий присутствие человека не требуется.

Машина Тьюринга —это очень простое вычислительное устройство. Она состоит из ленты бесконечной длины, разделенной на ячейки, и головки, которая перемещается вдоль ленты и способна читать и записывать символы. Также у машины Тьюринга есть такая характеристика, как состояние, которое может выражаться целым числом от нуля до некоторой максимальной величины. В зависимости от состояния машина Тьюринга может выполнить одно из трех действий: записать символ в ячейку, передвинуться на одну ячейку вправо или влево и установить внутреннее состояние.

Устройство машины Тьюринга чрезвычайно просто, однако на ней можно выполнить практически любую программу. Для выполнения всех этих действий предусмотрена специальная таблица правил, в которой прописано, что нужно делать при различных комбинациях текущих состояний и символов, прочитанных с ленты. До сих пор машина Тьюринга служит моделью для изучения теоретических проблем в области математических алгоритмов.

Бесконечно длинная лента поделена на дискретные сегменты, в каждом из которых записан 0 или 1. "Головка для считывания и записи", которая может находиться в любом из нескольких внутренних состояний (здесь только два состояния: А и В), перемещается вдоль ленты. Каждый цикл начинается с того, что головка считывает один бит с сегмента ленты. Затем, в соответствии с фиксированным набором правил перехода, она записывает в сегмент ленты бит данных, изменяет свое внутреннее состояние и перемещается на одну позицию влево или вправо.

---