Это устройство в принципе является усилителем приложенного усилия, или крутящего момента. При помощи остроумной конструкции Буш поместил подобные механические усилители между ступенями своей вычислительной машины и, таким образом, оказался в состоянии эффективно осуществить то, что оставалось лишь мечтой для Баббеджа.
В ранний период работы Ванневара Буша, до того как на фабриках появились какие-либо быстродействующие автоматические управляющие устройства, я заинтересовался проблемой дифференциального уравнения в частных производных. Работы Буша имели дело с обычным дифференциальным
[с.154]
уравнением, где независимой переменной являлось время, и оно повторяло в своем временном ряде ряд явлений, которые она анализировала, хотя, возможно, при другой скорости. В дифференциальном уравнении в частных производных величины, которые заступают место времени, развертываются в пространстве, и я заявил Бушу, что, принимая во внимание технику разложения телевизионного изображения, которая в то время быстро развивалась, мы должны сами учитывать подобную технику для изображения многих переменных, скажем переменных пространств, в отличие от одной переменной времени. Сконструированная на этой основе вычислительная машина должна работать на чрезвычайно большой скорости, которая, на мой взгляд, исключает механические процессы и отбрасывает нас опять к электронным процессам. Более того, в такой машине все данные должны записываться, читаться и стираться с быстротой, совместимой с быстротой других операций машины; и, кроме того, что эта машина включает в себя арифметический механизм, она должна также включать логический механизм и должна быть способна разрешать проблемы программирования на чисто логической и автоматической основе. Идея программирования на фабрике уже была известна благодаря работам Тэйлора и Фрэнка и Лилиан Джилбретов по хронометражу, и она созрела, для того чтобы се применили к машине. Эта проблема вызывала значительные трудности в деталях, однако больших трудностей п принципе не было. Таким образом, в 1940 году я был убежден, что создание автоматического завода в порядке дня, и сообщил об этом Ванневару Бушу. Последующее развитие автоматизации как до, так и после опубликования первого издания этой книги убедило меня в том, что я был прав в своем утверждении и что это развитие может явиться одним из величайших факторов, обусловливающих социальную и техническую жизнь грядущего века, ключевым явлением второй промышленной революции.
На одной из своих ранних фаз дифференциальный анализатор Буша выполняет все основные функции усиления. Он использует электричество только для того, чтобы дать энергию двигателям, ведущим машину в целом. Такой вид вычислительного механизма был промежуточным и переходным. Очень скоро стало очевидным, что соединенные при помощи проводов, а не валами усилители, имеющие
[с.155]
электрическую природу, являются как менее дорогостоящими, так и более гибкими, чем механические усилители и соединения. Соответственно в позднейших видах машин Буша использовались электронно-ламповые устройства. Эти устройства продолжали использоваться во всех преемственных аппаратах, представлявших собой или то, что теперь называется счетно-решающими устройствами непрерывного действия, которые работают главным образом путем измерения физических величин, либо цифровые устройства, которые работают главным образом путем счета и арифметических операций.
После войны развитие этих вычислительных машин шло очень быстро. Для большой области вычислительной работы они проявили себя гораздо более быстродействующими и более точными, чем человек-вычислитель. Их скорость давным-давно достигла такого уровня, что исключается какое-либо вспомогательное вмешательство человека в их работу. Таким образом, эти машины создают ту же самую потребность замены человеческих способностей машинными способностями, какую мы находим в приборе управления огнем в зенитной артиллерии. Части машины должны разговаривать друг с другом на соответствующем языке, не обращаясь к человеку и не слушая его, кроме как на начальной и конечной ступенях процесса. Здесь перед нами опять-таки элемент, содействующий общему одобрению распространения идеи сообщения на машины.
В этом разговоре между частями машины часто необходимо заметить уже сказанное машиной. Здесь вступает в действие принцип обратной связи, который мы уже рассматривали и который старше своего воплощения в рулевой машине корабля и по крайней мере фактически так же стар, как клапан, регулирующий скорость вращения вала в паровой машине Уатта. Этот регулирующий клапан предотвращает сильное вращение вала в машине, когда устранена ее нагрузка. Если вал машины начинает бешено вращаться, то шары регулятора от центробежного действия поднимаются вверх и тем самым поднимают рычаг, который частично уменьшает степень наполнения цилиндра паром. Таким образом, тенденция к возрастанию числа оборотов вызывает частичную компенсирующую тенденцию к замедлению. В 1868 году Максвелл подверг этот метод регулирования тщательному математическому анализу.
[с.156]
Здесь обратная связь используется для регулирования числа оборотов машины. В рулевой машине корабля обратная связь регулирует положение руля. Человек у штурвала приводит в действие легкую передаточную систему, используя цепи или гидравлическую трансмиссию; эта передаточная система в свою очередь приводит в движение одну из деталей механизма в отделении, где помещается рулевая машина. Специальный аппарат отмечает расстояние между этой деталью и румпелем и, учитывая это расстояние, управляет поступлением пара в каналы паровой рулевой машины или каким-нибудь аналогичным поступлением электроэнергии, если мы имеем дело с электрической рулевой машиной. Каковы бы ни были специфические соединения, это изменение поступления энергии всегда происходит таким образом, чтобы привести в соответствие румпель и пришедшую в движение от рулевого колеса деталь. Таким образом, один человек у штурвала может с легкостью выполнять то, что лишь с трудом могла бы сделать целая команда у старого, приводимого в действие живой силой штурвала.
До сих пор мы приводили примеры, где процессы обратной связи имеют преимущественно механическую форму. Однако ряд операций такой же структуры можно выполнить электрическими и даже электронными средствами. Эти средства в будущем обещают быть стандартным методом проектируемых аппаратов управления.
Тенденция к автоматизации заводов и машин существует давно. Кроме как ради некоторых специальных целей, никто больше уже не думает о производстве болтов на обычном токарном станке, где токарь должен наблюдать за движением резца и регулировать его вручную. В настоящее время производство болтов в большом количестве без серьезного вмешательства человека представляет собой обыденную задачу обыкновенного винторезного станка. Хотя в этом станке специально не используется ни процесс обратной связи, ни электронная лампа, этот станок достигает почти аналогичных целей. Обратная связь и электронная лампа сделали возможным не спорадическое конструирование отдельных автоматических механизмов, а общую политику создания автоматических механизмов самых различных типов. В решении этой задачи принципы таких устройств были подкреплены нашим теоретическим исследованием сообщения, которое полностью учитывает
[с.157]
возможности сообщения между машиной и машиной. Именно это стечение обстоятельств делает в настоящее время возможным новый век автоматики.
Существующая сейчас промышленная техника включает в себя всю совокупность результатов первой промышленной революции наряду со многими изобретениями, которые мы теперь рассматриваем в качестве предтечи второй промышленной революции. Каковы могут быть точные границы между этими двумя революциями, об этом рано говорить. По своим потенциальным возможностям электронная лампа определенно принадлежит к промышленной революции, отличающейся от века энергии; и все же только в настоящее время подлинное значение изобретения электронной лампы понято в достаточной мере, для того чтобы отнести настоящий век к новой, второй промышленной революции.
До сих пор мы говорили о существующем положении дел. Мы охватили лишь небольшую часть различных сторон предыдущей промышленной революции. Мы не упомянули ни о самолете, ни о бульдозере наряду с другими механическими орудиями строительства, ни об автомобиле, ни даже об одной десятой из тех факторов, которые превратили современную жизнь в нечто совершенно непохожее на жизнь любого другого периода. Однако справедливо будет отметить, что, за исключением значительного числа изолированных примеров, промышленная революция до настоящего времени шла по линии замены человека и животного как источника энергии машинами, не затрачивая в какой-либо значительной степени другие человеческие функции. Лучшее, что рабочий, пользующийся киркой и лопатой, может делать, чтобы заработать себе на жизнь в настоящее время, – это действовать в качестве своего рода уборочной машины, идущей вслед за бульдозером. В любых имеющих важное значение отношениях человек, у которого нет для продажи ничего, кроме своей физической силы, не может продать ничего, на что стоило бы потратить кому-либо свои деньги.
Нарисуем теперь картину более совершенного века – века автоматики. Рассмотрим, например, как будет выглядеть автомобильный завод будущего, и в частности сборочная линия, представляющая собой ту часть автомобильного завода, которая использует наибольшее количество
живого труда. Последовательность операции будет
[с.158]
управляться устройством, подобным современной быстродействующей вычислительной машине. В этой книге и в других своих работах я часто говорил, что быстродействующая вычислительная машина – это в основном логическая машина, противопоставляющая различные предложения друг другу и выводящая из них некоторые следствия. Можно свести всю математику к выполнению ряда чисто логических задач. Если такой образец математики воплощен в машине, то эта машина будет представлять собой вычислительное устройство в обычном смысле. Однако такая вычислительная машина, кроме решения обычных математических задач, будет способна решать логическую задачу распределения по каналам ряда приказов относительно математических операций. Поэтому такое устройство будет содержать, подобно тому как его действительно содержат современные быстродействующие вычислительные машины, по крайней мере один большой узел, который предназначен для выполнения чисто логических операций.