Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии?
Наведено доводи на користь позитивної відповіді на запитання, що міститься у заголовку статті. Some reasons are advanced in favor of the positive answer to the question from the title of the article.
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Проблемы управления и информатики |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209308 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? / Ю.И. Алимов // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 5. — С. 94-98. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859594707616661504 |
|---|---|
| author | Алимов, Ю.И. |
| author_facet | Алимов, Ю.И. |
| citation_txt | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? / Ю.И. Алимов // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 5. — С. 94-98. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы управления и информатики |
| description | Наведено доводи на користь позитивної відповіді на запитання, що міститься у заголовку статті.
Some reasons are advanced in favor of the positive answer to the question from the title of the article.
|
| first_indexed | 2025-11-27T19:17:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
© Ю.И. АЛИМОВ, 2008
94 ISSN 0572-2691
КАЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ
В ТЕОРИИ УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ
УДК 007:621.391
Ю.И. Алимов
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ — НЕ ТОЛЬКО ИНЖЕНЕРНАЯ,
НО И ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА,
ПРИНЦИПИАЛЬНО ОТЛИЧНАЯ ОТ ФИЗИКИ
И РОДСТВЕННАЯ БИОЛОГИИ?
На 7-й Международной конференции по автоматическому управлению «Ав-
томатика-2000» в дискуссии «Сегодня и завтра науки об управлении» отмеча-
лось [1]: «Наиболее ярые апологеты теории управления настаивают (и, заметим,
НЕ БЕЗ ОСНОВАНИЙ) на том, что уже сегодня науку об управлении следует
«причислить» наряду с такими науками, как физика, химия, биология и т.д., к ка-
тегории фундаментальных наук. Большинство относит теорию управления к при-
кладной науке, такой как электротехника, радиотехника, теплотехника и пр.».
Слова «не без оснований» выделены мною. Настоящая дискуссионная замет-
ка (разумеется, субъективная) посвящена основаниям, на которых теории автомати-
ческого управления (ТАУ) можно было бы присвоить статус фундаментальной нау-
ки еще ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ТАУ. Однако у «автоматчиков» имелись дела, бо-
лее неотложные, чем выяснение «гносеологического статуса» ТАУ; к тому же
внимание отвлекала эпопея винеровской кибернетики. Примечательно, что в Ака-
демии наук СССР ТАУ частично располагалась в одной «коммунальной квартире»
с механикой — Отделении механики и процессов управления, хотя ТАУ и механика
имеют мало общего, поскольку последняя — часть физики (об этом далее).
Настоящая заметка не противоречит взгляду на ТАУ как на прикладную нау-
ку. Здесь лишь отмечается следующее: у прикладной, более того — инженерной
науки ТАУ налицо существенные признаки фундаментальной дисциплины. Точ-
нее, защищается тезис, который получится из заглавия заметки, если убрать знак
вопроса.
Заметка соответствует исходным установкам ТАУ как инженерной науки,
впечатляюще изложенным в [2], только усилены два момента. В п. 2 особенно
акцентируется понятие ОДНОНАПРАВЛЕННОГО звена с тем, чтобы получить
математически четкий довод в пользу принципиального отличия ТАУ от теоре-
тической физики. В п. 3 внимание сосредотачивается именно на УПРАВЛЕНИИ
(несколько в ущерб понятию информации — по сравнению, скажем, с дискусси-
ей [4–7] о кибернетике); применительно к автоматизированным системам
управления (АСУ) акцент на управлении рекомендуется в [8]. Точнее, внимание
фокусируется на ядре понятия управления — ЦЕЛИ управления.
Проблемы управления и информатики, 2008, № 5 95
1. Почему написана эта заметка?
Побудительными импульсами послужили два инцидента, случившиеся на
границах «ТАУ — теоретическая физика» и «ТАУ — фундаментальная биоло-
гия». В первом случае наступали физики, во втором — «автоматчики».
Известный специалист по теории твердого тела любезно согласился ознако-
миться с дискуссионными статьями [4–7]. По его мнению, в них обсуждались
ОТКРЫТЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ системы, так что упоминание в моей статье [7] о га-
мильтоновых уравнениях неуместно.
Не совсем уместное упоминание действительно было, но суть данного инци-
дента видится в другом: статьи [4–7] не убедили физика в том, что РАССМАТ-
РИВАЕМЫЕ В ТАУ системы (далее — САУ) — НЕфизические (позже я сообщил
уважаемому оппоненту, что уравнения САУ в принципе могут оказаться ЛЮ-
БЫМИ, в том числе гамильтоновыми).
Таким образом, в [4–7] не удалось провести четкую границу между ТАУ и
теоретической физикой, и я попытался это сделать теперь. Граница получается
резкой, тогда как у ТАУ и фундаментальной БИОЛОГИИ более четко обозначает-
ся (известный) общий пункт – понятие ЦЕЛИ. Возникла гипотеза: «автоматчики»
могут при случае оказать биологам методологическую поддержку вне сферы ком-
петенции физики.
Кажется, как раз такой случай был упущен в интересной статье [6], где дело
ограничилось строгим замечанием биологам (к нему мы вернемся). Написание
данной заметки стимулировалось обдумыванием этого замечания.
2. Сопоставление ТАУ с теоретической физикой
Прежде всего, ТАУ — дисциплина ТОЧНОГО естествознания, поскольку она
основательно математизирована и проверяет свои предсказания достаточно точ-
ными и воспроизводимыми экспериментами (сказанное о ТАУ, видимо, приме-
нимо к любой технической науке).
Думается, сопоставление с физикой дисциплин точного естествознания
должно основываться на сопоставлении УРАВНЕНИЙ. Такое сопоставление вы-
являет принципиальное отличие уравнений САУ, получаемых в ТАУ, от физиче-
ских уравнений той же САУ (подобное, видимо, нельзя сказать НИ ОБ ОДНОЙ
другой технической науке, и далее мы этих наук касаться не будем).
Условимся укрупненно разделять САУ на две части – энергетическую (ис-
ходный объект управления плюс исполнительное устройство) и УПРАВЛЯЮ-
ЩУЮ (включающую все остальное).
Итак, уравнения САУ становятся НЕфизическими уже тогда, когда они пол-
ностью описывают последовательное соединение i-го и ( i1)-го звеньев равенст-
вом вида
input( i1) f( i, output( i)), (1)
выражающим ОДНОНАПРАВЛЕННОСТЬ ( i1)-го звена.
Равенство (1) не укладывается НИ В ОДНУ теорию (классической) физики
(в [7] однонаправленность связывалась только с односторонней МЕХАНИКОЙ
И.И. Гальперина). Действительно, это равенство интерпретируется как включение
на входе ( i1)-го звена САУ идеального усилителя, уравнение которого записы-
вается БЕЗ УЧЕТА ТЕКУЩЕГО БАЛАНСА ЭНЕРГИИ–МАССЫ в этом усилите-
ле. Именно такой — в хорошем приближении — усилитель мощности ВСЕГДА
включают на входе энергетической части САУ (фактически это справедливо даже
для забытых «систем прямого регулирования» типа центробежного регулятора
скорости вращения вала паровой машины).
96 ISSN 0572-2691
Резюмируем: ТАУ как дисциплину точного естествознания, уравнения кото-
рой ВСЯКИЙ РАЗ не укладываются в ФИЗИКУ, по-видимому, можно сразу при-
числить к фундаментальным наукам.
Модель однонаправленного звена в сопоставлении с физическим описанием
подробно обсуждалась в [2]; здесь лишь предпринимается попытка поднять эту
модель в методологии ТАУ на высоту практически необходимой базовой матема-
тической модели. Без однонаправленных звеньев было бы, в частности, труднее
создавать в САУ работоспособные обратные связи. Быть может, уместно отме-
тить, что однонаправленное звено изобретено не в автоматике: оно — на гумани-
тарном уровне — всегда служило для начальников базовой моделью подчиненных
им звеньев в любой системе управления, особенно военной.
Замечание 1. В случае, когда изначально однонаправленности нет, в [3] ре-
комендуется представлять двусторонние связи в виде совокупности двух однона-
правленных связей. В рамках «односторонней» ТАУ это означает учет дополни-
тельных обратных связей, который может значительно усложнить объект изучения.
Замечание 2. Физики-теоретики, вероятно, посочувствуют «автоматчикам»,
когда заметят, что ТАУ, как уже упоминалось, вынуждена работать, вообще гово-
ря, с ЛЮБЫМИ уравнениями. О последнем обстоятельстве мне напомнили заме-
чания в [2] об операционных усилителях; сети однонаправленных звеньев, реали-
зуемые с помощью таких усилителей, специально предназначались для аналого-
вого моделирования САУ, описываемых любыми уравнениями.
Замечание 3. Изложенное в замечании 2 снова наводит на мысль, что ТАУ
едва ли удастся много заимствовать у теоретической физики, где отбор рассмат-
риваемых уравнений весьма жесткий. К такой гипотезе меня привели в 50-е годы
занятия (под руководством Е.А. Барбашина) функциями Ляпунова для САУ. За-
тем гипотеза подтверждалась наблюдениями за очень скромными успехами попы-
ток применить в ТАУ соображения теоретико-групповой симметрии, хорошо ра-
ботающие в физике.
3. Продолжение сопоставлений ТАУ с физикой.
Сопоставление ТАУ с фундаментальной биологией
Чтобы уточнить местоположение ТАУ среди фундаментальных наук, рас-
смотрим различие в ПРИНЦИПАХ СОСТАВЛЕНИЯ уравнений в ТАУ и физике.
Классическая базовая задача ТАУ такова: при заданных уравнениях энерге-
тической части САУ синтезировать уравнения управляющей части (закон управ-
ления) так, чтобы с помощью воздействий на энергетическую часть, вырабаты-
ваемых управляющей частью (сигналов управления), достигалась математически
сформулированная ЦЕЛЬ управления (см. [2]; расширение этой задачи, выра-
жающее практический смысл термина «современная ТАУ» — если уж его вво-
дить — обрисовано в [3]).
Таким образом, в ТАУ рассматривают в рамках точного естествознания, а не
только словесно-философски, ЦЕЛЕнаправленные системы (телеологические —
по терминологии, восходящей к религиозно-философским учениям).
Между тем, ФИЗИКЕ ПОНЯТИЕ ЦЕЛИ ЧУЖДО: ОНО НИКАК НЕ ПРЕД-
СТАВЛЕНО В ФИЗИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЯХ.
По признаку целенаправленности объекта изучения ТАУ попадает в один
кластер с фундаментальной биологией – если считать существенным признаком
жизни такие строение и поведение организма, которые НАЦЕЛЕНЫ на выжива-
ние. Словом, жизнь с точки зрения физика можно уподобить войне с точки зрения
труженика тыла, тогда как ТАУ приблизилась здесь к пониманию существа воен-
ных действий.
Проблемы управления и информатики, 2008, № 5 97
Перейдем к упомянутому строгому замечанию, сделанному биологам в [6].
Цитирую: «…Чтобы ответить на вопрос, как функционируют живые системы,
надо прежде всего ответить на вопрос, что делает клетку живой, или, иначе, как
неживые молекулы становятся живой клеткой с целенаправленной деятельно-
стью. Ответ, который сегодня дают на этот вопрос многие клеточные биологи [9]
(ссылка сделана мною на список литературы в настоящей заметке. — Ю.А.) —
переход от вещества к существу есть «скачок» в мир информационных сетей и
потоков информации, которые управляют потоками веществ и энергии — не яв-
ляется вполне удовлетворительным. Действительно, нельзя объяснять одно не-
понятное явление (переход от неживых молекул к живой клетке) с помощью
другого непонятного явления — какого-то «скачка» в мир информационных се-
тей и потоков информации. Да и само центральное понятие кибернетики — ин-
формация — до сих пор строго не определено, а попытки это сделать … при-
водят нас к необходимости использовать другие базовые понятия, свойственные
живому — язык и сознание». (Далее объяснение «непонятного явления» дово-
дится до вопроса, кажется, уже ставшего несколько архаичным: порождает ли
материя сознание?)
На мой взгляд, было бы уместно ободрить биологов, высказавшись при-
мерно так. Вы подошли к тому, с чем инженеры имеют дело в ТАУ много деся-
тилетий — к скачку из мира физики в мир целенаправленных систем (у нас —
к САУ). Таким образом, нам в принципе понятно, ЧТО представляет собой рас-
сматриваемый вами Первичный Скачок в Природе от неживого к живому — это
появление грандиозного феномена УПРАВЛЕНИЯ (скачок, изучаемый в ТАУ, —
из числа вторичных скачков, последовавших за этим Скачком в том же направле-
нии, но совершаемых уже силами Живой Природы). Вопрос же о том, КАК осу-
ществился этот Первичный Скачок, находится вне компетенции ТАУ и, похоже,
пока не решен естествознанием.
Среди основных результатов и в самом языке ТАУ вы, вероятно, можете найти
что-нибудь полезное для себя. В отличие от винеровской кибернетики, мы не обе-
щаем сообщить какие-либо нетривиальные общие закономерности процессов
управления и передачи информации в машинах, живых организмах и обществе.
У ваших объектов изучения иные элементная база и энергетическое обеспе-
чение, в силу чего вам, возможно, придется отказываться от однонаправленных
звеньев как изначальных моделей. Это усложнит картину — см. п. 2, заме-
чание 1…
Заключительное замечание
Отметим целесообразную иерархию понятий управления, энергии, информа-
ции в ТАУ. Получается, что для «гносеологического самоопределения» ТАУ наи-
более важны два неразрывно связанные понятия – управление и его цель. Понятия
энергии и информации в принципиальном аспекте ТАУ попадают во второй ряд –
в составе понятий соответственно энергетического и информационного ОБЕС-
ПЕЧЕНИЯ управления.
Семантическое разграничение понятий управления и информации можно ус-
мотреть в самом названии журнала «Проблемы управления и информатики».
98 ISSN 0572-2691
Ю.І. Алімов
ТЕОРІЯ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ —
НЕ ЛИШЕ ІНЖЕНЕРНА,
А Й ФУНДАМЕНТАЛЬНА НАУКА, ЩО
ПРИНЦИПОВО ВІДРІЗНЯЄТЬСЯ ВІД ФІЗИКИ
І Є СПОРІДНЕНОЮ З БІОЛОГІЄЮ?
Наведено доводи на користь позитивної відповіді на запитання, що міститься у
заголовку статті.
Yu.I. Alimov
IS AUTOMATIC CONTROL THEORY NOT ONLY
APPLIED DISCIPLINE BUT FUNDAMENTAL
SCIENCE THAT ESSENTIALLY DIFFERS
FROM PHYSICS AND CORRELATES TO BIOLOGY?
Some reasons are advanced in favor of the positive answer to the question from the
title of the article.
1. Кунцевич В.М. О месте современной теории управления среди фундаментальных и при-
кладных наук и ее значении для развития общества // Проблемы управления и информати-
ки. — 2000. — № 6. — С. 143–144. — (Материалы 7-й Международной конференции по
автоматическому управлению «Автоматика-2000». 1–15 сентября, г. Львов).
2. Первозванский А.А. Курс теории автоматического управления. — М. : Наука, 1986. —
616 с.
3. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. — М. :
Наука, 1987. — 712 с.
4. Дидук Н.Н., Коваль В.Н. Существует ли наука кибернетика? (О роли кибернетики в естест-
вознании) // Проблемы управления и информатики. — 2001. — № 3. — С. 133–155.
5. Полонников Р.И., Юсупов Р.М. Воспримет ли кибернетику ХХI век? // Там же. — 2001. —
№ 6. — С. 132–152.
6. Губарев В.В. Наука ли кибернетика, или о чем дискуссия? // Там же. — 2002. — № 6. —
С. 140–147.
7. Алимов Ю.И. Можно ли сделать более четкими кибернетические понятия информации и
кодирования? // Там же. — 2003. — № 4. — С. 147–156.
8. Грекова И. Методологические особенности прикладной математики на современном этапе
ее развития // Вопросы философии. — 1976. — № 6. — С. 104–114.
9. Репин В.С. Молекулярная информация: миф или реальность. — http://science.ng.ru.
Получено 22.05.2008
http://science.ng.ru/
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-209308 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0572-2691 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T19:17:49Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Алимов, Ю.И. 2025-11-18T16:54:28Z 2008 Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? / Ю.И. Алимов // Проблемы управления и информатики. — 2008. — № 5. — С. 94-98. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209308 007:621.391 10.1615/JAutomatInfScien.v40.i9.40 Наведено доводи на користь позитивної відповіді на запитання, що міститься у заголовку статті. Some reasons are advanced in favor of the positive answer to the question from the title of the article. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Проблемы управления и информатики Качественные методы в теории управляемых систем Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? Теорія автоматичного керування — не лише інженерна, а й фундаментальна наука, що принципово відрізняється від фізики і є спорідненою з біологією? Is automatic control theory not only applied discipline but fundamental science that essentially differs from physics and correlates to biology? Article published earlier |
| spellingShingle | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? Алимов, Ю.И. Качественные методы в теории управляемых систем |
| title | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? |
| title_alt | Теорія автоматичного керування — не лише інженерна, а й фундаментальна наука, що принципово відрізняється від фізики і є спорідненою з біологією? Is automatic control theory not only applied discipline but fundamental science that essentially differs from physics and correlates to biology? |
| title_full | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? |
| title_fullStr | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? |
| title_full_unstemmed | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? |
| title_short | Теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? |
| title_sort | теория автоматического управления — не только инженерная, но и фундаментальная наука, принципиально отличная от физики и родственная биологии? |
| topic | Качественные методы в теории управляемых систем |
| topic_facet | Качественные методы в теории управляемых систем |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/209308 |
| work_keys_str_mv | AT alimovûi teoriâavtomatičeskogoupravleniânetolʹkoinženernaânoifundamentalʹnaânaukaprincipialʹnootličnaâotfizikiirodstvennaâbiologii AT alimovûi teoríâavtomatičnogokeruvannânelišeínženernaaifundamentalʹnanaukaŝoprincipovovídríznâêtʹsâvídfízikiíêsporídnenoûzbíologíêû AT alimovûi isautomaticcontroltheorynotonlyapplieddisciplinebutfundamentalsciencethatessentiallydiffersfromphysicsandcorrelatestobiology |