Home >Documents >Curs Cibernetica

Curs Cibernetica

Date post:11-Jan-2016
Category:
View:20 times
Download:1 times
Share this document with a friend
Description:
cibernetica
Transcript:
  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Cibernetica medicala

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Cuprins

    Definitie, Istoric Problematica ciberneticii; Metoda Elemente de teoria informatiei Elemente de teoria sistemelor de comanda si

    control Exemple biologice de sisteme de transmitere a

    informatiei si sisteme de comanda si control

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Definitie

    Norbert Wiener stiinta comenzii si comunicarii la fiinte si masini

    Academia Franceza disciplina care se ocupa de recunoasterea, analiza, compararea unor structuri abstracte si relatii functionale, mai ales a celor care au rol de comanda si reglaj, in medii complexe, animate si inanimate, dezbracandu-le de suportul lor material

    W. Ross Ashby punctul de vedere nou al ciberneticii consta in aceea ca ea nu intreaba ce este o masina, ci ce face ea.

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Istoric

    Prima mentiune a termenului Cibernetica: Platon, Legile - in contextul studiului auto-guvernarii

    unor grupuri de oameni

    Primul sistem artificial cu reglare automata: Ceasul cu apa al lui Ktesibios nivelul de apa in rezervor

    era mentinut constant cu ajutorul unui plutitor

    Anii 1700 motorul cu abur al lui Watt prevazut cu o valva de reglare a vitezei (mecanism de feed-

    back)

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Istoric

    1948: NORBERT WIENER - Cibernetica sau tiina comunicrii i comenzii la fiine i maini; (cibernetica este definita ca stiinta)

    1948: CLAUDE SHANNON - Teoria matematic a comunicaiei

    1948, Cybernetics: Or the Control and Communication in the Animal and the Machine. Paris, France: Librairie Hermann & Cie, and Cambridge, MA: MIT Press.Cambridge, MA: MIT Press.

    C.E. Shannon, "A Mathematical Theory of Communication", Bell System Technical Journal, vol. 27, pp. 379-423, 623-656, July, October, 1948

    Cibernetica moderna

    Courtesy of the Research Laboratory of Electronics at MIT. Wikimedia foundationNorbert Wiener Claude Shannon

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Istoric

    L. von Bertalanffy Teoria generala a sistemelor

    W. Ross Ashby Teoria sistemelor complexe

    J. von Neumann Automate celulare

    W.S. McCulloch Retele neurale

    Alte contributii notabile

    1945, Zu einer allgemeinen Systemlehre, Bltter fr deutsche Philosophie, 3/4. (Extract in: Biologia Generalis, 19 (1949), 139-164.

    1950, An Outline of General System Theory, British Journal for the Philosophy of Science 1, p.139-164

    1951, General system theory - A new approach to unity of science (Symposium), Human Biology, Dec 1951, Vol. 23, p. 303-361.

    1943, McCulloch & Pitts, A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity, Bulletin of Mathematical Biophysics Vol 5, pp 115-133.

    1940. "Adaptiveness and equilibrium". In: J. Ment. Sci. 86, 478.

    1945. "Effects of control on stability". In: Nature, London, 155, 242-243.

    1946. "The behavioural properties of systems in equilibrium". In: Amer. J. Psychol. 59, 682-686.

    1947. "Principles of the Self-Organizing Dynamic System". In: Journal of General Psychology (1947). volume 37, pages 125--128.

    1966. (with Arthur C. Burks) Theory of Self-Reproducing Automata, Univ. of Illinois Press

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Studiul SISTEMELOR din punct de vedere al: Fluxului informational Relatiilor de comanda si control

    Sistem = ansamblu de componente, intre care exista relatii functionale

    Sisteme mecanice Sisteme biologice Sisteme electrice Sisteme informatice Sisteme economice etc.

    Distinctia de alte stiinte nu consta atat in obiectul sau de studiu, ci in metoda proprie, unica, de studiu

    Problematica ciberneticii

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Metoda cibernetica Elemente cheie: ABSTRACTIZARE si MODELARE

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Metoda cibernetica Exemplu

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Ramuri ale ciberneticii

    TEORIA INFORMATIEI Ramura a matematicii care se ocupa cu cuantificarea

    informatiei Aplicabilitate in orice domeniu care are legatura cu

    transmitere de date, limbaj, criptografie etc

    TEORIA SISTEMELOR CU REGLARE AUTOMATA Studiaza relatiile de comanda si control in interiorul unui

    sistem (interdependente, stabilitate)

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Teoria informatiei

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Experiment. Eveniment. Probabilitati

    ExperimentExperiment = evolutia unui sistem catre o stare finala

    EvenimentEveniment = realizarea unei anumite stari finale, din multiple posibile, ca rezultat al experimentului

    Exemplu:

    Experimentul = aruncarea zaruluiEvenimentul = caderea zarului pe o anumita fata

    6 evenimente posibile: caderea pe fata 1, 2, 3, 4, 5 si 6

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Experiment. Eveniment. Probabilitati

    Frecventa relativa de aparitie a evenimentului Frecventa relativa de aparitie a evenimentului ii

    Probabilitatea de aparitie a evenimentului Probabilitatea de aparitie a evenimentului ii

    f i=niN

    pi= limN

    niN

    unde ni reprezinta numarul de aparitii ale evenimentului i, din totalul de N repetari ale experimentului

    i=1

    n

    pi=1 suma probabilitatilor de aparitie a tuturor evenimentelor posibile ca rezultat al unui experiment este 1 (ca urmare a efectuarii unui experiment va rezulta intotdeauna un eveniment oarecare!)

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Experiment. Eveniment. Probabilitati

    Exemplu: Sa presupunem ca am aruncat de 30 de ori cu zarul (N = 30) si am obtinut urmatoarele rezultate:

    Fata 1 de 4 ori Fata 2 de 5 ori Fata 3 de 4 ori Fata 4 de 6 ori Fata 5 de 5 ori Fata 6 de 6 ori

    Frecventele relative ale evenimentelor vor fi:

    Fata 1: 4/30 = 1/7.5 Fata 2: 5/30 = 1/6 Fata 3: 4/30 = 1/7.5 Fata 4: 6/30 = 1/5 Fata 5: 5/30 = 1/6 Fata 6: 6/30 = 1/5

    Daca experimentul s-ar repeta de un numar mult mai mare de ori, valorile frecventelor relative s-ar apropia foarte mult de valoarea probabilitatii teoretice 1/6 pentru fiecare eveniment)

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Definitia informatiei

    ?? Se obtine o informatie atunci cand se ia cunostinta de rezultatul unui experiment

    Data inteligibila, de orice natura (are semnificatie cand exista un receptor care s-o inteleaga)

    Insusire a materiei, leaga partile determinante dintr-un sistem

    Informatia masura a surprizeiInformatia masura a surprizei Cantitate maxima de informatie la aparitia unui eveniment neasteptat

    Natura fizica: nu este materie, nu este energie! Pentru transmitere are nevoie de un suport material Nu scade prin transmitere (nu se pierde)

    Comunicarea unei informatii nu este insotita de stergerea informatiei din memoria celui care comunica!

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Cuantificarea informatieiCantitatea de informatieCantitatea de informatie

    Shannon: ii

    i ppI log1log ==

    01log =

    0log

    Evenimentul sigur:

    Evenimentul imposibil:

    [ ) ,0iI

    Unitatea de masuraUnitatea de masura - bitul- bitul

    Nu ne aduce nici o informatie ceva ce stim dinainte ca se va intampla!

    Cu cat un eveniment este mai neasteptat, cu atat informatia pe care o aduce este mai mare

    Bitul este cantitatea de informatie obtinuta in urma unui experiment cu doua rezultate posibile, egal probabile

    Multiplu: 1 byte (octet) = 23 biti

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Cuantificarea informatieiEntropia informationalaEntropia informationala. . RedundantaRedundanta

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Cuantificarea informatieiEntropia informationalaEntropia informationala. . RedundantaRedundanta

  • UMF Carol DavilaCatedra de Biofizica Medicala

    Curs de BiociberneticaAn universitar 2008-2009

    Cuantificarea informatieiExemplu 1: Continutul informational al unei proteineExemplu 1: Continutul informational al unei proteine

    Exemplu 2: Continutul informational al unui lant ADNExemplu 2: Continutul informational al unui lant ADN

    500 aminoacizi in lant (N = 500)

    16 aminoacizi diferiti, care apar cu frecventa egala (n=16)

    Informatia totala: It = N log2 n = 500 log2 16 = 2000 biti

    106 nucleotide in lant (N = 106)

    4 baze azotate, care apar cu frecventa egala (n=4)

    Informatia totala: It = N log2 n = 106 log2 4 = 2x106 biti

  • UMF Carol Davil

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended