Григорий Гудожник - Техника и религия

Впервые автомат находит применение в производстве лишь в XVI веке. К этому времени мельничное производство достигло высокого развития, различные части мельницы были настолько усовершенствованы, что между их работой можно было установить строгое соответствие. Благодаря этому была создана так называемая самовейка, регулирующая скорость вращения жерновов водяной мельницы в зависимости от твердости зерна и количества поступающей воды. Позже был изобретен регулятор, управляющий доступом пара к поршню в зависимости от скорости вращения вала паровой машины.

В наше время создается множество различных автоматических регуляторов для управления самыми разнообразными процессами: движением самолета, ракеты, корабля, автомобиля, паровоза, регулирования технологическими процессами и т. д.

Процессы и принципы связи, осуществляющиеся в этих машинах, аналогичны тем, которые протекают в живом организме. Нужно подчеркнуть, что речь идет не об отождествлении процессов, протекающих в организмах и машинах, — в машине эти процессы не биологического или физиологического порядка. Общее у них то, что они выполняют одинаковые функции, по одним и тем же принципам. Яснее будет, если мы рассмотрим некоторые из этих функций и принципов.

Возьмем, например, информацию. При рассмотрении любого целесообразно функционирующего организма легко видеть, что получение информации — жизненно необходимая функция. Например, когда полк ведет наступление, то его деятельность будет успешной, если каждое подразделение будет точно информировано о деятельности других подразделений. Если каждое подразделение будет действовать только самостоятельно, без взаимной связи с другими, то это приведет в конечном счете к поражению полка. Непрерывный обмен информацией протекает и в отдельном живом организме — происходит согласование между деятельностью рук, ног, головы, всех частей тела. Так, если вам упали на глаза волосы, то от глаз через мозг в руку идет об этом информация, и рука поднимает волосы. Без информации невозможна жизнь организма.

Информация необходима и в автоматах. Например, на сверлильном станке, которым управляет человек, держатель сверла соединен через выключатель с лампочкой. Как только будет просверлено отверстие, держатель нажимает на выключатель, и лампочка зажигается. Возникновение света для сверловщика служит информацией о том, что отверстие готово, и он отводит сверло. При автоматическом управлении свет лампочки будет давать информацию не человеку, а фотоэлементу, который, получив ее, даст новую информацию другим частям машины, которые отведут сверло. Машина работает согласованно благодаря получению информации. Без информации нет саморегулирования.

Рис. 6. Перед тем как человек берет книгу, у него от мозга к кисти руки по линии прямой связи идут сигналы, побуждающие совершить данное действие. Но если бы дело ограничивалось только этим, человеку пришлось бы произвести наугад множество попыток, пока рука случайно попала бы на книгу. Чтобы осуществить требуемое действие без ошибок, нужна еще обратная связь — от руки к мозгу. В приведенном примере она реализуется главным образом посредством зрения.

Информация не какое-то таинственное явление или потусторонняя сила, а объективный, естественный закон, на котором основано самоуправление, согласованность действий любой функционирующей системы, будь то животное, пчелиная семья, общество или машина. Человек познает эти законы и использует при создании своих средств труда, подобно тому как он при создании своего примитивного режущего орудия исходил из того закона, что площадь давления должна быть как можно меньше, а сила давления больше. В результате эти орудия получились подобными зубам-резцам животных — острыми.

Другой жизненно необходимый принцип функционирования системы — обратная связь. Этот принцип представляет собой такое же материальное явление, присущее самой природе, как, например, притяжение предметов друг к другу, расширение и сжатие тел при изменении температуры и т. д. Так же как и в случае с информацией, благодаря обратной связи вполне естественным образом согласуется между собой функционирование различных органов живого организма, в том числе и человеческого.

Допустим, человек берет книгу. Перед этим от мозга к руке по линии прямой связи идут сигналы, побуждающие совершить данное действие. Но если бы дело ограничивалось только этим, человеку пришлось бы произвести наугад множество попыток, пока рука случайно попала бы на книгу. Чтобы осуществить требуемое действие безошибочно, сразу, нужна еще обратная связь — от руки к мозгу. В приведенном примере она реализуется главным образом посредством зрения. Если рука направляется левее книги, то от глаз, наблюдающих за ее поведением, в мозг по нервной системе- идут сигналы, сообщающие этот факт. В мозгу принятые сведения перерабатываются, и в результате к руке по линии прямой связи посылаются сигналы: взять немного правее. Если теперь рука перемещается слишком вправо, то путем соответствующей корректировки с помощью обратной связи положение выправляется, и книга оказывается взятой. Сигнализация по линиям прямой и обратной связи при обычной деятельности человека происходит очень быстро и потому почти не заметно. Однако при резких движениях (например, при игре с мячом) она иногда не успевает сработать, и игрок промахивается.

Если рассмотреть умственную деятельность оператора, управляющего машиной, то выяснится, что в ее основе лежит тот же принцип обратной связи. Оператор следит за ходом технологического процесса, наблюдая за изменением характеризующих его величин. Далее он сличает значение этих величин с необходимыми для нормальной технологии значениями. В случае несовпадения, несоответствия наличных и требуемых значений оператор определяет желательный характер воздействий на технологический процесс и осуществляет эти воздействия, добиваясь нужного результата.

Таким образом, человек, управляющий производством, не просто воздействует на него (прямая связь), но и сравнивает действительный ход процесса с требуемым (обратная связь). Без этого обстоятельства ни о какой управляющей деятельности не может быть и речи. Следовательно, и автоматический регулятор немыслим без применения принципа обратной связи, ибо этого требует сам механизм управления.

Регулирующее устройство и система машин объединены между собой линиями связи. Одна из них служит для передачи сигналов от регулятора к исполнительным механизмам (прямая связь), осуществляющим определенные операции. По другой линии идут сигналы от рабочих машин к регулирующим устройствам (обратная связь). Эти сигналы сообщают о том, какую работу совершают исполнительные механизмы. Если она не соответствует заданию, регулятор посылает командные сигналы по линии прямой связи для исправления режима работы машин. Значит, человек создает автоматический регулятор на основе обратной связи потому, что это обусловлено характером управления технологическим процессом. Никакой «объективации» и внедрения в машину потустороннего принципа, созданного богом, здесь нет и в помине. Подобно тому как для сравнения веса двух тел люди при помощи весов используют естественное свойство предметов притягиваться к Земле, так и при помощи автоматического регулятора человек использует естественный. принцип функционирования системы — принцип обратной связи — для управления производственными процессами. То же самое можно сказать и относительно третьего кибернетического принципа — памяти.