Адаптивная система (кибернетика)

Основная статья: Адаптивная система

Адаптивная система в кибернетике — система, которая в процессе эволюции и функционирования демонстрирует способность системы к целенаправленному приспосабливающемуся поведению в сложных средах. Адаптивная система может приспосабливаться к изменениям как внутренних, так и внешних условий.

Основные сведения

Адаптивные системы — системы, способные к адаптации. Различают пассивную адаптацию (реагирование системы на изменение окружающей среды) и активную (воздействие системы на окружающую среду).

Адаптивные системы подразделяются на самонастраивающиеся и самоорганизующиеся системы. В первом случае в соответствии с изменениями внешней среды меняется способ функционирования системы, а во втором — меняется структура, организация системы.

Формы поведения и динамики адаптивных систем весьма разнообразны. В частности, они проявляются в изменении поведения системы в условиях флуктуаций среды с целью поддержания существенных переменных в определенных границах или сохранения основных свойств и т. д. (то есть осуществляют гомеостаз).

Наиболее простые формы адаптивного поведения обнаруживаются у регуляторов в технических системах с обратной связью, если объект регулирования (управляемую систему) рассматривать как (окружающую) среду функционирования регулятора. Система в целом при этом может быть и неадаптивной.

Самоорганизующиеся и высокоорганизованные адаптивные системы обладают, кроме того, способностью так изменять внешнюю среду, чтобы изменение собственного поведения системы не являлось необходимым. Они в состоянии изменять (адаптировать) внешние условия для достижения собственных целей.

Если управляемая система и (окружающая) среда стационарны, то адаптивная управляющая система по истечении определенного периода времени накапливает необходимую информацию, устраняет неопределенность, и качество адаптивного управления приближается к качеству оптимального управления в условиях полной информации.

В самоорганизующихся системах характеристики объекта управления меняются во времени и устранить неопределенность полностью не удается. Однако в тех случаях, когда процесс адаптации быстро сходится к оптимальному процессу, качество адаптивного управления может мало отличаться от оптимального.

Поведение адаптивных систем является дуальным. С одной стороны, невозможно осуществить эффективное управление, не зная характеристик управляемой системы, с другой — можно изучать эти характеристики в процессе управления и тем самым улучшать управление, стремясь к оптимальному. В этом случае управляющие воздействия носят двойственный характер: они служат средством как активного изучения, познания управляемой системы для будущего, так и непосредственного управления в текущий момент. В адаптивных системах (управления) всегда существует известное противоречие между познавательной и направляющей функциями управляющих воздействий.

Адаптация в кибернетике — процесс накопления и использования информации в системе, направленный на достижение определенного, обычно оптимального в некотором смысле, состояния или поведения системы при начальной неопределенности и изменяющихся внешних условиях. При этом могут изменяться параметры и структура системы, алгоритм функционирования, управляющие воздействия и т. п. Адаптация применяется в тех случаях, когда воздействующие на систему факторы являются полностью или частично неизвестными. В процессе адаптации система накапливает данные об этих факторах и определяет их характеристики. А реализуется в адаптивных системах управления, частным случаем которых являются самонастраивающиеся системы.

Литература

• Александров А. Г. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа, 1989. 263 с. ISBN 5-06-000037-0
• Деревицкий Д. П., Фрадков А. Л. Прикладная теория дискретных адаптивных систем управления. М.: Наука, 1981. 216 с.
• Куликовский Р. Оптимальные и адаптивные процессы в системах автоматического регулирования. Пер. с польск. М.: Наука, 1967. 380 с.
• Мирошник И. В., Никифоров В. О., Фрадков А. Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. СПб.: Наука, 2000. 550 c.
• Мишкин Э., Браун Л. Приспосабливающиеся автоматические системы. Пер. с англ. М.: ИИЛ, 1963. 672 с.
• Растригин Л. А. Адаптация сложных систем. Рига: Зинатне, 1981. 375 с.
• Саридис Дж. Самоорганизующиеся стохастические системы управления. М.: Наука, 1980. 400 с.
• Срагович В. Г. Адаптивное управление. М.: Наука, 1981. 384 с.
• Тюкин И. Ю., Терехов В. А. Адаптация в нелинейных динамических системах М.: ЛКИ, 2008. 384 с. ISBN 978-5-382-00487-7
• Управление молекулярными и квантовыми системами. Перевод с английского И. А. Макарова. Под редакцией А. Л. Фрадкова и О. А. Якубовского. Сборник статей. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. 416 с.
• Фомин В. Н., Фрадков А. Л., Якубович В. А. Адаптивное управление динамическими объектами. М.: Наука, 1981. 448 c.
• Фрадков А. Л. Кибернетическая физика: принципы и примеры. С.-Петербург: Наука, 2003. 208 c.
• Фрадков А. Л. Адаптивное управление в сложных системах: беспоисковые методы. М.: Наука, 1990. 296 с.
• Цыпкин Я. З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.: Наука, 1968. 400 с.
• Fradkov, A. L., Miroshnik, I. V., Nikiforov, V. O. Nonlinear and Adaptive Control of Complex Systems. (Series: Mathematics and Its Applications. Vol. 491.) Dordrecht: Kluwer, 1999. 528 p. ISBN 978-0-7923-5892-3

Примечания

См. также

• Адаптивная система
• Адаптация (кибернетика)
• Адаптация (биология)
• Адаптивное управление
• Самонастраивающаяся система
• Самоорганизующаяся система
• Саморазвивающаяся система
• Цель (кибернетика)
• Гомеостаз