Глава 9. Коротко о многом (заключение)

9.1. Что есть что?

Итак, робот - это автомат многоразового (или длящегося) действия: а) с внешней обратной связью и б) подчиненный целевому отношению (см. § 1.9). Для того чтобы указанные выше два условия были выполнены, необходимо определенное соответствие основных компонентов робота как системы управления друг другу и внешней среде. Такое соответствие называют конформностью среды и системы управления.

Нужно помнить, что внешней средой робота называется не вообще внешняя среда, а та ее часть (или ее сторона), которая воспринимается рецепторами и (или) поддается воздействию эффекторов робота. Такую часть (сторону) внешней среды мы в § L8 назвали ближней средой.

Робот - это искусственная система управления, конформная определенной выделенной части внешней среды, называемой ближней средой. Для того чтобы выяснить, является автомат роботом или нет, нужно уметь построить эквивалентную ему схему системы управления и ее ближней среды и проверить конформны ли они. В простейших случаях, например, для поплавкового регулятора уровня жидкости или автомата, поддерживающего постоянную температуру в помещении, это сделать нетрудно. Однако в более сложных "случаях распознать робота довольно не просто.

Имея автомат, можно получить ответ на вопрос, робот ли это, с помощью следующей процедуры.

1. Выявляют рецепторы автомата; определяют, что на них воздействует и куда и по каким каналам от них поступают сигналы, несущие осведомляющую информацию.
2. Выявляют эффекторы; выясняют, на что они воздействуют и откуда получают управляющую информацию.
3. Используя часть сведений, полученных при выполнении пп. 1 и 2, выявляют ближнюю среду.
4. С помощью другой части сведений, полученных при выполнении пп. 1 и 2, выявляют преобразователь информации.
5. Строят кибернетическую схему автомата как системы управления.
6. Анализируя взаимодействие системы управления и ближней среды выясняют, конформны ли система управления и ее ближняя среда.

Описанную процедуру нельзя считать алгоритмом из-за того, что действия, выполняемые на каждом этапе, имеют не формальный, а творческий характер.

Применим для иллюстрации вышеприведенный рецепт к известному нам I из повседневной жизни автомату - автоматической телефонной станции (АТС). Вряд ли читатель сразу с уверенностью скажет, является ли АТС роботом или нет.

1. Рецепторами АТС несомненно являются наборные диски всех телефонов и рычаги, на которых лежат телефонные трубки. Действительно, АТС начинает воспринимать информацию, идущую от наборного диска, только после того, как трубка будет снята с рычага. Кроме того, стоит только во время разговора нажать на рычаг, и АТС сразу это "почувствует" и разъединит телефонные линии. Итак, рецепторы найдены и других рецепторов АТС не имеет. Что же является внешней средой, действующей на рецепторы? Несомненно - люди. Но не все, а только те, которые находятся так сказать "у телефона". Осведомляющая информация по проводам (это канал связи) направляется на АТС. Но если вдуматься, то можно сказать точнее - в дешифратор. Дешифратор - это и есть преобразователь информации или во всяком случае его часть.
2. Теперь поищем эффекторы. Органы воздействия на внешнюю среду у АТС более разнообразны. Во-первых, к их числу относятся все звонки, установленные на телефонах. Во-вторых, собственно телефоны временно используются как эффекторы (в то время, когда мы слышим сигналы, идущие от дешифратора). В-третьих, эффектором является коммутатор. Тут мы обнаруживаем, что ближней внешней средой для АТС являются не только люди, которые находятся у телефонов, но и то, на что воздействует коммутатор: линии связи, ведущие от телефонных аппаратов к коммутатору.
3. Сопоставляя пп. 1 и 2, видим, что ближней внешней средой для АТС являются люди, желающие вести переговоры, телефонные трубки, за которые они берутся, и линии связи.
4. Преобразователем информации тоже в силу пп. 1 и 2 является дешифратор АТС и, может быть, еще какие-то ее второстепенные части, осуществляющие подачу сигналов. Каналы управляющей информации тоже выяснены. Временно их роль играют сами телефонные линии, относящиеся и к внешней среде. Здесь использовано то, что эта компонента внешней среды сама по себе является очень высококачественным каналом связи. Роль каналов связи АТС телефонные линии играют временно, когда они не используются по прямому назначению - для переговоров.
5. Строим схему АТС как системы управления. Она приведена на рис. 9.1. Изолирующий компонент безусловно тоже есть. Телефонные провода надежно изолированы, сама АТС тоже защищена. Телефонные аппараты тоже расположены не рядом и не создают помех друг другу.
   
   Рис. 9.1. Схема системы управления, эквивалентная АТС
   
   
6. Смотрим, возникает ли в ближней среде обратная связь для АТС. Безусловно! Наговорившись, каждый кладет трубку на рычаг, т. е. изменение среды, произведенное АТС, вызывает новые воздействия среды на АТС. Но есть и другое воздействие внешней среды: например, если по телефонам ведутся переговоры, то никакой другой телефон ни с одним из этих "номеров" не может быть соединен. Состояние всей системы телефонных линий воспринимается АТС, а это состояние создано ею самой.. Обратная связь налицо. Целевое отношение (возможность переговоров) тоже выполнено. Итак, система управления и ее ближняя внешняя среда конформны. Теперь мы знаем, что АТС является роботом. Возникает только вопрос, какое отношение к АТС имеют те разговоры, которые ведутся по телефонным линиям. На этот вопрос ответить нельзя, потому что эти разговоры не относятся к ближней внешней среде. Они могут не иметь никакого отношения к АТС, но могут и иметь (например, если по телефону обсуждают вопрос о необходимости ремонта АТС).

Разобранный нами пример, безусловно, является трудным. Здесь и сложное расположение и рецепторов и эффекторов в пространстве, и совмещение "элементов робота с элементами внешней среды, правда, не одновременное и временное.

В качестве еще одного объекта для исследования возьмем ЭВМ. Предположим, что ее используют в режиме одиночных решений. Столь несовершенное применение ЭВМ в настоящее время уже не встретишь, но нам оно позволит продемонстрировать очень интересные особенности систем управления.

При режиме одиночных решений каждый пользователь готовит: 1) рабочую 1 программу, 2) исходную информацию. Все это пробивают на перфокартах и получают две колоды перфокарт. Но программу нужно еще ввести в ЭВМ и соответствующим образом разместить в запоминающих устройствах. Для этого составляют еще 0) программу ввода рабочей программы. Ее тоже переносят на перфокарты. Три полученные колоды складывают в порядке 0, 1,2, вкладывают в читающее устройство ЭВМ и на пульте управления набирают число карт программы ввода и нажимают кнопку "пуск". ЭВМ автоматически вводит программу ввода, затем, выполняя ее, вводит рабочую программу и сразу начинает ее выполнять, тем самым решая задачу. Исходная информация вводится по мере необходимости (об этом есть приказы в рабочей программе). Результаты решения распечатываются печатающим устройством ЭВМ.

ЭВМ несомненно автомат многоразового действия. Проведем ее анализ.

1. Рецепторами ЭВМ являются соответствующие кнопки на пульте управления и читающее устройство. Действуют на них оператор или пользователь и колода перфокарт. Информация по каналам связи передается в операционное устройство ЭВМ.
2. Эффектором ЭВМ является печатающее устройство, выдающее результаты на бумагу, немедленно поступающую пользователю.
3. Ближняя среда - люди, оснащенные "перфокартами с входной информацией или бумагой с результатами.
4. Преобразователь информации - операционное устройство ЭВМ.
5. Строим схему системы управления, эквивалентную ЭВМ. Она приведена на рис. 9.2. Каналы связи и изолирующие элементы в ЭВМ тоже нетрудно обнаружить.
   
   Рис. 9.2. Эквивалентная схема ЭВМ, работающей в режиме одиночных решений
   
   
6. Но внешней обратной связи не возникает. Система управления и ее ближняя внешняя среда между собой не конформны. Сомнений нет: ЭВМ не 1 робот.

При нашем анализе с целью устранения деталей, усложняющих исследование, мы игнорировали наличие в комплекте ЭВМ пультовой пишущей машинки, которая позволяет вводить информацию в ЭВМ (если вручную печатать ее на машинке) и выдавать ее из ЭВМ (если предусмотреть соответствующие приказы в программе). Наличие машинки не меняет существа дела.

Но рассмотрим теперь ту же ЭВМ, введя в нее комплекс программ, с помощью которых ЭВМ будет накоплять, систематизировать и обновлять сведения (информацию) и выдавать их в ответ на вопросы. ЭВМ, оснащенная такими программами, называется автоматизированной информационной системой (АИС). Рецепторы и эффекторы у нее прежние, но преобразователь информации изменился за счет ввода в ЭВМ коллектива алгоритмов (комплекса программ). Ближняя внешняя среда тоже изменилась. Она состоит из людей двух категорий (с которыми связаны носители с информацией). Первая категория - это источники сведений, вторая - пользователи. Источники подают на вход АИС новые сведения, которые АИС включает в свой хранимый в ЭВМ информационный фонд. Пользователи вводят в АИС вопросы и на выходе получают ответы. Теперь сплошь и рядом возникают диалоги людей с ЭВМ. От источников АИС может требовать устранения неясностей, вкравшихся в их сообщения; пользователи, получив ответ, нередко запрашивают подробности, уточнения или разъяснения. Появилась внешняя обратная связь. АИС (т. е. ЭВМ вместе с комплексом программ работы с информацией) несомненно является роботом.

Приведенные примеры очень поучительны. Они характеризуют трудности, связанные с распознаванием роботов, и позволяют сделать следующие выводы.

1. Элементы системы управления могут быть очень сложно размещены в пространстве и во времени.
2. Возможно совмещение элементов системы управления (в смысле их функций) не только между собой, но и с элементами внешней среды.
3. Преобразователь информации системы управления изменяется, если в него ввести коллектив алгоритмов, заданный программно.

Интересно заметить, что такие роботы, как АТС и АИС легко объединяются в коллективы, и такие коллективы уже существуют. Так, Московская телефонная сеть и даже Государственная телефонная сеть - это коллектив роботов типа АТС. Распределенная АИС, объединяющая в единый комплекс АИС, размещенные в разных городах (находится в стадии разработки),- это тоже коллектив роботов. При этом телефонные линии образуют так называемую сеть, а коллектив АТС представляет собой иерархическую структуру. Коллектив АИС также характеризуется иерархической структурой.