Dieu khien hoc

Lịch sử điều khiển học và khoa học hệ thống

1. Sự ra đời của Điều khiển học và Khoa học hệ thống
Bắt nguồn từ tiếng Hy-Lạp kybernetes “tay lái”, thuật ngữ“, “điều khiển học" xuất hiện thời cổ đại bởi Plato và thế kỷ 19 - Ampère nhìn như một khoa học về điều hành chính phủ sao cho hiệu quả.
Khái niệm được làm sống lại và chi tiết hóa bởi nhà toán học Norbert Wiener trong tác phẩm của anh năm 1948 tiêu đề "Điều khiển học, hoặc sự nghiên cứu điều khiển và truyền thông trong động vật và máy". Tác phẩm ra đời dựa trên thực tế thiết kế hệ thống tự động tìm mục tiêu cho súng phòng không của Wiener từ năm 1940. Ông đã cọ xát với 2 vấn đề cơ bản có cùng điểm chung giữa máy và người là:
- Hành vi thông minh của máy (dựa theo "kinh nghiệm " (ghi lại những sự kiện đã qua của mục tiêu) và dự đoán tương lai
- Xử lý khuyết tật nguy hiểm không kiểm soát được các dao động khi cố gắng giảm bớt các ma sát.
Từ đó, Wiener khám phá ra vòng lặp thông tin để hiệu chỉnh bất kỳ hoạt động nào - Sự phản hồi ngược feedback - để điều khiển đạt tới hoàn thành một hoạt động tới mục đích, phải hình thành " một vòng đóng kín” thông tin cho điều khiển giúp đánh giá những kết quả của hoạt động và chỉ đạo dựa theo những sự kiện đã qua.
Năm 1948, hai tác phẩm đầu tiên với các ý tưởng mới về hình thành ngành khoa học này là cuốn “Điều khiển học: lý thuyết về điều khiển và truyền thông trong Động vật & máy móc” của Norbert Wiener và cuốn “Lý thuyết toán học về truyền thông” của Claude Shannon và Warren Weaver.
Theo Norbert Wiener, đối tượng nghiên cứu của Điều khiển học là cơ chế điều khiển các tổ chức sống và máy móc, dựa trên ý tưởng điều chỉnh hoạt động bởi vòng phản hồi ngược. Trong khi đó, Claude Shannon và Warren Weaver phát triển lý thuyết toán học cho truyền thông (gọi là lý thuyết thông tin) được coi là lý thuyết chung của tổ chức và quan hệ điều khiển trong các hệ thống khác nhau.
Cả “Lý thuyết Thông tin” và “Lý thuyết hệ thống và Điều khiển” được phát triển từ những môn kỹ thuật độc lập. Điều khiển học được là nhấn mạnh là không chỉ điều khiển và truyền thông trong các máy móc được thiết kế (những hệ thống nhân tạo) mà còn được vận dụng trong tìm hiểu những hệ thống tự nhiên như tổ chức và hệ thống xã hội, có những mục đích của chính mình. Những khái niệm hệ thống được khảo sát ban đầu như tính mở, hành vi hướng đích và cơ chế phản hồi, tính cân bằng nội, tính tổ chức và tự tổ chức....
Điều khiển học tách khỏi nhiều ngành khác để trở thành chuyên ngành độc lập từ năm 1944 tới 1953 nhờ đóng góp của một số trí thức ở các ngành khác nhau như toán học, sinh học, kỹ thuật... gồm Wiener, John von Neumann, Warren McCulloch, Claude Shannon, Heinz von Foerster, W. Ross Ashby, Gregory Bateson và Margaret Mead. Họ đã có một cuộc gặp dưới sự tài trợ của Josiah Macy gọi là Hội nghị Điều khiển học Macy.
Từ trọng tâm của nó ban đầu là nghiên cứu máy móc và sinh vật, điều khiển học nhanh chóng mở rộng ra các đối tượng phức tạp như trí não (Bateson và Ashby) và hệ thống xã hội, quản lý học, chính trị học... khôi phục lại ý đồ Plato đặt ra ban đầu là điều khiển các quan hệ trong xã hội.
Thời kỳ này đánh dấu bởi sự ảnh hưởng sâu sắc của Warren McCulloch, giám đốc viện nghiên cứu Tâm lý học Đại học tổng hợp Illinois. Nhóm của anh đã đưa ra những kết luận quan trọng rằng muốn biết về tổ chức của vỏ não, hiểu được cơ chế hoạt động của não (và mô phỏng hoạt động chúng bằng máy móc) thì cần sự phối hợp của rất nhiều ngành. Chính Warren McCulloch cũng đã chuyển từ tâm lý học sang toán học, rồi từ toán học sang kỹ thuật.
Trong thời gian 1940 và 1950 có những thành tựu như kiến trúc máy tính của von Neumann, lý thuyết trò chơi và tế bào tự hành của Wolfram; Ashby và von Foerster có phân tích sự tự tổ chức; người máy tự trị của Braitenberg và mạng thần kinh nhân tạo, perceptrons, classifiers... của McCulloch
Qua năm 1950, những nhà tư tưởng điều khiển học tiến lên và gắn kết nhau thành Lý thuyết chung về các hệ thống (General Systems Theory). Cùng thời gian đó, năm 1954, Ludwig von Bertalanffy (đại học tổng hợp Chicago), từ lĩnh vực sinh học đã thử xây dựng cho một khoa học hợp nhất đưa ra những nguyên lý chung của các hệ thống. Lý thuyết chung các hệ thống là thuật ngữ đã được L. Von Bertalarffy đưa vào vốn từ