Kybernetika, teorie systému, teorie sítí a nová média

Stránka ve výstavbě
Inkwell icon - Noun Project 2512.svg Na této stránce se právě pracuje. Prosím needitujte tuto stránku, dokud na ní zůstává tato šablona. Předejdete tak editačnímu konfliktu. Jestliže uběhla od poslední editace doba alespoň dvou dnů, neváhejte tuto šablonu odstranit. Inkwell icon - Noun Project 2512.svg


Kybernetika

Kybernetika je věda, která se zabývá principy přenosu a řízení informací v daném (živém i neživém) systému[1]. Kybernetika se zajímá pouze o takové vztahy mezi prvky systému a procesy, které na systém působí a kterými systém působí na okolí, a mají informační obsah. Definicí a pohledů na kybernetiku je ale obecně mnoho[2].

Slovo kybernetika pochází z řeckého “kybernétés” (kormidelník). Tento pojem používal ve starověku už filozof Platón pro “vědu o řízení lodí” nebo "umění řídit" obecně. V roce 1843 ho užil francouzský matematik a fyzik André-Marie Ampère a polský filosof Tretnowski v pojednání Poměr filosofie ke kybernetice čili k umění, jak řídit národ. Téměř o sto let později v roce 1948 pojem kybernetika ustálil Norbert Wiener ve své knize Cybernetics: Or Control and Communication in the Animal and the Machine. Wiener je zároveň považován za "otce" kybernetiky.

Zajímavost: Kybernetika má stejný významový základ v anglickém slově “government” ve smyslu řízení a zvládání procesů v komplexních systémech.

Historie

Největším přínosem pro vývoj kybernetiky byl velký rozvoj přírodních věd, techniky a biologie ve 20. století. V této době docházelo ke stále podrobnějšímu zkoumání živých organismů a procesů, které se v nich odehrávají, a to především ve vztahu k jejich struktuře. Zároveň se podobné funkce a organizace procesů začaly zkoumat i v neživých organismech.

Po vzniku prvních samočinných počítačů v 50. letech se začalo stále více ukazovat, že chování živých a neživých systémů může být analogické. Některé živé systémy (srdce, ledviny apod.) mohly být dokonce dočasně nahrazeny systémy umělými, tedy neživými. Navíc bylo potřeba si v rámci vědních disciplín poradit s nově vznikajícími stroji na zpracování informací a s pojmem informace jako takovým. Právě proto vznikl kolem roku 1955 nový obor kybernetika, který tyto domény zaštiťoval.[3]

Kromě Norberta Wienera byli průkopníky kybernetiky Arturo Rosenbueth a Julian Bigelow. Tito tři spolu napsali článek Behavior, Purpose and Teleology, což dle samotného Wienera dalo základ pro nový vědní obor kybernetiky.

Wienerovo vymezení kybernetiky

Wiener vymezuje obor kybernetiky dvěma směry. A to na:

  • zkoumané objekty - živé systémy (organismy) a neživé systémy (lidmi vyroben stroje)
  • hlediska jejich definování - řízení a sdělování informace

Oproti Wienerově původnímu vymezení kybernetiky musíme v současnosti počítat i s objekty ekonomickými, sociálními a abstraktními (matematické, lingvistické a podobně). Rozšířit musíme i pole hledisek. Kromě řízení a sdělování informace, je nutné brát v potaz i jejich uchování, zpracování a přenos.

Rozdělení kybernetiky

  • teoretická kybernetika - studuje především obecné vlastnosti a procesy systémů, popisuje jeho vlastnosti a chování, patří do ní například teorie systémů nebo teoretická informatika
  • aplikovaná kybernetika - používá kybernetický přístup při analýze, modelování a návrhu systémů, kromě biokybernetiky se s ní můžeme setkat například i při teorii řízení v managementu

Základní principy kybernetiky

  • zpětná vazba
  • informace
  • model (modelování)
  • zákon nutné variety

Vliv kybernetiky na další obory

  • matematika - teorie informace, teorie her, teorie automatů
  • biologie - teorie paměti, neuronové sítě, kódování informace v zárodečné buňce
  • technické disciplíny - nové způsoby sdělování informací, samoorganizující se systémy
  • filosofie - vztah mezi živou a neživou hmotou

Teorie systémů

Teorie systémů je vědní obor, který je součástí teoretické kybernetiky. Zabývá se zkoumáním systémů z metodologického aspektu. Základy teorie systémů položil Ludwig von Bertalanffy v letech 1949 - 1952 na základě vzniku specifických problémů při zkoumání složitých objektů napříč různými vědními obory.

Mezi hlavní úlohy terie systému patří zmapování a vypracování obecných modelů systému, vytvoření matematicko-logického popisného aparátu systému a sestavování dílčích teorií systému. Předmětem zájmu teorie systémů tedy je výzkum mechanismů transformace vstupů, které působí z okolí systému na systém, na výstupy, jimiž systém reaguje na podněty.[4]

Teorie systémů se nevěnuje zkoumání zákonitostí, které jsou předmětem zkoumání speciálních vědních disciplín (fyzika, biologie, ekonomika, sociologie apod.), ale snaží se pochopit a vysvětlit principy jevů, které jsou těmto objektům společné. V moderním pojetí se teorie systémů zabývá studiem systémů (reálných, abstraktních i obecných), jejich chováním a interakcemi s okolím a jejich celkovou adaptabilností.

Definice systému

Systém je množina elementů (prvků), které jsou mezi sebou vázány nějakým vztahem, respektive vazbou, a jako celek má tento systém vztah ke svému okolí. Systém není jen souhrnem prvků, ale těch, jejichž vzájemné vztahy vytvářejí celek.

Bertalanffy dokázal, že interakce mezi prvky systému jsou pro vlastnosti celku stejně důležité a že celek může vykazovat vlastnosti, které bezprostředně nevyplývají z vlastností celku.

Vlastnosti systémů

Jak chování, tak struktura vyjadřují vnitřní funkční vztahy systému a obě vlastnosti spolu velmi úzce souvisí. Chování systému vyjadřuje závislost mezi okolními podněty, které působí na jeho vstup, a výstupními odezvami, které se objevují. Strukturou systému chápeme vnitřní uspořádání (strukturalizaci) prvků a jejich chování.

Dělení systémů

  • abstraktní systémy jsou systémy, které jsou produktem lidského myšlení a nemají přímou analogii v reálném světě (tj. hypotézy, jazyky, vědecké systémy apod.)
  • reálné systémy tvoří soubory materiálních objektů (tj. mechanické systémy, biologické systémy apod.)
  • přírodní systémyjsou produktem přírody, např. živé organismy
  • umělé systémy vznikají jako výsledek činnosti lidí
  • řízené systémy jsou takové systémy, kde dochází k řídícímu procesu, kdy dochází k vzájemnému působení řízeného a řídícího objektu, dále je dělíme na automatizované a
  • jednoduché systémy mají malý počet prvků stejného druhu a jednoznačné vazby mezi nimi
  • složité systémy jsou komplexní systémy, které se vyznačují nejen složitostí vazeb, složením prvků, ale i tím, že systém je vždy řízený a nejde ho zcela formalizovat
  • otevřené systémy s okolím reagují a navzájem se ovlivňují

Struktury systémů

Screen Shot 2015-09-14 at 10.22.50.png

Teorie sítí

Teorie sítí spočívá ve studiu grafů jakožto reprezentací symetrických nebo asymetrických vztahů mezi diskrétními objekty. Má využití v mnoha disciplínách napříč obory - počítačová věda, ekonomie, biologie, sociologie a další. Zkoumání sítí nám může pomoci lépe pochopit například přenos, způsob distribuce a cestu informace na World Wide Webu, metabolické dráhy, logistické procesy či předvídat epidemiologické hrozby v síti kontaktů. Teorie sítí je součástí teorie grafů.

Sítě obecně chápeme jako zobrazení vztahů a vazeb mezi prvky (nejen) v sociálním prostoru.

Významnou osobností v teorii sítí je Albert-László Barabási, maďarsko-americký fyzik, který téma sítí zpracovává ve své knize V pavučině sítí.[5]

Sedm mostů města Královce

Matematickou hádanku, kterou vyřešil Leonard Euler v 18. století, považujeme za první problém vyřešený pomocí teorií sítí. Hádanka zněla, za je možné všechny mosty přejít takovým způsobem, aby člověk vstoupil na každý most pouze jednou. Euler jako první dokázal, že to není možné, graf totiž nelze přejít tzv. eulerovským tahem.

Konigsberg.jpg

Šest stupňů odloučení

Též známé jako six degrees of separation je teorie, která říká, že se všichni lidé na planetě znají přes šest navzájem se propojených lidí. Teorie pochází z experimentu sociologa Stanleyho Milgrama, který v roce 1967 provedl pokus tzv. "malého světa".

Teorie sítí a nová média

Vznik analýz sociálních sítí (tedy social network analysis, pro potřeby dalšího textu dále jen jako SNA) se datuje do 70. let minulého století.

Reference & seznam použité literatury

  1. WIENER, Norbert. Kybernetika neboli řízení a sdělování v živých organismech a strojích. 1. vyd. Praha: SNTL, 1960, 148 s. Řada teoretické literatury.
  2. KLIR, George a Miroslav VALACH. Kybernetické modelování. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1965, 355 s.
  3. KLIR, George a Miroslav VALACH. Kybernetické modelování. 1. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1965, 355 s.
  4. Dostupné z: http://www.kip.zcu.cz/kursy/svt/svt_www/5_soubory/5_1.html
  5. BARABÁSI, Albert-László. V pavučině sítí. Vyd. 1. V Praze: Paseka, 2005, 274 s. Fénix (Paseka). ISBN 80-718-5751-3.