Результаты исследования учащихся в проекте Окружающий мир – мир сложных систем (Группа Кибернетики)

Содержание

1 Название проекта
2 Авторы и участники проекта
3 Тема исследования группы
4 Проблемный вопрос (вопрос для исследования)
5 Гипотеза исследования
6 Цели исследования
7 Ход исследования
8 Результаты исследования
9 Выводы
10 Полезные ресурсы

Название проекта

Окружающий мир – мир сложных систем

Авторы и участники проекта

Круподерова Климентина Руслановна

Ученики 11 класса

Тема исследования группы

Кибернетика - наука об управлении

Проблемный вопрос (вопрос для исследования)

В чем суть кибернетического подхода?

Гипотеза исследования

Считаем, что кибернетический подход к изучению объектов предполагает рассмотрение различных объектов живой и неживой природы как преобразователей информации или как систем, состоящих из элементарных преобразователей информации.

Цели исследования

Выяснить, какие задачи решает наука "кибернетика"
Познакомиться с вкладом различных ученых в становление и развитие кибернетики
Проанализировать научные направления в кибернетике
Подобрать примеры систем управления в живой и неживой природе
Выяснить в каких вузах можно получить образование по специальностям связанным с кибернетикой

Ход исследования

Создание группы «Кибернетики» на Гугл для организации взаимодействия в ходе исследовательской работы.
Выяснение понятий кибернетика, кибернетическая система, кибернетический подход (работа со словарями, энциклопедиями, поиск Интернет-ресурсов, их аннотирование).
Построение карты знаний «Научные направления кибернетики».
Знакомство с идеями ученых, внесших вклад в становление и развитие кибернетики.
Подбор примеров систем управления в живой природе, технике, обществе. Представление моделей этих систем.
Выяснение в каких вузах Нижнего Новгорода и России можно получить образование в области кибернетики.

Для организации работы было выполнено распределение ролей между участниками группы:

исторический экскурс в возникновение и становление науки «кибернетики» - историк
подбор примеров систем управления в живой природе – бионик
подбор примеров систем управления в технике – системотехник
подбор примеров систем управления в обществе – социолог
оформление результатов работы – дизайнер
общее руководство работой в группе - координатор

Результаты исследования

В ходе исследования было выяснено следующее:

Большая российская энциклопедия определяет кибернетику (от греч. kybernetike - искусство управления, от kybernao - правлю рулём, управляю) как науку об управлении, связи и переработке информации.

Основным объектом исследования в кибернетике являются так называемые кибернетические системы. Примерами кибернетических систем могут служить разного рода автоматические регуляторы в технике (например, автопилот или регулятор, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в помещении), электронные вычислительные машины, человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество…Кибернетические системы имеют рецепторы (датчики), воспринимающие сигналы из внешней среды и передающие их внутрь системы, а также входные и выходные каналы, по которым они обмениваются сигналами с внешней средой. Выходные сигналы системы передаются во внешнюю среду через эффекторы (исполнительные устройства). Поскольку каждая система сигналов, независимо от того, формируется она разумными существами или объектами и процессами неживой природы, несет в себе ту или иную информацию, то всякая кибернетическая система, может рассматриваться как преобразователь информации. Рассмотрение различных объектов живой и неживой природы как преобразователей информации или как систем, состоящих из элементарных преобразователей информации, составляет сущность так называемого кибернетического подхода к изучению этих объектов.

Именно такой подход и использовали участники группы, представившие различные системы управления в технике, биологии, обществе.

Фотоотчет участников группы на Picasa "Системы управления"

В кибернетике можно выделить ряд научных направлений. Мы их показали с помощью карты знаний, построенной с использованием сервиса webbrain.com.

Теоретическая кибернетика занимается общими проблемами теории управления, теории информации, вопросами передачи, защиты, хранения и использования информации в системах управления. Многие проблемы теоретической кибернетики изучаются в теоретической информатике. Для этих двух теоретических направлений существует общий математический фундамент - дискретная математика.

Специалисты, работающие в области технической кибернетики, исследуют и проектируют различные технические управляющие системы. В рамках технической кибернетики развивается и теория построения вычислительных машин, а также логические методы синтеза дискретных управляющих устройств.

Биологическая кибернетика применяет идеи и методы кибернетики в биологии и медицине. Особое место в этом направлении исследований играет нейрокибернетика, изучающая процессы переработки информации в нервной ткани животных и человека, а также бионика - наука о том, как находки живой природы, реализованные в живых организмах, можно переносить в искусственные системы, созданные человеком. Еще одна новая наука гомеостатика - наука о достижении равновесных состояний при наличии многих действующих одновременно факторов связывает модели биологической кибернетики и технической кибернетики.

Экономическая кибернетика - одна из быстро развивающихся областей кибернетики. В 20-е годы 20-го столетия впервые были предложены математические соотношения для описания глобальных экономических процессов. С этих пор начала развиваться математическая экономика, которая при появлении компьютеров стала наукой, где расчеты и модели экономических процессов столь же привычны, как и в ранее формализованных науках.

Социальная кибернетика изучает процессы управления, протекающие в человеческом обществе.

Анализ литературы и Интернет-источников по теме исследования позволил выяснить, какие ученые внесли свой вклад в становление и развитие кибернетики. Результаты исследования представлены в Google документе Ученые-кибернетики. В таблице указаны основные идеи в области кибернетики, высказанные учеными, приведены ссылки на статьи в Википедии, проекте Летописи.ру, посвященные им, а также на другие Интернет-источники. Нам удалось выяснить, что о большинстве ученых-кибернетиках имеются статьи в Википедии или Летописях. Принято решение о подготовке статьи о М.Л. Цетлине, а также о доработке статьи о М.А. Гаврилове.

Кроме того мы выяснили, что большой вклад в развитие кибернетики внесли ученые Нижегородского государственного университета А.А. Андронов, Ю.И. Неймарк, З.С. Баталова, Ю.И. Городецкий, С.В. Шильман. Было принято решение написать об этих ученых статьи для проекта "3000 статей для Википедии". Первая из них Андронов Александр Александрович получила положительную рецензию и пересажена из Летописей в Википедию.

Мы выяснили, в каких вузах Нижнего Новгорода можно получить образование по специальностям, связанным с кибернетикой. Это факультеты ВМК ННГУ и ИРИТ НТУ.

В 1958 году на физико-математическом факультете Горьковского университета открылась кафедра вычислительной математики и динамики машин. Ее возглавил ученик академика А.Андронова профессор Юрий Исаакович Неймарк. На базе кафедры в 1963 году был создан первый в стране факультет вычислительной математики и кибернетики (ВМК), призванный готовить специалистов, умеющих использовать математические методы и электронно-вычислительные машины для анализа всевозможных явлений и управления сложнейшими процессами. Начиналось бурное вторжение математики во все сферы человеческой деятельности (научной, технической, экономической, финансовой, военной и т.д.).

В настоящее время факультет ВМК (официальный сайт факультета) — один из самых крупных в Нижегородском университете. Ежегодный приём на I курс составляет 165 студентов на бюджетные места очного (дневного) отделения и 50 студентов на бюджетные места очно-заочного (вечернего) отделения; кроме того, факультет производит набор студентов на внебюджетные места с очной и очно-заочной (вечерней) формами обучения. В учебном процессе участвуют 25 профессоров, около 60 доцентов; 4 профессора являются заслуженными деятелями науки Российской Федерации.

Автор данного проекта подготовила статьи об университете и факультете: Нижегородский государственный университет и День ВМК.

На основании приказа N 200 от 21.12.2005г. на базе факультета информационных систем и технологий Нижегородского технического университета (официальный сайт факультета) организован учебно - научный институт радиоэлектроники и информационных технологий (ИРИТ).

За 70 лет существования факультета, а затем института накоплен богатый и что очень важно, признанный в стране и за рубежом опыт подготовки инженерных и научных кадров.

Среди выпускников института: 7 лауреатов Ленинской премии, более 50 лауреатов Государственной премии, десятки докторов и сотни кандидатов наук, а также руководящий научный и инженерный персонал крупнейших отраслевых НИИ и телекоммуникационных фирм Нижнего Новгорода.

Google группа Кибернетики

Выводы

Выяснили, что кибернетика изучает общие свойства процессов управления в живых и неживых системах.
Наибольший вклад в становление и развитие кибернетики внесли такие ученые как Норберт Винер, В.М. Глушков, А.А. Ляпунов, К. Шеннон и другие. Их вклад в развитие кибернетики отражен в документе «Ученые-кибернетики».
Выяснили, что большой вклад в развитие теории автоматического регулирования и управления внесли ученые Нижегородского государственного университета им. Н.И.Лобачевского. Принято решение подготовить о них статьи для проекта в Летописи.ру «3000 статей для Википедии».
Проанализированы научные направления в кибернетике, разработана карта знаний. «Направления кибернетики».
Подобраны примеры систем управления в живой и неживой природе, в обществе, выяснена роль обратной связи в этих системах.
В современном обществе кибернетика уступила пальму первенства информатике, решающей многие задачи, которые ставила перед собой кибернетика. Но значение кибернетики как науки об общих принципах управления в живых и неживых системах, в искусственных системах и обществе сохраняется и сейчас.
Выяснили, что в Нижегородском государственном университете и Нижегородском техническом университете можно получить высшее образование по специальностям, связанным в кибернетикой. Будущие специалисты в этих областях должны иметь глубокие знания по математике, информатике, программированию, а также развивать в себе аналитическое мышление, ответственность, инициативность, креативность.

Полезные ресурсы