cibernethic theory.docx
1
OBIECTUL DE STUDIU AL CIBERNETICII: Sistemele Adaptive Complexe (CAS). CAS: ansamblu de multe elemente interconectate. Complexitate: a) de detaliu, multe elemente interconectate; b) dinamică : apare la sisteme dinamice, neliniare, cu multe bucle feed-back, dependente de condițiile inițiale, cu autoorganizare (structura evoluează spontan la CIBERNETICA DE ORDINUL I: NORBERT WIENER (1948),a dezvoltat tehnica de luptă din Al Doilea Război Mondial, sistemul de ghidare pentru artileria antiaeriană, traiectoria se corectează cu ajutorul feed-back- ului negativ. - se aplică sistemelor mecanice, fizice, biologice, cognitive, - este știința sistemelor CIBERNETICA DE ORDINUL II: HEINZ VON FORESTER (cibernetica ciberneticii): - consideră feed-backul pozitiv, - consideră sistemele deschise, - include obsrvatorul în procesul observării (este cibernetica sistemelor de observare), CIBERNETICA DE ORDINUL III : BRIAN ARTHUR - Sistemul este un element activ într-un circuit, - Sistemele sunt coevolutive: sistemul și observatorul coevoluează, - Sistemul este integrat în mediul care-l include, - Face sinteza între principiile ciberneticii de ordinul I și elementele de bază ale științelor complexității. ȘTIINȚELE COMPLEXITĂȚII- 2A-LIFE: modelarea proceselor cu ajutorul proceselor vii, biologice, 3AUTOPOIESIS: are ca obiect dialectica structură/funcționalitate, sistemul autopoietic este organizat ca o rețea care se regenerează și este conținut într-un sistem cu care evoluează și învață împreună. 4BIOLOGIA EVOLUȚIONISTĂ: se bazează pe teoria evoluționistă inițiată de DARWIN, pentru a explica autoadaptarea sistemelor. 5CRITICALITATEA AUTOORGANIZATĂ: sistemele 8TEORIA REȚELELOR BOOLEENE: conexiunea între elementele sistemului se face prin logica booleană. 9TEORIA CATASTROFELOR: Studiază, cu ajutorul aparatului matematic, schimbările discontinue în evoluția sistemelor modelate cu ecuații structurale. 10.TEORIA HAOSULUI: studiază sistemele dinamice neliniare, sensitive la condițiile inițiale. TEORIA SISTEMELOR DEPARTE DE ECHILIBRU: studiază sistemele care funcționează AMERICAN SOCIETY OF CYBERNETICS: Cibernetica este știința comunicării la sistemele complexe, se aplică în toate domeniile în care apar procese de comunicare. ROSS ASHBY Cibernetica studiază comportamentul sistemelor interconectate informațional. LUDWIG VAN BERTALANFY: Cibernetica ( de ordinal I) studiază sistemele cu feed- back, al căror comportament este orientat către scop STAFFORD BEER: Cibernetica este știința WEB DICTIONARY OF CYBERNETICS AND CONTROL: Cibernetica este o abordare interdisciplinară a organizației în orice domeniu, este teoria controlului aplicată în sistemele complexe, studiază adaptarea sistemelor complexe la medii complexe. Sistem concept Numim sistem un ansamblu de elemente/fenomene şi procese conectate în care se evidenţiază legaturi neântâmplătoare şi care funcţionează ca un întreg în vederea atingerii unui obiectiv. Sistem este considerat a fi Notăm : ξ S ={e 1 ,...,e n } , mulțimea elementelor sistemului. Conexiunile unui sistem reprezintă transferuri, legături între elemente sau legături între sistem şi mediu. Mulţimea conexiunilor unui sistem : C ( S) =¿¿ relaţIe între i şi j } Dacă : ( c i ,M) , ( M,c i ) ∉C (S) conexiunile sunt între mediu şi sistem. Conexiunile externe pot Deci, prin structura sistemuluiînţelegem mulţimea { ξ (s) ,C (s ) } Sistemul S = { ξ (s) ,C (s ) ,F (s ) } unde F ( S) reprezintă mulţimea : { f 1 ,...,f k } a funcţiilor sistemului S reprezentate prin operatori. Funcţionalitatea sistemului: modul de transfer a C.M.S în C.S.M; Aceasta reprezintă reacţia de răspuns a sistemului la Principiul conexiunii inverse (feedback) (P.C.I) Observație : Un sistem cibernetic are cel puțin un feedback. P.C.I , decurge din existenţa în cadrul unui sistem a unor retro-acţiuni sau bucle de reacţie între elementele sestemului sau între sistem şi mediu, evidenţiind legăturile efect – cauză între acestea, care se suprapun peste legăturile cauză – efect, influenţând După gradul de complexitate : conexiune inversă simplă între două elemente ale sistemului sau între sistem şi mediu conexiune inversă complexă (mediată) După sensul de acţiune al semnalelor transmise prin conexiunea inversă: conexiune inversă pozitivă : lanţ în buclă închisă în care semnalele de ieşire acţionează în acelaşi sens cu semnalele de intrare, amplificându-le şi ducând la 2. Metoda cutiei negre (black box) Se presupune că putem identifica total comportamentul unui sistem identificând relaţiile între mulţimea intrărilor şi mulţimea ieşirilor din sistem : u∈I(S)∈R n ;INPUT y∈ E(S)∈R p ;OUTPUT Identificarea unei legături între vectorul y[t] de ieșire și vectorul u[t], de intrare, facând abstracţie de 1. Metoda analogiei Se bazează pe principiul homeomorfismului cibernetic. Presupunem ca avem 2 sisteme: S1 şi S2 cu proprietatile p 1 ,...p k asemenea şi cunoscute. Dacă avem o proprietate p k+1 pentru unul dintre sisteme, pe baza analogiei putem considera că acea proprietate aparţine şi celuilalt sistem. 1) Metoda modelării Aceasta presupune existenta unui Modelul este o reprezentare izomorfă ρ 2 a imaginii:m(SR) = ρ 2 (Im(SR))a rezultat o relaţie homeomorfă între model şi sitemul real : m(SR) = ρ 2 ∘ ρ 1 ( SR )⇒ m( SR )=Ψ( SR ) MODELAREA CU AJUTORUL ECUAȚIILOR DIFERENȚIALE Considerăm x(t) funcție continuă de timp. Considerăm ˙ x(t)=f( x(t)) ecuația
description
a complete description for cibernethic security
Transcript of cibernethic theory.docx
Deci, prin structura sistemuluinelegem mulimea Sistemul S = unde reprezint mulimea : a funciilor sistemului S reprezentate prin operatori.Funcionalitatea sistemului: modul de transfer a C.M.S n C.S.M; Aceasta reprezint reacia de rspuns a sistemului la aciunea mediului.Fluxurile ntre elementele sistemului sau ntre sistem i mediu pot fi de tipurile: Materiale ( );Energetice ();de for )bneti ();nformaionale ( ); Totalitatea fluxurilor este dat de produsul cartesian =XXX.Modelul este o reprezentare izomorf a imaginii:m(SR) = (Im(SR))a rezultat o relaie homeomorf ntre model i sitemul real : m(SR) = MODELAREA CU AJUTORUL ECUAIILOR DIFERENIALEConsiderm x(t) funcie continu de timp.Considerm ecuaia diferenial, care presupunem c o putem rezolva pentru orice moment de timp t. Mulimea soluiilor cnd t variaz se numete traiectorie., soluia se numetepunct fix, punct de echilibru, punct critic sau soluie staionar.Metoda analogiei Se bazeaz pe principiul homeomorfismului cibernetic. Presupunem ca avem 2 sisteme: S1 i S2 cu proprietatile asemenea i cunoscute. Dac avem o proprietate pentru unul dintre sisteme, pe baza analogiei putem considera c acea proprietate aparine i celuilalt sistem.Metoda modelrii Aceasta presupune existenta unui sistem real (SR) i a unui subiect, decidentul, care analizeaz sistemul real construind o imagine a SR ca o relaie homoemorf:Metoda cutiei negre (black box) Se presupune c putem identifica total comportamentul unui sistem identificnd relaiile ntre mulimea intrrilor i mulimea ieirilor din sistem : Identificarea unei legturi ntre vectorul y[t] de ieire i vectorul u[t], de intrare, facnd abstracie de ceea ce se ntmpl n interiorul sistemului, pe baza ipotezei c relaiantre intrri i ieiri este modelat de funcia F, astfel : y = F(u) Funcia F poate fi identificat prin met econometrice : met cmmp, met verosimilit atii maxime.Dup gradul de complexitate : conexiune invers simpl ntre dou elemente ale sistemului sau ntre sistem i mediuconexiune invers complex (mediat) Dup sensul de aciune al semnalelor transmise prin conexiunea invers: conexiune invers pozitiv : lan n bucl nchis n care semnalele de ieire acioneaz n acelai sens cu semnalele de intrare, amplificndu-le i ducnd la dezvoltarea sistemului;conexiune invers negativ : lan n bucl nchis n care perturbaiile de ieire acioneaz n sens contrar perturbaiilor de intrare ducnd la stabilizarea sistemului; Principiul conexiunii inverse (feedback) (P.C.I)Observaie : Un sistem cibernetic are cel puin un feedback.P.C.I , decurge din existena n cadrul unui sistem a unor retro-aciuni sau bucle de reacie ntre elementele sestemului sau ntre sistem i mediu, evideniind legturile efect cauz ntre acestea, care se suprapun peste legturile cauz efect, influennd funcionarea sistemului.Clasificarea conexiunilor inverse : Dup poziie, n raport cu sistemul :C.I. (interne)C.E. (extrene)Notm : , mulimea elementelor sistemului. Conexiunile unui sistem reprezint transferuri, legturi ntre elemente sau legturi ntre sistem i mediu.Mulimea conexiunilor unui sistem : relaIe ntre i i j } Dac : conexiunile sunt ntre mediu i sistem. Conexiunile externe pot fi (C.S.M ; C.M.S ) ;C.S.M. = Conexiune Sistem / Mediu;C.M.S. = Conexiune Mediu /Sistem;WEB DICTIONARY OF CYBERNETICS AND CONTROL: Cibernetica este o abordare interdisciplinar a organizaiei n orice domeniu, este teoria controlului aplicat n sistemele complexe, studiaz adaptarea sistemelor complexe la medii complexe.Sistem concept Numim sistem un ansamblu de elemente/fenomene i procese conectate n care se evideniaz legaturi nentmpltoare i care funcioneaz ca un ntreg n vederea atingerii unui obiectiv. Sistem este considerat a fi unitatea a doua elemente: Structura sistemului : mulimea elementelor sistemului (a sistemelor elementare) i a conexiunilor ntre acestea; Prin element sau sistem elementar nelegem prile unui sistem care nu mai pot fi descompuse n alte elemente n raport cu obiectivul cercetat.AMERICAN SOCIETY OF CYBERNETICS: Cibernetica este tiina comunicrii la sistemele complexe, se aplic n toate domeniile n care apar procese de comunicare.ROSS ASHBY Cibernetica studiaz comportamentul sistemelor interconectate informaional.LUDWIG VAN BERTALANFY: Cibernetica ( de ordinal I) studiaz sistemele cu feed-back, al cror comportament este orientat ctre scop STAFFORD BEER: Cibernetica este tiina organizrii eficiente, are aplicaii n toate domeniile i se bazeaz pe interdisciplinaritate (matematic, fizic, neurologie, filozofie, computer science, biologie).HUMBERTO MATURANA- FRANCESCO VARELLA: Cibernetica combin know-how cu intuiia decidentului.8TEORIA REELELOR BOOLEENE: conexiunea ntre elementele sistemului se face prin logica boolean.9TEORIA CATASTROFELOR: Studiaz, cu ajutorul aparatului matematic, schimbrile discontinue n evoluia sistemelor modelate cu ecuaii structurale.10.TEORIA HAOSULUI: studiaz sistemele dinamice neliniare, sensitive la condiiile iniiale.TEORIA SISTEMELOR DEPARTE DE ECHILIBRU: studiaz sistemele care funcioneaz departe de echilibruDEFINIREA CIBERNETICIIANDRE MARIE AMPERE: Cibernetica este arta de a guverna sau tiina guvernrii,NORBERT WIENER: Cibernetica este tiina comunicrii i comenzii la fiine i maini,toate domeniile n care apar procese de comunicare.2A-LIFE: modelarea proceselor cu ajutorul proceselor vii, biologice,3AUTOPOIESIS: are ca obiect dialectica structur/funcionalitate, sistemul autopoietic este organizat ca o reea care se regenereaz i este coninut ntr-un sistem cu care evolueaz i nva mpreun.4BIOLOGIA EVOLUIONIST: se bazeaz pe teoria evoluionist iniiat de DARWIN, pentru a explica autoadaptarea sistemelor.5CRITICALITATEA AUTOORGANIZAT: sistemele pot evolua ctre o stare critic n care poate s apar o schimbare brusc care s se transforme n haos.6DINAMICA SISTEMELOR: 7JAY FORESTER- utilizeaz buclele feed-back positive i negative, variabilele de stoc, ritmurile i ntrzierile pentru modelarea sistemelor dinamice.GEOMETRIA FRACTAL: Reprezint obiectele n spaii cu dimensiuni fracionare, nu ntregi, ca n geometria euclidian.CIBERNETICA DE ORDINUL II:HEINZ VON FORESTER (cibernetica ciberneticii):consider feed-backul pozitiv, consider sistemele deschise,include obsrvatorul n procesul observrii (este cibernetica sistemelor de observare), cutia neagr este nlocuit cu gaura neagr, care presupune incluziunea interdependenelor directe cu sistemele nvecinate.CIBERNETICA DE ORDINUL III: BRIAN ARTHURSistemul este un element activ ntr-un circuit,Sistemele sunt coevolutive: sistemul i observatorul coevolueaz,Sistemul este integrat n mediul care-l include,Face sinteza ntre principiile ciberneticii de ordinul I i elementele de baz ale tiinelor complexitii.TIINELE COMPLEXITII-STUART KAUFMAN (1993)Cibernetica este o metatiin format din mai multe tiine independente care aula baz TEORIA GENERAL A SISTEMELOR a lui BERTALANFY i cuprinde:1.Algoritmi genetici: modelarea sistemelor reale cu ajutorul metodelor, algoritmilor, preluai din genetic;proceselor cu ajutorul proceselor vii, biologice,AUTOPOIESIS: are ca obiect dialectica structur/funcionalitate, sistemul autopoietic este organizat ca o reea care se regenereaz i este coninut ntr-un sistem cu care evolueaz i nva mpreun.CIBERNETICA DE ORDINUL I:NORBERT WIENER (1948),a dezvoltat tehnica de lupt din Al Doilea Rzboi Mondial, sistemul de ghidare pentru artileria antiaerian, traiectoria se corecteaz cu ajutorul feed-back-ului negativ. - se aplic sistemelor mecanice, fizice, biologice, cognitive,este tiina sistemelor observate, ingineretise bazeaz pe feed-back-ul negativ.Limite: -studiaz sistemele izolat de mediul n care este nscris,-situaiile complexe se studiaz cu black-box,OBIECTUL DE STUDIU AL CIBERNETICII: Sistemele Adaptive Complexe (CAS).CAS: ansamblu de multe elemente interconectate.Complexitate: a) de detaliu, multe elemente interconectate; b) dinamic: apare la sisteme dinamice, neliniare, cu multe bucle feed-back, dependente de condiiile iniiale, cu autoorganizare (structura evolueaz spontan la perurbaii),la sisteme adaptive (structura se modific n funcie de perturbaii), contraintuitive (nu pot fi prevzute efectele). c) combinatorial (exist mai multe posibiliti de evoluie, trebuie gsit soluia optim)
