Only we have to decide, what we shall do with the time which is given do us.

Obecná teorie adaptivních systémů podle Rosse Ashbyho 2/2

12. prosince 2010 v 9:58 | Gawaen |  My IT stuff!
pokračování



6.       Vzdělávání


Pro Ashbyho proces učení se zahrnuje osvojení si vzorce chování, které je kompatibilní s přežitím. Rozlišoval učení se od genetické změny. Geny určují chování přímo a geneticky ovládané chování se mění pomalu. Na druhé straně, učení se je nepřímá metoda regulace. V organismech, které jsou schopné učit se, geny přímo chování neurčují. Pouze vytvářejí přizpůsobivou mysl, která je schopná osvojovat si vzorce chování v průběhu života organizmu. Jako příklady Ashby uvádí, že geny říkají vose, jak chytat kořist, ale kotě se učí chytat myši, tím že je pronásledují. Z tohoto důvodu ve vyspělejších organizmech geny přenášejí část jejich kontroly organismu na jeho okolí.Ashbyho Automatický Samo-stratég
je obojí slepý automat, který směřuje k rovnovážnému stavu, ve kterém setrvává, a zároveň hráč, který "se učí" ze svého prostředí dokud vždy nevyhraje (Conant 1981, 373-6).


7.       Adaptace


Jako psychiatr a ředitel psychiatrické léčebny, se Ashby primárně zajímal o problém adaptace. V jeho teoriích adaptace je často potřeba dvou zpětnovazebních smyček a malé korekce. Druhá zpětnovazebná smyčka občas funguje a mění strukturu systému, když "základní proměnné" překročí vymezené hranice pro přežití. Jako příklad, Ashby ukazuje na systém automatického řízení. Běžný autopilot jednoduše udržuje stabilitu letadla. Ale co když nastane mechanické přerušení vedení autopilota? Toto může být příčina pádu letadla. Na druhé straně "ultrastabilní" autopilot, může detekovat, že se základní proměnné vychýlili ze svých hranic a může začít přepojovat vedení, dokud letadlo není znovu stabilní, nebo letadlo havaruje, což záleží na tom, co nastane dřív.

První zpětnovazebná smyčka dovoluje organizmu nebo organickému systému naučit se vzorec chování vhodný pro určité prostředí. Druhá zpětnovazebná smyčka dovoluje organizmu uvědomovat si, že se prostředí změnilo a tím pádem je potřeba naučit se nový vzorec chování. Ashbyho teorie adaptace dvojité smyčky ovlivnila Chrise Argyris (1982), který psal o "dvojité smyčce učení" a Gregoryho Batesona (1972), který vytvořil pojem "deuteron learning."

Efektivita konceptualizace dvojité smyčky je dokládána příklady velkého úspěchu metod zlepšování kvality v oblasti managementu. Možná žádná skupina myšlenek managementu v posledních letech neměla větší dopad na relativní úspěch firem a relativní konkurenceschopnosti národů. Tento úspěch je indikován mezinárodním uznávání morem ISO 9000 jako minimální mezinárodní model managementu a vznik cen za zlepšování kvality v Japonsku, Spojených státech, Evropě a Rusku, pro pomoc identifikování nejlepších firem, které mohou být napodobovány. Základní myšlenka zlepšování kvality je, že o společnosti smýšlíme jako o kolekci procesů. Lidé, kteří pracují V každém procesu, by měli pracovat NA procesu za účelem zlepšit ho. To proto, že jejich každodenní práce zahrnuje práci v procesu (první, obvyklá zpětnovazebná smyčka). A zhruba jednou týdně se potkávají jako tým zlepšování kvality, aby se poradili o návrzích a také, aby navrhli experimenty, jak zlepšit proces jako takový. Toto je druhá méně častá zpětnovazebná smyčka, která vede ke strukturálním změnám v procesu. Z toho důvodu metody zlepšování procesů, který měly takový vliv na obchodní činnost, jsou názorným příkladem Ashbyho teorie adaptace.

8.       Inteligence


Ashby definoval "inteligenci" jako vhodný výběr. Ptal se na otázku: " Může mechanický hráč šachu přehrát svého vývojáře?" Odpověděl si tím, že stroj může přehrát svého vývojáře, pokud je schopný učit se ze svého okolí (Conant 1981). Kromě toho, inteligence může být zesílená skrz hierarchické uspořádání regulátorů. Regulátoři na nižší úrovni často opakovaně vykonávají určité regulační úkony. Regulátoři na vyšší úrovni regulace se rozhodují, jaká pravidla by měli používat regulátoři na nižší úrovni. Příklad můžeme vidět v byrokracii. Gregory Bateson řekl, že kybernetika je náhrada pro malé kluky od doby, kdy dříve měli za úkol přikládat do ohně, otáčet přesýpací hodiny atd. Tyto jednoduché regulační úkoly jsou dnes běžně prováděny stroji, které jsou navrženy tak, aby používaly tyto myšlenky z kybernetiky.

9.       Zákon nezbytných variant


Zákon nezbytných variant
někdy také nazýván Ashbyho zákon, je pravděpodobně jeho nejznámější přínos vědě. Tento zákon si můžeme vysvětlit buď jako vztah mezi informací a výběrem nebo jako vztah mezi regulátorem a regulovaným systémem. Pokud jde o vztah mezi informací a výběrem, zákonnezbytných variant
říká, že objem výběru, který je proveditelný, omezuje množství dostupných informací. Jakmile jsou dostupné informace vyčerpány, neexistují další racionální základy pro výběr. Například, univerzity běžně vyžadují, aby uchazeči předkládali nejenom jejich známky ze svého dřívějšího školního vzdělání, ale také jejich výsledky ze standardizovaných testů. Dále jsou vyžadována doporučení. Pokud takováto informace není poskytnuta, žádné racionální základy pro výběr neexistují.

V případě vztahu mezi regulátorem a regulovaným systémem zákon nezbytných variant
říká, že různost v regulaci musí být stejná nebo vyšší než různost v regulovaném systému. Například když kupujeme počítač, je třeba zjistit rozsah úkolu - velikost paměti pro ukládání dat, požadavky na rychlost - a potom koupit takový počítač, který bude splňovat tyto minimální kapacity. Menší počítač by nebyl dostačující. Druhý příkladem může být, když manažer dohlíží na zaměstnance, v tomto případě je nutné, aby věnoval pozornost pouze určitému chování zaměstnanců. Jinak by nemohl řídit varianty, které zaměstnanci vytvářejí. "Management výjimkou" odkazuje do praxe, kdy manažer trénuje své podřízené, v tom jak mají zpracovávat jednotlivé úkoly. Když narazí na úkol, na který nebyli připraveni, zeptají se manažera. Výsledkem tedy je, že každý zaměstnanec spolupracuje s manažerem pouze příležitostně a manažer je tak schopný dohlížet nad několika podřízenými.

Zákon nezbytných variant má několik důležitých důsledků. Když je konfrontován s komplexní situací, existují zde pouze dvě možnosti - zvýšit počet variant, většinou najmutím personálu, nebo snížením počtu variant v systému regulací. Druhá strategie možná, protože pozorovatel definuje "systém."

Ve svém dřívějším článku (Umpleby 1990) jsem popisoval čtyři strategie regulace. 1) regulace variant jeden na jednoho, například fotbal nebo válka; 2) regulace náhodné poruchy jeden na jednoho, například řízení zločinnosti ve městě (2/1000); 3) Změna pravidel hry, například vládní regulace průmyslu (1/ 640,000); 4) změna hry, například globální modely vytvářené klubem Club of Rome v sedmdesátých letech (12/ 4 bilióny). Globální modely se zaměřovaly na populaci, zdroje a prostředí spíše než na ideologickou konkurenci Studené války (Meadows, et al., 1974). Jako se předmět zájmu posouvá z konkrétní do konceptuální roviny, důsledek rozhodnutí má větší dopad. Výběrem více koncepčních strategií, spíše než přímějších a neodkladných strategií, vzniká možnost regulovat velký systém jako například globální ekonomiku. V předcházejícím příkladě rozdíl v regulačních schopnostech mezi jakýmikoli dvěma kroky je dělitel kolem tisíce. Avšak stejné strategie mohou být použity pří řízení domácností nebo organizace. Zákon nezbytných variant

říká, že variabilita musí být řízena, pokud chceme dosáhnout úspěšné regulace, ale tato variabilita nemůže být ovlivňována přímo. Pokud si chytře dokážeme poradit s tvorbou konceptualizací a organizačními strukturami, počet variant, které jsme schopni řídit, může nabýt velkého rozsahu.

10.   Samoorganizované systémy


V padesátých letech byl koncept samoorganizace ve středu zájmu zásluhou debaty o tom, zda by člověk měl programovat stroje, které se mají chovat inteligentně nebo které se učí z podnětů svého okolí a tím pádem se i samoorganizují. Na konferenci v Darthmouth University v roce 1956 si zástupci z oborů umělé inteligence vybrali první strategii. Kybernetikové se rozhodli pokračovat ve studiu neurofyziologie kvůli tomu, aby lépe pochopili proces učení a lidské poznání.

Kolem roku 1960 se konaly tři konference na téma samoorganizace. V době samoorganizovaného systému se myslelo na interakci a organizaci jeho s prostředím. Avšak Ashby formuloval jinou koncepci samoorganizace: "každý izolovaný, determinovaný, dynamický systém podrobený neměnným pravidlům bude vyvíjet organizmy, které budou přizpůsobené svému okolnímu prostředí" (Ashby 1962). Vysvětlil také následující myšlenku: představte si systém. Může se nacházet v nestabilních nebo ve stabilních rovnovážných stavech. Postupem času se pohybuje směrem ke stabilním rovnovážným stavům a to kvůli tomu, že si vybírá, tedy samoorganizuje se. Takový systém je otevřený energii (je dynamický), ale uzavřený vůči vědomostem (pravidla interakce mezi prvky systému, které se nemění). Zhruba ve stejné době Heinz von Foerster, se svým příkladem magnetických kostek v nádobě, vysvětluje, jak takový systém může generovat komplexnější entity (von Foerster 1962).

Zájem o samoorganizační systémy znovu objevil v osmdesátých a devadesátých letech důsledkem zájmu o celulární automaty, fraktály a teorii chaosu. Přestože určitě existovaly nové použitelné techniky počítačové simulace, což je překvapující, protože zde bylo málo odkazů na základní teoretickou práci z roku v šedesátých letech (Asaro 2007).
Ashbyho definice samoorganizace se liší od její dřívější definice, ta byla k nalezení v literatuře z oblasti komplexity, kde je možné mluvit o samoorganizaci adaptivních systémů (Waldrop 1992). V Ashbyho definicích je adaptivní systém otevřený vůči informacím, kdežto samoorganizovaný systém je uzavřený vůči informacím (pravidla interakce se nemění v průběhu pozorování).

Princip samoorganizace je příklad Ashbyho talentu formulovat obecné principy. Je totiž obecnější verzí teorie Adama Smithse, kdy si průmyslové podniky konkurují, aby přinesly na trh produkty žádané zákazníky, teorie přirozeného výběru Charlese Darvina mezi organizmy a druhy, teorie vědeckého pokroku pomocí dohadů a argumentací Karla Poppera a B. F. Skinnerova teorie, která tvrdí, že pomocí metody trestu a biče můžeme dosáhnout změny chování. V každém případě je variace podmíněna výběrem v konkurenčním prostředí.

Kromě toho, princip samoorganizace vede k obecnému návrhu pravidla - manipulovat s jakýmkoliv objektem, vystavovat ho působení prostředí, jako jsou pravidla interakce mezi objektem a prostředím, tak abychom ho nasměrovali do námi požadovaného směru. Tento typ regulace nezávisí na přímé změně objektu, ale spíše na změně prostředí objektu. Například pro vytvoření ocele ze železa vložíme železo do vysoké pece; pro vzdělání dítěte, pošleme ho do školy; pro regulování chování jednotlivců, použijeme odměny a trestu; pro řízení chování společnosti, vytvoříme zákony a regulační agentury.

11.   Budoucnost Ashbyho odkazu


Ross Ashby zanechal jako odkaz elegantní teorie regulace, učení se, adaptace a samoorganizace. Stvořil novou úroveň teoretizování o systémech, které zpracovávají informace a provádějí výběr. Tyto teorie ovlivnily spoustu oblastí - informatiku, robotiku, management, psychologii, biologii, sociologii, politickou vědu a filozofii vědy. Transdisciplinární oblast kybernetiky slouží jako katalyzátor pro další vývoj v mnoha odvětvích. Toto je role, kterou kybernetika a teorie obecných systémů do teď hrály. Když se ovšem zamyslíme nad dopadem, které tyto teorie můžou mít v budoucnu, dokážeme si představit alespoň dvě možnosti.

Jako fyzika poskytuje teorii hmoty a energie, která se používá v mnoha odvětvích inženýrství, kybernetiky můžeme jednoho dne vidět teorii formy a vzorců pro různá odvětví společenských věd, knihovnictví, informatiku a návrhové disciplíny jako je architektura nebo veřejná politika.

Dále nesmím zapomenout, že obecnější teorie jsou velmi slibné pro Institutu vyššího vzdělávání, který je běžný pro vysoké školy jako prostředek interdisciplinární komunikace. Samozřejmě, John Warfield navrhoval, že by takovéto instituty měly nabízet jejich vlastní akademické tituly a že systémová věda a kybernetika by měla být základní osnovou. Překládá tak, aby se moderní vysoké školy skládaly ze tří částí fakult. Fakulty tradičních oborů
, které se nás učí o minulosti - přírodní vědy, humanitní vědy a společenské vědy. Odborné fakulty
, které se skládají z oborů aplikované vědy - inženýrství, právo, medicína, obchod a zemědělství.Perspektivní fakulty
, které se zajímají o budoucnost a design. Bylo by možné integrovat poznání ze dvou fakult a přivést tak lidi k tomu, aby pracovali na problémech, které nepodvolují vědní analýze a řešení (Warfield 1996).

Přestože jsou obecnější teorie lépe hodnoceny, protože vysvětlují více jevů pomocí méně výroků, Ashbyho teorie nedostávají tolik pozornosti, kolik by si zasloužily. Důvod bezpochyby leží v tradicích univerzit, které prosazují omezenou specializaci. Avšak poznání roste a je potřeba komplexního přístupu, k pochopení problémů globální společnosti, tímto by pozornost mohla ubírat k více obecným teoriím. Jakmile tento den nastane, Ashbyho práce dostane novou dávku pozornosti a uznání.

12.   Poděkování


Autor je velmi vděčný za komentáře George Klira a Petera Asaro, které byly pro tento článek velice nápomocné.

13.   Reference


Argyris, C., 1982.
Reasoning, Learning and Action: Individual and Organizational.
            San Francisco:
Jossey-Bass.

Ashby, W.R., 1956.
An Introduction to Cybernetics.
London:
Chapman and Hall.

Ashby, W.R., 1960.
Design for a Brain:
The Origin of Adaptive Behavior
.
London:
Chapman and Hall.

Ashby, W.R., 1962. Principles of the Self-Organizing System.
In: H. von Foerster and G. Zopf, eds.
Principles of Self-Organization.
New York: Pergamon Press, 255-278.

Bateson, G., 1972.
Steps to an Ecology of Mind.
New York: Ballantine.

Berlinski, D., 1976.
On Systems Analysis:
An Essay Concerning the Limitations of Some Mathematical Methods in the Social, Political, and Biological Sciences.
Cambridge, MA:
MIT Press.

Conant, R. and Ashby, R.,1970.
Every good regulator of a system must be a model of that system.
International Journal of Systems Science, 1 (2), 89-97.

Conant, R.C., 1981.
Mechanisms of Intelligence:
Ross Ashby's Writings on Cybernetics
.
Seaside, CA: Intersystems Publications.

Krajewski, W. 1977.
Correspondence Principle and Growth of Science. Boston : D. Reidel Pub. Co.

Meadows, D.L., Behrens, W.W., III, Meadows, D.H., Naill, R.F., Randers, J., and Zahn, E.K.O., 1974. Dynamics of Growth in a Finite World.
Cambridge, MA:
Wright-Allen Press.

Shannon, C., 1964. The Mathematical Theory of Communication.
Urbana: University of Illinois Press.

Umpleby, S.A., 1990. Strategies for Regulating the Global Economy.
Cybernetics and Systems, 21 (1), 99-108.

Umpleby, S.A., 2005. What I Learned from Heinz von Foerster about the Construction of Science.
Kybernetes, 34 (1) (2), 278-294.

von Foerster, H., 1962
Self-Organizing Systems and their Environments.
In: Yovits and Cameron, eds.
Self-Organization.
New York: Pergamon Press, 31-50.

von Foerster, H., 1979. Cybernetics of Cybernetics. In: Krippendorff, K.,ed. Communication and Control.
New York: Gordon and Breach, 5-8.

Waldrop, M., 1992.
Complexity:
The Emerging Science at the Edge of Order and Chaos
.
New York:
Simon & Schuster.

Warfield, J.N., 1996.
The Wandwaver Solution:
Creating the Great University
 [online]. George Mason University Available from:http://www.gmu.edu/departments/t-iasis/wandwaver/wandw.htm. [Accessed 05 August 2008


[l1]Self-Organization

[l2]Requisite Variety

[l3]diameter of molecules

[l4]point masses

[l5]requisite variety - znovu

requisite variety in a regulator

[l6]requisite variety

[l8]The truths of cybernetics

[l9]which reduce the maximum possible variety to the variety actually observed.

[l10]domain-specific knowledge

[l11]Ashby's Automatic Self-Strategizer

[l13]Requisite Variety

[l14]Requisite Variety

[l15]Requisite Variety

[l16]requisite variety

[l17]Heritage College

[l18]Professional College

[l19]The Horizons College
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama