<<<     ΛΛΛ     >>>   

Это был не повседневный способ управления судном, а аварийное приспособление, или, как называли его моряки, “запасной штурвал”. Для нормального управления корабль имел рулевую машину, которая преобразовывала сравнительно небольшие усилия рулевого старшины у штурвала в движение всей массы руля. Таким образом, даже на чисто механической основе был совершен некоторый шаг вперед к решению проблемы увеличения приложенных усилий или крутящих моментов. Тем не менее такое решение данной проблемы не охватывало крайних различий между уровнями ввода и вывода, а также не было воплощено в удобном универсальном типе аппарата.

Наиболее гибким универсальным аппаратом для увеличения мощности является вакуумная трубка, или электронная лампа. История электронной лампы интересна, хотя и слишком сложна, чтобы ее здесь рассматривать. Однако любопытно отметить, что изобретение электронной лампы связано с самым великим научным открытием Эдисона и, вероятно, единственным открытием, которое он не воплотил в изобретение. [с.150]

Эдисон заметил, что когда электрод помещен внутрь электрической лампочки и имеет положительный электрический потенциал по отношению к нити накала, то ток пойдет только в том случае, если нить накала нагрета. Благодаря ряду изобретений, сделанных другими людьми, это привело к более эффективному по сравнению с прошлым способу регулирования больших токов малым напряжением. Такова основа современной радиопромышленности, однако электронная лампа является также промышленным орудием, получающим широкое распространение и в новых областях. Таким образом, больше нет необходимости регулировать процесс на высоких энергетических уровнях механизмами, у которых имеющие важное значение детали управления работают на таких же высоких энергетических уровнях. Вполне можно формировать известные образцы реагирования даже на более низких уровнях, чем это встречается в обычных радиоустановках, и затем использовать ряд усилительных ламп для управления посредством этого аппарата такими тяжелыми машинами, как прокатный стан. Работа по распознанию и формированию моделей поведения для осуществления управления производится в таких условиях, когда потери энергии незначительны, и все же конечное использование этого распознающего процесса происходит на произвольно высоких энергетических уровнях.

Очевидно, это изобретение столь же основательно изменяет коренные условия производства, как передача и распределение энергии путем использования небольших электрических моторов. Изучение модели поведения переносится в специальную часть прибора, где экономия энергии имеет очень малое значение. Таким образом, мы лишаем большей части их ценности хитроумные приспособления и устройства, ранее применявшиеся для обеспечения того, чтобы механическая соединительная система состояла из возможно меньшего числа элементов, а также устройства, используемые для уменьшения трения и потери движения. Конструкция машин, включающих в себя такие части, была передана из ведения квалифицированного рабочего мастерских в ведение научно-исследовательского работника лабораторий; и последний располагает всеми доступными средствами теории электрической цепи, чтобы заменить механическое изобретательство старого толка. Изобретения в cia-ром смысле были вытеснены разумным использованием [с.151] известных законов природы. Расстояние от законов природы до их использования было сокращено в сотни раз.

Я говорил выше, что когда сделано изобретение, то проходит обычно значительный период, прежде чем будет понято все его значение. Прошел значительный период времени, прежде чем полностью было понято влияние изобретения самолета на международные отношения и на условия человеческой жизни. Влияние атомной энергии на человечество и на его будущее еще должно быть оценено, хотя многие наблюдатели настаивают на том, что атомная энергия является просто новым оружием, подобно всем старым видам оружия.

Так же обстояло дело и с электронной лампой. Вначале она рассматривалась просто как подсобный инструмент, дополняющий уже существующую технику телефонной связи. Инженеры-электрики первоначально не поняли ее действительного значения настолько, что на протяжении ряда лет электронные лампы просто относили к особой части сети связи. Эта часть соединялась с другими частями, состоящими только из традиционных, так называемых пассивных элементов цепи - сопротивлений, емкостей и индуктивностей. Только со времени войны инженеры стали достаточно широко использовать электронные лампы, подключая их там, где необходимо, точно таким же образом, как раньше они подключали пассивные элементы этих трех видов.

Электронная лампа была впервые использована для замены ранее существовавших компонентов телефонных линий дальнего действия и беспроволочного телеграфа. Однако вскоре стало очевидным, что радиотелефон достиг статута радиотелеграфа и что стало возможным радиовещание. Тот факт, что этот большой триумф изобретательской мысли в основном стал служить “мыльной опере” и балаганному певцу, не должен закрыть глаза на блестящую работу, проделанную по созданию этого изобретения, и величайшие цивилизаторские возможности, превращенные в колдовское таинство в общенациональном масштабе.

Хотя электронная лампа дебютировала в промышленности средств связи, в течение длительного периода границы и размер этой промышленности не были полностью осознаны. Электронная лампа и родственное ей изобретение – эмиссионный фотоэлемент – спорадически использовались для сканирования продуктов промышленности, [с.152] как, например, для регулирования толщины рулона бумаги, выходящего из бумажной машины, или для проверки цвета консервированных ананасов. Эти применения пока еще не привели к созданию новой, получившей разумное обоснование техники, а также в мозгу инженера электронная лампа не ассоциировалась со своей другой функцией.

Все это изменилось во время войны. Одним из немногих завоеваний, явившихся результатом этого великого конфликта, было быстрое развитие изобретений, стимулируемое настоятельной потребностью и неограниченным расходованием денег и прежде всего свежими силами, влившимися в область промышленных исследований. В начале войны нашей первейшей задачей было спасти Англию от сокрушительных атак с воздуха. Поэтому зенитная артиллерия была одним из первых объектов наших научных военных исследований, особенно когда артиллерия была соединена с засекающим аэроплан устройством – радаром или ультравысокочастотными волнами Герца. Радарная техника, помимо изобретения новых своих собственных форм, использовала те же самые формы, что и существующая радиотехника. Таким образом, естественно было рассматривать радар в качестве ответвления теории сообщения.

Кроме обнаружения самолетов при помощи радара было необходимо сбивать их. Это поставило задачу управления огнем. Большие скорости вызвали необходимость вычисления элементов траектории зенитных снарядов машиной и придания самой машине, определяющей упреждение цели, коммуникативных функции, которые прежде выполнялись людьми. Таким образом, проблема управления огнем зенитной артиллерии создала повое поколение инженеров, знакомых с идеей направляемого машине, а не какому-либо лицу сообщения В главе о языке мы уже упоминали о другой области, где в течение значительного времени эта идея была известна ограниченной группе инженеров: об автоматической гидростанции.

В течение периода, непосредственно предшествовавшего второй мировой войне, были открыты новые области использования электронной лампы, соединенной прямо с машиной, а не с человеческим агентом. К их числу относятся более общие применения электронных ламп в вычислительных устройствах. Идея крупномасштабного вычислительного устройства, разработанная наряду с другими учеными Ванневаром Бушем, была первоначально чисто [с.153] математической. Интегрирование производилось роликовыми дисками, сцепляющимися друг с другом фрикционным способом, а чередование выводов и вводов между этими дисками являлось задачей на классическую цепь валов и шестеренок.

Первоначальный замысел этих первых вычислительных машин гораздо старше работ Ванневара Буша. В известных отношениях этот замысел восходит к началу прошлого века, к работам Чарлза Баббеджа. Баббедж имел удивительно современные представления о вычислительных машинах, однако имевшиеся в его распоряжении механические средства намного отставали от его представлений. Первая трудность, с которой он столкнулся и которую не смог преодолеть, состояла в том, что для приведения в движение длинной цепи шестеренок требовалась значительная энергия, и вследствие этого передаваемые усилие и крутящий момент очень скоро становились слишком незначительными, чтобы привести в действие остальные части аппарата. Буш увидел эту трудность и преодолел ее очень изобретательным способом. Помимо электрических усилителей, зависящих от электронной лампы и аналогичных устройств, существует ряд механических усилителей крутящего момента, которые известны каждому, кто, например, знаком с устройством корабля и его разгрузкой. Портовый грузчик поднимает охваченный стропами груз посредством барабана лебедки или грузового ворота. Таким путем прилагаемое им механическое усилие увеличивается пропорционально коэффициенту, возрастающему чрезвычайно быстро в зависимости от угла охвата между канатом и вращающимся барабаном. Таким образом, один человек способен управлять подъемом груза во много тонн.

Это устройство в принципе является усилителем приложенного усилия, или крутящего момента. При помощи остроумной конструкции Буш поместил подобные механические усилители между ступенями своей вычислительной машины и, таким образом, оказался в состоянии эффективно осуществить то, что оставалось лишь мечтой для Баббеджа.

В ранний период работы Ванневара Буша, до того как на фабриках появились какие-либо быстродействующие автоматические управляющие устройства, я заинтересовался проблемой дифференциального уравнения в частных производных. Работы Буша имели дело с обычным дифференциальным [с.154] уравнением, где независимой переменной являлось время, и оно повторяло в своем временном ряде ряд явлений, которые она анализировала, хотя, возможно, при другой скорости. В дифференциальном уравнении в частных производных величины, которые заступают место времени, развертываются в пространстве, и я заявил Бушу, что, принимая во внимание технику разложения телевизионного изображения, которая в то время быстро развивалась, мы должны сами учитывать подобную технику для изображения многих переменных, скажем переменных пространств, в отличие от одной переменной времени. Сконструированная на этой основе вычислительная машина должна работать на чрезвычайно большой скорости, которая, на мой взгляд, исключает механические процессы и отбрасывает нас опять к электронным процессам. Более того, в такой машине все данные должны записываться, читаться и стираться с быстротой, совместимой с быстротой других операций машины; и, кроме того, что эта машина включает в себя арифметический механизм, она должна также включать логический механизм и должна быть способна разрешать проблемы программирования на чисто логической и автоматической основе. Идея программирования на фабрике уже была известна благодаря работам Тэйлора и Фрэнка и Лилиан Джилбретов по хронометражу, и она созрела, для того чтобы се применили к машине. Эта проблема вызывала значительные трудности в деталях, однако больших трудностей п принципе не было. Таким образом, в 1940 году я был убежден, что создание автоматического завода в порядке дня, и сообщил об этом Ванневару Бушу. Последующее развитие автоматизации как до, так и после опубликования первого издания этой книги убедило меня в том, что я был прав в своем утверждении и что это развитие может явиться одним из величайших факторов, обусловливающих социальную и техническую жизнь грядущего века, ключевым явлением второй промышленной революции.

На одной из своих ранних фаз дифференциальный анализатор Буша выполняет все основные функции усиления. Он использует электричество только для того, чтобы дать энергию двигателям, ведущим машину в целом. Такой вид вычислительного механизма был промежуточным и переходным. Очень скоро стало очевидным, что соединенные при помощи проводов, а не валами усилители, имеющие [с.155] электрическую природу, являются как менее дорогостоящими, так и более гибкими, чем механические усилители и соединения. Соответственно в позднейших видах машин Буша использовались электронно-ламповые устройства. Эти устройства продолжали использоваться во всех преемственных аппаратах, представлявших собой или то, что теперь называется счетно-решающими устройствами непрерывного действия, которые работают главным образом путем измерения физических величин, либо цифровые устройства, которые работают главным образом путем счета и арифметических операций.

После войны развитие этих вычислительных машин шло очень быстро. Для большой области вычислительной работы они проявили себя гораздо более быстродействующими и более точными, чем человек-вычислитель. Их скорость давным-давно достигла такого уровня, что исключается какое-либо вспомогательное вмешательство человека в их работу. Таким образом, эти машины создают ту же самую потребность замены человеческих способностей машинными способностями, какую мы находим в приборе управления огнем в зенитной артиллерии. Части машины должны разговаривать друг с другом на соответствующем языке, не обращаясь к человеку и не слушая его, кроме как на начальной и конечной ступенях процесса. Здесь перед нами опять-таки элемент, содействующий общему одобрению распространения идеи сообщения на машины.

В этом разговоре между частями машины часто необходимо заметить уже сказанное машиной. Здесь вступает в действие принцип обратной связи, который мы уже рассматривали и который старше своего воплощения в рулевой машине корабля и по крайней мере фактически так же стар, как клапан, регулирующий скорость вращения вала в паровой машине Уатта. Этот регулирующий клапан предотвращает сильное вращение вала в машине, когда устранена ее нагрузка. Если вал машины начинает бешено вращаться, то шары регулятора от центробежного действия поднимаются вверх и тем самым поднимают рычаг, который частично уменьшает степень наполнения цилиндра паром. Таким образом, тенденция к возрастанию числа оборотов вызывает частичную компенсирующую тенденцию к замедлению. В 1868 году Максвелл подверг этот метод регулирования тщательному математическому анализу. [с.156]

Здесь обратная связь используется для регулирования числа оборотов машины. В рулевой машине корабля обратная связь регулирует положение руля. Человек у штурвала приводит в действие легкую передаточную систему, используя цепи или гидравлическую трансмиссию; эта передаточная система в свою очередь приводит в движение одну из деталей механизма в отделении, где помещается рулевая машина. Специальный аппарат отмечает расстояние между этой деталью и румпелем и, учитывая это расстояние, управляет поступлением пара в каналы паровой рулевой машины или каким-нибудь аналогичным поступлением электроэнергии, если мы имеем дело с электрической рулевой машиной. Каковы бы ни были специфические соединения, это изменение поступления энергии всегда происходит таким образом, чтобы привести в соответствие румпель и пришедшую в движение от рулевого колеса деталь. Таким образом, один человек у штурвала может с легкостью выполнять то, что лишь с трудом могла бы сделать целая команда у старого, приводимого в действие живой силой штурвала.

До сих пор мы приводили примеры, где процессы обратной связи имеют преимущественно механическую форму. Однако ряд операций такой же структуры можно выполнить электрическими и даже электронными средствами. Эти средства в будущем обещают быть стандартным методом проектируемых аппаратов управления.

 <<<     ΛΛΛ     >>>   

В действительности представляющий собой другое название нашего понимания справедливости
В этих синапсах посылаемый одним входящим нервным волокном импульс часто является недостаточным для
Если такой образец математики воплощен в машине промышленной устройство
Точно таким же образом
Формы связи в человеческих обществах весьма многообразны