А дальше?
Центральным узлом отливной машины является так называемая матричная рамка, которая несет 225 матриц, расположенных в 15 рядов. Каждая матрица — медный брусочек квадратного сечения. На торцах этих брусочков выполнены вдавленные изображения букв, цифр, различных типографских знаков.
Под матричной рамкой располагается отливной аппарат, который букву за буквой отливает из легкоплавкого сплава весь набранный текст.
Отливные буквы и знаки автоматически собираются в строки, образующие печатную форму, которая в дальнейшем устанавливается в печатной машине и тискает книжную страницу.
Пневматическая система управления монотипа должна каждый раз автоматически останавливать матричную рамку так, чтобы над отливным аппаратом оказывалась матрица именно той буквы, которую следовало отлить.
Не следует думать, что процессы перестановки рамки и отливки букв занимают много времени. В одну секунду машина отливает три буквы, успевая отливать текст, набранный двумя наборщиками.
Мы коротко познакомились с тремя машинами. Они автоматически воспроизводят заданный узор ткани, заданную музыкальную мелодию, заданный текст.
Количество примеров использования перфорированных лент и карт для управления работой различных машин можно было бы значительно увеличить. Однако в этом нет необходимости. Для нас важно, что три описанные выше машины осуществляют самые различные процессы, а вместе с тем идеи, положенные в основу их построения, имеют много общего.
Прежде всего бросается в глаза, что совершенно одинаковым способом задается их программа работы. И узор, и мелодия, и текст зашифровываются в виде пробивок либо на картоне, либо на ленте. Есть отверстие — действие совершается, нет отверстия — действие не совершается.
Но, помимо этого внешнего сходства, имеется еще одна черта, общая для этих машин: действия, которые совершаются системой управления, предельно просты независимо от сложности программы.
В устройстве Жаккара крючок либо занимает вертикальное положение, либо отклонен.
Рычаг пианолы либо поднят, либо опущен.
Упор монотипа либо выступает, либо утоплен.
«Да» — «нет»! Это ведь хорошо нам известный двоичный код.
Идея шифрования программы в форме пробивок или других отметок на перфокартах или на других носителях программы, так же как и идея представления сложной программы в виде совокупности простейших элементов, получила в последние годы широкое развитие и применение при создании машин и станков с программным управлением.
Разрабатывая машину, предназначенную для обработки того или иного изделия, конструктор стремится так спроектировать ее механизмы и устройства, чтобы они по возможности просто и надежно воспроизводили, или, как говорят, моделировали, заданную программу технологического процесса.
Механизмы спичечного автомата предназначены только для того, чтобы иметь дело с деревянными щепочками определенного размера и формы. Торговый автомат предназначен для определенной монеты или определенного набора монет. В этом нет беды, поскольку конструкции спички, лампочки, консервной банки, пончика, нити годами остаются неизменными. Надо только, чтобы машины выпускали эти изделия в возможно больших количествах. И ничего плохого нет в том, что их механизмы год за годом работают по одной и той же программе.
Но существует гигантская область техники — машиностроение, — продукция которой далеко не отличается таким постоянством. Конечно, и тут множество изделий годами и даже десятками лет не меняют своей конструкции: болты, винты, гайки, шайбы, шарикоподшипники и ряд других деталей и целых узлов. Но вместе с тем каждая новая машина, прибор, устройство содержат оригинальные, новые детали. Каждую из таких деталей надо обрабатывать по своей особой программе. Значит, совершенно необходимо иметь такие машины, программу работы которых можно легко и быстро менять, чтобы обрабатывать различные изделия. На примере копировальных станков мы видели, какие преимущества несет эта идея. Действительно, заменяя один копир другим, можно на одном и том же станке автоматически обрабатывать самые разнообразные изделия.
Но чтобы обработать изделие на копировальном станке, нужен прежде всего копир, который должен быть изготовлен с точностью, превышающей точность самого изделия.
Как обойтись без копира? В предыдущей главе был дан ответ на этот вопрос. Его подсказали станок Жаккара, пианола, монотип. Программа их работы задана, в виде пробивок на перфоленте или перфокартах. Чтобы они работали, не надо иметь образец ткани и приглашать пианиста.
Для перехода от одной мелодии к другой или изменения узоров достаточно только заменить ленту или картон.
Само собой разумеется, что гораздо проще в определенном порядке пробить ряд отверстий в бумажной ленте, не слишком заботясь об их размерах и форме, нежели изготавливать образец изделия, да еще с чрезвычайно высокой точностью.
Проще прежде всего потому, что перфорированная лента ни в коей мере не является образцом обрабатываемого изделия. Она вообще ничем не напоминает о своем конкретном назначении. Она не содержит сведений ни о цветах нитей, ни о музыкальных звуках, ни о типографских знаках. Если бы ленты, управляющие ткацким станком, пианолой, монотипом, были одинаковы по размерам и конструкции, а нитей, струн и печатных знаков было одинаковое число, то тогда на ткацком станке можно было бы «выткать мелодию», на пианоле «сыграть текст», а на монотипе «набрать узор».
Трудно сказать, как бы звучал созданный таким методом концерт для пианолы с оркестром на тему «Основы математической логики» или как бы выглядел узор «Чижик-пыжик». Но во всяком случае их действительно с полным основанием можно было бы назвать «конкретной музыкой» и «абстрактным узором». Неосуществима эта мысль только потому, что у ткацкого станка, пианолы и монотипа разное число исполнительных органов — крючков, клавишей, литер.
Запас сведений, заключенный в перфорированной ленте, касается только числа и выбора тех исполнительных органов, которые должны быть приведены в действие в данный момент. Эти сведения говорят о том, сколько и каких нитей надо поднять в данном такте работы машины, сколько и какие клавиши должны быть нажаты, сколько и какие упоры следует выдвинуть.
Но ведь других сведений и не надо, чтобы та или иная из этих машин работала совершенно исправно!
Металлорежущий станок обычно действует одним инструментом. У него нет десятков клавишей, сотен литер и тысяч нитей. Что в этом случае должно быть «записано» на перфоленте, перфокартах, на любом другом носителе программы? И на этот вопрос уже был дан ответ.
Размеры и конфигурацию любого изделия можно с исчерпывающей полнотой описать числами. Значит, на ленте нужно записать числа, только числа, а станок построить так, чтобы он мог эти числа преобразовать в необходимые движения инструмента и обрабатываемого изделия.
В этом состоит идея, положенная в основу любой машины с цифровым управлением. Около двадцати лет назад многие инженеры, ученые и изобретатели в Советском Союзе, США, Англии начали приближаться к ее практическому осуществлению. С разных сторон, не сговариваясь, порой не подозревая о параллельно ведущихся работах, они шли к одной цели, руководствуясь одними и теми же путеводными нитями и соображениями.
Этому не следует удивляться. В области технического прогресса подобные случаи совсем не редкость.
Новая идея почти всегда назревает исподволь. Она еще не реализована, подчас даже еще не сформулирована точно. Но приходит, наконец, момент, когда ее техническое воплощение оказывается подготовленным. Тогда наступает «прорыв». В один прекрасный день оказывается, что над развитием этой идеи работают уже в течение длительного времени, что самые различные исследования, опыты и конструктивные разработки были нацелены на одно и то же, что многие люди разным образом выражали примерно одни и те же мысли и различными техническими средствами решали одну и ту же задачу.
А спустя больший или меньший промежуток времени над развитием и реализацией этой идеи в виде машин, приборов, инструментов, процессов уже работают во всем мире и создаются целые новые отрасли промышленности.
И подчас даже трудно бывает выяснить, кому принадлежит приоритет, кто первый сказал «а». Эту мысль подтверждает бесчисленное множество примеров.
В 1807 году вверх по реке Делавэр отправился пароход «Клермон». Его построил американец Роберт Фултон, имя которого знакомо каждому как создателя первого парохода. И вместе с тем далеко не каждый знает, что в течение двадцати лет, предшествовавших рейсу «Клермона», в ряде стран многими изобретателями были построены и испытаны 30 разных пароходов.
У вас дома, наверное, есть швейная машина. Обыденный предмет домашнего обихода, который вы подчас не замечаете. А она многое могла бы рассказать о себе.
Бедный портной, француз Бартоломео Тимонье, в 1830 году построил первую в мире действующую швейную машину. Она была изготовлена почти целиком из дерева и, конечно, нисколько не напоминала ту, которой мы теперь пользуемся. Но она шила! С ее помощью малоопытная швея легко обгоняла нескольких опытных мастериц.
Спустя десять лет около 80 таких машин шили форму для французских солдат. А спустя еще год парижские швеи, подобно лионским ткачам, боявшиеся, что машины отнимут у них последний кусок хлеба, разгромили мастерскую, сожгли машины и чуть не убили изобретателя.
Тимонье так и не оправился от этого удара и, сделав еще несколько неудачных попыток построить новые образцы своей машины, умер в нищете и забвении.
В 1832 году, то есть немногим позже Тимонье и, конечно, совершенно независимо от него, американский механик Хант изобрел машину, которая шила двумя нитками и иглой, имеющей ушко около острия. Эти элементы сохранились во всех современных швейных машинах.
Но Хант и не подумал взять патент на свое изобретение, а когда пятнадцать лет спустя, наконец, решил это сделать, оказалось, что он опоздал. Уже многие десятки изобретателей строили и усовершенствовали швейные машины, самых различных типов и конструкций, и их патенты перекрывали изобретение Ханта.