Управление зенитным огнем как первая задача кибернетики.

Так уж повелось, что каждая наука начинает свое становление с решения какой-то практически важной задачи. В истории кибернетики такой задачей стала задача об управлении зенитным огнем.

...За каких-нибудь 5 лет - с 1933 по 1938 - скорость самолета увеличилась от 300 км/час до 700-750 км/час. Эта скорость уже сравнима со скоростью зенитного снаряда, которым этот самолет пытаются сбить. Таким образом, в конце 1930-х годов задача о разработке системы ведения зенитного огня оказалась "на гребне" внимания. Впервые в истории военного дела задача была осознана и поставлена не в виде "как одним снарядом поразить", а в виде "как наименьшим количеством снарядов добиться наивысшей вероятности поражения" вражеского объекта - самолета.

Таким образом, стало ясным, что в управлении зенитным огнем необходимо переходить от алгоритма "прицельный выстрел" к алгоритму "постановка зенитного заграждения". Но как?! Для этого пришлось занять моделированием.

Для начала - промоделировать движение самолета. В самом деле, если известно положение самолета и его скорость в данный момент, то вполне можно предсказать его положение в последующие моменты времени. Погодите, но ведь самолет управляется летчиком! А уж тот-то постарается его увести в сторону. Непредсказуемо, - как раз, чтобы мы в него не попали! Как же быть?!

Вот поэтому и приходится ставить задачу в вероятностном виде. То есть рассчитывать не одну траекторию самолета, а целый их пучок! И некоторым траекториям - приписывать большую вероятность, чем другим.

Задумаемся над вопросом: а как следует летать, чтобы тебя не сбили? Да делать как можно больше "нестандартных" действий! Например: всех летчиков учат фигурам высшего пилотажа. И в летных училищах особое внимание обращают на "чистоту выполнения" таких фигур. Как мы теперь понимаем - таким образом они готовят как раз именно тех пилотов, которые будут сбиты в первую очередь: они слишком предсказуемы. Система подготовки военного летчика должна быть построена по совершенно иным правилам, нежели летчика гражданской авиации. Иван Кожедуб, ас и летчик-истребитель времен второй мировой войны, специально отрабатывал "крюки" - так он их называл - которые он делал после каждой фигуры высшего пилотажа. За это его много ругали - он ведь был летчиком-инструктором в летном училище, пример должен был бы показывать другим. Но: в боевых вылетах он остался жить, а те его коллеги - летчики-инструкторы, которые тщательно выделывали фигуры высшего пилотажа - практически все они бывали сбиты уже в первых вылетах. Вот так и в менеджменте: наибольший выигрыш приносит именно "нетрадиционное" решение, - но об этом позже.

На возможные траектории оказывает влияние как конструктивные особенности самолета, так и физиологические особенности летчика. Например, ускорение свыше 8g (здесь g – ускорение свободного падения) при расчете траекторий самолета будет "запрещено", так как летчик при этом теряет сознание.

Ну и, наконец, следует учесть то, что зенитный огонь должен вестись "вперед", вдоль пучка вероятных траекторий самолета. Наиболее часто и много стрелять нужно как раз в те места, где будут проходить наиболее вероятные траектории. И уж нужно не забыть, что само зенитное орудие обладает некоей инерционностью, - значит, необходимо построить еще и модель зенитного орудия…

Таким образом, надо свести воедино все 3 задачи: модель полета самолета, модель зенитного орудия и модель стрельбы – свести все это в единую модель для достижения цели – обеспечения максимального ущерба самолетам противника путем минимальных собственных затрат.

В середине 1980-х эта задача неожиданно напомнила о себе снова. Появились так называемые «крылатые ракеты», летящие на высоте 25-30 метров над землей. Оптимальное средство защиты – это автоматические зенитные комплексы, которые, без влияния человека, способы наводить зенитный комплекс и сбивать ракету артиллерийский огнем.

Норберт Винер и термин "кибернетика", и почему это слово не появилось у нас.

Ну вот мы и рассмотрели как раз тот блок задач, который был успешно решен в середине 1940-х годов а "социальный заказ" для этого был уж куда как весомый: с 1939 года шла мировая война! В США наиболее известные результаты принадлежат Ноберту Винеру. В СССР - академику Алексею Колмогорову.

В 1948 году Норберт Винер опубликовал книгу "Кибернетика", где распространил описанный выше подход на исследование и описание биологических и социальных систем. В это время и сама его книга, и даже это слово в СССР были запрещены: способы описания живых и социальных систем диктовали марксистско-ленинской философией. А поскольку сами философы были, как правило безграмотны в области математики, - вот они взяли и "запретили" это непонятное для них направление.

А, вообще-то, слово «кибернетика» встречается еще у Платона, и означает оно у него – искусство управления кораблем (конечно, с командой на борту), - у него есть даже использование этого слова в переносном смысле, как искусство управления людьми. Известный физик Анри Ампер в XIX столетии издал книгу, где слово «кибернетика» использовал для обозначения «науки об управлении государством». Как видим, это слово имеет долгую историю и использовалось задолго до Винера – и в совершенно других смыслах.

Определение понятий "кибернетика" и "управление".

" Кибернетика - реакционная лженаука, возникшая в США после второй мировой войны и получившая широкое распространение и в других капиталистических странах; форма современного механицизма. Приверженцы кибернетики определяют её как универсальную науку о связях и коммуникациях в технике, в живых существах и общественной жизни, о "всеобщей организации" и управлении всеми процессами в природе и обществе. …По существу своему кибернетика направлена против материалистической диалектики, современной научной физиологии, обоснованной И.П. Павловым, и марксистского, научного понимания законов общественной жизни. Эта механистическая метафизическая лженаука отлично уживается с идеализмом в философии, психологии, социологии. …Под прикрытием пропаганды кибернетики в странах империализма происходит привлечение учёных самых различных специальностей для разработки новых приёмов массового истребления людей - электронного, телемеханического, автоматического оружия, конструирование и производство которого превратилось в крупную отрасль военной промышленности капиталистических стран". (Краткий философский словарь / Под редакцией М. Розенталя и П. Юдина. Издание 4-е, доп. и испр. - М.: Государственное издательство политической литературы, 1954, с. 236-237.)

М-да, похоже, что это совсем не то определение, которое нам нужно... Однако читатель все же успел почувствовать дух того времени, - и стали понятны усилия, которые тратили наши ученые на то, чтобы, тем не менее, заниматься кибернетикой.

Только в 1959 году - спустя 11 лет после выхода книги Н. Винера - в СССР был создан Научный совет по комплексной проблеме "Кибернетика" АН СССР, который активно работал до середины 1990-х годов и осуществлял координацию научно-исследовательских работ в стране в области кибернетики и ее приложений.

А вот несколько определений кибернетики, которые принадлежат ведущим ученым бывшего СССР, специалистам в области кибернетики.

Академик АН СССР А.И. Берг, 1961 год: " Кибернетика - это наука об управлении сложными динамическими системами. Термин «сложность» здесь применяется как философская категория. Динамические системы на производстве, в природе и в человеческом обществе - это системы, способные к развитию, к изменению своего состояния. Сложные динамические системы образуются множеством более простых или элементарных систем или элементов, взаимосвязанных и взаимодействующих. …Целью советской кибернетики является разработка и реализация научных методов управления сложными процессами для повышения эффективности человеческого труда». (Сборник «Философские проблемы кибернетики», Соцэкгиз, М., 1961. - стр. 155—156.)

Академик АН СССР А.Н. Колмогоров, 1959 год: " Кибернетика занимается изучением систем любой природы, способных воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать ее для управления и регулирования. При этом кибернетика широко пользуется математическим методом и стремится к получению конкретных специальных результатов, позволяющих как анализировать такого рода системы (восстанавливать их устройство на основании опыта обращения с ними), так и синтезировать их (рассчитывать схемы систем, способных осуществлять заданные действия). Благодаря этому своему конкретному характеру кибернетика ни в какой мере не сводится к философскому обсуждению природы "целесообразности" в машинах и философскому анализу изучаемого ею круга явлений". (Колмогоров А.Н. Предисловие к русскому изданию книги Эшби У.Р. Введение в кибернетику. - М.: Иностранная литература, 1959.)

Сегодня дается, например, такое определение кибернетики:: " Кибернетика изучает организацию систем в пространстве и времени, то есть то, каким образом связаны подсистемы в систему и как влияет изменение состояния одних подсистем на состояние других подсистем. Основной упор делается …на организацию во времени, которая в случае, когда она целенаправленна, называется управлением ". (Турчин В.Ф. Феномен науки: Кибернетический подход к эволюции. Изд. 2-е - М.: ЭТС, 2000. - 368 с.) Для описания процессов изменения состояния системы используются такие термины, как "динамика системы" и "организация системы во времени", однако, по замечанию В.Ф. Турчина, более уместным здесь является именно "организация во времени". Это вызвано тем, что термины "динамическое" и "статическое" принято использовать по отношению к вариантам описания системы (ее моделям, учитывающим либо и пространство и время, либо только пространственную компоненту), будучи же примененным к системе слово "динамика" невольно вызывает представление об однородности устройства системы.

Какое же определение выбрать?! В принципе - то, какое хотите! Главное - чтобы читатель смог очертить класс задач, которые решатся в рамках кибернетики. А также описать, как именно они решаются. Можно в качестве "рабочего" определения принять такое: " Кибернетика - это наука об управлении в системах разной природы и потоках связанной с управлением информации ". Собственно, все данные выше определения и говорят именно об этом.

В качестве определения для термина "управление" можно выбрать следующее:

Управление - функция организованных систем различной природы (технических, биологических, социальных, экономический, и т.п.), направленная на реализацию их целевых установок и поддержку внутренне присущей им структуры (целостности системы).

 

В рамках кибернетики обосновывается (и даже доказывается – для ряда частных случаев) следующее положение: степень сложности системы управления должна соответствовать ("быть равной" или же быть "более высокой") степени сложности объекта, которым управляет эта система. Использование этого обстоятельства позволяет прогнозировать надежность и эффективность управления социальными и экономическими системами. "Простые решения" - это часто миф, придуманный теми, кто не в состоянии управлять эффективно!