Просто кибернетика

Санкт-Петербург.2019

Автор идеи 
и научный редактор серии
СЕРГЕЙ ДЕМЕНОК

Михаил Игнатьев

Второе издание

УДК 007
ББК  32.81
И26

ISBN  978-5-6040743-8-1

 
Игнатьев М. Б.

 
 
Просто кибернетика / Михаил Игнатьев. — 

2-е изд. СПб.: Страта, 2019. — 130 с., с илл. — 
(серия «Просто»)

 
ISBN 978-5-6040743-8-1  

В книге доктора технических наук, профессора, директора 

Международного института кибернетики и артоники, члена 
научного совета РАН по методологии искусственного интеллекта, автора многочисленных научных трудов и изобретений 
популярно рассматриваются основные положения кибернетики 
как метанауки: неопределенность, хаос, обратная связь, параллельные и виртуальные миры, адаптивность и современные 
кибернетические системы — Всемирная паутина как основа самоорганизации общества, робототехнические системы, умные 
автомобили и дороги, а также проблемы моделирования сложных систем — организма для уменьшения врачебных ошибок, 
движения литосферных плит, функционирования города как 
сложной системы на основе лингво-комбинаторного подхода. 

Книга предназначена для широкого круга читателей — 

инженеров, медиков, архитекторов, программистов, учителей, 
военных, экономистов и всех, кто интересуется перспективами 
развития науки и техники, и может быть использована в качестве 
учебного пособия в различных образовательных учреждениях.

Все права защищены. Никакая часть настоящей книги не может 

быть воспроизведена или передана в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, 
а также размещение в Интернете, если на то нет письменного разрешения владельцев.

All rights reserved. No parts of this publication can be reproduced, 

sold or transmitted by any means without permission of the publisher.

И26

УДК 007

ББК  32.81

© Игнатьев М. Б., текст, 2016
© «Страта», 2019

Посвящается 60-летию создания секции 

кибернетики в Доме ученых им. М. Горького РАН 

как института 

междисциплинарных исследований, 

Ленинград — Санкт-Петербург

Вычислительная машина ценна ровно настолько, 

насколько ценен использующий ее человек. 

Но он обязан иметь идеи.

Норберт Винер

ВВЕДЕНИЕ

Кибернетика прошла долгий путь развития — от средне
вековых автоматов и регулятора Уатта для паровой машины 
до всемирной информационно-вычислительной сети, на основе 
которой сейчас совершается самоорганизация социума. Но кибернетика, информатика и вычислительная техника родились 
не на пустом месте, они возникли на мощном фундаменте человеческой культуры, науки и техники. Появились новые понятия: 
киберпространство, кибератака, кибервело и др., кибернетика 
стала метанаукой. Чтобы понять феномен возникновения и развития кибернетики, вычислительной техники и информатики 
и определить их перспективы развития, необходимо разобраться 
в том, что такое сложные системы и как они развиваются во времени и пространстве, что такое параллельные миры.

Ключевыми понятиями теории и практики сложных систем 

являются самоорганизация, хаос и неопределенность. На основе 
компьютерных сетей осуществляется новый этап самоорганизации человеческого общества. Дух нашего времени пронизан 
идеей самоорганизации в самых разных аспектах, и автор надеется, что ему удалось отразить этот дух времени, Zeitgeist. Главная 
цель настоящей работы — подвести читателя к обсуждению еще 
не решенных задач и проблем.

Мы живем в быстро меняющемся мире, растет число до
стижений человеческой цивилизации, но с ними растет и количество, и качество опасностей. Самое большое достижение 
человечества — естественный язык, с помощью которого мы 
общаемся, накапливаем и анализируем информацию.

Как показал Клод Шеннон, естественный язык имеет пя
тикратную избыточность для того, чтобы устойчиво функционировать в нашем мире, то есть наш мир на 80 % враждебен 
человеку. Итальянский экономист и социолог Вильфредо Парето сформулировал закон, из которого следует, что 20 % усилий 
дают 80 % результата, а остальные 80 % усилий дают лишь 20 % 
результата, надо только правильно выбрать направление этих 
усилий. Он же выявил структуру распределения доходов среди 
итальянских домохозяйств: 80 % дохода сосредоточено у 20 % 
домохозяйств, то есть владельцы этих 20 % домохозяйств более 
или менее правильно выбирают направление своих усилий в современном мире, то есть человеческое общество неоднородно 
и все время порождает неравенство, что является еще одной 
опасностью.

Люди издревле пытались понять, как устроен мир. С этой 

целью французским ученым Андре Мари Ампером и был введен 
термин «кибернетика» — в книге «Опыт философских наук, 
или Аналитическое изложение естественной классификации всех 
человеческих знаний», которая сформировалась под воздействием идей великой французской революции. В этой работе он высказал предположение, что со временем возникнет особая наука 
кибернетика — об общих закономерностях процессов управления и связи в организованных системах. Он отнес ее к группе 
политических наук, куда входили физико-социальные науки (социальная экономика и наука об общественном благополучии), 
военные науки (гоплетика — наука о вооружениях и собственно 
военное дело), этногенические науки (номология — правоведение, учение о праве, законодательство, политика — права народов 
и собственно политика). С тех пор кибернетика сформировалась 
как метанаука, которая включает в себя и теорию автоматического 
управления, и информатику, и системный анализ, и синергетику, 
и многие другие направления. Следует отметить, что в 1830 году 
Ампер был избран в число иностранных членов Императорской 
Академии Наук в Санкт-Петербурге.

Уже в наши дни было введено понятие о киберфизических 

системах, круг замкнулся — ведь Ампер был прежде всего физиком, именно он сформулировал электродинамическую теорию, 
его именем названа единица силы тока. Объединение физики 
и кибернетики знаменует новый этап развития науки.

Введение 

Андре Мари Ампер (1775–1836 гг.)

В 1948 году вышла книга Норберта Винера «Управление 

и связь в животном и машине», а в 1950 году — его же книга «Кибернетика и общество», что ознаменовало новый этап 
развития наук об управлении. Во время Второй мировой войны 
Винер участвовал в решении проблем управления артиллерийским зенитным огнем.

Автор этих строк мальчишкой работал в августе — октябре 

1941 года в Ленинграде на зенитной батарее, оборонявшей завод 
«Светлана». Звучала команда «Беглый заградительной огонь», 
сообщались координаты угла возвышения, азимута и трубки — 
и начиналась изматывающая работа, немецкие самолеты натыкались на стену зенитного огня, совершали противозенитный 
маневр, куда попало сбрасывая бомбы. Так мы отстояли завод, который работал без выходных днем и ночью, снабжая нашу армию 
электролампами для радиосвязи.

В разных странах в зависимости от идеологии и социаль
но- экономического развития отношение к кибернетике было 
различным, в СССР на первых порах — отрицательным. Автор 
этой книги закончил Ленинградский политехнический институт 
в 1955 году по специальности «Автоматика и телемеханика» 
по кафедре Б. И. Доманского. В процессе обучения ни о какой кибернетике студенты не слышали, но, когда в конце 1955 года в журнале «Вопросы философии» появилась статья Э. Кольмана «Что 
такое кибернетика», она попала на хорошо подготовленную почву.

Уже в ноябре 1956 года была создана секция кибернетики 

в Ленинградском доме ученых АН СССР, это была первая кибернетическая организация в СССР, ее первым председателем стал 
профессор В. Л. Канторович, впоследствии академик и лауреат Нобелевской премии по экономике. И это не было случайностью — 
именно нобелевские лауреаты по экономике внесли наибольший 
вклад в развитие кибернетики. Только в 1959 году в Москве был 
создан научный совет по проблеме кибернетики при президиуме 
АН СССР под руководством адмирала А. И. Берга. В Российской 
Федерации долгое время не было институтов кибернетики — они 
создавались в Эстонии, Узбекистане, на Украине…

Х. Г. Кранцентштейн, известный датский физик, механик 

и медик, впервые в мире построил механическую машину, моделирующую работу речевого тракта. С 1748 по 1753 годы он 
работал в Санкт-Петербурге после избрания действительным 
членом Императорской Академии наук в Санкт-Петербурге.

Недавно выяснилось, что в 1832 году Семен Николаевич 

Корсаков, служивший коллежским советником в статистическом 
отделении Министерства внутренних дел, написал интересную 
статью о классифицирующих логических машинах. Немецкие 
ученые считают С. Н. Корсакова русским пионером искусственного интеллекта.

Конечно, проблемы управления волновали многих и до Ам
пера, логистика сложилась еще в античной Греции и Риме, поэтому справедлив о говорить о до-амперовском периоде развития 
наук об управлении и связи. Необходимо отметить работы Раймонда Луллия по структурному анализу общества и первой логической машине и Готфрида Лейбница по монадологии, которые 
во многом предвосхитили работы по многоагентным системам.

Второй период развития кибернетики — от Ампера до Ви
нера, когда Д. И. Менделеев осуществил прорыв в системном 
анализе, построив периодическую систему элементов, когда 
А. С. Поповым было изобретено радио, когда были созданы 
сложные системы автоматического регулирования…

В 1833 году профессор Кембриджского университета 

Ч. Бэббидж разработал проект аналитической машины — гигантского арифмометра с программным управлением, арифметическими и запоминающими устройствами. В качестве первого 
программиста этой машины выступила леди Лавлейс, дочь поэта 

Введение 

Байрона. Однако полностью этот проект осуществить не удалось из-за недостаточного развития техники.

Необходимо отметить нашего соотечественника И. А. Вышне
градского, который разработал теорию регуляторов прямого действия и сформулировал условие устойчивости системы регулирования. Вышнеградский, будучи министром финансов России 
в 1887–1892 годах, добился балансировки бюджета и укрепления 
курса рубля. Также необходимо отметить работы А. Пуанкаре 
по качественной теории дифференциальных уравнений. В биологии благодаря работам И. М. Сеченова и И. П. Павлова возникло четкое представление об организме как саморегулирующейся 
системе. Окончание второго периода развития кибернетики ознаменовано началом атомной и космической эры.

Третий период — от Винера, когда в конце сороковых — 

начале пятидесятых годов ХХ века появились электронные вычислительные машины и четко обозначились поколения ЭВМ, 
появились действующие роботы, была определена структура 
гена и введено понятие мема. За последние 50 лет параметры 
вычислительных машин улучшились в миллионы раз, выросло 
быстродействие и объемы памяти, появились новое программное обеспечение, уменьшились габариты, энергопотребление 
и стоимость компьютеров. Компьютер стал самой распространенной машиной, возникли мощные вычислительные сети, которые интегрируют все остальные средства коммуникации. Компьютерная инфраструктура продолжает развиваться. Практика 
создания и применения компьютеров значительно опережает теорию. В этих условиях говорить о теоретических основах кибернетики сложно, но, с другой стороны, имеется много примеров 
неэффективного применения компьютеров, и необходимость 
выработки теоретических основ становится все острее.

Четвертый период начался в 2000 году, когда стало ясно, что 

существующие модели в различных отраслях науки и техники недостаточно отражают информационно-управляющие свойства 
структур. По сути люди пользуются моделями позапрошлого 
века. Этот период характеризуется провозглашением новой 
стратегической компьютерной инициативы США, в которой 
предлагается новая трактовка структуры предметной области, 
Computational Science, которая должна объединить Algorithms, 
Modeling & Simulation, Computer Science& Information Science 

Введение

и Computing Infrastructure, а главной задачей провозглашается 
проведение научных исследований в широком диапазоне — 
от биофизических процессов до исследования фундаментальных 
физических основ формирования Вселенной.

В настоящее время в связи с построением информационного 

общества возникают совершенно новые фундаментальные проблемы по исследованию мироздания. Все большую роль начинают играть работы наших ученых — В. И. Вернадского, К. Э. Циолковского, А. Л. Чижевского и др. Родилось представление 
о том, что Вселенная — это модель внутри мирого суперкомпьютера, что позволяет использовать структурные достижения 
компьютерной техники для объяснения сложных космических 
проблем.

Кибернетику, вычислительную технику, информатику, си
нергетику и системный анализ изучают в одной связке, они возникли на стыке различных наук, основой их развития являются 
междисциплинарные исследования. Именно широкой междисциплинарностью отмечена работа секции кибернетики Дома 
ученых им. М. Горького РАН с момента ее возникновения.

Многие аспекты настоящей книги прошли апробацию на се
минарах этой секции и семинарах Научного совета РАН по методологии искусственного интеллекта, а также на различных 
международных конференциях. В книге в основном отражаются 
нерешенные проблемы кибернетики, вычислительной техники, 
информатики и системного анализа, чтобы побудить читателей 
к разработке и исследованию нового.

В качестве математического аппарата в кибернетике исполь
зуется сильно формализованная теория автоматического управления и другие глубоко математизированные 
теории, но для чтения этой книги достаточно знать школьный курс математики, 
естественный язык и уметь пользоваться 
персональным компьютером.

Более подробно эти проблемы рассма
триваются в книге М. Б. Игнатьева «Кибернетическая картина мира. Сложные киберфизические системы», Санкт-Петербург, 
изд. ГУАП, 3-е издание 2014 г., с обширной 
библиографией.

ГЛАВА 1. 

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 

КИБЕРНЕТИКИ

Успехи современной науки со времен Ньютона неоспоримы, 

но чем энергичнее внедряются ее результаты в виде различных 
машин и технологий во все сферы жизни, тем явственнее проступают недостатки. Один из главных — в том, что современные 
технологии рассчитаны на использование больших количеств 
энергии и материалов, больших давлений, напряжений, усилий, 
температур, что приводит к загрязнению окружающей среды, 
исчерпанию источников энергии и материалов, гибели живой 
природы — к тому, что называют экологическим кризисом.

Истоки этих недостатков лежат в самой парадигме совре
менной науки: ее деятели слишком часто пользовались «бритвой Оккама», как бы срезая все лишнее и слишком упрощая 
проблемы. В итоге сложилось стремление к «гениальной» простоте, физика заполнилась формулами из трех букв вроде закона 
Ома. И если это было простительно  в докомпьютерный век, то 
с появлением мощных компьютеров неоправданное упрощение 
недопустимо, недопустимо пренебрежение тонкими сущностями. Информатика имеет дело со слабыми сигналами, которые 
могут управлять большими процессами. Слабое человеческое 
слово способно приводить в действие мощные армии. Информатизация всех отраслей человеческой деятельности — это прежде