2. История кибернетики от Винера к Глушкова и Ведуты
Первым, кто применил термин «кибернетика» для управления в общем смысле был, очевидно, Платон, для обозначения управления людьми. Однако, реальное становление кибернетики как науки произошло много позже. Оно было обусловлено (как уже было сказано ранее) развитием технических средств управления и переработки информации [9, 83]. Слово «cybernétique» использовалось практически в современном смысле в 1830 году французским физиком и систематизатором наук Андре Ампером, для определения науки управления в его системе классификации человеческого знания, как «искусства управления вообще» [23, 152]. «Вскоре после Ампера этот термин был забыт и вновь возрожден американским ученым Н. Винером (1894-1964) в названии своей книги, опубликованной в 1948 году. Эту дату принято считать датой рождения кибернетики как самостоятельной науки »[13, 440].
Понятное дело, что написанию Норбертом Винером своей выдающейся работы предшествовал многовековой прогресс человечества на пути научно-технического прогресса, особенно научные открытия рубежа ХIХ-ХХ века. В частности, это были изобретение в 1925 году дифференциальных анализаторов, новейшие исследования в нейрофизиологии (главным образом работы И. П. Павлова), исследования Я. Грдины по динамике живых организмов, и, конечно, теория и практика создания дискретных преобразователей информации. Мы не будем останавливаться на всех подробностях, скажем лишь, что «решающее значение для становления кибернетики имело создание в 40-х годах ХХ в. электронных вычислительных машин (Дж. фон Нейман и др.). Благодаря ЭВМ возникли принципиально новые возможности для исследования и фактического создания действительно сложных управленческих систем »[9, 84]. Создание ЭВМ было закономерным этапом развития теории дискретных преобразователей информации, применением этой теории на практике .
Норберт Винер, несмотря на ошибки во многих философско-методологических выводах из своих исследований, за что эти исследования часто подвергали уничтожающей критике, особенно в СССР (например, в его главной работе «Кибернетика, или управление и связь в живом и в машине» , он, сравнивая функционирования головного мозга человека с работой вычислительных машин, осуществляет прямую редукцию человека к машине [6]), внес важный вклад в развитие кибернетики как науки об управлении в системах различной природы, определив заранее большое количество направлений ее развития. Нас в рамках нашего исследования интересует в первую очередь то, каким был его вклад в развитие (и появление) автоматизированных систем управления. Вместе с мексиканским профессором Артуро Розенблютом, они пришли к выводам, что центральные устройства в электронных вычислительных машинах должны быть цифровыми и ламповыми, а не механическими. Ими было предложено перейти на двоичный код при написании программ для ЭВМ и создавать программы для машин так, чтобы вмешательство человека в вычислительный процесс ограничивалось лишь введением входных данных и получением исходных. Кроме того, для них стало очевидным, что машина должна иметь устройство для хранения данных. Идея о том, что человек должен быть как можно меньше включенной в вычислительный процесс, по нашему мнению, для дальнейшего развития АСУ была ценной.
Определив кибернетику как науку об обмене и переработку информации в системах, Винер и Розенблютом разрабатывали это положение в теории и на практике, дав начало многим специальным областям кибернетики, таким, как биокибернетика, системный анализ. Хорошим примером здесь является их совместная работа «Проведение импульсов в сердечной мышце. Математическая формулировка проблемы проведения импульсов в сети связанных возбудимых элементов, в частности в сердечной мышце », опубликованной в СPСР в« Кибернетическом сборнике »в 1961 году. «Важность подобных исследований заключается в том, что они позволяют получать следствия из данных теорий, доступны для экспериментальной проверки» - заключили они [7, 54]. Подобные исследования были важными для развития знаний о функционировании информационных сетей.
Однако главным достижением с точки зрения создания автоматизированных систем управления было создание Винером системы по заказу ПВО США, что позволяло осуществлять Предвидя управления артиллерийским огнем.
Параллельно исследованиям Норберта Винера свои поиски и попытки совершали другие ученые, которых так же, как и Винера, сегодня называют «отцами кибернетики»: Уорен Мак-Калок (1899-1969) и Уильям Росс Эшби (1903-1972). Мак-Калок вместе с молодым исследователем Уолтером Питтс работали преимущественно в области нейротехнологий и выдвинули гипотезу, согласно которой нейроны головного мозга упрощенно рассматривались как устройство, которое оперирует двоичными числами. Значение этой гипотезы заключалась в том, что их сеть из электронных «нейронов» теоретически могла выполнять числовые или логические операции любой сложности [86]. Это оказало значительное влияние на дальнейшее развитие кибернетики «второй волны» и исследования С. Бира, о которых будет сказано ниже.
В. Р. Эшби занимался разработкой теории сложных кибернетических систем и вопросам самоорганизации таких систем (т.е. изменений структуры системы [9, 77]). Не меньшей его заслугой было формулировки и упорядочения идей Норберта Винера, которые у самого Винера не были данные систематизированы.
До 1950-х годов развитие кибернетики в основном сосредотачивался на философских и методологических аспектах этой науки, ее понимании человека и общества. Часто все дискуссии строились вокруг неоднозначной трактовки идей Винера и имели большой резонанс. Те же исследования, проводившиеся и имели целью развитие этих идей, наконец перестали отвечать потребностям времени. «Розгортуване в 2-й пол. 1950-х годов широкое использование электронных цифровых вычислительных машин и автоматизированных систем управления (АСУ), базирующиеся на них, требовало создания научных основ проектирования таких машин и систем »[13, 440]. Теоретическая кибернетика оказалась совершенно не готовой ответить на вопросы, которые ставила перед собой новая практика, потому скептическое отношение к кибернетике (особенно со стороны разработчиков АСУ) усилилось. Образовалась новая область знаний, в англоязычных странах получила название «computerscience», во Франции - «informatique», т.е. информатики и науки о вычислительной технике. Фактически она выросла по кибернетике, однако практически уже не имела с ней почти ничего общего. Кибернетика же дальше занималась философскими, этическими и методологическими вопросами. Стало очевидным, что наука об ЭВМ может вполне (и очень прибыльно) существовать без кибернетики; для кибернетиков Запада не было очевидным, что кибернетика не может развиваться без ЭВМ.
В то же время в СССР развитие кибернетики пошел другим путем, где теории ЭВМ и АСУ не только не отделились от кибернетики, а получили от нее и вместе с ней свое логическое продолжение. Плановое ведение экономики позволяло использовать возможности кибернетических наук на качественно новых уровнях, которые были недоступны для других стран мира. Правда, сначала кибернетика советскими учеными как наука не признавалась - главным образом, через редукционные идеи Винера и его последователей. Однако такое отношение к кибернетике изменилось после переоценки этих идей, изучение их конструктивных положений, так, что в СССР «К началу 1960-х годов определилось более широкую трактовку кибернетики, которое полностью охватывало не только теорию ЦВМ (« цифровых вычислительных машин »- прим. автора), но и многочисленные приложения в различных областях, начиная от автоматизации обработки научных данных в управление большими экономическими системами »[13, 440]. «На практике, центр тяжести интересов кибернетики сместился в область создания сложных систем управления и различного рода систем для автоматизации умственного труда» [9, 85].
«В 50-60-х годах в области отечественной вычислительной техники эффективно развивалось несколько направлений. Наиболее известными были научные школы С.А. Лебедева, В.М. Глушкова, И.С. Брука и Б.И. Рамеева »[17]. Принято считать, что ядром исследований по кибернетике была лаборатория вычислительной техники и математики Института математики АН УССР, особенно после того, как в 1956 году ее заведующим был назначен Виктора Михайловича Глушкова. До этого, в этой лаборатории под руководством С.А. Лебедева в 1951 году была создана первая в СССР электронно-вычислительная машина МЭСМ [25, 29], велись разработки потомка МЭСМ - машин БЭСМ и «Киев». Вообще, главным направлением работы школы Лебедева было создание суперкомьпютерив. С появлением в этой лаборатории Глушкова определились дополнительные направления работы. В 1957 году лаборатория стала называться Вычислительный центр Академии наук СССР.
С 1957 года под руководством В.М. Глушкова начались работы по созданию теории автоматов и проектированию вычислительных машин, одним из главных результатов которых явилось создание общей теории цифровых автоматов, имевшая первостепенное значение для синтеза кибернетических систем и ЭВМ. «Если в первые годы становления кибернетики ее флагом был американский ученый Н. Винер, то в 60-70-е годы - годы расцвета кибернетики - ее лидером стал украинский ученый В.М. Глушков. Его книги "Теория цифровых автоматов", "Теория самовдосконалюваних систем", "Введение в кибернетику" и ряд других сыграли на новом этапе развития кибернетики огромную роль в деле утверждения новой науки »[17]. Теоретическая и практическая кибернетика сделала огромный шаг вперед. Современные основы теории проектирования ЭВМ, в частности разработка методики блочного синтеза, были заложены в статьях В. М. Глушкова, опубликованных в журнале «Кибернетика» еще в 1965-66 гг и в Вестнике АН СССР. В 1967 г. Глушковым были разработаны принципиально новые подходы к созданию систем обработки информации, которые кардинально изменили представление о теории систем управления и теорию вычислительных систем, подготовили основу для нового этапа развития науки об информации. Еще в начале становления вычислительной техники, В. М. Глушков инициировал исследования по моделированию интеллектуальной деятельности. Он много внимания уделял разработке идеи «мозговидный» структур ЭВМ, по которым ему виделись в будущем огромные возможности.
Параллельно с этим начали проводиться разработки АСУ различных уровней, созданием и внедрением которых больше всего занималась как раз школа Глушкова.
В 1962 году Вычислительный центр стал Институтом кибернетики АН СССР и сосредоточил в себе главные достижения теоретической и практической кибернетики того времени. Разработанные там электронно-вычислительная машина «Луч» и его потомок - машина «МИР-1» на технологии ступенчатого микропрограммирования на несколько лет опередили исследования мирового лидера производства компьютеров компании IBM.
Направление работы по созданию АСУ, который и интересует нас больше всего, сформировался примерно в это же время, хотя идея этих систем возникла гораздо раньше. В 1958 году советский кибернетик А. И. Китов предложил создать автоматизированную систему управления двойного назначения. «А.И. Китов был автором доклада для ЦК КПСС, который содержал разработанный им первый в мире двухсотсторинковий проект (известный среди специалистов как «Красная книга», в котором предлагалось создание единой автоматизированной системы управления для вооруженных сил и для народного хозяйства страны на базе общей сети вычислительных центров » [20,5-6]. Поэтому следующим направлением, которое также возникло не сразу, хотя и зарождалось давно, был направление разработки теории систем управления экономическими объектами (предприятиями, отраслями промышленности), а также автоматических систем для управления различными техническими средствами. «Работы по управлению экономикой развернулись начиная с 1962 года по созданию эскизного проекта общегосударственной сети вычислительных центров, а по конкретным автоматизированным системам управления производством (АСУ) - начиная с 1963-1964 годов» [17, 103].
Школа И.С. Брука и Б.И. Рамеева специализировалась на теоретических исследованиях в области проблем теории, принципов построения и применения управляющих машин и создании таких машин, первой обосновала и осуществила идею создания малых вычислительных машин для использования в научных лабораториях и использования таких машин для экономических расчетов вообще.
В США исследования и внедрение АСУ, по некоторым свидетельствам, начались несколько раньше в 1961 году, хотя они не получили там такого развития, как в СССР, а первый проект сетей такого рода был создан лишь в 1966 году. Главным образом, это можно объяснить тем, что теоретическая кибернетика еще сильно отставала от практической, существовавшей там почти исключительно в форме информатики и "computerscience". В это время вся теоретическая кибернетика была сосредоточена в Биологической компьютерной лаборатории Иллинойского университета (возглавляемая Хейнц фон Ферстер, первооткрывателем закона гиперболического роста населения земли). На первый план выходят работы в таком разделе кибернетики, как исследование операций. Определенным образом, по нашему мнению, это позволило наконец информатике и кибернетике западного мира найти некоторые общие точки в конце 60-х годов.
Первенство в исследованиях операций по праву принадлежит английскому ученому-кибернетику Стаффорд Биру (1926-2002), работы которого ознаменовали начало так называемой «второй волны» кибернетики. С. Бир утверждал, что методы исследования операций и научного управления организациями могут дать удовлетворительный результат, только если они оперируют всей необходимой аналитической информацией, целостным описанием исследуемой ситуации. Такого целостного описания удастся достичь только в том случае, когда будет создана модель этой ситуации, построенная с помощью кибернетической логикита на основе точных наук (математики, физики). С. Бир создал так называемую «модель жизнеспособной системы», в которой он устанавливает соответствие и соотношение между менеджментом и организацией, с одной стороны, и человеческим головным мозгом и его функциями - с другой. Он был убежден, что любое такое жизнеспособную систему характеризует способность к управлению и обучения, адаптации и развития. При соблюдении этих принципов система является «достойным выживания», является жизнеспособной [50]. Эти принципы он успешно использовал при создании АСУ.
В СССР в 1965-70 годы исследования велись в очерченных уже направлениях. В 1967 году был сделан прорыв в создании многомашинных вычислительных комплексов с производительностью около 1 млрд. операций в секунду, что было выдающимся мировым достижением, разработаны и эффективно внедрена первая АСУ, внимание уделялось разработке программного обеспечения этих систем, в т.ч., типичных. Вообще в 60-х годах для развития кибернетики, снова начала объединяться с информатикой, был характерен качественный скачок в развитии, обусловленный, конечно, как теоретическими достижениями, так и развитием материально технической базы кибернетики, электронно-вычислительных машин. «Большие сдвиги произошли в организации использования ЦВМ. Если в начале они применялись для решения отдельных задач, то с начала 1960-х годов основной упор делается на комплексную автоматизацию, на т. н. системный подход к использованию ЦВМ. Суть этого подхода заключается в том, что, во-первых, автоматизируется не только обработка информации, но и ее сбор, ввод и вывод в окончательной, форме, не требующей никакой дополнительной обработки, во-вторых, в памяти машины постоянно находится целый комплекс программ и необходимая для их работы информация (в сложных системах управления - информационная модель объекта управления). Для организации последовательной работы отдельных программ, снабжение их необходимым информацией и для взаимодействия с людьми, которые работают на спец. пультах, служат спец. матем. обеспечения - т. н. операционная система »[13, 443]. Сами компьютерные технологии прошли огромный путь от ламповых в микроэлектронных.
С 70-х годов в мире возросло значение кибернетических теорий в тех областях, где она ранее была задействована меньше, например, биологии и медицине. В СССР кибернетика здесь имела большой успех; значительную роль в становлении биологической и медицинской кибернетики в СССР сыграли В.В. Ларин и М.М. Амосов. Однако, где начиная с др. пол 60-х - поч.70-х годов, кибернетика, недавно снова выглядела как целостная наука, перестала существовать теперь уже полностью, как в СССР, так и во всем мире, снова разделившись на множество различных направлений, более или менее связанных с кибернетическими теориями. Если в СССР еще оставался некоторый интерес к собственно кибернетики, то на западе теоретическая и практическая кибернетика (что понималась как информатика и "computerscience") исчезла почти полностью. Среди западных ученых кибернетиком в обычном понимании этого слова (т.е. ученым, занимающаяся разработкой научных основ организации общества) остался лишь Стаффорд Бир, в Советском Союзе, главным образом, В. М. Глушков [62]. Можно сказать, что они к тому времени были последними учеными, кто понимал связь между кибернетикой и электронно-вычислительными машинами, рассматривали последние как материально-техническую основу кибернетики и основ научного управления.
Стаффорд Бир продолжал работать в областях исследования операций, синергетики, разрабатывал теорию жизнеспособной системы. В 1972 году он издал книгу «Мозг фирмы», в которой обосновывал необходимость и принципы системной интеграции предприятий, направленных на оптимизацию управления. Системная интеграция представляет собой разработку комплексных решений по автоматизации технологических и бизнес-процессов предприятия. В 1979 году на свет появилась еще одна определяющая работа «Сердце предприятия», в которой он существенно расширил идеи, провозглашенные в книге «Мозг фирмы». В рамках своей модели жизнеспособной системы (VSM), Бор теоретически разработал механизмы преодоления многих недостатков бюрократической системы управления [58], неоднократно отмечал необходимость внедрения научных методов управления, разрабатываемых кибернетикой. Последней крупной работой Бира можно считать работу «Без обсуждений: Изобретение синергетики группы» (1994), где он обосновывал модель научного управления, построенную на идее многогранных (полиедричних) систем для неиерархические решения управленческих проблем.
В.М. Глушков до последних дней своей жизни занимался разработкой идей ОГАС (общегосударственной автоматизированной системы управления экономикой), созданием и внедрением типовых и специализированных АСУ, главным образом, АСУ технологическими процессами и для оборонной промышленности. Глушков понимал определяющее значение ОГАС для экономики СССР. «Создание ОГАС давало возможность объединить информационную и телекоммуникационную структуру в стране в единую систему, которая позволяла на новом научно-техническом уровне решать вопросы экономики, образования, здравоохранения, экологии, сделать доступными для всех интегральные банки данных и знаний по основных проблем науки и техники, интегрироваться в международную информационную систему »[37]. Принципы такой интеграции в современных условиях имеют глобальное значение. Глушковым была разработана теория систем управления распределенными базами данных, что является на сегодняшний день теорией создания большинства систем такого рода.
Н. И. Ведута считается основоположником научной школы стратегического планирования. Главным кругом его интересов было создание экономических моделей (создание динамической модели межотраслевого баланса, которая имела большое значение для расчета роли рынка в определении пропорций плана для плановой экономики. В его работах (в частности, «Социально эффективная экономика», 1998) обосновываются методы научной организации управления экономикой, стратегического планирования, автоматизации управления, принципы соотношения плановых и рыночных механизмов, основы системы национальных расчетов, а также математический инструментарий для осуществления конкретных расчетов траектории развития страны в долгосрочной перспективе. Принципы соотношения плана и рынка также были подробно данные им в работе «Економическая кибернетика »(1971). Его вклад в экономическую кибернетику считают неоценимым [4, 232], М. Кузнецов считал, что динамическая модель Ведут представляет собой научный механизм, стоящий над идеологией [35]. Поэтому значение его работ в условиях явной неэффективности капиталистической и бюрократической системы является важным.
Можно сказать, что доработки этих ученых были последним крупным вкладом в развитие кибернетики как науки о научной организации управления. Современная кибернетика не ставит себе сегодня за задания развитие фундаментальных знаний такого рода. Все больше она сосредоточена на развитии своих прикладных наук, определенным образом потому, что результаты этих исследований имеют источник непосредственной материальной выгоды. Сегодня те, кто именуют себя кибернетиками, являются специалистами в первую очередь в областях системного анализа, исследования операций, системотехники, биотехнологий. «Очень часто стали простое использование вычислительных машин для решения обычных научных и технических задач представлять как применение методов кибернетики» [48].
0
