Машина: что я могу и чего не могу

Разговор с электрическим мозгом

Специалисты подсчитали, что за последнее столетие производительность труда выросла в среднем на 1400 процентов. Это колоссальная цифра. За ней - электрические локомотивы и экскаваторы, пневматические отбойные молотки и транспортерные ленты, - это весь мир современной техники, которая пришла на помощь мышцам человека в век научно-технической революции.

А как с разумом? Те же специалисты подсчитали, что производительность умственного труда человека выросла только на 120 процентов. Нет, они еще не заняли достойное место, умные кибернетические машины, верные помощники человека. Только сегодня входят они в широко раскрытые двери современной науки и техники. Идите же, торопитесь, не медлите! Вам еще предстоит раскрепостить человеческий разум!

И мы видим революционное значение перемен, которые приносит нам появление умных машин. Когда-то считалось вполне естественным, что проектировщику конструкторского бюро для тех или иных расчетов требовались месяцы напряженного труда. А сегодня на электронно-вычислительных машинах производятся математические расчеты, на которые раньше ушли бы годы человеческого труда.

Московский вычислительный центр Академии наук только за один год производит столько расчетов, сколько могли за 20 лет произвести ни много ни мало - 10 тысяч человек. А ведь по всей стране у нас много таких вычислительных центров. Они созданы в Грузии и на Украине, в Азербайджане и Белоруссии и во многих других республиках. Предположим, нужно рассчитать добычу и распределение топлива по основным районам страны - машина берется за работу. Всего за 5 часов она делает 500 миллионов операций - и расчеты выполнены. Такие расчеты были произведены в Новосибирске, в Вычислительном центре Сибирского отделения Академии наук.

Как же выглядят эти немного таинственные и могущественные машины? Увы, ничего романтичного нет в их облике. Это длинные шкафы с повторяющимися, удивительно похожими друг на друга устройствами. Создается впечатление, что вы находитесь в каком-то очень тесном складе, где стоят разного типа радиоприемники. С некоторых из них сняты футляры. Иногда в эту однообразную мозаику вкраплены телевизоры и магнитофоны. Но за этим однообразием скрывается могущество и точность счетно-решающих устройств.

Несколько иначе выглядят машины, моделирующие те или иные процессы. Здесь много фосфоресцирующих экранов, по которым мечутся зеленоватые змейки осциллографов. Это не математика в чистом виде, это живая, динамическая копия процессов, происходящих в твердом теле или в жидкости, копия, созданная с помощью электроники.

Сейчас в Советском Союзе много интересных вычислительных машин. Количество их растет стремительно. Если за отправную точку (100 процентов) взять 1950 год, то через пять лет их уже было 737 процентов, а еще через десять лет - в 4,7 раза больше. К 1970 году количество математических машин по сравнению с 1965 годом увеличилось более чем в три раза.

Выпуск машин осуществляется сериями. Вот серия машин "Урал", от "Урал-1" до "Урал-16". Это машины самого разного назначения для решения разного рода математических логических задач. Вот серия "Минск". И опять от "Минск-1" до "Минск-32". Это машины универсальные, они могут выполнять любую задачу промышленного, экономического, научного характера. Вот машины "Мир", которые называют "электронным инженером". Эти машины используют обычные математические формулы, цифры, обозначения, что очень удобно в практике. Вот, наконец, семейство машин БЭСМ - наиболее важная серия. Так, БЭСМ-6 может одновременно решать несколько задач со скоростью миллион операций в секунду. Задание машине может быть выдано с перфокарт и с перфолент, с магнитных барабанов и лент и, наконец, даже прямо с телеграфной линии. Эти машины находят применение в решении самых сложных задач науки, экономики, производства и управления.

Сегодня созданы ЭВМ от карманных, размером с портсигар, рассчитанных для индивидуального пользования, до мощных установок, обслуживающих десятки учреждений одновременно. Можно уверенно сказать: ЭВМ с успехом заменили человека в любых расчетах, требующих в обычных условиях очень много времени.

Сколько стоит миллион операций, сделанных на машине? Работа, потребовавшая всего лишь 8 минут, стоит 40 копеек. Интересно, какой расчетчик согласится на такую оплату труда за миллион арифметических действий? А ведь только одна машина "Минск-22" дает свыше 50 тысяч рублей прибыли в год.

Можно было бы еще долго и много рассказывать о тех действиях, на которые способны машины, перечислять их достоинства; кажется, нет и не может быть никаких препятствий на пути эволюции в счетно-решающих устройствах. Что же способна делать машина? Сегодня нет, пожалуй, ни одной области, которая в той или иной степени не могла бы использовать кибернетические машины.

Очень интересно использование машин в технике. Перед нами стан, прокатывающий стальную ленту. Ослепительно сверкая, проносится раскаленный металл по цеху завода. Две телевизионные установки с торца просматривают ленту, как бы наблюдая за ней сбоку. Ширина полосы определяется совершенно точно с помощью этих установок. Когда ширина соответствует заданной, электронные приборы не реагируют. Но стоит лишь на незначительную величину отклониться от проекта, и электроника мгновенно дает сигнал о том, что произошло нарушение. Нормальный процесс автоматически восстанавливается.

От огромных машин - к применению счетной техники на обычных станках. В этом случае к довольно примитивным рукам существующего станка как бы пристраивают умную электронную головку. Почти любому станку, будь то токарный, строгальный, фрезерный, могут быть приданы устройства, с помощью которых работа станка будет идти по определенной программе.

Программа выдается станку в виде перфорированной карты. Здесь маленькие отверстия определяют необходимые числа и размеры для обрабатываемых деталей. Эти числа создает для станка счетно-решающая машина. Заложенная в программатор карточка управляет станком. Сейчас наши программисты и инженеры, занимающиеся автоматизацией, активно работают над совершенствованием и автоматизацией уже действующего оборудования. И успехи на этом пути бесспорны. Но есть и первые успехи применения кибернетики в сельском хозяйстве. Технологическую и экономическую жизнь колхоза или совхоза можно представить в виде определенной технологической модели. С помощью электронно-вычислительной машины можно разработать условия наиболее выгодного руководства сельскохозяйственным предприятием.

Так, например, в Одесском сельскохозяйственном институте новым методом успешно решались задачи по специализации семи типовых колхозов Березовского района. Среди этих колхозов были два передовых колхоза, руководимые дважды Героями Социалистического Труда М.А.Посмитным и П.Ф.Ведута, средние и отстающие колхозы. Анализ совместной работы колхозов, их экономики, сделанный с помощью кибернетических машин, помог разобраться во многих вопросах.

Чрезвычайно интересно показала себя новая техника на строительстве. Здесь начали применять так называемый сетевой график, контролируемый электронно-счетными машинами. Зная, какие строительные работы должны быть выполнены, определяют: количество потребных рабочих, какова трудоемкость, каково поступление материалов и так далее. Все эти данные обрабатываются на электронных машинах, цель которых - определить путь, ведущий от начала работ до их завершения. Этот путь показывает, какая последовательность работ наиболее выгодна, чтобы сдать объект в срок. Машина как бы подсказывает строителям, как сохранить сроки, какие резервы следует использовать и тому подобное. Все эти данные ложатся в основу сетевого графика. Выполнение его каждую декаду проверяется счетными машинами, которые анализируют план и вносят в него соответствующие коррективы.

Интересно, что "руководство" стройкой с помощью машин может осуществляться на расстоянии. Так, например, данные сетевого графика строительства мощной Бурштынской тепловой электростанции ежедекадно передавались по проводам в виде цифровой шифровки в Киевский институт кибернетики. Здесь электронно-счетная машина "обдумывает" ход строительства, исследует все взаимосвязанные процессы и дает ответ. "Посмотрим, что думает машина", - говорят строители, прежде чем принять очередное решение!

В настоящее время все чаще и чаще в народном хозяйстве начинают применяться автоматизированные системы управления - так называемые АСУ - для целых заводов, предприятий, а то и отраслей промышленности. Это стало возможным после внедрения автоматизации на всех уровнях - от конкретных станков и объектов до организации всей системы в целом.

Все контрольные и управляющие функции в данном случае сосредоточиваются в одном узле. Человек освобождается в этом случае от решения мелких оперативных задач и становится своеобразным стратегом производства, решая общие вопросы управления и планирования с помощью ЭВМ.

Недавно в эксплуатацию вступила автоматизированная информационно-справочная система "Металл", разработанная специально для Союзглавметалла. Эта кибернетическая система имеет отношение к работе промышленности в масштабе всей страны. В московском авиационном узле действует автоматизированная система "Сирена-1" массового обслуживания продажи билетов и резервирования мест в огромных количествах пунктов, разбросанных по всему городу и области. На Львовском телевизионном заводе вот уже много лет действует автоматизированная система управления, разработанная для предприятия с массовым производством. Система следит за технологией производства, соблюдением графика, использованием материалов, рабочей силы и так далее. Система ведет полный учет и отчетность по заводу. Машина "Минск-22", заложенная в основу системы совместно с использованием хорошо организованной диспетчерской службой, печатными устройствами, сигнализацией, табло и другим, отлично справляется со своими задачами. Введена в опытно-промышленную эксплуатацию автоматизированная информационно-справочная система "Аптека", ведущая учет, заказ, отпуск, отчетность по лекарствам, имеющимся на многочисленных складах и в аптеках. Через эту систему можно мгновенно получить любую справку по аптечному хозяйству страны. Уже несколько лет в Москве работает на десятки заинтересованных учреждений автоматизированная система "Реферат", обеспечивающая быстрый поиск научной и технической литературы по основным направлениям науки. Произведенная микрозапись всех данных по приборостроению дает возможность мгновенно получить необходимые проектировщикам данные. На 30 процентов сокращается время, необходимое для создания того или иного оборудования. Свыше 10 систем такого характера работают сейчас и в нашем сельском хозяйстве, выполняя координационные и управленческие функции.

Но обратимся к другой области техники. Машина может проектировать машину. Советские ученые из института, руководимого Героем Социалистического Труда академиком Виктором Михайловичем Глушковым, впервые в мире построили электронно-вычислительную машину, спроектированную другой машиной.

Рожденный "умной электроникой" МИМ - Малая интегрирующая машина - насчитывает в своей схеме свыше полутора тысяч полупроводников. Почти все узлы машины, являясь совершенно оригинальными, созданы в обход традиционных решений на основе нового математического метода конструирования счетных устройств, разработанного в институте.

Мало того, что это наиболее выгодный метод конструирования вычислительных автоматов, говорят ученые, но применение в этом случае машины для конструирования дает основание говорить о том, что "таинство" конструирования становится доступным рядовому математику-конструктору.

Да, автоматический конструктор может прийти на помощь и инженеру - проектировщику станков. Эта почти сказочная установка находится сегодня в процессе создания. Внешне машина будет выглядеть следующим образом: на небольшом плоском экране создается математический макет проектируемого механизма. Этот макет, управляемый кибернетической машиной, как бы реагирует на перемещение любых звеньев сложного механизма.

Как известно, любая деталь механизма ограничена поверхностями. Это могут быть плоскости, цилиндры, сферы, конусы и так далее. Все эти детали могут быть записаны в виде уравнений. Рассчитывающая машина хранит у себя в памяти большой запас разных систем уравнений. В этом случае проектирование сводится к тому, что машина как бы непрерывно воспроизводит поток гибких деталей, размер которых может меняться по воле конструктора в соответствующих пропорциях и направлениях. Конструктор воплощает свою мысль, не затрачивая времени на вычерчивание сложных чертежей. За него работает машина.

В Новосибирском государственном университете недавно защищалась диссертация на тему "Некоторые вопросы применения электронных математических машин в исторической науке". Автор работы В.А.Устинов доказал, что новая техника машин может быть с успехом использована в археологии, антропологии, этнографии, нумизматике и других областях исторических наук, где раньше требовались десятилетия для переработки материала.

Целая отрасль замечательного использования машин связана с теорией массового обслуживания. Что это такое? Это теория, помогающая при проектировании газовых, электрических, водопроводных систем, железной дороги и автострады. По этой теории можно проектировать и размещать магазины, бытовые предприятия в зависимости от населения того или иного района. По этой теории можно давать точные ответы: сколько понадобится времени потребителям на ожидание, пока их обслужат, как долго придется больному ждать приема в больнице, как быстро можно взять билет в театр. Машины легко справляются с решением всех этих задач.

Наконец, машины полезны при планировании и разработке экономических перспектив. Однако здесь возникает много трудностей. Пока еще неизвестно, как выразить на машине понятия - себестоимость, прибыль, каковы пути ценообразования.

Экономисты-математики утверждают, что грамотное машинное планирование экономики в состоянии было бы увеличить продукцию нашей промышленности не менее чем в полтора раза без единой копейки дополнительных капиталовложений. Как говорится, игра безусловно стоит свеч.

В будущем можно будет говорить о машинном планировании всего народного хозяйства. Математическая модель народного хозяйства страны, конечно, будет представлять собою очень сложную систему - вероятно, с миллионами уравнений и миллионами неизвестных. Лучшие сегодняшние машины решают задачи с 500 уравнениями и 500 неизвестными. Но и быстродействие машин и объемы их памяти растут. Кроме того, ученые ищут пути упрощения планирования крупных объектов. Возможно, например, объединять целые группы предприятий, связанных между собой в отдельные модели. Они могут представлять собой блоки-модели, входящие в общую машину. Важен смелый и решительный поиск нового, нужно коренным образом перестроить сознание людей, занимающихся экономикой. К нам пришел энергичный, умный, работоспособный помощник, которого не следует опасаться, а наоборот, его нужно принимать как товарища по труду.

Удивительно интересно использование кибернетических машин в науке. "Зрячая" машина может мгновенно производить расчеты, на которые лаборанты должны были бы затрачивать часы и даже дни. Вот на плоскую поверхность высыпали порошок, состоящий из частиц различного размера. Размер отдельных пылинок - десятая доля микрона. Как подсчитать, сколько пылинок мельче, сколько крупнее? Зрячая машина мгновенно дает ответ, потому что она видит число частиц как бы одновременно. А лаборанту необходимо считать каждую пылинку. В лабораториях, занятых порошковой металлургией, такие машины могут дать значительное повышение производительности труда лаборантов.

В медицине существует такое понятие - формула крови. Каждый из нас получал при анализе крови маленький листок, где было указано количество кровяных шариков. Обычно этот расчет производится под микроскопом зрительно. За 15-20 минут врач подсчитывает количество этих частиц крови. Кроме того, зачастую два врача, исследуя кровь больного, дают различные анализы. Автоматический счетчик мгновенно подсчитывает количество частиц того или иного размера.

Наконец, автоматы могут произвести подлинную революцию в диагностике такой страшной болезни, как рак. Известно, что в начальной стадии заболевания в крови появляются осколки раковых клеток. Они отличаются от нормальных и по размеру и по цвету. Но обнаружить такие осколки чрезвычайно трудно. Через вену в течение часа проходит не более одного-двух осколков. Как их заметить врачу, если даже он использует микроскоп? Бесполезная работа.

Телевизионный автомат гораздо более наблюдателен. К тому же он никогда не устает. Он может часами наблюдать за кровью больного, и в случае появления раковой клетки он мгновенно передает звуковой или световой сигнал, привлекая внимание врача.

Подлинную революцию в медицине могут совершить диагностические машины. Как известно, прежде чем лечить больного, врач должен поставить диагноз, то есть установить, что за болезнь у человека. Это не всегда легко. Вот почему врачу нужны все данные больного: температура, анализы крови, желудочного сока, величина кровяного давления, а возможно, и еще более сложные анализы. Располагая всеми этими данными, беседуя с больным, врач ищет в своей памяти ассоциацию с тем, что он видит и осмысливает, знакомясь с больным и его анализами. Чем опытнее врач, тем богаче копилка его памяти, которая приходит с практикой и во время обучения. Но в памяти бывают провалы, поэтому возможны ошибки.

Кибернетическая машина держит в своей памяти тысячи и тысячи симптомов, сотни результатов анализов. Сопоставление их характеризует ту или иную болезнь. Если болезни схожи и вызывают приблизительно одни и те же изменения в организме, то в каждом случае обязательно присутствует какая-то отличительная особенность. Она тоже зафиксирована машиной.

Получив от больного все данные, машина констатирует, чем болен человек. Иногда это может быть конкретный ответ, иногда машина может выдать несколько предположений, предоставляя возможность самому врачу, непосредственно беседующему с больным, из этого ограниченного списка болезней установить окончательно ту, от которой нужно лечить человека.

Мы заглядываем глубже. С помощью машин могут быть выданы рецепты. Ведь, имея в памяти огромное количество симптомов, машина может рекомендовать те или иные рецепты.

Однажды известный французский кибернетик Франсуа Пеша устроил соревнование между машиной и человеком - между электронным диагностиком и врачом. В машину было заложено 800 симптомов заболеваний глаза. Вслед за этим машина получила подробные сведения о состоянии больного. Затем больного предложили вниманию врачей. Дала ответ машина - дали ответ врачи. К счастью, диагноз совпал. Но интересно, что к своему ответу машина добавила еще четыре названия болезней. Это были очень редкие заболевания. "Как я мог о них забыть! - воскликнул раздосадованный врач. - Я обязательно должен был вспомнить о них".

Мы ни в какой степени не хотим принизить достоинство врача, мы только хотим подчеркнуть, что машина не может ничего позабыть, потому что она не человек, а машина.

Диагностические машины - это своего рода копилка знаний врача. Ведь без заполнения ее памяти машина не может давать никаких советов, а чтобы заполнить ее память, нужно быть очень хорошим врачом.

Возьмите к примеру, как машина определяет болезни сердца. Известный хирург Николай Михайлович Амосов ограничился 90 признаками порока сердца. Составив из них 156 различных сочетаний, он получил 156 вариантов болезни.

Получив сведения о больном, машина начинает сравнение этих сведений с теми 156, которые ей известны. Она взвешивает более важные и второстепенные признаки, проверяет признаки, обнаруженные у больного. После этого она выдает врачу пять возможных болезней, наиболее близко подходящих к диагнозу. Эти пять вариантов с указанием, насколько та или иная болезнь близка к истине, поступают в распоряжение врача. В этом случае именно врач должен найти правильный ответ и принять окончательное решение.

Однако обратимся к событиям более веселым. Как-то американский ученый Стиглер поставил перед собой задачу - составить наиболее дешевую диету питания. Имеется 77 различных видов пищи. В каком количестве должен покупать человек продукты, во-первых, чтобы затратить как можно меньше денег, а во-вторых, чтобы удовлетворить потребность организма в необходимом количестве витаминов, белков, углеводов, жиров и так далее? Перед ученым была задача с девятью уравнениями, связанными с необходимыми для жизнедеятельности человека веществами, и семьюдесятью семью переменными - это число видов пищи.

Стиглер производил расчеты на счетной машине. В итоге он получил диету, состоящую из пяти видов пищи: пшеничная мука, сгущенное молоко, капуста, шпинат и фасоль. Стоила эта пища очень дешево и полностью отвечала потребностям организма. Но настолько безвкусна и однообразна была пища, что кто-то зло и остроумно заметил: На подобной диете мог остановиться лишь калькулятор концентрационного лагеря!

Видимо, правильно решая задачу математически, нельзя отбрасывать то, что составляет сущность человеческого вкуса. Кибернетика может найти применение и в архитектуре. В Центральном институте типового и экспериментального проектирования в Москве ведутся интересные исследования электронно-математических машин в проектировании жилищ. Как лучше выбрать объемно-планировочное решение зданий с помощью машины? Для решения этой задачи в общем плане потребовалось бы рассчитать 100 вариантов гостиниц от 1 до 25 этажей, вместимостью от 16 до 2500 мест. Пришлось бы составить подробные сметы на 2500 зданий. Если бы этой работой занимался один человек, ему потребовалось бы для ответа не менее 40 месяцев. Электронная машина справляется со своим делом значительно скорее. Она способна точно определить размеры здания, количество и состав помещений, число лифтов, число лестниц, характер холлов и гостиных. Машина дает не только полную информацию о здании - она может даже дать и экономический анализ здания.

Но это еще не главное. Машина должна подумать и об эстетической оценке, а это уже дело не машины, а конструктора. В буржуазном обществе погоня за техникой порой принимает уродливые формы. Их мы обнаруживаем и в области кибернетики. Так, в Японии была изобретена машина-автомат, способная, как сообщала пресса, устраивать благополучный семейный очаг. Это своеобразный электронный сват! Уплатив определенное количество денег и опустив жетон в машину, холостяк или одинокая девушка могут получить развернутый список женихов или невест с краткими характеристиками и даже с фотографиями.

Американцы пошли куда дальше. После продолжительных научных исследований они сконструировали аппарат, который якобы может измерять силу чувства, силу любви. Эта электронная гадалка, работающая по принципу "любит - не любит", берет на себя смелость говорить о силе чувства влюбленных. Желающие проверить свои чувства садятся на своеобразный электрический стул, от которого в разные стороны расходится целая сеть проводов. Влюбленных заставляют целоваться. По миганию сигнальных ламп, по поведению стрелок приборов ассистенты дают свои заключения. Удивительно просто, не правда ли? Хочется спросить зарубежных конструкторов: При чем же здесь электроника?

15 мая, пятница. "Все это, конечно, здорово, - думал я, вспоминая вчерашний разговор о необыкновенных возможностях ЭВМ, - но что может в масштабах страны дать нам кибернетика при решении многочисленных задач, связанных с самыми конкретными заданиями пятилетнего плана?"

- Для меня, инженера, связавшего с кибернетикой свою жизнь, - говорит Николай Трошин, - очень важно общественное признание этого направления науки.

- Ты прав, - перебивает его Кузовкин, - ведь было же время, когда кибернетику считали чуть ли не откровенным идеализмом.

- Давай не вспоминать старого, Петя. Не думай, что все новое пробивается в жизнь запросто. Его не всегда встречают с распростертыми объятиями. Кое-кто из доморощенных философов встретил кибернетику в штыки, объявив ее буржуазным порождением. Но посмотри: все довольно быстро стало на свое место, когда ученые и инженеры разобрались в практической сущности дела. Сегодня кибернетика внесена в планы нашего строительства, как одна из его движущих сил.

- Эх ты, Петя! - перебила Трошина Нина. - "Кибернетика" теперь уже настолько привычное слово, а ты все за старое...

Этот разговор вновь выплыл на поверхность во время моей поздней беседы с Кибером.

- Я, конечно, подслушал ваш утренний разговор, - небрежно бросил мне Кибер. - Как вещает пословица: "Кто старое помянет - тому глаз вон".

Автор: Ты опять цитируешь. Но не забывай историю. На ней строится не только настоящее, но и будущее. Наше будущее... Этому мы должны обучать и нашу молодежь, осваивающую кибернетику.

Кибер: Еще бы нет... Хотите последние цифры по высшему образованию в стране?

Автор: Давай...

Кибер: В СССР около пяти миллионов студентов. Из них половина заочников. За годы восьмой пятилетки подготовлено 2,6 миллиона специалистов. За девятую пятилетку выпуск возрастет до 3,4 миллиона.

Автор: Спасибо, Кибер, твоя эрудиция вне сомнения. А ведь именно ее-то мы и ждем от ЭВМ во многих случаях.

Василий Дмитриевич Захарченко, 1975 год