Один + один = три

Мы с вами установили, что для автоматизации любого производства нужна, во-первых, надежная и гибкая машина, или, точнее говоря, система управления и, во-вторых, технологический процесс, поддающийся автоматическому управлению.

Но это еще не все.

Вычислительная машина должна получать информацию о ходе процесса, а информацию дают всевозможные контролирующие приборы. Если у инженеров не будет таких приборов, машина не сможет управлять. Приборы же создать не так просто; еще лет десять назад почти не поддавался контролю химический состав газообразных и жидких смесей, и многие непрерывные химические процессы контролировали на глазок.

Но вот контролирующие приборы поставлены. Управляющая машина может получать информацию и, сравнивая показания приборов с программой, регулировать процесс, то есть посылать управляющие сигналы механизмам. Но и для этого нужна соответствующая техника - электрические, электронные и пневматические устройства.

Добавим к этому еще одно важное условие - необходимость иметь представление обо всех свойствах и характеристиках управляемых объектов, чтобы можно было математически описать их и составить для машины программу, то есть, попросту, инструкцию.

Однако далеко не каждый процесс поддается тщательному анализу и точному математическому описанию. Тогда кибернетики вместе с технологами описывают процесс приблизительно, устанавливают для системы оптимальный критерий, скажем, наименьший расход топлива, и возлагают все надежды на самонастраивающуюся систему, которая должна так регулировать процесс, чтобы его режим отвечал критерию-наименьшему расходу топлива.

У самонастраивающейся системы нет жесткой программы, у нее есть критерий. Она не ждет сигналов о помехах или нарушениях, она беспрерывно посылает в объект, как говорят инженеры, возмущения. Она пробует, как бы ощупывает объект, она действует приблизительно так же, как мы с вами, когда мы крутим ручку приемника, настраиваясь на нужную волну. Вот она пробует повысить температуру и получает ответ: режим стал таким-то. Потом она поднимает давление - снова ответ, уменьшает расход сырья - еще ответ. Наконец, оптимальный режим найден. Это, выражаясь языком математики, может быть функция от десятка, а то и больше переменных (топливо, сырье, электроэнергия, давление и прочее) при нескольких ограничениях (скажем, расход энергии не должен превышать такой-то величины). Нелегкая задачка.

Но и это еще не все. Мало установить оптимальный режим. Надо еще наладить оптимальное управление потоками сырья, материалов, готовой продукции, установить четкую и бесперебойную информацию обо всем, что касается твоих поставщиков и твоих потребителей. А это во сто крат сложнее, чем автоматизировать технологический процесс. Лернер сказал как-то, что вопрос о хорошей информации поставил еще автор мифа о Вавилонской башне. Бог разгневался на ее строителей и сделал так, что они заговорили на разных языках, перестали понимать друг друга, стройку залихорадило, и башня в конце концов рухнула. Бог нанес самый коварный удар - нарушил обмен информацией!

Информация налажена, но до решения задачи все равно еще далеко. Еще предстоит выбрать оптимальную структуру управления. В свое время многие, даже весьма искушенные специалисты видели решение в идее централизованного управления, которое будет осуществлять некая гигантская кибернетическая машина. Такая структура оказалась совершенно нежизненной. Академик Трапезников, критикуя эту идею, ссылался на живые организмы, у которых вовсе нет подобной централизации. Завод должен быть уподоблен организму, управление должно приобрести иерархический, то есть многоступенчатый характер, наиболее гибкий и динамичный. На первой ступени окажутся простейшие автоматические регуляторы, непосредственно воздействующие на процесс, на второй - самонастраивающиеся машины-оптимизаторы, на третьей, верхней ступени - машины, которые автоматически вырабатывают оптимальные критерии в соответствии с общей задачей производства и воздействиями "внешней среды" - с поступлением новых заказов, характером сырья и так далее.

Идея оптимальности пронизывает сейчас все работы кибернетиков. Самое главное - выбрать вариант, который бы при определенных условиях был самым благоприятным. Скажем, с точки зрения технолога было бы весьма соблазнительно объединить три завода в один: металлурги могут, например, выпускать металл, а из отходов - сырье для удобрений и шлакоситаллы для строительной индустрии. Идея заманчивая, все только и говорят, что о металлургохимическом комбинате, а кибернетик возражает: математический анализ показывает, что слияние трех производств так усложнит систему управления, что комбинат будет работать с перебоями, продукция станет дороже, и вообще во всем нужно знать меру.

Когда кибернетики так же трезво подошли к проблеме завода-автомата, выяснилось, что не всякая автоматизация будет выгодна. В большинстве случаев затраты на автоматическое оборудование неизмеримо выше той выгоды, которую оно приносит. Завод будущего - это вовсе не завод-автомат, утверждают сегодня все кибернетики. Цехов-автоматов будет немало, но полностью автоматизированный завод даже через пятьдесят лет останется редкостью. Не считаясь ни с какими затратами, инженеры автоматизируют лишь те процессы, которые угрожают человеческому здоровью (например, производство ядерной энергии или ядовитых веществ), и те, управлять которыми человеку просто не под силу. Во всех других случаях будут тщательно изучать, что выгоднее - автомат или человек.

Но даже если все условия будут соблюдены - разработана непрерывная технология, создана надежная автоматика, выбрана удачная иерархия, выяснено, что все это выгодно для народного хозяйства, - всё равно из системы управления человек никогда не уйдет.

Всякое производство представляет собой сложйую систему, чаще всего, как говорят кибернетики, недетерминированную. У такой системы появляется новое свойство, выражающееся в том, что система перестает быть просто суммой элементов, она приобретает совершенно новые признаки, которых не было у каждого ее элемента, и начинает походить на живой организм, поведение которого носит уже вероятностный характер. Тут бессильна арифметика. Один плюс один будет не два, а приблизительно два, а, может, и три. Десять станков - это всего лишь десять станков, но, связанные определенным образом между собой, десять станков могут превратиться в автоматическую линию, управлять которой приходится иначе, чем каждым станком в отдельности. Философы давно знали об этом и назвали такую закономерность переходом количества в качество.

Чем же отличается детерминированная система от недетерминированной?

Типичный пример детерминированной системы - автоматическая телефонная станция. Ее "поведение" можно предсказать еще до того, как она войдет в строй. Инженеры очень точно определяют состав и размещение оборудования, режимы его работы, предусматривают все автоматизированные операции при вызове абонента. Система типа АТС будет работать по жесткой программе и работать безупречно до тех пор, пока в ней что-нибудь не сломается. Сломалось, пришел слесарь-наладчик, починил что надо, и АТС вновь работает.

Иное дело, скажем, система управления воздушным движением - система УВД. Ее поведение предсказать нельзя, нельзя выработать для нее жесткую программу. Вернее, предсказать можно, но с известной долей вероятности, приблизительности. Пока график движения самолетов не нарушен (а часто ли это бывает?), пока погода не испортилась и радиосвязь работает устойчиво, все идет нормально. Но если одно из этих условий (а мы назвали далеко не все) нарушено, вся кибернетическая техника оказывается бессильной. Выход из положения может найти только человек - диспетчер аэропорта.

Система УВД непрерывно перерабатывает информацию, поступающую от самолетов, которые находятся и на аэродроме, и на подходе к нему. Информация поступает от радиолокационных станций, от аппаратуры взлетно-посадочных полос, от постов метеорологической службы. Весь этот поток сигналов обрабатывает, конечно, электронная вычислительная машина, но окончательное решение принимает человек. Никакая машина не может пока еще совладать с непредвиденной ситуацией, которая время от времени возникает во всякой сложной недетерминированной системе. Неожиданная обстановка как бы задает машине вопрос, на который она не может ответить. Причем во многих системах нарушение нормальных условий работы, вызванное постоянным изменением обстановки, - обычное явление.

Сколько бы машин мы ни поставили, как бы тщательно они ни процеживали информацию, все равно самую главную информацию должен получать человек. Это информация о непредвиденной ситуации. Человек получает ее, обдумывает, принимает решение и отдает команду.

Один + один = три

Этот человек - оператор, командир автоматов, ведущая фигура автоматизированного производства, представитель новой, особой профессии, утвердившейся в век больших систем управления. Вспомните оператора в Воскресен-ке: нет-нет да и подойдет он к пульту управления - это значит, что машина "Пуск" столкнулась с непредвиденной ситуацией. И если даже вместо "Пуска" появится когда-нибудь более умная машина и наш роскошный пост будет закрыт, никогда не закроется пост управления всем комбинатом, всем комплексом цехов. Слишком обширна информация, слишком Кного неожиданностей подстерегает такую большую систему. Совсем недавно на кибернетических дискуссиях обсуждался вопрос: "Человек или автомат?" Кибернетики и психологи доказали, что вопрос нелеп. "Человек и автомат" - так называются сегодня системы управления. "Человек и автомат"- вот подлинно научная проблема нашего кибернетического века.

Мы уже говорили, что надежность - самая главная характеристика машины. Об эффективности всякой системы судят прежде всего по ее надежности. Надежность автомата рассчитать сравнительно нетрудно: надо знать его технические данные, особенности взаимодействия его частей, теорию вероятностей. Но кто рассчитает надежность второго звена системы, надежность человека, который, как известно, не машина.

Только инженерный психолог. Ему одному, как с некоторой долей горечи заметил известный американский ученый Чапанис, автоматизация не угрожает безработицей. Ему и его подопечному - оператору, центральному звену любой автоматизированной системы.

Последнее слово остается за человеком-оператором и за психологом, которому вручена его судьба.