За рулем

Знакомьтесь - роботы!

К оживленному перекрестку на большой скорости приближается такси. Водитель следит за сигналами регулировщика или светофора, наблюдает за машинами, движущимися впереди, слева, справа. Он не только следит - он действует, принимает решения, управляет машиной. Он должен предусмотреть все, что может произойти, решить, будет ли ждать вот этот пешеход, пока машина проедет, или очертя голову кинется через перекресток. Он должен рассчитать, с какой силой надо тормозить, чтобы обеспечить полную безопасность проезда перекрестка. Окружающий его внешний мир чрезвычайно сложен, стратегия и тактика этого мира слагаются из стратегий и тактик десятков машин и сотен людей. Он должен быстро ориентироваться в этом мире, безошибочно действовать в самых сложных ситуациях.

Не кажется ли вам, читатель, что понятие "физический труд" не очень подходит для описания всех этих обязанностей, составляющих процесс управления, хотя шоферов и относят к лицам физического труда?

Водитель, управляющий автомобилем, трактором, комбайном, - один из множества примеров, когда человек управляет машиной без вмешательства ЭВМ. Понятно, что до появления компьютеров так действовала вся техника, которой было вооружено человечество.

Прежде чем космический корабль отправится в путь, даже еще прежде, чем его начнут строить, он уже успевает много раз совершить то путешествие, для которого предназначен. Это путешествие он проделывает в формулах и расчетах. Его запускают с теоретической "стартовой площадки"; каждый этап, каждый маневр космического полета опирается на бесчисленные математические операции и выкладки, учитывающие особенности самого корабля и устройств его запуска, силы, действующие на него в полете, предусматривающие любые случайности, возможные при запуске, полете, посадке.

Но вот корабль отправляется в настоящий полет. В этом полете его сопровождает специальная бортовая ЭВМ. Начинается настоящее управление кораблем, управление, в процессе которого время нельзя ни растянуть, ни сжать, ни повернуть вспять, нельзя "переиграть" заново аварийную ситуацию, нельзя ни на мгновение "оторвать руки от руля".

Орбитальные полеты, встречи в космосе, посадка на Луну, возвращение на Землю, маневрирование в космосе, навигация, вход в плотные слои атмосферы на пути домой и сопряженные со всеми этими и другими составляющими космического полета процессы управления требуют непрерывного участия или соучастия компьютера, требуют мгновенных решений и расчетов, превышающих способности человека.

Не думайте, что ЭВМ ведет космонавта за руку по космическим пространствам. У него уйма своих забот, но это заботы человеческие, с которыми он может справиться благодаря своим физическим и умственным возможностям (у космонавта эти возможности должны быть развиты в высшей степени!). А функции, требующие сверхчеловеческих возможностей, берет на себя компьютер.

Управлять космическим кораблем в одиночку человек не может. Без ЭВМ не было бы космических полетов, высадки на Луну, мы не знали бы, как она выглядит вблизи. И это только один пример того, чего мы были бы лишены без компьютеров.

Управление - вот еще одно гигантское применение ЭВМ буквально во всех областях человеческой деятельности. Вывеску с надписью "ВЦ" вы можете увидеть в Госплане Союза ССР, там ЭВМ помогают управлять экономикой страны; в министерствах и ведомствах они обеспечивают управление деятельностью отрасли, на заводах - управление производством и используемым там оборудованием.

Человек вдвоем с ЭВМ может справиться с невероятно сложными процессами управления. Ну а с какими процессами управления может справиться компьютер без непосредственного участия человека в этом процессе?

Прокатный стан на сталелитейном предприятии катает из раскаленной заготовки (ее называют слябом) стальную ленту толщиной в бумажный лист и длиной 400 метров. Этой сложной работой управляет компьютер.

Но прокатный стан - машина узкоспециализированная. Его продукция всегда одна и та же - лента, даже если одна партия ленты должна быть немного толще, другая тоньше. Главная задача компьютера - обеспечить высокую производительность и высокое качество работы стана. А есть множество машин, продукция которых очень часто меняется. К их числу в первую очередь относятся металлорежущие станки. Они предназначены для обработки любых изделий, любой формы, самых различных размеров; их так и называют универсальными станками. 30 лет назад для управления этими станками были нужны люди - токарь, фрезеровщик, сверловщик.

Мы уже упоминали, что экономисты отнесли к "чудесам 20 века" наряду с компьютером и ядерной энергией станки с цифровым управлением, на которых можно обработать любое изделие без участия человека. 20 лет назад уже тысячи таких станков обрабатывали металл в цехах машиностроительных заводов. Сегодня таких станков десятки, сотни тысяч, будут их миллионы.

Но прогресс в этой области не исчерпывается одной только количественной стороной. Компьютер рассчитывает программу, по которой должен работать станок. Эта программа наносится в определенном коде на тот или иной так называемый носитель информации, например, в виде "отметок" на магнитную ленту, изменяется обрабатываемое изделие - меняется лента.

При всей гибкости и универсальности такой системы ей свойствен существенный недостаток. Между станком и ЭВМ вклинивается нежелательный посредник - магнитная лента, - требующий дополнительного оборудования и времени для записи и считывания программ, снижающий оперативность взаимодействия двух машин - технологической (станок) и управляющей (ЭВМ).

20 лет назад ЭВМ были громоздки и более дороги, чем сегодня. Тогда казалось недопустимо расточительным и технически невозможным соединять "напрямую" каждый станок или группу станков со своей "персональной" ЭВМ.

Сегодня все начинает выглядеть по-другому, причем не только в умах ученых и инженеров, но и в конкретных разработках, макетах, станках, целых участках станков, непосредственно управляемых компьютерами.

Две машины работают в тесном контакте, непрерывно обмениваясь информацией, работают в таком темпе, в каком не может работать ни один токарь или фрезеровщик, ни один человек. Можно не сомневаться, что многие из тех миллионов станков, что войдут в строй через 15-20 лет, будут иметь свои собственные компьютеры - малогабаритные, быстродействующие, надежные, придающие станкам многие из тех свойств и качеств, какими они обладали, когда ими управлял человек - токарь и фрезеровщик, и придающие им, кроме того, ряд других полезных качеств, какими не обладает ни один человек.

Металлорежущие станки - машины с более высоким уровнем универсальности, чем прокатный стан. И для того чтобы в полном объеме использовать эти их свойства, управляющие компьютеры должны осуществлять функции значительно более сложные, чем при управлении прокатным станом.

Несколько приведенных примеров, как кажется, достаточно наглядно иллюстрируют возможность компьютерам находиться "за рулем" самых различных машин, управлять движениями всех их механизмов и устройств.

Не правда ли, какие разнообразные функции выполняют компьютеры? Они производят сложнейшие вычисления, запоминают гигантское количество информации и с колоссальной скоростью ее обрабатывают, они быстро и точно управляют машинами, осуществляя все более сложные функции управления без вмешательства человека.

Исполнительные механизмы различных машин, механические руки и управляющие ими системы, электронный "мозг" сращиваются все теснее и теснее. Они превращаются в единое целое - в автоматические машинные комплексы с цифровым управлением. Это уже предки тех машин, что сегодня называют роботами, это их ближайшие родственники, вместе с которыми они уже начали работать бок о бок.

Промышленные роботы - машины с цифровым управлением, не появились сами по себе, внезапно и неожиданно, их предшественники - самые различные системы цифрового управления. Они наравне с другими системами техники неизбежное порождение научно-технического прогресса, им предстоит занять важные позиции на фронте автоматизации самых разнообразных технологических процессов. Именно поэтому со словом "роботы" мы встретились только в конце этой главы, в которой попытались коротко рассказать о том, что служило и служит научной и технической "питательной средой" для их появления и совершенствования, об "ЭВМ-революции" и ее последствиях. И еще одно замечание нужно сделать, прежде чем двигаться дальше. Если бы вопрос: "Кто умнее - компьютер или человек?" - сводился к тому, кто быстрее считает, больше помнит, точнее управляет, то человек из этого соревнования выбыл бы уже сегодня. Только вот он никак не соглашается, что живой человеческий ум, интеллект можно вместить даже в такие, казалось бы, очень широкие рамки - и считать, и запоминать, и управлять!

Специально для компьютеров, специально для того, чтобы отделить машину от человека, были придуманы новые понятия - "искусственный мозг", "искусственный интеллект". В этих понятиях нам волей-неволей придется разобраться, тем более что искусственный интеллект для роботов - это как раз то, что придает им качества, которые все-таки напоминают человеческие.

Наука и техника начали новый, уже четвертый тур попыток создать нечто "по образу и подобию". Теперь мы знаем, что они располагают такими средствами и возможностями, накопили такой опыт, вооружены такими идеями, что попытки эти делаются с самыми серьезными намерениями. Учитывая это, нам теперь просто необходимо поговорить о том, что же представляет собой тот живой оригинал, по которому собираются строить технические копии.

Как он устроен, как устроены мы с вами, как мы движемся и действуем? Не зная этого, как можно судить о том, хороша ли копия, какими из свойств и качеств оригинала она обладает?

И.И.Артоболевский, А.Е.Кобринский, 1979 год