Кибернетический бум

В настоящее время никого не удивляет токарный станок

который без участия человека вытачивает сложную деталь, или даже линия, на которой со станка на станок переходят заготовки и превращаются в готовую и упакованную продукцию. Совершенно иным было восприятие автоматов на рубеже 40 — 50-х годов, когда они только начали в массовых масштабах внедряться в промышленность, на транспорт и в другие производственные отрасли.

В те годы я служил на подводной лодке (ПЛ) и оказался свидетелем замены человека-оператора автоматом. Если движением надводного судна управляет один рулевой, то подводной лодкой — двое. Один из них с помощью носовых и кормовых горизонтальных рулей удерживает ПЛ на заданной глубине. Опыт и мастерство «горизонтальщиков» мы особенно остро чувствовали при плавании в режиме работы двигателей под водой. В этом режиме корабль движется на перископной глубине с выдвинутым воздухозаборником. Если субмарина не удерживалась на перископной глубине, воздухозаборник автоматически захлопывался; мощные дизели начинали всасывать воздух из прочного корпуса, создавая разрежение. При выходе ПЛ на перископную глубину давление в считанные секунды выравнивалось с атмосферным, что сопровождалось «оплеухами» по ушам обитателей субмарины; по ним мы безошибочно отличали «почерк» каждого из рулевых.

На наш корабль поставили экспериментальных автоматических «кормчих», особенно заинтересовал всех «железный ящик», который был приставлен к горизонтальным рулям. Удерживание лодки на перископной глубине особенно в штормовую погоду требовало большого искусства от человека. Всем было интересно узнать, справится ли с этой задачей автомат. После некоторых доводочных работ «Железный Ванюшка», как его прозвали матросы, победил боцмана, слывшего у нас асом.

С появлением ЭВМ в газетах и журналах стали часто появляться сенсационные сообщения

«электронный врач, ставящий диагноз и назначающий лечение больным»; «автомат, обучающий студентов и принимающий у них экзамены»; «счетно-решающая машина, играющая в шахматы»; «ЭВМ, сочиняющая музыку и пишущая стихи»; «электронный мозг, превосходящий своими способностями мыслительные процессы человека» и т. д.

Нет ничего удивительного в том, что многим показалось, что роботы, созданные воображением писателей-фантастов, вот-вот поселятся рядом с нами и будут производить все работы за нас. Английский ученый С. Вир писал в 60-е годы: «Необходимость непрерывного наблюдения за автоматами со стороны человека — это нелепость современного этапа развития, нелепость, от которой кибернетика, надо надеяться, со временем избавит промышленность».

Ему вторил ведущий немецкий авиационный психолог 3. Гератеволь. Он утверждал, что человек на летательном аппарате «перестал быть абсолютным хозяином самолета», что он скоро совсем будет не нужен и его надо быстрее «заменить» полностью автоматизированными устройствами. Его соотечественник профессор К. Штейнбух пришел к выводу, что человек не нужен не только на самолете, но и на космическом корабле, так как его функции лучше выполнят самонастраивающиеся, самоорганизующиеся и саморемонтирующиеся автоматические системы. Профессор А.Е. Кобринский, работающий в области автоматизации, и писатель В.Д. Пекелис в книге «Быстрее мысли» описали завод будущего. По их мнению, сначала будет полностью автоматизирована технология и в цехах останутся одни автоматы.

Затем люди покинут административные службы. Закрыв завод-автомат на «замок», инженеры и программисты будут работать над созданием полностью автоматизированных шахт, сельскохозяйственных предприятий, новых заводов-автоматов. Профессор Дж. Нейман утверждал, что можно рассчитать и построить машины, которые смогут воспроизводить другие, подобные себе. Случайно найденные усовершенствования закрепятся в информационных программах и эти роботы станут совершенствоваться без всякого участия изобретателей, создавших первого «железного Адама».

На страницах прессы даже высказывались опасения, что роботы не только станут самовоспроизводйться, но выйдут из-под контроля своих создателей и подчинят своей «воле» людей, а то и вовсе изведут их со света.

При чтении таких сенсационных сообщений невольно вспоминался научно-фантастический роман М. Шелли, в котором еще в начале XIX века она рассказала о студенте Франкенштейне, которому удалось сделать «искусственного человека» и вдохнуть в него жизнь. Это было чудовище исключительной силы и необыкновенных способностей. В конце концов оно вырвалось из повиновения своего создателя и натворило много бед.

Сенсационные сообщения о самовоспроизводящихся роботах и возможности выхода их из-под контроля изобретателей посеяли даже тревогу у определенной части общества. Стоит напомнить, что «кибернетический бум» в высокоразвитых странах проходил в условиях, когда в ходе автоматизации производства миллионы людей оказались безработными.

Атмосферу беспокойства, вызванную вытеснением их из сферы производства автоматизацией, а также идеями «порабощения», читатель может почувствовать по некоторым вопросам, заданным Н. Винеру корреспондентом одной из газет в 1964 г.:

«— Д-р Винер, существует ли опасность, что вычислительные машины когда-нибудь возьмут верх над людьми?

— Такая опасность, несомненно, существует, если мы не усвоим реалистического взгляда на вещи. Собственно говоря, это опасность умственной лени. Некоторые так сбиты с толку словом «машина», что не представляют себе, что можно и чего нельзя делать с машинами и что можно и чего нельзя оставить человеку…

— Говорить о думающих роботах, захватывающих власть над землей, — фантастика?

— Фантастика, если только народ не придет к идее: «оставим все Железному Майку!» Я хочу сказать: если мы смотрим на машину не как на дополнение к нашим силам, то мы должны держать ее под контролем. Иначе нельзя».

Под влиянием этих идей у ряда ученых появилась убежденность в том

что можно создать полностью автоматизированные предприятия. Так, в 1962 г. в конструкторском бюро по проектированию прокатного оборудования «Уралмашзавода» появился лозунг: «Создадим блюминг-автомат-1300». Инженеры задумали для металлургических заводов создать станы, не имеющие аналогов в мире. Каждый из них должен был производить 600 000 т проката в год. Это в полтора раза больше того, что производила вся дореволюционная Россия. Чтобы повысить производительность стана, уралмашевцы увеличили диаметр прокатных валков с 800 до 1300 мм.

Десять лет спустя один из сотрудников конструкторского бюро рассказал, что наиболее горячие головы предлагали на новом блюминге вообще не монтировать аппаратуру ручного управления. Главный конструктор был уверен, что «электронный мозг» управится с любым технологическим процессом, и предложил осуществлять управление станом только ЭВМ.

На одном из совещаний авторского коллектива ему возразил один из конструкторов: «Вы говорите: все сделает ЭВМ, машина все может. Но ведь даже если это так, она должна быть абсолютно надежной. Что будет, если она выйдет из строя и потребуется ремонт в течение длительного времени?»

Руководитель ответил: «Сейчас, когда в космос уходят самоуправляемые станции, науке и технике по плечу практически любая задача, в том числе создание блюминга-автомата». Их спор разрешила практика.

К моменту пуска блюминга программистам не удалось отладить вычислительную машину. За прокатку слитков, как и на блюмингах прежней конструкции, взялись операторы.

В процессе работы, определив конусность слитка, оператор разворачивает его «передом» к прокатным валкам. Создать электронный «глаз», который мог бы на ходу замерить два вертикальных размера, сравнить их друг с другом и дать команду автоматическому устройству, разворачивающему слиток, никак не удалось. Автоматизация этого процесса усложнилась еще и тем, что некоторые слитки покрыты «шубой» из окалины, которая маскирует их истинные размеры.

Индикатор оказался совершенно беспомощным, когда перед ним появлялись сразу два слитка. Но и те простейшие датчики, которые все же удалось сделать для измерения длины раската, сбивались. Они давали ложные показания из-за того, что последующий блюм догонял предыдущий. То, Что, как семечки, «расщелкивали» операторы, электронной машине оказалось не по зубам. Это и не удивительно. В отличие от автомата человек с помощью органов чувств способен воспринимать не только различные раздражители в широком диапазоне, но и точно оценивать сигналы, изменяющиеся по тем или другим признакам в довольно широких пределах. Так, при чтении человек правильно воспринимает буквы, которые варьируются по величине, наклону, форме и т. д. А спроектированные для блюминга устройства могли «воспринимать» только строго стандартизированные объекты.

Но преимущества человека не только в этом.

Он может воспринимать и осмысливать «аморфную» информацию, которую никакая современная машина не в состоянии воспринять и на основании ее сделать соответствующий вывод. Н. Винер писал: «Вряд ли можно считать, что мозг в сравнении с современными вычислительными машинами не имеет определенных преимуществ, связанных с его огромным функциональным диапазоном, неизмеримо большим, чем можно было бы ожидать, учитывая его физические размеры. Главное из этих преимуществ, по-видимому, — способность мозга оперировать с нечетко очерченными понятиями. В таких случаях вычислительные машины, по крайней мере, в настоящее время, почти не способны к самопрограммированию. Между тем наш мозг свободно воспринимает стихи, романы, картины, содержание которых любая вычислительная машина должна была бы отбросить, как нечто аморфное».

Проектировщиков полностью автоматизированного блюминга постигла неудача не только в нашей стране, но и в США

где кибернетический бум возник значительно раньше. В конструкторском бюро одной из фирм сложилась примерно следующая ситуация. Конструктор заявил, что в принципе он доволен своим проектом, позволяющим полностью автоматизировать все производственные процессы. Но ему недостает только одного «пустякового» устройства, которое могло бы обеспечить надежную работу системы и, в частности, находить выходы из непредвиденных ситуаций. Возможно, кто-либо из присутствующих инженеров сможет подсказать идею

Один из специалистов сказал, что он может предложить требуемое кибернетическое устройство. «Вес конструкции?» — нетерпеливо спросил автор системы. «Килограммов восемьдесят», — ответил инженер. «Отлично. Потребляемая автоматом мощность?» — «Ватт шестьсот.» — «Очень хорошо! Просто чудесно!» — воскликнул проектировщик и задал еще вопрос:

«Время отладки?» — «Всего месяцев пять-шесть.» — «Что же это за чудо?» — «Человек, сэр.»

Опрос, проведенный в 655 фирмах в 60-х годах, показал, что многие конструкторы США разочаровались

в проектах полной автоматизации.

Однако, хотя разработчикам «Уралмаша» и не удалось создать полностью автоматизированный стан, но ЭВМ осталась на заводе и успешно помогает операторам. За доли секунды «электронной мозг» исследует задачи прокатки и автоматически рассчитывает число пропусков обжатия, частоту кантовки и скорости валков. За время, пока раскат продвигается от измерителя до ножниц, ЭВМ рассчитывает оптимальный раскройный план, высвечивает его на табло и дает команду в систему автоматического управления упором ножниц. Эта система оказалась очень удачной и стала приносить значительную экономию.

Как уже говорилось, решить задачу распознавания истинной конфигурации слитков с помощью ЭВМ не удалось. С этой задачей пока справляется только человек. Но можем ли мы на основании неудачной попытки сказать, что так будет всегда? Нет. Электроника развивается быстро.

В наши дни электронные воспринимающие приборы

уже «выучились» читать, правда, только строго стандартизированные цифры на конвертах, и начали неплохо служить в почтовом ведомстве сортировщиками писем. При разработке воспринимающих приборов инженеры стали широко использовать «живые прототипы», обращаясь за «подсказкой» к природе. Примером может служить глаз лягушки. При «мировосприятии» она игнорирует все, что не касается ее жизненных интересов. Значимая же для нее информация, например, полет мотылька, немедленно улавливается. Причем лягушка не следит глазом за ним, а, напротив, застывает в фиксированном положении, и образ мотылька «прочерчивает» свою траекторию по чувствительным клеткам сетчатки; сетчатка обладает свойством улавливать только движущиеся объекты, усиливать их контрастность и передавать в мозг уже обработанную информацию. Вот почему лягушка может умереть с голоду в окружении червяков, комаров и т. д., если только они не будут двигаться.

По принципу глаза лягушки в США в 1965 г. было построено кибернетическое устройство, которое содержало около 30 тыс. транзисторов и реле. Все это было упрятано в шкаф объемом 1,8 м3. Сам же «глаз» представлял собой экран, в который было вмонтировано 1620 светочувствительных элементов. Прибор стал работать в содружестве с радиолокатором на аэродроме. В поле зрения «глаза» может находиться большое число самолетов. В случаях, если они летят регламентированными курсами, прибор ведет себя спокойно. Как только возникает ситуация, которая может привести к катастрофе, «глаз» подает сигнал тревоги; кибернетическое устройство работает лучше самого внимательного оператора, потому что оно охватывает все поле «зрения» локатора и не подвержено утомлению.

Однако в обозримом будущем полностью избавиться от человека в автоматизированных системах невозможно по многим причинам, самая важная из которых — отсутствие безотказно действующих машин. Сбой хотя бы в одном из звеньев автоматической линии на заводе, электростанции и т. д. требует немедленного вмешательства человека.

В первом американском орбитальном полете астронавту Глену

в связи с отказом автоматики пришлось приземлять корабль по ручному циклу. В своем отчете он подчеркнул, что на человека можно возложить большие обязанности по управлению космическим кораблем, чем было запланировано.

При подготовке к полетам на Луну для проверки надежности работы исследовались автоматизированные системы с многократным дублированием; один из экспериментов предусматривал человека. Вначале работа всех систем, включая систему с участием человека, была одинаково надежна. Но уже на четвертый день имитированного полета наметились расхождения кривых. К концу четырнадцатых суток надежность систем с двух-, трех- и четырехкратным дублированием не могла считаться удовлетворительной, а с пятикратным — достаточно высокой, в то время как надежность системы, включающей астронавта, мало изменилась.

Американские исследователи подсчитали

что надежность автоматической системы управления, предназначенной для облета Луны и возвращения на Землю, составляет 22%, т. е. из пяти кораблей только один вернется на Землю. При участии человека надежность возрастает до 70%, а в случае, если человеку будет предоставлена возможность устранения неполадок в различных системах корабля, надежность возрастает до 93% и более. Эти расчеты полностью оправдались при полетах к Луне.

Так, корабль «Аполлон-13» стартовал к Луне И апреля 1970 г.; на расстоянии 328 000 км от Земли на корабле взорвался баллон с жидким кислородом и осколками был поврежден и второй баллон. А так как этот кислород использовался для работы батарей топливных элементов, составляющих главный источник электроснабжения корабля, то экипаж оказался в критическом положении. Недостаток электроэнергии сразу отразился на работе системы терморегуляции — температура в корабле упала до 5 градусов. Все это происходило, когда «Аполлон» приближался к Луне. Только благодаря мужеству и находчивости астронавтов корабль, облетев Луну на расстоянии 250 км, вернулся на Землю.

Полностью заменить человека автоматическими устройствами не удастся и по той причине

что автоматы способны управлять машинами (процессами) лишь в рамках программ, которые заранее введены в них программистом. Если автомат встречается с какой-либо ситуацией, не предусмотренной программой, то он оказывается не в состоянии управлять в дальнейшем каким-либо движущимся объектом или производственным процессом. Например, орбитальная станция «Мир», рассчитанная на 5 лет, к моменту написания этой книги (2000 г.) функционирует уже 15 лет. Это стало возможным только потому, что космонавты находили способы преодоления нестандартных ситуаций и благодаря проведению ремонтных работ на борту станции.

Таким образом, какова бы ни была степень автоматизации, руководящая и организующая роль управлении остается за человеком. Только человек, наделенный способностью к творческому мышлению, может решать возникающие в ходе управления новые задачи и справляться с проблемными ситуациями.