ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Коротко о кибернетике из "Основы автоматизации технологических процессов в машиностроении " Такие системы автоматизации называются самонастраиваю щимися или самоизменяющимися. Самонастраивающиеся сис темы позволяют решать сложные задачи управления, напри мер могут обеспечивать экстремальные (максимальные или минимальные) значения каких-либо заданных показателей (максимальный к. п. д., наибольшую производительность, паи меньшую стоимость операции). Такая система называется экстремальной. [c.135] Создание и развитие современных систем автоматического управления тесно связано с разработкой общей математической теории управления — кибернетики (от слова ки-бернес — рулевой). Современная кибернетика представляет целый комплекс сложных наук. Ее разделами являются теория автоматического управления и регулирования, теория информации, теория выполнения машинами логических операций, и в частности математических расчетов. Кибернетикой изучаются процессы управления и регулирования как в машинах, так и в живых организмах. При этом используются некоторые количественные аналогии между работой машины и деятельностью живого организма. [c.136] Процесс управления сложен и содержит разнообразные действия. Некоторые из этих действий человек выполняет интуитивно, рефлекторно, не задумываясь. Другие действия требуют участия творческого мышления. Рассмотрим простой пример — езду на велосипеде. Чтобы удержать равновесие, нужно поворачивать руль, поддерживать определенную скорость движения. Умелый велосипедист выполняет эти действия, основываясь на своем опыте, не задумываясь над тем, в какую сторону и на какую величину нужно повернуть руль и с какой силой нажимать на педали. Но, чтобы выбрать наивыгоднейший маршрут движения из одного места города в другое, нужно продумать, какой из возможных вариантов маршрута в данных условиях выгоднее. [c.136] Работами великого русского ученого-физиолога И. П. Павлова установлено, что одним из важнейших условий, обеспечивающих управление в живом организме, является существование различных рефлексов, которые позволяют реагировать на внешнее раздражение. [c.136] Центральная нервная система человека (спинной и головной мозг), которая управляет деятельностью живого организма, связана с различными организмами чувствительными нервами, образующими так называемые рефлекторные дуги. В каждой рефлекторной дуге имеется рецептор — окончание чувствительного нерва, воспринимающее внешнее раздражение. При воздействии раздражителя — звука, тепла, света — происходит возбуждение этого рецептора, которое по чувствительным нервам передается центральной нервной системе. Возбуждение служит источником информации, которая перерабатывается в центральной нервной системе, в результате чего вырабатывается сигнал. Сигнал передается рабочим органам человека с помощью двигательных нервов и вызывает их возбуждение (деятельность). [c.136] Рефлекторная дуга должна состоять не менее чем из двух нервных путей один — для передачи сигналов центральной нервной системе, другой — обратный — для передачи сигналов управления. Передачу сигналов информации обеспечивают чувствительные нервы, передачу сигналов управления — двигательные. [c.137] Рефлекс — это реакция живого организма, его нервной системы на поступающие извне раздражения. Часть рефлексов является врожденными или приобретается в первый период жизни (безусловные). Управление такими жизненно необходимыми органами, как органы дыхания, кровообращения, питания происходит на основе действия именно таких безусловных рефлексов. Но имеются еще и условные рефлексы, которые вырабатываются как у высших животных, так и у человека при определенных условиях. Широкую известность приобрели исследования возникновения и воздействия на живой организм условных рефлексов, проведенные акад. И. П. Павловым и его учениками. Каждый из нас знаком с его знаменитыми работами в этой области. Да и собственный опыт даст нам много наглядных примеров. По сигналу будильника мы просыпаемся. Обжигая палец, мы отдергиваем руку. Поскользнувшись и потеряв равновесие, пытаемся восстановить его. Во всех этих различных действиях, в разной реакции на внешнее раздражение есть важнейший общий признак — они выполняются немедленно, не задумываясь, благодаря приобретенному опыту, навыку, привычкам. [c.137] Вот еще пример. Рабочий обтачивает на токарном станке большую партию одинаковых валиков. Перед обработкой первой детали он тщательно продумывает план своих действий. Обрабатывая первые детали, внимательно следит за своими движениями, до тех пор пока не накопит определенный опыт, не выработает ряд условных рефлексов. При обработке следующих деталей действия рабочего также будут координироваться, управляться его сознанием, но главное значение будут уже иметь приобретенные навыки. [c.137] Действия управления, о которых мы говорили, связывая их с наличием и образованием различных рефлексов, относят к рефлекторным элементам управления. Но ведь управление в человеческом организме не ограничивается только ими. Сплошь и рядом мы сталкиваемся с такими действиями управления, которые не обеспечиваются одними только рефлекторными связями. Больше того, человек часто выполняет действия, противоречащие тем, которые следовало бы делать, повинуясь рефлексам. В этих случаях основное значение приобретает человеческое сознание. [c.137] Предположим, что нам предстоит обработать какую-либо деталь на токарном станке. Как всегда, необходимо обеспечить заданные технические условия и постараться обработать деталь быстрее и экономичнее. Изучая чертеж детали, мы получаем информацию о том, что требуется получить, а изучая за- готовку,— информацию о том, из чего получить. Кроме того, мы обычно имеем достаточно полную информацию о своем станке, его состоянии, возможностях, о режущем инструменте. Итак, в нашем распоряжении комплекс знаний и определенных правил, выработанных на основе собственного опыта или известных нам по опыту других людей. [c.138] Прежде чем начать обработку, мы выполняем ряд логических операций разного типа. Если деталь короткая, то мы решаем закрепить ее просто в трехкулачковом патроне если она длинная и нежесткая, то мы установим ее в центрах и используем люнет. Если нужно провести только черновую обработку детали, а жесткость детали большая, то мы выбираем наибольшую глубину резания и подачу, допускаемые станком и инструментом. Если припуск на обработку небольшой, то для получения высокой производительности мы можем увеличивать или подачу или скорость резания, или то и другое, в зависимости от условий обработки. Если требуется обеспечить низкую шероховатость обработанной поверхности, то нельзя обычным резцом работать с большой подачей. [c.138] С помощью таких же несложных логических рассуждений можно решить вопрос об использовании того или иного инструмента, о порядке обработки отдельных поверхностей детали и т. д. [c.138] Но часто приходится сталкиваться с задачами, для которых нет готовых решений. Приходится искать совершенно новый принцип обработки, новую конструкцию приспособления, инструмента, а иногда и изобретать новую машину. Эти задачи можно выполнить только с помощью творческого мышления. [c.138] Многие кибернетические устройства уже давно применяются в технике. Например, центробежные регуляторы были известны еще в те времена, когда появились первые паровые машины. Сейчас существует множество других автоматических регуляторов разнообразного назначения. В металлообработке кибернетические устройства служат для автоматической подналадки станков, программного управления, управляют процессами сборки, контроля деталей. Электронно-вычислительные машины, обладающие огромными скоростями действия, позволяют ученым и инженерам быстро решать сложнейшие теоретические и инженерные задачи.- Без кибернетических машин невозможно было бы создать искусственные спутники Земли, сфотографировать обратную сторону Луны и совершить полеты в космос. [c.139] На наших глазах с помощью кибернетических машин совершаются настолько сложные процессы, что естественно задуматься над тем, есть ли какая-нибудь грань между тем, что может человек, и тем, что может машина. Этот вопрос имеет громадное принципиальное значение. Недаром сейчас многие буржуазные ученые и философы стремятся доказать, что электронные машины не только могут выполнять функции человеческого мозга, но и превосходить его по своим умственным способностям . Они утверждают, что электронная машина думает, разговаривает, обучается даже быстрее и лучше человека. Такие выводы неизбежно приводят к механицизму, к смешению таких качественно различных понятий, как сознание и материя, явления природы и явления в человеческом обществе, живое и мертвое. Механицизм неизбежно ведет к идеализму. Поэтому необходимо, хотя бы очень кратко, рассказать о принципиальных отличиях в процессах управления, осуществляемых человеком и машиной. [c.139] Основу кибернетики как науки составляет теория информации. А так как кибернетика изучает общие принципы управления как в машинах, так и в живых организмах, то очень важно правильно представить себе, может ли машина получать такую же информацию, как человек, и таким ке образом перерабатывать ее. [c.139] В основу действия кибернетических машин положено использование различного рода релейных устройств, которые ра дотают по принципу да—нет , т. е. включено или выключено . Формально принцип работы таких реле сходен с работой нервной клетки. Два состояния реле, включено или выключено , можно сравнить с состоянием нервной клетки возбуждена или находится в покое. [c.139] Как мы знаем из собственного опыта, человек может получать информацию разными путями, с помощью своих органов чувств, в результате общения с другими людьми, с внешним миром. Так, например, о запуске первого искусственного спутника Земли мы узнали, услышав сообщение по радио, прочитав о нем в газетах, и, наконец, увидеди спутник в небе. Но тогда мы не имели вполне определенного понятия о том, что такое искусственный спутник, и каждый из нас в своем сознании по-своему представлял его форму и размеры. И только тогда, когда мы прочитали об устройстве спутника, увидели схемы, фотографии, а потом и его модель, у нас сложилось достаточно определенное и общее для всех представление понятия спутник . А когда поднялись в космос новые спутники и совершил полет космический корабль с советским человеком на борту, понятие спутник в нашем сознании стало еще более широким, многообразным, обобщенным. [c.140] Весь объем знаний людей об окружающем мире, природе, обществе, о законах их развития и представляет собой человеческую информацию. Информация есть знание, т. е. переработанное в человеческом м.озгу, осмысленное отражение явлений, закономерностей внешнего мира в виде определенных понятий и суждений. [c.140] Человеческая информация не материальна, она не существует вне человеческого мозга. Это доказано наукой и практикой, прямо вытекает из основного положения диалектического материализма об отношении сознания к материи. Материя существует вне сознания и независимо от сознания. А сознание, т. е. ощущения, понятия,— это функция мозга — вещественного, материального органа. Вне и независимо от мозга нет и не может быть никакого сознания. Поэтому невозможно передать куда-либо человеческую информацию непосредственно, с помощью какой угодно совершенной и сложной машины. [c.140] Вернуться к основной статье