Mоделювання еволюційної кібернетики: онтологія, інваріанти та принципи проєктування
Loading...
Files
Date
2025
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Інститут інформаційних технологій та систем НАН України, Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Abstract
Вступ. Еволюційна кібернетика (ЕК) пропонується як загальна наука керування зміною у технічних, біологічних і соціотехнічних системах за умов невизначеності. На відміну від класичної парадигми зі сталими цілями та фіксованою архітектурою регулятора, ЕК виходить із того, що цілі, обмеження й структура також можуть еволюціонувати. Ця архітектура будується на двоконтурній організації управління: операційний контур оптимізує поточну поведінку, а еволюційно-метаконтур виконуєфункціюзмінитаоновленняфундаментальних правил, архітектури та критерієв ефективності системи.
Мета: (1) Сформулювати онтологію ЕК (об’єкти, процеси, механізми, метаконтроль); (2) визначити кібернетичні інваріанти (інформація, ресурсна обмеженість, регуляція, структурна організація, темпоральність, цілісність/ відкритість, телеономія) як спільні закони еволюції; (3) надати принципи та функційні вимоги до систем ЕК; (4) подати формальну модель еволюційної кібернетичної системи та операторів мета-оновлень; (5) окреслити сфери застосування та дослідницьку програму.
Методи. Формалізація спирається на онтологічне моделювання та двоконтурну схему прийняття рішень. Онтологічне моделювання охоплює чотири рівні: «об’єкт — процес — механізм — метаконтроль». Крім того, запроваджуються оператори еволюційних змін, які застосовуються для модифікації параметрів, цілей та архітектури системи. Інваріанти задають загальні обмеження й критерії узгодженості через домени. Методологічні принципи охоплюють керування темпом і різноманітністю, багаторівневе узгодження цілей, рефлексивне оновлення онтологій, безпеку «за замовчуванням», а також перевірки ex ante і аудити ex post.
Результати. Запропоновано: (1) цілісну концептуальну рамку ЕК; (2) набір принципів і вимог до інженерії систем, що здатні змінювати власні цілі та архітектуру, зберігаючи контрольованість; (3) формальну модель та операторів мета-рівня для інтеграції еволюційного контуру з функційним; (4) дорожню картузастосуваньусоціокібернетиці,біо-/нейроінтерфейсах,інфраструктурних мережах і політиках сталості. Сучасні інструменти (напр., безпечне підкріплювальне навчання, контрольні бар’єри, цифрові двійники) розглядаються як практичні механізми реалізації еволюційного контуру, а не як обмежувальна сутність дисципліни.
Висновки. ЕК надає метатеоретичний і інженерний каркас для керованої еволюції складних систем: поєднання двоконтурного керування, інваріантів та формальних операторів мета-оновлень забезпечує керовану зміну цілей і структури з гарантіями безпеки та узгодженості у довгих часових горизонтах. Це відкриває шлях до відповідальних практик розвитку в мінливих середовищах.
Description
Evolutionary cybernetics (EC) is presented as a general discipline for steering change in technical, biological and socio-technical systems under uncertainty. Unlike classical control with fixed goals and architectures, EC assumes that goals, constraints and structures may themselves evolve. The paper contributes: (i) an ontology of EC with four levels (object, process, mechanism, meta-control) and a two-loop organization (operational vs. evolutionary); (ii) a set of cybernetic invariants-information, resource constraint, regulation, structural organization, temporality, integrity/openness, teleonomy — that summarize cross-domain regularities; (iii) a formal model of an evolutionary cybernetic system and operators for meta-level updates; (iv) methodological principles and functional requirements for engineering EC systems (modularity, guided diversity, pace orchestration, default safety, ex-anteverification and ex-post audits); and (v) application tracks in socio-cybernetics, bio-/neurointerfaces, infrastructure, and sustainability governance. Modern AI (safe RL, control-theoretic shields) and digital twins are positioned as one practical realization of the evolutionary loop rather than its essence. EC thus provides a coherent conceptual and engineering framework for the directed evolution of complex systems.
Keywords
SOCIAL SCIENCES::Statistics, computer and systems science::Informatics, computer and systems science, SOCIAL SCIENCES::Statistics, computer and systems science::Informatics, computer and systems science::Information technology
Citation
Палагін, О., Симонов, Д. і Червинський, М. 2025. Mоделювання еволюційної кібернетики: онтологія, інваріанти та принципи проєктування. Information Technologies and Systems (Інформаційні технології та системи). 6, 6 (Груд 2025), 3–29. DOI:https://doi.org/10.15407/intechsys.2025.06.003.