книги из ГПНТБ / Обухов В.И. Человек и автоматика рассказ о больших системах

ЧЕЛОВЕК ; И АВТОМАТИКА

V

\

\

V-

V

л

В. И. ОБУХОВ

ЧЕЛОВЕК

ИАВТОМАТИКА

РАССКАЗ О БОЛЬШИХ СИСТЕМАХ

Издательство „Наука и техника“ М и н с к 1 9 6 7

Жизнь людей неразрывно связана со все возрастающей степенью развития со- циалЬно-технического прогресса, который ведет не только к расширению, но и к усложнению автоматизации всех сфер дея­ тельности человека.

От локальных систем автоматики люди постепенно переходят к большим системам, охватывающим управление той йли иной областью производства. Развитию сложных форм автоматизации способствует вычисли­ тельная техника, а также комплекс таких новых наук,' как кибернетика, бионика, ин­ женерная психология, теория игр, теория информации, теория массового обслужива­ ния и др. О том, как развивалась автома­ тика, какую роль играют в ее развитии но­ вые науки, какова их сущность и содержа­ ние, читатель узнает из предлагаемой книги.

з-з-із

112-67

ПРОБЛЕМА СЛОЖНОСТИ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС

Как появилась'Тложность

ели бы люди задумались над тем, что самое примечательное и наиболее заметное в окружа­ ющей их жизни, то у большин­ ства сложилось бы мнение —

это сложность мира, проявляющаяся в коли­ чественном росте и качественных изменениях всего, что окружает человека.

Растет население Земли, и как итог растут города, увеличивается количество и скорость транспорта, все более разветвленной и много­ образной становится связь. С каждым годом увеличивается мощность двигателей, растут информационные потоки и увеличивается чис­ ло разнородных структурных подразделений, приходящихся на одного человека. Но это толь­ ко лишь внешняя сторона сложности. Чтобы оценить более обстоятельно все стороны этой проблемы, необходимо рассмотреть, как уве­ личивалось население Земли, развивалась нау­ ка, техника и просвещение.

По демографическим данным, несколько ве­ ков тому назад на Земле насчитывалось пол­ миллиарда человек, население земного шара удваивалось медленно, за сотни лет. Сейчас

3

■7000

ЖЖШІШШШ*

ЖЖ Ш М Ш Ш Ш

ШЖШШІЖ* ззоок

ЖЖ Ж Ж Ж Н

ЖкШ Ш Ж к

ЖЖА*

Непрерывно растет население нашей планеты

для этого достаточно буквально несколько де­ сятков лет. Так, к началу нашей эры население Земли составляло примерно 150 миллионов человек, к 1000 году — около 300 миллио­ нов, а к началу нашего века, т. е. к 1900 году,— немногим более 1600 миллионов человек. Се­ годня на Земле уже больше 3,3 миллиарда че­ ловек. Предполагают, что к 2000 году на на­ шей планете будет проживать свыше 6 милли­ ардов человек. Таким образом, если подсчи­ тать, то за всю свою историю человечество уже

4

восемь раз переживало удвоение населения, в 2000 году ожидается девятое.

Любопытно вспомнить, что только за пе­ риод с 1950 по 1961 год население Земли вы­ росло на 560 миллионов человек, т. е. пример­ но настолько, сколько проживало в 1650 году. Это и не удивительно: в настоящее время на­ селение Земли за три секунды увеличивается на 5 человек, а за один день—почти на 145 ты­ сяч. Только за 1966 год население выросло на 65 миллионов, т. е. на Земле появилось как бы две такие страны, как Великобритания и Шве­ ция.

Наряду с общим ростом населения непре­ рывно увеличивается число городов и горо­ жан. Ученые уже обратили внимание на то, что при 2-процентном среднегодовом приросте населения число горожан увеличивается на 4 процента и удваивается каждые 20 лет. При этом' города становятся крупнее, и в настоя­ щий момент в мире имеется много городов-ги­ гантов, раскинувшихся на огромных площа­ дях. Это прежде всего Токио, Нью-Йорк, Шан­ хай, Москва, Бомбей и др. Особенно выделя­ ется Токио. На площади более 200 тысяч гектаров лежит этот 11-миллионный город. Мно­ го раз Токио изменял границу, его окраины име­ ют свои центры, но город продолжает быстро расти. К 1975 году в нем ожидается уже 16 мил­ лионов человек, а к 2000 — около 60 миллио­ нов. А на другом континенте, на восточном по­ бережье США, города срастаются в единую ленту, образуя каменные левиафаны. Главная улица такого комплекса городов длиной в 960 километров с населением 38 миллионов человек

5

т*же значительна и составляет около 600 кило­ метров. Но это еще не все. Появляются и че­ рез каких-нибудь два десятилетия будут су­ ществовать гигантские города-созвездия, на­ считывающие не 5—10 миллионов, а 30—40 миллионов человек. Предполагают, что одним из таких городов будет Калькутта. К 1984 го­ ду здесь будет проживать около 24 миллионов человек, а к 2000 году — примерно от 36 до 66 миллионов человек. При этом следует иметь в виду, что это всего лишь 1 процент возможно­ го населения Индии, которое к этому времени, по расчетам ученых, должно составлять около 1 миллиарда человек. Подобные города вырас­ тут не только в Индии, они появятся и в дру­ гих странах.

Для предвидения народонаселения и роста городов часто используют определенные мате­ матические методы. В частности, наиболее распространенными являются методы так на­ зываемого экстраполирования.

Задача экстраполирования сводится к на-' хождению значений предвидимого по результа­ там отрезка наблюдений, т. е., зная значения величин прошлого и настоящего, можно ска­ зать о значениях будущего. Используется в ос­ новном линейное и параболическое экстрапо­ лирование. При оценке народонаселения это может быть парабола второй, третьей и более высокой степени. На основе экстраполяции мо­ жно сравнительно точно получить данные о росте народонаселения. Современные научно обоснованные математические методы далеки от тех, которыми пользовались в прошлом. Ан­ глийский священник и экономист Т. Мальтус

6

Научными методами, например путем экстраполяции, можно предвидеть в будущем рост населения земного шара

считал, что численность населений увеличива­ ется каждые четверть века в геометрической прогрессии, поэтому по его закону в Англии к 1950 году должно было проживать 704 мил-

7

лиона человек, хотя в действительности к это­ му времени в Англии проживало около 51

миллиона.

Большое значение в научных исследованиях приобретает противоположный экстраполяции математический метод интерполяции, сущность которого состоит в определении значений фун­ кции внутри отрезка наблюдений. Предполо­ жим, к примеру, что известны значения наро­ донаселения только в 1890 и 1900 годах, а нам необходимо знать численность населения в 1897 году. Определить эту величину населения в 1897 году можно, используя формулы интер­ полирования. Таким образом,экстраполяция— это «предсказание» будущего, а интерполиро­ вание — это определение неизвестных значе­ ний прошлого.

Насколько важен метод интерполирования, можно судить по одной интересной задаче, рас­ смотренной чл.-корр. АН УССР А. Г. Ивахненко. По интерполяционным формулам было оп­ ределено, что население Европы в 1920 году должно составлять 490—494 миллиона человек. В действительности по переписи в 1920 году в Европе было 449 миллионов человек, а опре­ деленная с помощью интерполяции цифра сов­ пала с результатами переписи только 1930 го­ да. Эти расчет и результат не являются беспо­ лезными. Они показывают, что полученное по расчету значение населения для 1920 года мог­ ло быть, если бы не тот огромный людской ущерб, который был нанесен Европе первой мировой войной.

Перебирая цифры будущего, невольно оце­ ниваешь реальное предвидение великого рус-

8