Порядок из хаоса

Цех обжига в Воскресенске, в общем, самый обыкновенный цех, только операторский пост там необыкновенен, да и то до поры до времени: подобные посты строят и на других химических заводах. Печи стоят в "коробке", от взоров не спрятаны, архитектура старинная, то есть почти никакой архитектуры нет. Новые автоматизированные цехи на новых автоматизированных заводах будут, как предсказывает Лер-нер, выглядеть иначе.

Однако нас сейчас интересует другое его предсказание. Его и других кибернетиков. Нас интересует, каким будет завод ближайшего и далекого будущего. Будут ли у нас полностью автоматизированные предприятия, "заводы без людей", или не будут. Если да, то стоит ли беспокоиться об условиях труда рабочих и инженеров, не проще ли направить все усилия на разработку автоматов? Если нет, то кто останется работать на заводе? О чьей судьбе надо позаботиться в первую очередь?

Что такое завод-автомат? Это завод, где производством управляют не люди, а машины. Кибернетические машины.

Мы не станем говорить о могуществе кибернетических машин - об этом сказано в тысячах книг. Поговорим лучше об их уязвимых местах.

Когда я написал пролог к этой книжке и перечитал его, я едва удержался от того, чтобы не добавить к двум его явлениям еще и третье. В нем бы я рассказал не анекдоты, а подлинные истории о беспомощности и уязвимости управляющих кибернетических машин.

Начал бы я, конечно, со знаменитого, обошедшего всю мировую печать скандала, который разразился в один прекрасный день, вернее, в одну прекрасную ночь 1958 года на Всемирной выставке в Брюсселе. Накануне открытия выставки самоуверенные кибернетики уговорили легковерных ее организаторов поручить распределение мест в гостиницах вычислительной машине. Какой-то элемент в машине вышел из строя, в своих вычислениях она все напутала, и пятьдесят тысяч гостей целую ночь бродили по городу в поисках пристанища.

Порядок из хаоса

Рассказав две-три подобные истории, я бы предоставил слово самим кибернетикам и попросил бы их рассказать не анекдот, а быль. И тогда мы бы услышали такой, например, живописный рассказ, автором которого является американский кибернетик Герда Эванс, имевшая дело с машиной ЭНИАК:

- Никогда в жизни мне не приходилось спать и завтракать так, как в течение тех месяцев, когда мы по двадцать четыре часа просиживали у вычислительных машин, сменяя друг друга. ЭНИАК, на котором мы работали, хотя и был более быстродействующим, чем прежние математические приборы, все же оказался довольно деликатной и, я бы сказала, капризной машиной. Постоянно какие-нибудь лампы или контуры выходили из строя, и нам приходилось простаивать. Однажды гроза вывела из строя механизм. Все мы сидели по своим комнатам, прилипнув к телефонам в ожидании, пока ремонтная группа не разрешит нам продолжать работу. Несколько раз нам звонили и сообщали, что через десять минут все будет в порядке. Но когда мы бросались на свои рабочие места, разрешение оказывалось преждевременным...

Выходит, машины терзают не только операторов, но даже и своих собственных творцов. Сколько волнений, сколько острых размышлений, и не по поводу проекта, замысла, неразгаданных загадок, а по поводу выкрутасов уже готовой, воплощенной в металл конструкции. И сколько - а это самое тяжелое, самое выматывающее - вынужденного бездействия, напряженного ожидания беды, срыва, аварии!

Надежность! Надежность - проблема номер один современной техники, как сказал академик Берг и как говорят теперь все инженеры. Проблема, решить которую нелегко.

Нелегко, но, по-видимому, все-таки можно. Только решать ее приходится многими средствами, порой самыми неожиданными.

До недавних пор многие специалисты по кибернетике, в том числе создатели ЭНИАКа и других первых вычислительных машин, думали, что каждый элемент кибернетической системы должен с самого начала выполнять строго определенные функции, что ему необходима четкая программа действий. Но мало-помалу стала вырисовываться и другая точка зрения: нужно отказаться от строгой определенности в конструкциях машин, от строгого разделения труда между отдельными элементами. Самое интересное, что к такому выводу пришли не только математики, но и инженеры, которым по самому роду их занятий должна быть чужда идея неопределённости связей, идея самоорганизации системы.

Интересно и то, что инженеры, решившие, что незачем подробно описывать элементы системы и объект управления, что система должна состоять из очень большого числа пусть даже ненадежных элементов с неопределенными функциями и что в процессе самообучения из хаоса элементов должен обязательно возникнуть порядок, инженеры эти исходили в первую очередь из задачи надежности.

Рассуждали они так. Машины становятся все сложнее и сложнее, деталей в них все больше и больше, чем больше деталей, тем чаще отказывает система: то одна, то другая деталь выходит из строя. Инженеры дублируют ненадежные звенья, ставят "устройства голосования". Сравнивая показания одинаковых приборов, устройства отдают предпочтение величине, за которую подается "наибольшее число голосов". Но где взять драгоценные граммы и кубические сантиметры для транзисторов-дублеров и дополнительных устройств (об электронных лампах мы уж не говорим!)?

Все говорят, что кибернетические машины должны действовать подобно человеческому мозгу. Но уже давным-давно подсчитано, что машина, содержащая столько же ячеек, сколько нейронов в мозгу, выросла бы до размеров Московского университета, для ее питания понадобилась бы Волжская ГЭС, а для охлаждения Ниагарский водопад.

Конечно, микромодули и пленки помогут сократить размеры любой вычислительной машины до размеров комнаты. Совсем недавно в радиоэлектронике произошла целая революция: громоздкие лампы уступили место полупроводниковым приборам, диодам и триодам, или транзисторам. В очищенный от нежелательных примесей кристаллик вводят примеси желательные (электроактивные добавки - бор, галлий, сурьму, мышьяк), и в кристаллике размером с булавочную головку создаются целые электронные узлы. Такой кристаллик заменяет сорок обычных радиодеталей. Получается так называемая твердая схема По плотности монтажа с твердыми схемами соперничают сверхтонкие пленки, которые получают из паров различных веществ. На кусочках диэлектрика, помещенных в вакуумную камеру, электронный луч рисует радиосхему; размеры черточек и точек измеряют тысячными долями микрона. Отсутствие цепей, сделанных пайкой, делает твердые схемы и пленки сверхнадежными.

Все это так. Микроминиатюризация обещает невиданную компактность и фантастическую надежность. Но даже и тут слышен отрезвляющий голос физиолога. Подождите радоваться, говорит он, в мозгу вовсе не десять миллиардов нейронов, как вы думали в шестидесятом году, и не четырнадцать, как выяснилось в шестьдесят третьем, а гораздо больше. Но дело даже не в этом. Ведь мозг работает вовсе не так, как ваша машина, элементы его включаются не последовательно, а параллельно, у него беспрерывно перестраиваются связи, и выход из строя даже половины нейронов может и не нарушить его работоспособности. Вспомните-ка больного Па-стера! Разве способна машина на такую надежность и, главное, на такую гибкость?

Разумеется, она не способна, но кто знает, не обретет ли она такую способность, если мы уподобим ее мозгу, отвечают инженеры. За количеством нейронов инженерам не угнаться, а если они и угонятся, то машина влетит в копеечку, а толку от нее все равно будет немного - принцип важен, а не количество элементов. Надо сделать так, чтобы машина состояла из множества однородных ячеек и могла сама решать, когда и сколько групп элементов надо включить для решения определенной задачи. Она сама должна изменять свою структуру и находить ее оптимальный, то есть лучший при данных уеловиях вариант. Беспорядочное соединение огромного количества элементов упорядочится в процессе работы, из хаоса возникнет порядок. Система биологического типа, надежная система из ненадежных элементов- как это ни парадоксально звучит - вот будущее кибернетической техники. И даже настоящее: такие системы уже работают. Это автоматы для распознавания образов, вернее, один из их видов; вы, наверное, слышали об этих удивительных машинах, которые обучаются в процессе работы.

Принцип самоорганизации - сущий клад для кибернетики. Так считают и доктор технических наук А. Я. Лернер, и руководитель Института автоматики и телемеханики академик В. А. Трапезников, и многие выдающиеся ученые Москвы, Тбилиси, Новосибирска, Ленинграда, кибернетики США, Англии и других стран. В сущности, это точка зрения тех, кто возлагает большие надежды на бионику, пытающуюся скопировать лучшие творения природы. Противники этой позиции говорят, что необязательно подражать природе, что вот та же природа не выдумала ни колеса, ни винта с гайкой, ни многих других вещей. Пусть так, пусть их выдумал человек, но, во-первых, сам человек тоже часть природы, а во-вторых, речь идет о том, чтобы скопировать структуру человеческого мозга, а уж никто не станет доказывать, что это не самое совершенное творение природы. Пусть назовут тогда самое совершенное.