Informatika u Obrazovanju

7/16/2019 Informatika u Obrazovanju

1/43

INOMAKUO

ONU

KIBERNETIKA UPRAVLJANJE


2/43

INOMAKUO

ONU

Danas se drutvo i savremeni nauno-tehnoloki razvojnezadrivo kreu u pravcu produbljavanja sve ueg podrujaistraivanja, a prema tome i formiranju sve brojnijih uespecijalizovanih disciplina, a to znai - usko specijalizovanihstrunjaka.

Pri tome, svaki pojedini naunik (istraiva) dobija na dubini iotrini poznavanja svoje posebne discipline - oblasti istraivanja,ali gubi predstavu celine, a ponekad i interes za sagledavanje

celovite slike sveta, gubi mogunost da proverava i koriguje svojehipoteze koristei rezultate drugih nauka.



3/43

INOMAKUO

ONU

Takav intenzivan razvoj nauke, tehnologije i tehnike, koji je B.Rasel (1952. god.), oznaio kao nauno-tehnoloka revolucija,neophodno zahteva interdisciplinarni metodoloki pristup unaunim istraivanjima i pragmatinim reenjima strunihproblema.

Optu sintezu nauka i istraivanja ostvaruju kibernetika i optateorija sistema, koje su posebno znaajne za uiteljski poziv.

Uitelj, u svom radu, mora da povezuje i generalizuje injenicekoje su osnova saznajnog procesa uenika u razrednoj nastavi.



4/43

INOMAKUO

ONU

Sam termin kibernetika izveden je od grkihreikiber(nad)i nautes (mornar). Kibernautes (kibernetes) je stareina mornaraili kormilar, pa je kibernetika i vetina kormilarenja (upravljanjabrodom).

Nastajanje kibernetike je proisteklo iz radova grupe naunikaokupljenih oko N. Vinera, oca kibernetike, ranih tridesetihgodina 20. veka.

Nakon pojavljivanja Vinerovih radova otpoela je lanana reakcijana stvaranju opte teorije upravljanja. U njoj su postavljeneosnove metoda prouavanjaproblema upravljanja i komunikacija(prenosa poruka) u sistemima.



5/43

INOMAKUO

ONU

Norbert Viner je dao objanjenje za izbor definicije i sutineprouavanja kibernetike:

Dajui definiciju kibernetike u prvom izdanju, ja sam u istu klasusvrstao komunikacije i upravljanje. Zato sam to uinio? Kadasaobraam sa nekom osobom, ja joj predajem poruku. Zauzvrat,ta mi osoba aljeodgovarajuu poruku sa informacijama koje supre svega dostupne njoj, a ne meni.

Kada upravljam radom nekog drugog lica, ja mu saoptavamporuku, i premda je ova poruka zapovedne prirode, tehnika

komuniciranja se ne razlikuje od saoptavanja neke injenice.Osim toga, ako elim da upravljanje bude uspeno, moram davodim rauna o svakoj poruci koju to lice moe uputiti, a kojaukazuje na to da je naredba shvaena i izvrena.



6/43

INOMAKUO

ONU

Sutinski rad N. Vinera je bio da se na osnovama znanja iiskustva iz vie disciplina stvori nova disciplina, iji jeprevashodni cilj upravljanje sistemima.

Postavka kibernetike kao nauke je mogua, jer je njen tvorac, N.Viner, odgovorio na tri kardinalna pitanja konstituisanja nauke o

upravljanju (koja su znaajna za rad uitelja):

ime se upravlja;

koji su kriterijumi upravljanja;kako seupravljanje moe realizovati.



7/43

INOMAKUO

ONU

Po Vineru, procesi upravljanja (u obrazovanju) se mogu obuhvatitipomou tri elementa.Stvari (programski sadraji, nastavne metode i sredstva),Ljudi(uenici), iProcesi (nastava i uenje).

U to doba pojavili su se novi tehniki sistemi, pre svega,elektronski raunari kompjuteri, izvode se kibernetskieksperimenti modela upravljanja pomou kompjutera i stvaranova metodologija kibernetike - opta teorija sistema.



8/43

INOMAKUO

ONU

Kibernetskom skupu metoda prirodnoj nauci pripada osimanalizovanja i modelovanja i merenje.

Analizom se razlae predmet u merljive komponente od kojih segradi model.

Merenje slui za utvrivanje modelskih parametara, znai daomoguava razvoj, uz pomo modela, matematikih kalkulacijaza predvianje i pravila postupaka, umesto samo kao uvid upojave (za njihovo razumevanje).



9/43

INOMAKUO

ONU

Kao to prirodne nauke prvo mere materiju, tako kibernetika meriinformaciju.

Jedan od kvantitativnih aspekata materije je masa. Jedan od

kvantitativnih aspekata informacije je sadraj informacije, to

podrazumeva tekoe pri transportu jedne informacije (odnosno,njenog dospea pripreme za njen prihvat - njeno predvianje ilinjeno prebacivanje kroz prostor ili vreme).

Za masu i sadraj informacije potrebna je mera koja raste sa timtransportnim potekoama. Pri tome mora dotina mera iznositi0, ako nema nikakvih potekoa.



10/43

INOMAKUO

ONU

Potpuno analogno trai se mera informacije tako da je sadrajjedne informacije 0 kada se obavetenje moe sa sigurnoupredvideti.

to je manja verovatnoa predstojee informacije, to merna

vrednost sadraja informacije mora biti vea.

Podesna mera sadraja informacija je znai i = log 1/p - nijedna druga ne ispunjava bezuslovno navedene uslove.

Jedna od moguih mera jeste enon.


Sh


11/43

INOMAKUO

ONU

Na ovaj nain i za pedagogiju e biti mogue meriti in-formacijugradiva.

injenice i postupci koji se moraju nauiti, treba formulisati unekom jeziku kroz osnovni tekst i pronai jednog izuzetnodobrog uenika i jednog potpunog laika, koji oba perfektno

vladaju osnovnim tekstom, ali ne i strunim tekstom.

Na isti nain moe se meriti koliko je jedan uenik nauio odgradiva na jednom predavanju: za njega osnovni tekst gubi za taj

iznos na informaciji.



12/43

INOMAKUO

ONU

Poznato je, da svaka nauka nastoji, a naroito one koje imajumnogostruke aspekte, da tokom vremena izgrade sopstvene

definicije. Kibernetika je tipian primer nauke sa mnogobrojnim irazliitim definicijama. Neke od definicija kibernetike su:



13/43

INOMAKUO

ONU

Klaus G.: Kibernetika je nauka o moguim nainima funkcio-nisanja svih dinamikih struktura koje se mogu zamisliti.

Eshbi Ros: Opta formalna nauka o sistemima (mainama).

Amper A. M.: Nauka o postupanju u upravljanju.



14/43

INOMAKUO

ONU

Frank Helmar: Teorija snimanja, prerade prostorno-vremenskeinformacije. Ili: Kibernetika je teorija ili tehnika informacija,cirkulacija ili sistema koji upravljaju cirkulacijom informacija.

Hasenstajn: Nauka o upravljanju.

Fletchner H. J.: Kibernetika je opta, formalna nauka ostrukturi, odnosima i ponaanjudinamikihsistema.



15/43

INOMAKUO

ONU

Wiener Norbert: Kibernetika je nauka o kontroli (upravljanju) iinformaciji, bez obzira da li je re o ivimbiima ili mainama.Ili: To je teorija komunikacija o postupcima upravljanja i

regulisanja kod maina i ivihorganizama.

Nemaka akademija nauka: Kibernetika je nauka o upravljanjuprocesima i sistemima svake vrste.



16/43

INOMAKUO

ONU

Filozofska enciklopedija: Kibernetika je nauka o procesimaupravljanja u sloenim dinamikim sistemima, koja se zasnivana teorijskim temeljima matematike i logike....

Teplov Lav: Kibernetika je nauka, koja uz pomo matematike iopita istraujetenju ka cilju, i automatsko upravljanje u prirodi itehnici.

Schmit H.: Kibernetika je teorija odnosa u krugu.



17/43

INOMAKUO

ONU

Jablonski S. V.: Kibernetika je matematika disciplina, a njenpredmet su sistemi upravljanja.

Holiger H.: Kibernetika se zasniva na morfologiji ponaanjaprirodnih i vetakihsistema.

Lerner A. J.: Kibernetika danas predstavlja optu teorijuupravljanja, koja moe da se primeni na svaki sistem. Pri tomese pod sistemom podrazumeva sjedinjenje bilo kojih

elemenata, koji se posmatraju kao skladna celina.



18/43

INOMAKUO

ONU

U interpretaciji definicije kibernetike u knjizi Informatika uobrazovanju, navodi se: Pod pojmom kibernetikapodrazumevamo izuavanjedinamikih sistema, koji se moguupravljati ili regulisati na osnovu informacija (jer se radi

prevashodno o procesima u obrazovanju).



19/43

INOMAKUO

ONU

Analizovanjem navedenih definicija zapaa se izraziti akcenat nasledeim odrednicama: nauka, sistem, struktura, funkcionisanje,model, teorija, komunikacija, informacija... itd., to ukazuje nanapore autora da daju originalno objanjenje i sveobuhvatnudefiniciju.

Gotovo da se redovno u definicijama kibernetike nalaze tri

sutinska elementa: sistem, upravljanje i informacija.

Osnovni predmet kojim se bavi kibernetika je sistem.



20/43

INOMAKUO

ONU

Drugi elemenat koji je kibernetiku obeleio kao nauku jesteupravljanje kao proces. Upravljanje se realizuje u sistemima

pomou komunikacija, kao procesom i informacijama, kaoobelejem tih procesa. To su bazni elementi rada uitelja unastavi.



21/43

INOMAKUO

ONU

Metode i ideje koje su u kibernetici razvijene i oformljeneusmerene su ka ostvarivanju sledeih ciljeva i zadataka:

utvrivanje relevantnih injenica za sve upravljane sisteme,ili samo za neku klasu od tih sistema;

za svaki upravljaki zadatak treba utvrditi ogranienjasvojstvena upravljanim sistemima, uzroke njihovog nasta-

janja i definisati prostor sistema za upravljake akcije;

za svaku klasu upravljakih problema treba i utvrditi

opte zakone kojima se potinjavaju upravljani sistemiznai izgraditi modele upravljanja sistemima;

na osnovu teorijskih reenja problema upravljanja siste-mima treba ukazati na praktine puteve za primenu teorije.



22/43

INOMAKUO

ONU

U kibernetici su razvijene odreene metode i instrumenti zaistraivanje i reavanje problema upravljanja sistemima. Optipostulati kibernetskih metoda i instrumentarija se mogu

obuhvatiti sledeim odrednicama:

a) Upravljanje u kibernetskim sistemima se ostvaruje na principu

povratne sprege - krunim tokom informacija, bilo da je re oodravanju odreenog stanja, ili o dinamikim promenama naupravljanom podsistemu.

UPRAVLjAKI

SISTEM

UPRAVLjANI

SISTEM

direktna veza

povratna veza



23/43

INOMAKUO

ONU

b) Za prouavanje pojava kod sistema sa upravljanjem kojinemaju deterministiko ponaanje koriste se metode teorijeverovatnoe;

c) Za probleme koje reava kibernetika mora postojati jasnopostavljeni cilj;



24/43

INOMAKUO

ONU

d) U reavanju problema, kibernetika zahteva uvoenje sistemakao metodologije istraivanja;

e) Modelovanje je jedna od metoda kibernetike za reavanjeproblema upravljanja;

f) Kibernetika prilazi izuavanju pojava sa pozicije ponaanja(bihejvioristiki pristup).



25/43

INOMAKUO

ONU

g) U reavanju problematike, kibernetika razvija kompleksanprilaz. Sve sloene pojave i komponente se grupiu u potceline -podsisteme globalnog sistema. Pri tome se vodi rauna ohijerahijskoj strukturi i funkcionisnju sistema sa upravljanjem .

h) Bitna odlika kibernetskog pristupa je da se problemiupravljanja izuavaju sa pozicija fenomena zajednikih itavommaterijalnom svetu, a to su: informacija, stanja, ponaanja i dr.

Na osnovu tih optih ciljeva i zadataka kibernetike, u reavanjupraktinih zadataka pojedinih nauka, razvijene su primenjenekibernetike discipline ili primenjena kibernetika, kao to je, naprimer, pedagoka kibernetika.



26/43

INOMAKUO

ONU

Tehnike, ekonomske, vojne, obrazovne i druge drutveneorganizacije i procesi ne mogu da egzistiraju bez upravljanja.

Upravljanje pretpostavlja mogunost izbora izmeu vieupravljakih akcija. U sluajevima kada nema izbora,

upravljanje je trivijalno.



27/43

INOMAKUO

ONU

Upravljanje kao organizovana aktivnostsadri niz komponenatai procesa koji se, u osnovi, mogu grupisati u dve faze:

a) odreivanje upravljanja ili odabiranje upravljakih akcija, i

b) sprovoenje upravljanja ili sinteza upravljanja.



28/43

INOMAKUO

ONU

Ujednostavnijim zadacima u kojima je broj varijanti upravljakihakcija mali, ili u sluajevima kada ne postoji ambiciozan zadatakizbora optimalnog upravljanja, ovek moe sam da odabiraupravljanje.

U sloenijim zadacima upravljanja neophodno je koristitikompjuter.



29/43

INOMAKUO

ONU

Upravljati znai birati upravljaku akciju.

Pitanje je: Kako iz skupa moguih, izabrati odreenuupravljaku akciju?

Stoga je neophodan element upravljakog zadatka - tanapostavka zadatka.

Odrediti cilj upravljanja.



30/43

INOMAKUO

ONU

Zbog postojanja vrlo irokog problema upravljakih aktivnosti uprirodi i drutvu javlja se pitanje da li se moe upravljati svakimsistemom.

Drugo je pitanje da li se sistemi mogu podeliti na klasuupravljivihi neupravljivih.

Princip kauzalnosti moe se formalnim jezikom izraziti na sledeinain:

Kod upravljivih sistema nepraznom skupu ulaza i/ili upravljanja

mora odgovarati neprazan skup kontrolisanih stanja i/ili izlaza.



31/43

INOMAKUO

ONU

Mogunosti upravljanja su utoliko ire, odnosno upravljanje jeutoliko efikasnije, ukoliko je iri spektar vrednosti koje moguimati upravljake akcije u procesu upravljanja.

Realizacija upravljakih akcija u nekom sistemu ograniena jenekim graninim prostorom koji se zove prostor upravljakih

dejstava (akcija).

Upravljanje je niz akcija na upravljanom podsistemu sa zadatkom

da se ostvare ciljevi upravljakog podsistema - ciljeviupravljanja.



32/43

INOMAKUO

ONU

Sve promene u sistemu sa upravljanjem ostvaruju se putem

upravljakih akcija. Podsistem koji proizvodi upravljake akcijenaziva se upravljaki podsistem.

Obrada podataka u upravljakom podsistemu koja se vri naosnovu odreenih pravila moe se koristiti za formiranjeupravljakih akcija. Skup pravila na osnovu kojih se obraujupodaci koji ulaze u upravljaki podsistem zove se algoritamupravljanja.




33/43

INOMAKUO

ONU


Poetak

Kraj

1) Uneti N;

2) Postaviti Suma=0;

3) Za A:=1 do N ponavljati:4

4) Suma:=Suma+A;

6) Ispisati Suma;

Uneti N

IspisatiSuma

Suma = 0

Suma := Suma + A

za A:=1..N

Primer

Formirati algoritam za

izraunavanje sume

brojeva 1 do N, gde se

N uitava:


34/43

INOMAKUO

ONU

Reavanjeupravljakih zadataka mogue je sa stanovita dvaprilaza i to: deterministikog (algoritamskog) i heuristikog.

Deterministiko upravljanjese definie kao trolani skup:

M = M, F, L gde su:

M - matematiki model sistema sa upravljanjem,

F - kriterijum upravljanja,

L - skup ogranienja.



35/43

INOMAKUO

ONU

Deterministiko upravljanje ini sutinu tehnike teorijeupravljanja, jer se na osnovu matematikog modelakvantitativno izraavajuupravljake akcije sistema.

Postoje klase problema na koje, ili je nemogue primenitideterministiko upravljanje, ili je takvo upravljanjeneekonomino. U sluajevima kada korespodencija model -

realni sistem nije adekvatna, tada je neodgovarajue ideterministiko upravljanje.



36/43

INOMAKUO

ONU

Takoe, u sluajevima kada je zbog sloenosti upotrebematematikog modela i efikasnosti upravljanja neekonominokoristiti deterministiko upravljanje, pristupa se heuristikomupravljanju.

Heuristiko upravljanje se odlikuje time to se u reavanjeproblema upravljanja uvode: aproksimacije, dopunski uslovi i

pravila na osnovu kojih se upravljaki zadatak pojednostavljuje.

Heuristiko upravljanje ne pripada metodama optimalnogupravljanja, ali se odlikuje dobrim i dovoljno brzim reenjima inalazi primenu u upravljanju sistemima obrazovanja.



37/43

INOMAKUO

ONU

u - upravljaka akcija, y - izvrna akcija,

m - spoljna poremeajana veliina, s - ulazna veliina,

x - izlazna veliina.

UPRAVLjA KI

UPRAVLjANI

SISTEM

ulaz S

IZVR NI ORGAN

SISTEMm

u

y


SISTEM UPRAVLJANJA

Prema odrednicama za identifikaciju kibernetskog sistema,

sistem upravljanja se sastoji iz dva podsistema: upravljanog i

upravljakog. Na slici je prikazan model sistema upravljanja.


38/43

INOMAKUO

ONU

Prema zadacima upravljanja, postoje etiri klase sistema saupravljanjem:

sistem upravljanje na principu stabilizacije,

sistem upravljanje na principu praenja,

sistem programskog upravljanja,

sistem optimalnog upravljanja.



39/43

INOMAKUO

ONU

Sistem upravljanja na bazi stabilizacije podrazumeva takvo

upravljanje sistemom koje omoguava odravanje stabilnomupravljanu veliinu u ili izlaz x i pored delovanja spoljneporemeeneveliinemkoja utie na izlaz x.

Sistem upravljanja na bazi praenja podrazumeva takvoupravljanje sistemima kod kojih promena vrednosti zadatih

veliina nije unapred poznata. Upravljaki zadatak se ostvaruje

tako to se odrava saglasnost meu promenljivim veliinamaprocesa upravljanja.



40/43

INOMAKUO

ONU

Sistem upravljanja na bazi izvravanja programa podrazumevatakvo upravljanje kod koga se promena vrednosti zadatih

veliina ostvaruje na bazi unapred zadatog programa.

Sistem optimalnog upravljanja podrazumeva takvo upravljanje

sistemom kod koga se moe ostvariti postavljeni cilj (stanjasistema) sa njegovom zadanom vrednou (stalnom ili

promenljivom), na najbolji moguinain.



41/43

INOMAKUO

ONU

OTVORENI I ZATVORENI SISTEMI UPRAVLJANJAPrema podacima koje koristi upravljaki podsistem zaupravljanje upravljanim podsistemom, razlikuju se otvoreni i

zatvoreni sistemi upravljanja.

Otvoreni sistem upravljanja je sistem upravljanja u kome se za

ostvarenje upravljakih akcija ne koriste podaci o vrednostimaupravljanih veliina ostvarenim u procesu upravljanja.

Zatvoreni sistem upravljanja je sistem upravljanja kod koga se

upravljake akcije formiraju na osnovu podataka o ostvarenimvrednostima upravljanih veliina u toku procesa upravljanja.



42/43

INOMAKUO

ONU

Kod otvorenih sistema upravljanja postoji samo jedan tok

upravljakih akcija - direktna grana.

Dok, kod zatvorenih sistema upravljanja postoji i drugi tok

upravljakih akcijapovratna grana (povratna sprega).

U kibernetici postojanje povratne sprege je jedan od glavnih

principa, koji omoguuje tumaenje mnogih pojava uupravljanju sistemima razliite prirode.

Povratna grana u sistemu upravljanja povezuje izlaz iz sistema i

upravljaki podsistem, a akcije ili podaci koji se prenosepovratnom vezom s obzirom na dejstva koja izazivaju, mogu biti

pozitivni ili negativni.



43/43

INOMAKUO

ONU

Pozitivna povratna sprega je povratna veza koja u sistemuupravljanja poveava uticaj ulaznog dejstva (akcije) na izlaznuveliinu upravljanog podsistema.

Negativna povratna sprega je povratna veza koja u sistemu sa

upravljanjem smanjuje uticaj ulaznog dejstva (akcije) na izlaznu

veliinu upravljanog podsistema.


SistemUlaz Izlaz

Povratna sprega

Documents

Informatika u Obrazovanju