1.5. Преобразование информации и ее запоминание

В простейших случаях, как выше было сказано, одни и те же сигналы несут в себе сразу две "картины": внешней среды и действия эффектора. В более сложных случаях такое непосредственное совмещение "картин" в одних и тех же сигналах может быть невозможным. Тогда сигнал связи разделяется на две части, между которыми помещается специальное устройство, предназначенное для преобразования "картины" внешней среды в "картину" действий эффекторов. Такое устройство, конечно, осуществляет преобразование "картин" путем преобразования сигналов. Называется оно преобразователем информации в отличие от преобразователей сигналов (о них упоминалось в предыдущем параграфе), не меняющих информацию, которую несут сигналы.

Примером автомата, в состав которого входит преобразователь информации, является устройство, поддерживающее постоянную освещенность рабочего места. Такое устройство в качестве рецептора имеет фотоэлемент, а в качестве эффектора группу ламп. По мере того, как сила дневного освещения уменьшается, устройство включает искусственные источники света. Информация, вырабатываемая рецептором, представляет собой электрические сигналы. Собственно, сигналов только два:

1. напряжение ниже некоторого минимального уровня;
2. напряжение выше некоторого максимального уровня.

Значения напряжений между указанными уровнями характеризуют чувствительность автомата. Если напряжение становится ниже минимального уровня, то устройство зажигает дополнительную лампу. Если после этого не произошло перехода в зону чувствительности, зажигается еще одна лампа, не помогло - еще одна и т. д. Если напряжение переходит из средней зоны в верхнюю, выключается одна лампа. Если это не повлекло перехода напряжения в среднюю зону, выключается еще одна лампа и т.д. Преобразование информации о силе освещения в информацию о включении или выключении одной лампы (т. е. о действиях эффектора) производится специальным устройством, внутренним для описываемого автомата. Это и есть преобразователь информации.

Для того чтобы зажечь или потушить еще одну лампу, преобразователь информации должен "помнить", какие лампы горят. Значит, кроме преобразования информации в описанном автомате должно происходить и ее запоминание. Число фактов, которые нужно помнить, уменьшится, если лампы будут зажигаться всегда в одном и том же порядке, а выключаться в обратном (по схеме "позже зажглась - раньше выключать"). Но все же автомат должен иметь в своем составе запоминающее устройство. Запоминающее устройство может быть реализовано по-разному, но сущность его всегда заключается в том, что оно имеет некоторое количество устойчивых состояний и каждому состоянию поставлен в соответствие один из факторов, подлежащих запоминанию. Каждое состояние можно считать носителем информации об определенном факте (т. е. сигналом).

Вернемся к работе рассматриваемого регулятора освещенности. Предположим для определенности, что в его системе имеется пять ламп. Запоминающее устройство должно хранить информацию о следующих фактах:

1. горит 0 ламп;
2. горит 1 лампа;
3. горят 2 лампы;
4. горят 3 лампы;
5. горят 4 лампы;
6. горят 5 ламп.

Получая информацию о состоянии внешней среды и имея информацию о состоянии (в недавнем прошлом) своих эффекторов, преобразователь информации вырабатывает информацию о дальнейших действиях эффекторов.

Конечно, описанный нами регулятор освещенности очень несовершенен. Производимое им переключение ламп будет вызывать неприятное "мигание". Кроме того, возможности его могут оказаться недостаточными. Например, в яркий солнечный день при выключении всех ламп освещенность может

все же быть чрезмерной, а ресурсы эффекторов по ослаблению света уже исчерпаны. Более сложный автомат мог бы, во-первых, иметь еще один эффектор - устройство для закрывания и открывания шторы на окне и, во-вторых, управлять большим числом (а не пятью) лампами столь малой мощности, что включение или выключение отдельной лампы оставалось бы для человеческого глаза практически незаметным. Но это все технические детали, не имеющие в данном случае принципиального значения. Не имеет принципиального значения также конкретная техническая реализация как запоминающего устройства, так и преобразователя информации, поэтому мы на ней останавливаться не будем. Принципиальное значение имеет функциональная структура автоматов с внешней обратной связью, которую мы теперь полностью себе представили.

Отмечу сразу, что дискретный характер рассматриваемого запоминающего устройства тоже является частным случаем. Возможны запоминающие устройства, сигналы которых могут изменяться непрерывным образом. В нашем примере особенности запоминающего устройства диктовались дискретным характером действий эффектора (каждое действие заключалось в зажигании или выключении одной лампы).