Файл: Сочивко В.П. Человек и автомат в гидросфере очерки системотехники.pdf

называют по-разному: финишный эффект, интеллекту­ альная форма страха, псевдофизиологическая паника и т. п. Это нервное напряжение обусловлено ожиданием предстоящего подъема,, связанного с декомпрессией, — самого ответственного и опасного этапа в эксперименте. Напряженность финишного этапа проявляется по-раз­ ному: в умеренном беспокойстве, нарочитом спокойствии, повышенной собранности, возбуждении и даже веселье.

С момента выхода на поверхность в организме проис­ ходит новая перестройка — начинается период реадап­ тации. Сразу после выхода у гидронавтов отмечается кратковременное нарушение координации движений, восприятия цвета и предметов окружающей обстановки. Ощущается необычная контрастность видения отдельных предметов. Реадаптация занимает до трех суток и проте­ кает тяжелее, чем адаптация к подводным условиям. Это объясняется, по-видимому, тем, что в результате предшествующей адаптации к условиям подводного по­ мещения и к факторам жизнедеятельности под водой организм использовал основные резервы и его возможности

приспосабливаться к новым условиям несколько сни­ зились.

Повторная перестройка сопровождается неустойчи­ востью пульса и дыхания, уменьшением потребления кислорода, ростом числа лейкоцитов крови, уменьшением выделения некоторых гормонов. Отмечается общая сла­ бость, потеря аппетита, повышенная утомляемость. Сила проявления «реакции выхода» и ее продолжительность зависят от степени различий между экспериментальными и нормальными условиями, продолжительности погруже­

испытаний в камере, в которой имитировались условия, сходные с условиями глубоководного погружения, астенизация (проявляющаяся в общей слабости, утомляемости, потере интереса к своей деятельности и т. п.) сохранялась около 60 суток.

Выше была дана далеко не полная картина, характе­ ризующая особенности психофизиологического воздей­ ствия гидросферы на человека. Можно предвидеть наре­ кания читателя-инженера, недовольного тем, что картина эта получилась несколько расплывчатой. Инженер при­ вык к более четкому анализу рассматриваемых систем. Однако нельзя забывать о следующем. Во-первых, чело­

91

Г л а в а ч е т в е р т а я

АВТОМАТ В ГИДРОСФЕРЕ

•

Мы знаем, что на все вопросы типа «Может ли машинаделать это?» должен быть дан ответ «Да».

у . Р. Эшби

В настоящее время взгляды на то, что называть автоматом, существенно расходятся. Автоматом называют и простейшее устройство отключения электромеханизмаот судовой силовой сети при значительном скачке напря­ жения, и сложнейший многоканальный оптимизатор, наилучшим образом управляющий ходом технологичес­ кого процесса динамичного и разветвленного производ­ ства.

Будем для определенности разделять автоматы на два класса. К первому классу можно отнести все те относи­ тельно простые приборы, которые реализуют вполне детерминированные функции регулирования и переклю­ чения. Ко второму классу, классу высших автоматов, следует причислить автоматизированные системы, для которых характерны адаптация х, самоорганизация, опоз­ нание, принятие решения, использование эвристик123 и эвристическое программирование, прогнозирование ис­ хода и др., что характеризует интеллектуальную дея­ тельность высокоорганизованной логико-информацион­ ной системы.

1 Адаптация — приспособление системы к изменениям внешней среды. '

3 Эвристика — метод (или совокупность методов) решения задачи, алгоритм оптимального решения которой неизвестен или не существует. Использование эвристики может и не привести к цели и во всех случаях не гарантирует оптимального решения.

93

Будем по аналогии с органическими системами струк­ турно расчленять автоматизированные системы на три части: сенсорную S (входную), центральную А (логичес­ кую) и эффекторную R (выходную), как показано на рис. 32. Для каждой из этих трех частей могут быть приведены характеристики.

Обычно, сравнивая характеристики биологических и технических систем, подчеркивают преимущества пер­ вых. Однако это не всегда соответствует действительному положению вещей. Например, принято считать непревзой­ денной чувствительность рецепторных устройств живых организмов. На самом же деле чувствительность приборов может быть гораздо выше. В гидросфере, как известно, основным каналом передачи информации является аку-

Рис. 32. Основные структурные элементы автоматических систем.

Пунктиром показаны обратные связи.

стический канал. Достижения в разработке акустических приборов можно охарактеризовать словами крупней­ шего специалиста в области морской акустики академика Л. М. Брехрвских: «Чтобы дать представление о чувстви­ тельности современных акустических приборов, скажу, что они способны в принципе обнаружить в глубинах океана, на расстоянии в несколько километров, крошеч­ ный пузырек воздуха и даже определить его величину» Ч Сенсорная система морских животных такими возмож­ ностями не обладает.

Весьма ограниченными были возможности централь­ ной (логической) части всякого автомата в докибернети­ ческий период развития теории и техники автоматического управления. В последнее десятилетие положение резко изменилось. Вот уже много лет продолжается и далека от завершения дискуссия о потенциальных возможностях

3 декабря.

94

низма, период стохастичности и период адаптации. Смена периодов происходила постепенно — методы последу­ ющего зарождались в течение предыдущего периода. Сей­ час одновременно используются методы, характерные для всех трех периодов, что расширяет потенциальные воз­ можности автоматов.

Однако стремление к автоматизации в отдельных слу­ чаях оказывается неоправданным. Суть дела достаточно хорошо характеризуется известной шуткой такого содер­ жания. На совете одной американской фирмы рассматри­ вается проект управляющей машины. В машине недостает комплекта устройств, которые обеспечивали бы ее надеж­ ную работу и адаптацию в непредвиденных ситуациях. После длительных и жарких споров и обсуждений один из присутствующих заявляет: «Такое устройство есть!» Следует вопрос: «Вес конструкции?» Ответ: «Килограм­

Приведенная шутка достаточно точно характеризует недооценку проектировщиками возможностей человекаоператора.

Функционирование высших автоматов помимо сбора и обработки информации в подавляющем большинстве случаев включает в себя некоторую исполнительную дея­ тельность. Широко известны успехи теории и техники автоматического управления по созданию роботов-мани- пуляторов.. Некоторые из них будут рассмотрены в этой главе. Однако несмотря на все достижения в этой области, руки человека-гидронавта остаются вне конкуренции. Их пока нельзя заменить полностью никакими механи­ ческими устройствами и приспособлениями.

§ 8 .

Реальные возможности автомата

*

•

Действия счетной машины гораздо больше напоминают чело- 4 веческое мышление, чем все то, что способны делать животные. Однако она не делает ничего, что могло бы наводить на мысль о наличии у нее свободной воли.

Б. Паскаль

I

Каково бы ни было основное целевое назначение авто­ мата (преобразование вещества, энергии, информации), во всех случаях автомат является прежде всего информа­

95

ционной системой. Такая система состоит [68] из трех основных блоков (устройств): входного, блока централь­ ного преобразования и выходного (см. рнс. 32).

Функции информационного контакта автомата с внеш­ ней средой выполняют датчики. Их ассортимент практи­ чески безграничен и продолжает расширяться из года в год. Теоретически не существует величин,'необходимых для использования в системах автоматического управ­ ления, которые нельзя было бы измерить. На практике дело обстоит несколько сложнее.

Во-первых, практика построения систем автоматичес­ кого управления непрерывно выдвигает такие требования

к датчикам, которые часто заставляют обращаться к инже­ нерному использованию новых сложных физико-хими­ ческих процессов и явлений. Во-вторых, наряду с отно­ сительно простыми (примитивными) датчиками разраба­ тываются и все шире внедряются непримитивные датчики систем автоматического управления — перцептроны, адалины и другие электронные опознающие устройства [64, 65]. В отличие от примитивных датчиков опозна­ ющие устройства реализуют процессы качественно более сложные, чем элементарная реакция на изменение пара­ метров, а именно процессы различения, идентификации, классификации. В-третьих, используемые в гидросфере автоматы находятся в невыгодном положении по сравне­ нию с «наземными» собратьями, так как получение инфор­ мации об окружающей обстановке осложняется особенно­ стями водной среды. Например, под водой крайне затруд­ нено получение информации по оптическому каналу боль­ шой протяженности. Видимость под водой, не превышает нескольких метров, хотя с появлением лазеров, работа­ ющих в сине-зеленой части спектра, и открывается принци­ пиальная возможность передачи светового сигнала на расстояние в несколько сот метров. Наибольшим по про­ тяженности каналом передачи сигналов под водой яв­ ляется акустический канал. В гидроакустических систе­ мах дальность определяется мощностью передатчика и условиями распространения акустического луча. При благоприятных условиях распространения дальность мо­ жет исчисляться сотнями километров.

96