Владимир Петров - Законы развития систем

3D-принтере, встроенном в машину.

Рис. 7.71. Самовоспроизводящаяся машина (слева) и ее копия (справа)

7.4.3. Уменьшение степени управляемости

Закономерность уменьшения степени управляемостиуказывает на тенденцию создания простых приспособлений без механизации и автоматизации. Эта закономерность противоположена закону увеличения степени управляемости.

Пример 7.105. Инструмент для очистки апельсинов.

Он представляет собой только одну деталь, отлитую из пластмассы (рис. 7.72). Инструмент одевается на палец. Полукруглая форма инструмента позволяет легко скользить по поверхности апельсина, а размер и форма ножа легко надрезает кожуру и не портит сердцевину. На конце сделана лопатка, помогающая приподнимать кожицу. Это очень простой, удобный и малогабаритный инструмент. Такого типа инструменты появлялись и в прошлом, например, различные приспособления для открывания консервов и бутылок. Они будут изобретаться и в будущем.

Рис. 7.72. Инструмент для очистки апельсинов

7.4.4. Закон увеличения степени динамичности

7.4.4.1. Определения

Развитие системы идет в направлении увеличения степени динамичности.

Динамичная системаможет изменять свои параметры , структуру (в частности форму), алгоритм, принцип действия и функции , чтобы наиболее эффективно достичь поставленную цель и удовлетворить потребность . Динамическая система в своем развитии может менять так же цель и потребность, приспосабливаясь к внешним и внутренним изменениям.

Изменения могут происходит:

— во времени ;

— по условию .

Следствия из закона .

— Статические системы стремятся стать динамическими.

— Системы развиваются в сторону увеличения степени динамичности.

Пример 7.106. Катамаран.

Парусные катамараны — суда с двумя корпусами, что повышает их остойчивость (устойчивость) по сравнению с обычными однокорпусными яхтами.

Для увеличения маневренности расстояние между корпусами должно быть, как можно меньше , но это уменьшает остойчивость катамарана при большой волне.

Во время спокойной погоды корпуса катамарана должны быть на небольшом расстоянии , а при шторме на большомрасстоянии .

Корпуса должны иметь возможность раздвигаться и сдвигаться , — быть динамичным — изменятьсяв зависимости от состояния моря (штиль или волнение).

Соединение между корпусами сделали подвижное, которое может быть отрегулировано в зависимости от увеличенной маневренности (рис. 7.73).

Рис. 7.73. Катамаран

Это пример изменения структуры по условию (высота волны) . Статическаясистема стала динамической.

Приведем пример на увеличения степени динамичности.

Пример 7.107. Электронная книга.

Первоначально книга представляла собой свиток (рис. 7.74а), как правило из папируса или пергамента.

В дальнейшем книги делались из отдельных листков, скрепленных вместе переплетом (рис. 7.74б). Их стало удобнее читать, и они занимали меньше места. Но книги используют бумагу, для получения которой необходимо уничтожать лес. Они много весят, занимают много места на полках и пылятся.

Далее книги слали переводить в электронный вид и читали с экрана компьютера

(рис. 7.74в). Такие книги не использовали бумагу, занимали мало места и не пылились, в одном компьютере можно иметь большую библиотеку, но появились неудобства связанные с процессом чтения, — не везде удобно читать с компьютера, например, в кровати. В дальнейшем появились лэптопы (рис. 7.74г), мини-компьютеры, планшеты и смартфоны (рис. 7.74д). Их легко переносить и читать удобно в любом месте. Смартфоны и планшеты сегодня получили наибольшее распространение.

Общий недостаток компьютеров — не все любят читать с экрана. Кроме того, чтение с экрана портит зрение, так как экран излучает свет, который непосредственно направлен в глаза.

Выпустили электронную книгу ( e-book reader ), в которую можно загружать много книг (рис. 7.74е).

Такие книги используют электронную бумагу ( electronic paper ), в которой используются электронные чернила. Электронная бумага отражает свет, так же как обычная книга, поэтому не портит зрение.

Рис. 7.74. Увеличение степени динамичности книги

7.4.4.2. Основная линия увеличения степени динамичности

Увеличение динамичностипроисходит изменением динамичности параметров, структуры, алгоритмаи принципа действия, функции, потребностии цели, которое может происходить во времени, в пространстве и по условию .

Степень динамичностиувеличивается переходом от изменения динамичности параметровк изменению динамичности структуры, алгоритма, принципа действия, функции, потребностии цели.

Основная линия увеличения степени динамичностипоказана на рис. 7.75.

Рис. 7.75. Линия увеличения степени динамичности

7.4.4.2.1. Изменение параметров

Изменение параметровсистемы — это наиболее простой способ увеличения степени динамичности системы с целью ее адаптации к внутренним и внешним изменениям.

Изменяться может любой параметр системы, например, электрические параметры (величина тока, напряжения, сопротивления и т. д.), оптические параметры (длина волны, яркость, освещенность и т. д.), акустические параметры (амплитуда и частота звука и т. п.), механические параметры (эластичность, жесткость, вязкость, число степеней свободы и т. д.) и т. д.

Пример 7.108. Оперативные запоминающие устройства — ОЗУ (RAM).

Оперативные запоминающие устройства — ОЗУ (RAM) созданы для хранения цифровой информации. Они работают, пока на микросхему подается питание. После отключения питания информация теряется.

В дальнейшем были созданы динамические ОЗУ (DRAM). С их помощью сократили время обмена информацией (запись и считывание). Динамические ОЗУ построены на электронных приборах с зарядовой связью. Информация хранится на паразитных конденсаторах (емкостях) транзисторов, как пакеты зарядов. Они обладают высокой скоростью обмена информации (пакетов зарядов), но не способны хранить ее длительное время (<1 ms).

Для решения этой проблемы в DRAM осуществляется непрерывная циклическая перезапись (обновление) информации.