Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы

В процессе функционирования сложных систем (биологических, технических и т.д.), входящие в них объекты постоянно обмениваются информацией. Изменение сложных систем во времени имеет свои особенности. Так, для поддержания своей жизнедеятельности любой живой организм постоянно получает информацию из внешнего мира с помощью органов чувств, обрабатывает ее и управляет своим поведением (например, перемещаясь в пространстве, избегает опасности).

Управление - это целенаправленное взаимодействие объектов, одни из которых являются управляющими, а другие - управляемыми. В простейшем случае управляющий объект посылает свои команды исполнительному объекту, без учета его состояния. Подобные системы управления называются разомкнутыми. Её можно наглядно представить с помощью следующей схемы:

Разомкнутыми системами являются всевозможные информационные табло на вокзалах и аэропортах, которые управляют перемещениями пассажиров. Как правило, описанная схема управления не очень эффективна и нормально работает только до возникновения экстремальных условий.

Более совершенные системы управления отслеживают результаты деятельности управляемой системы. В этом случае управляющий объект получает информацию о реальном положении управляемого объекта по каналу обратной связи и производит необходимые перемещения по прямому каналу управления, такая система управления называются замкнутой. Информационная модель замкнутой системы управления наглядно представлена на схеме:

В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления деется на три класса: автоматические, неавтоматические, автоматизированные.

В системах автоматического управления все процессы, связанные с получением информации о состоянии управляемого объекта, обработкой этой информации, формированием управляющих сигналов и пр., осуществляются автоматически, в них не требуется непосредственное участие человека. В неавтоматических системах управления человек сам оценивает состояние объекта управления и на основе этой оценки воздействует на него. В автоматизированных системах управления сбор и обработка информации, необходимой для выработки управляющих воздействий, осуществляется автоматически, при помощи аппаратуры и компьютерной техники, а решение по управлению принимает человек.

Информационные процессы в физике. В физике мерой беспорядка, хаоса для термодинамической системы является энтропия системы, тогда как информация (антиэнтропия) является мерой упорядоченности и сложности системы. По мере увеличения сложности системы величина энтропии уменьшается, и величина информации увеличивается. Процесс увеличения информации характерен для открытых, обменивающихся веществом и энергией с окружающей средой, саморазвивающихся систем живой природы (белковых молекул, организмов, популяций животных и так далее).Таким образом, в физике информация рассматривается как антиэнтропия или энтропия с обратным знаком.

Информационные процессы в биологии. В биологии, которая изучает живую природу, понятие "информация" связывается с целесообразным поведением живых организмов. Такое поведение строится на основе получения и использования организмом информации об окружающей среде. Понятие "информация" в биологии используется также в связи с исследованиями механизмов наследственности. Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов. Последнее обстоятельство позволило проводить научные эксперименты по клонированию, то есть созданию точных копий организмов из одной клетки.

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию: