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

в качестве контролера характерны исключительная добро­ совестность, определяемая стойкостью выработанных ус­ ловных рефлексов, бдительность, возможность достаточно быстрой перестройки на другую работу.

Интересны работы Управления научными исследова­ ниями ВМФ США, осуществляемые по программе иссле­ дований передвижения крупных рыб, дельфинов, морских

Рис. 44. Передатчик, устанавливаемый на дельфине.

/ — антенна; 2 — коаксиальный кабель; 3 — латексовый колпа­ чок; 4 — усилитель-передатчик; 5 — источник питания; 6 —

датчик.

черепах, китов, акул. Для проведения этих исследований создано специальное автоматизированное судно длиной 4,5 м, имеющее скорость 30—60 км/ч. Управление авто­ матизированным судном осуществляется с основного ко­ рабля, который может находиться от судна на расстоянии до 10 км.

Для более четкой регистрации траектории перемеще­ ния гидробионтов используются приборы, укрепляемые на изучаемых животных (рис. 44). По существующим нор­ мам вес прибора не должен превышать 2% от веса живот­ ных. Каждый такой прибор представляет собой уникаль­ ное устройство, изготовление которого требует тонкой, часто виртуозной ручной работы. Большие трудности возникают также при размещении приборов на теле жи­ вотного.

174

В качестве каналов связи используются в основном оптический, радиотехнический (рис. 45) и гидроакустиче­ ский, хотя в ряде работ показано, что для ограниченной акватории можно использовать сигналы и другой физиче­ ской природы.

Ввод сигналов управления поведением гидробионта не­ посредственно в мозг осуществляется с помощью вживлен­ ных электродов (из нержавеющей стали, платины или зо­ лота в лавсановой или нейлоновой изоляции), на которые подаются сигналы в виде электрических импульсов чере­

Рис. 45. Схема телесвязи с подопытным гидробионтом.

/ — телевизионная камера; 2 — система приема, анализа и

регистрации данных.

дующейся полярности (во избежание возникновения элек­ тролиза мозговой жидкости).

Методика гидроакустического прослеживания рыб и морских животных с надводного судна все шире исполь­ зуется специалистами рыбопромыслового флота. В част­ ности, этим методом прослеживалась миграция осетровых в Волгоградском водохранилище. Дистанция уверенного контроля составляла 200—350 м. Для осуществления таких исследований созданы специализированные подвод­ ные и надводные суда (рис. 46 и 47).

Интересным представляется направление, предпола­ гающее использование машин для обучения гидробионтов. В основу положена идея формирования сложных типов поведения животного по методике поощрения (или под­ крепления), причем применение обучающих машин позво­ ляет обеспечить четкий режим подкрепления. Основные

175

способы формирования реакции следующие. Во-первых, программирование: разработка последовательности дей­ ствий, приводящих животное к усвоению сложных форм поведения. Подкрепляется каждое движение, которое со­ ставляет хоть какой-нибудь элемент задания. Во-вторых, управление при помощи стимула: одна и та же реакция подкрепляется или не подкрепляется в зависимости от того, на какой стимул она выдана. В-третьих, программирова­ ние с оценкой вероятности реак­ ции: прерывистое подкрепление

сразличными режимами.

Спомощью рационального про­

граммирования оказывается воз­ можным формировать характер поведения гидробионта, устанав-

Одним из применений метода управления при помощи стимула в сочетании с методом программирования яв­ ляется выработка у гидробионта способности издавать определенные звуки при условии четкой дифференциации этих звуков человеком или каким-либо устройством.

В Мурманском морском биологическом институте ве­ дется изучение механизмов подражания у рыб и исследо­ вание структуры стайности и стадообразования. Полу­ чены интересные данные, проливающие свет на тонкие механизмы подражания у рыб. Эти данные имеют науч­ ную ценность и могут быть использованы при разработке новых способов лова рыбы, а также в управляемых морехозяйствах — для самых различных целей.

176

В последние годы широко ведутся кибернетические исследования больших сообществ, в частности популяций рыб. Уже разработаны математические модели, предназна­ ченные для изучения динамики популяций рыб. В Инсти­ туте экологии растений и животных Уральского филиала Академии наук СССР создана математическая модель динамики изменения численности обской ряпушки. В мо­ дель введены сведения, полученные при биологических исследованиях и характеризующие обстановку, которая существовала в устье Оби, совокупность растений и жи­ вотных в этом устье. Модель позволяет воспроизвести картину будущей жизни обского стада ряпушки —• ее вос­ производства, роста, нереста. Устанавливается скорость созревания в начальный период летнего нагула. Вычис­ ляется зависимость различных возрастных групп рыбы от состояния кормовой базы. Определяется влияние чис­ ленности возрастных групп на количественные резуль­ таты нереста. С помощью модели можно ответить на во­ просы о том, сколько икры будет появляться в каждом последующем году, какое количество мальков даст эта икра, много ли мальков выживет, насколько прибавит в весе ряпушка через год, два, три и т. д. Эта математиче­ ская модель была опробована также на сельди Донского и Азовского бассейнов.

Исследование точности математической модели пока­ зало, что получаемые с ее помощью данные отклоняются от действительных результатов не более чем на 10%. Такую точность можно признать вполне удовлетвори­ тельной.

Достаточно очевидно, насколько необходимы такого рода модели для управления морехозяйствами. Расчет­ ные данные по размерам, возрасту и весу рыбьего стада дают возможность эффективно управлять им. Модель позволяет получить научно обоснованный ответ на вопрос о том, где и в каком количестве надо ловить ряпушку или сельдь, в каком возрасте рыба достигает лучших весовых кондиций и в какое время она особенно нуждается в ох­ ране. Создается основа для ежегодных промысловых про­ гнозов, подлинно научного планирования рыболовства, строгого определения оптимальных объемов промысла.

Г л а в а с е д ь м а я

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПУТЕЙ

ОСВОЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ

Корреспондент: Доктор Эджертон, скажите, -что Вы предполагаете найти, погрузившись на большую глубину? Эджертон: Если бы я знал, то не стал затруднять себя поисками.

До последнего времени как в нашей стране, так и за рубежом отсутствует взаимосвязь между отдельными направлениями общего фронта работ по освоению гидро­ сферы. Речь идет не. о формальной координации работ со стороны комитетов, советов, секций и т. п., которые давно созданы и успешно функционируют в разных стра­ нах мира (хотя проблема освоения гидросферы ввиду своей сложности н своеобразия заслуживает учреждения более мощных институтов типа Морской академии, как это имеет место в сельском и коммунальном хозяйстве, в медицине, педагогике, в архитектурно-строительной, военной и других областях). Сейчас мы имеем в виду научно-информационный аспект проблемы: каким обра­ зом органически увязать научно-технический поиск, полу­ ченные результаты и планирование будущих исследо­ ваний.

По данным американской печати, в США менее 2% вы­ двигаемых идей приводит к созданию новой, пользующейся спросом продукции. По тем же данным восемь из десяти научных сотрудников и инженеров, занятых различными разработками, трудятся над проектами, не оправдываю­ щими себя с коммерческой точки зрения. Конечно, не только рентабельность производства учитывается при оценке того или иного проекта. Но и о ней нельзя забы­ вать, когда речь идет о работах, затраты на которые исчисляются внушительными цифрами.

178

В ряде наук о гидросфере продолжает доминировать эмпирико-накопительная методика. Ее остроумно вы­ смеял Эддингтон в рассказе об ученом-эмпирике, кото­ рый забросил в море сеть с двухдюймовыми ячейками, исследовал улов и вывел эмпирический закон, гласящий, что размеры всех морских существ превышают 2 дюйма. Но даже стремясь к систематизации накопленных фактов, мы часто попадаем в плен соблазнительно простых, но не­ достаточно объективных систем классификации.

Выше уже говорилось, что не только технический прогресс сам по себе и не только стремление овладеть неисчислимыми богатствами влекут нас в гидросферу. Давно замечено, что главная, хотя и не всегда осознанная причина всяких поисков заключена в нас самих, ибо человек так устроен, что в познании для него слились и смысл, и цель. Другое дело, что познание всегда воз­ награждает нас за приложенные усилия, позволяя созда­ вать все новые материальные ценности.

В данной главе будут рассмотрены некоторые аспекты информатики и научной прогностики в связи с проблемой освоения человеком гидросферы. Каждая из названных дисциплин возникла сравнительно недавно, но уже се­ годня представляет собой достаточно развитую и глубо­ кую область науки. Огромная польза от привлечения этих дисциплин к решению обсуждаемой в книге проблемы заставляет нас коротко остановиться на некоторых вопро­ сах современного научного программирования исследо­ ваний в гидросфере.

§ 20.

Информатика и гидросфера

•

Мудр — кто знает нужное, а не многое.

Эсхил

В последние годы значительно возрос интерес к проблеме накопления и рационального использования научной информации. Обычно это объясняют лавинооб­ разным нарастанием информационных потоков во всех

областях человеческого знания, увеличением разрыва между возможностью осмыслить потенциально интерес­ ную информацию и бурным ростом числа всевозможных публикаций, увеличением количества люден, причастных к использованию информации, и рядом других причин. Если до XVIII в. один человек мог обладать научными знаниями в самых различных областях, то в наши дни даже в очень узкой области невозможно уследить за всеми опубликованными результатами.

Характеризуя ситуацию, исследователи проблемы на­ копления и использования информации отмечают, что научные сотрудники часто чувствуют себя погребенными под массой статен и монографий, выходящих во всех угол­ ках земного шара; несмотря на помощь библиографий, им чаще всего не удается ни прочитать их целиком, ни тем более поразмыслить над ними. Утопая в непрекращаю­ щемся потоке публикации, они все время рискуют запу­ таться в мелочах п упустить главное.

Даже процесс проектирования как в судостроении, так и в других отраслях в настоящее время сопрово­ ждается оформлением огромного количества документа­ ции. Показателен пример, заимствованный из авиацион­ ной техники. Американский реактивный самолет типа «Боинг-707» имеет грузоподъемность 26 т, а вес чертежей, которые необходимы для его изготовления, составляет

около 23 т.

Острота ситуации вызвала появление не только новых технических средств, но и нового технического направ­ ления — информатики. Согласно одному из определений, «информатика — это научная дисциплина, изучающая структуру и свойства (а не конкретное содержание) науч­ ной информации, а также закономерности научно-инфор­ мационной деятельности, ее теорию, историю, методику и организацию. Целью информатики является разработка оптимальных способов и средств представления (записи), сбора, аналитико-синтетической переработки, хранения, поиска и распространения научной информации» [46]. Таким образом, предметом информатики является изу­ чение общих закономерностей научно-информационной деятельности, но не сама эта деятельность.

К основным задачам информатики относятся:

а) оптимизация передачи научных и технических зна­ ний и практического опыта;

б) преодоление языкового барьера;

180