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简答题请谈谈控制论及其方法论意义
  • 控制论(Cybernetics)是研究机器、生命、通讯等各类系统的调节和控制规律,即动态系统在变的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学。它是自动控制、通信技术、计算机科学、数理逻辑、神经生理学、统计力学、行为科学等多种科学技术相互渗透形成的一门横断性学科。
    它研究生物体和机器以及各种不同基质系统的通信和控制的过程,探讨它们共同具有的信息交换、反馈调节、自组织、自适应的原理和改善系统行为、使系统稳定运行的机制,从而形成了一大套适用于各门科学的概念、模型、原理和方法。
    控制论是具有方法论意义的科学理论。控制论的理论、观点,可以成为研究各门科学问题的科学方法,这就是撇开各门科学的质的物点,把它们看作是一个控制系统,分析它的信息流程、反馈机制和控制原理,往往能够寻找到使系统达到最佳状态的方法。这种方法称为控制方法。
    控制论的主要方法还有信息方法、反馈方法、功能模拟方法和黑箱方法等。信息方法是把研究对象看作一个信息系统,通过分析系统的信息流程来把握事物规律的方法。反馈方法则是利用反馈控制原理去分析和处理问题的研究方法。所谓反馈控制就是由控制器发出的控制信息再输出发生影响,以实现系统预定目标的过程,正反馈能放大控制作用,实现自组织控制。但也使偏差愈益加大,导致振荡。负反馈能纠正偏差,实现稳定控制,但它减弱控制作用、损耗能量。功能模拟法,就是用功能模型来模仿客体原型的功能和行为的方法。
    所谓功能模型就是只以功能行为相似为基础而建立的模型。如猎手瞄准猎物的过程与自动火炮系统的功能行为是相似的,但二者的内部结构和物理过程是截然不同的,这就是一种功能模拟。功能模拟法为仿生学、人工智能、价值工程提供了科学方法。黑箱方法也是控制论的主要方法。黑箱就是指那些不能打开箱盖,又不能从外部观察内部状态的系统。“黑箱”是一种理想化的模型。黑箱方法就是通过考察系统的输入与输出关系认识系统功能的研究方法。它是探索复杂大系统的重要工具。
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