CYBERNETYKA

Elbląg, 29.02.2008
CYBERNETYKA
Sylwia Jabłońska
„Nie jest wykluczone, że owo najwspanialsze w naszych czasach sprowadza się do tego, że
człowiek potrafił zrozumieć, to, czego nie jest w stanie sobie nawet wyobrazić”. (Lew
Landau)
Cybernetyka jest dość młodą dziedziną, wykorzystywaną między innymi w
medycynie, zarządzaniu czy też w procesach technologicznych. Ogólna definicja cybernetyki
brzmi następująco: „nauka o systemach sterowania oraz związanym z tym przetwarzaniu i
przekazywaniu informacji (komunikacja).[…] Cybernetyka analizuje (odnajduje) analogie
(homologie) między zasadami działania organizmów żywych, układów społecznych
(społeczności) i maszyn (holizm), odkrywa ogólne prawa wspólne dla różnych nauk i
umożliwia przenoszenie tych praw z jednej dziedziny na drugą;
jest, więc nauką interdyscyplinarną, znajdującą wiele zastosowań
praktycznych. Uznaje się ją często za jeden z nurtów w tzw.
badaniach systemowych.”1
Nauka ta wykorzystywana jest w wielu dziedzinach.
Jedną z nich jest sztuczna inteligencja i badania nad nią.
Człowiek od dawien dawna stara się stworzyć maszynę, która
będzie w stanie dorównać inteligencją człowiekowi. Turing
opracował do tego celu test, który inteligencję maszyny badał na
postawie
rozmowy
przeprowadzonej
między
sędzią
-
człowiekiem a maszyną. Sędzia człowiek podczas rozmowy
Rysunek pochodzi ze strony:
http://world.honda.com/news/2
007/c071211Enabling-MultipleASIMO-to-Work/
powinien określić, czy rozmówca jest maszyną czy człowiekiem. Jak dotąd żadna maszyna
tego testu nie przeszła, co nie oznacza, że człowiek by go przeszedł. Wielu naukowców jest
zdania, że nie tylko język świadczy o inteligencji, ale i czyny, zarówno wśród ludzi jak i
maszyn. Tego rodzaju system stosowany jest w czatbotach. Są to programy, najczęściej
stosowane na stronach internetowy, których głównym celem jest oprowadzenie użytkownika
1
http://pl.wikipedia.org/wiki/Cybernetyka
1
po serwisie. Człowiek w trakcie takiej rozmowy powinien mieć wrażenie, że rozmawia z
żywym człowiekiem. Obecnie najbardziej rozbudowanym czatbotem jest A.L.I.C.E .
Najnowsza wersja A.L.I.C.E oparta jest o język AIML bazujący na XML-u oraz C/C++. Baza
danych pozwala jej porozmawiać na 40 tysięcy różnych tematów. Można wyróżnić dwa
rodzaje czatbotów. Jedne posiadają stałą bazę za pomocą, której udzielają odpowiedzi według
słów kluczowych. Drugi rodzaj czatbota uczy się z każdą przeprowadzoną rozmową. W
wyniku kolejnych konwersacji do bazy dodawane są nowe słowa. Baza jest cały czas
rozbudowywana. Przykładowy fragment programu wygląda
następująco:
“<aiml>
<category>
<pattern>*</pattern>
<that>JAK MASZ NA IMIE</that>
<template>Hmm, <star/>. Calkiem ladne imie.</template>
</category>
</aiml>”2
Rysunek pochodzi ze strony:
http://www.asimo.pl/modele/umcs.
php
Cybernetyka znajduje również zastosowanie w robotyce. Robotyka zajmuje się
tworzeniem maszyn zarówno na rzecz cywilów, jak i wojska. To właśnie w wojsku
początkowo odgrywała największe znaczenie. Do robotów tworzonych w celach
rozrywkowych można zaliczyć Keepon’a stworzony przez polskiego naukowca Marka
Michałowskiego. Robot jest w stanie poruszać się w takt muzyki i nie gubi rytmu. Inspektor
zalicza się do robotów tworzonych na rzecz wojska. Wykonany w Warszawie w
Przemysłowym Instytucie Automatyki i Pomiarów. Inspektor jest w stanie przenosić
materiały niebezpieczne bądź też neutralizację ich za pomocą działka.
Robot musi mieć ściśle określony cel i zakres działania, aby tego dokonać należ go w
odpowiedni sposób zaprogramować. Programowanie robotów wykonywane jest za pomocą
języków wysokiego poziomu jak np. C++. Coraz częściej na uczelniach amerykańskich
pisane są języki, które odnoszą się do konkretnego projektu. Takie języki noszą nazwę języki
programowania robotów. Obecnie najczęściej stosowanym jest VAL II (Variable Assembly
Language). Przykładowa składnia języka:
PROGRAM main()
2
http://docs.jedenpies.pl/files/AIML.pdf str. 10
2
DATA STRUCTURES: in.max. in.heigh
//parametry globalne
LOCAL: in.count, $ans //parametry lokalne
Treść główna programu, wywołania podprogramów, pętle itp.
Przykładowa pętla w tym języku:
WHILE in.count==1 DO
TYPE „Zaczynamy transfer”
END //dopóki in.count jest równy 1 wypisuje napis w cudzysłowie
Za ojca polskiej cybernetyki uznaje się Mariana Mazura zajmujący się cybernetyką, a
z wykształcenia elektrotechnik. Według niego istnieją 4 poziomy wartości naukowej
cybernetyki:
„Cybernetyka pseudonaukowa, pseudocybernetyka – polegająca na przedstawianiu
zagadnień niejasnych środkami cybernetycznymi, np. schematami, mającymi stwarzać
pozory, że dzięki "ujęciu cybernetycznemu" zagadnienia te zostały wyjaśnione;
Cybernetyka dydaktyczna – polegająca na przedstawianiu spraw jasnych środkami
cybernetycznymi. Wiedzy przez to nie przybywa, ale ścisłość, zwięzłość i wyrazistość
środków cybernetycznych znacznie ułatwiają przyswajanie wiedzy istniejącej;
Cybernetyka formalna, – w której do nowych informacji dochodzi się w wyniku
zastosowania operacji formalnych. Jej wadą jest to, iż pozwala na stwierdzenie
możliwości, które niekoniecznie znajdują odzwierciedlenie w rzeczywistości;
Cybernetyka fizyczna, – w której oprócz formalnych związków logicznych, bierze się
pod uwagę prawa fizyczne (wszystkie, które mają istotny wpływ na opisywane
zagadnienie). Ujawnia ona konieczności. Stwierdzenie konieczności jest zarazem
stwierdzeniem rzeczywistości, („jeżeli coś musi być, to jest").” 3
Cybernetyka pseudonaukowa pozwala na wyjaśnienie zjawisk jeszcze niezbadanych i
przedstawieniu ich w postaci schematów, modelów. Natomiast cybernetyka dydaktyczna
pozwala na głębsze poznanie zjawiska już wcześniej objaśnionych. Pozwala na prezentację
danego problemu z innej perspektywy. W cybernetyce formalnej nie bierze się pod uwagę
praw fizycznych natomiast w fizycznej i owszem. Z tego względu liczba rozwiązań tego
samego problemu w obu przypadkach może być różna. Jeśli mamy dwie osoby A i B to
możliwość zjedzenia jabłka mogą się rozkładać w następujący sposób:
3
http://pl.wikipedia.org/wiki/Cybernetyka
3
Cybernetyka/
A
B
Możliwości wyboru
AB
Żadna z
podanych
Formalna
Fizyczna
W cybernetyce duże znaczenie odgrywa teoria systemów.
Rysunek 1 Hierarchia wiedzy 4
Ogólna teoria systemów to nauka badająca ogólne prawa rządzące dowolnymi
złożonymi układami stanowiącymi funkcjonalne całości. Początek ogólnej teorii systemów
dała praca austriackiego biologa i filozofa L. von Bertalanffy'ego (1901-1971) Kritische
Theorie der Formbildung (1928).5
Można powiedzieć, że teoria ta tłumaczy funkcjonowanie organizmów żywych i
maszyn. Cybernetyka bada powiązania pomiędzy różnego rodzaju układami, które składają
4
5
http://deuter.am.put.poznan.pl/zwm/eskrypty_pliki/inzynieriasystemow/paradygmatsystemowy.pdf
http://portalwiedzy.onet.pl/41270,,,,ogolna_teoria_systemow,haslo.html
4
się na system. W skład każdego systemu wchodzą podsystemy, bez których całość nie jest w
stanie działać prawidłowo.
Ogólne zasady systemów
Całość i części składowe mają różne cechy (różne rozkłady zachowań).
Sterowanie systemem odbywa się w zamkniętej pętli z użyciem sprzężenia zwrotnego.
Dla każdego systemu jest cały wachlarz różnych zachowań i wariantów sterowania
systemem, (dlatego potrzebna jest optymalizacja).
Konieczność uzupełnienia formalnych metod sterowania systemem nieformalnymi.
Efektywne kierowanie systemem wymaga zmniejszenia nieokreśloności wiedzy o
strukturze, relacjach systemu z otoczeniem, itp..6
Bibliografia:
„W poszukiwaniu golema O cybernetyce i cybernetykach” – Piotr Sienkiewicz
Serwisy.gazeta.pl
http://chatterboty.pl/chatterboty-str-1.html
http://www.cyberowca.info/index.php?option=com_content&task=section&id=8&Ite
mid=102
„Cybernetyka i charakter” Marian Mazur 1976, Warszawa, PIW
http://www.kridm.agh.edu.pl/material/jezyki_p/val_ii.pdf
http://pl.wikipedia.org/wiki/Cybernetyka
http://docs.jedenpies.pl/files/AIML.pdf
6
zwispp.wi.ps.pl/zwispp/fileadmin/pliki/sys_inf/sys_info_wyk1.ppt
5