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

в а р и а н то в .

В этом сл у ч ае ц ел есо о б р азн о

п о л ь ­

зо в а т ь с я м етод ам и ,

ан ал о ги ч н ы м и тем , которы е

п о л о ж ен ы

в основу

м е х а н и зм а р аб о ты

м озга .

Э то о б сто ятел ьство

п о сл у ж и л о толч ком к

новы м р а зр а б о т к а м

в о б л а с т и эвр и сти к и

в н а ­

ш е вр ем я .

Н а п р а в л е н и е ,

р а зв и в а ю щ е е воп росы

эвр и сти к и

п ри м ен и тельн о к ки б ер н ети к е

и в ы ­

Э вр и сти ч еск о е

п р о гр а м м и р о в а н и е

только

н ач и н ает

п о -н асто ящ ем у р а зв и в а т ь с я ,

п оэтом у

ещ е

р а н о

о ж и д а ть

круп н ы х р е зу л ь т ат о в .

Б о л ь ­

ш ую

р о л ь

в

эври сти ч еском

п р о гр ам м и р о в ан и и

с ы гр ал и р аб о ты А. Н ь ю эл л а , Д ж . Ш оу, X. С а й ­

м он а, И .

М ин ского

(С Ш А ).

В эври сти ч еском п р о гр ам м и р о в ан и и н а б л ю ­

д а е т с я и н тер есн ая

особен н ость, за к л ю ч а ю щ а я ­

ся в том ,

что ее м етоды п ер еп л етаю тся

и о б о га ­

щ аю тся

м ето д ам и

теори и игр.

В

н асто ящ ее

в р е м я п о я в л я е т с я и н терес к

ещ е б о л ее

сл о ж н о м у о б у ч аю щ ем у ся эвр и сти ч е ­

ско м у п р о гр ам м и р о в ан и ю ,

к оторое

п о зво л и т

и сп о л ь зо в ать

п осл ед н ее д л я т а к н азы в аем ы х

эвол ю ц и он н ы х систем .

Б езу сл о в н о ,

э в р и ст и к а за й м е т в а ж н о е м есто

в п р о ек ти р о ван и и

и ф у н кц и о н и р о ван и и

б о л ь ­

ш их си стем

н а р я д у с м ето д ам и м атем ати ч еск о й

логики .

Л о ги к а

систем , особен н о б ольш и х ,

д о л ж н а

стр о и ться в как о й -то м ере по а н ал о ги и

со с л о ж ­

ны м и

би ологи чески м и си стем ам и . В этом

о тн о ­

ш ен ии

и н о гд а п р и о б р етаю т н ео ж и д ан н о е

з н а ­

чен и е

т а к и е ф акты , которы е , к а за л о с ь бы , не

им ею т отн ош ен и я к к и берн ети ч ески м

си стем ам .

О дн и м и з т а к и х ф ак то в м о ж е т бы ть

рассм от-

рени е

т а к н азы в аем о го

« п а р а д о к с а л ж е ц а » , к о ­

торы й

бы л сф о р м у л и

р о ван д ревн егреч ески м

та к :

«То,

что

я у т в ер ж д аю сейчас,

л ож н о » .

Е с ­

л и хорош о п р о а н ал и зи р о в а т ь

ф р азу ,

то

м ож н о

п ри йти

к

вы во д у

о том ,

что

если

это

в ы с к а зы ­

в ан и е л о ж н о ,

то

оно истинно,

и в то

ж е

врем я,

если

оно истинно, то л ож н о .

О чен ь м ного л о ги ­

ков

н а ч и н а я

с

350

года

до

н. э.

вп л оть

до

се ­

год н яш н его д н я

р а ссм атр и в ал и

с

р азн ы х

сто ­

рон

это т

п а р а д о к с .

Н о

д л я

ки берн ети ки этот

п а р а д о к с

им еет

то

зн ачен и е,

что

он

п озвол яет

о п ред ел и ть, к ак и е

вы ск азы в ан и я

п ри обретаю т

см ы сл,

а

к а к и е

бессм ы сленны .

К р о м е того,

п о ­

д об н ы е п а р а д о к с ы

н ам еч аю т

пути

р азгад к и

п ри н ц и п а

р аб о ты

м озга ,

вы я сн я я возм ож н ости

и о гр ан и ч ен и я в построении л оги ки

систем .

Т а ­

ким

о б р азо м ,

о тд ел ьн ы е

д о сти ж ен и я

логики и

д р у ги х

н а у к п р и в о д ят к вы явл ен и ю особеннос­

тей,

а

т а к ж е

принци пов,

которы е

м огут

быть

и сп о л ьзо ван ы

в

п остроении систем .

Разнообразие больших систем

гром н ое зн ач ен и е в ф о р м и р о ва ­

нии б ольш их систем , кром е тео ­

ретических

р азр аб о то к ,

имею т

успехи п ром ы ш лен ности ,

а т а к ­

ж е та всесторон н яя

р аб о та ,

к о ­

т о р а я б ы л а п р о вед ен а в о б л асти

со зд ан и я ком п ­

лексн ой

а в т о м ати зац и и

п р о и зво д ства.

Э та

н а д в и г а ю щ а я с я

слож н ость п ри води т

к н еобхо ­

д и м ости

с о зд ан и я

б ольш их

систем .

П онятие

б ольш и х

си стем

бы ло д ан о ,

п оэтом у ,

р а зб и р а я

р азн о о б р а зн ь іё

б ольш и е

Системы, не

сл ед ует

п р и н и м ать во

вн и м ан и е

то л ь к о

так о е м нение

р я д а

сп ец и али стов , к о гд а п о д

б ольш и м и

си сте ­

м ам и

п он и м аю т т ак и е

си стем ы ,

которы е

п о л ­

ностью

или в зн ач и тел ьн о й

степ ени состоят из

л ю дей ,

х о т я

почти во все

си стем ы лю ди вход ят

в к ач еств е одного из

в аж н ей ш и х

элем ен тов .

Б о л ь ш и е

систем ы

м огут

бы ть

всю ду,

и п р о ­

ек ти р о в ан и е

и

р асш и р ен и е

д и а п а зо н а

их

п р и ­

м ен ен и я

сы гр ает в б удущ ем

огром ную

рол ь в

техн и ческом

п рогрессе стр ан .

С ей ч ас ещ е т р у д ­

но говори ть о п р и м ер ах

р а зн о о б р а зи я

б ольш и х

си стем , п о ск о л ьку

в том

п он и м ан и и , к а к о е д ан о

вы ш е,

н е л ь зя н асч и тать

и еди н и ц т а к и х систем ,

которы е о х а р а к т е р и зо в а н ы

к а к больш и е.

М о ж ­

но говори ть ли ш ь о п ер сп ек ти в ах

и в о зм о ж н о с ­

тях , п ри

этом

то л ь к о

в

тех

о б л а с тя х ,

где

н а б ­

л ю д а е тс я

сл о ж н о сть

и к о то р ы е бы ли п р и м е р а ­

м и р а зв и т и я

слож н ости .

В

н ек оторы х

с т р ан а х

б ольш и е

систем ы

н ач и н аю т

то л ь к о

с к л а д ы ­

в аться .

Н а

тр ан сп о р те

б о льш и е

систем ы ж е л а т е л ь ­

ны д л я

ж е л е зн о д о р о ж н ы х , возд уш н ы х ,

а в т о м о ­

би л ьн ы х

и

вн у тр и го р о д ски х

сообщ ени й .

Н а ­

п ри м ер , м етроп ол и тен в М о скве и д р у ги х к р у п ­

ны х г о р о д а х

м и р а п р е д с т а в л я е т

собой

на се ­

годн я

сл о ж н у ю

систем у ,

к о т о р а я

д о л ж н а

четко

ф у н кц и о н и р о вать ,

н еп р ер ы вн о у ч и ты в ая

п о то ­

ки п а с с а ж и р о в , ко то р ы е

т о л ь к о

за одни

сутки

в М оскве

со став л я ю т

б о л ее

4 м и лл и он ов

ч ел о ­

век. Т а к о е ж е п о л о ж ен и е

н а б л ю д а е т с я

и с п р и ­

городн ы м тр ан сп о р то м .

П о это м у

си стем а

д о л ­

ж н а о х в аты в ать все ви ды т р а н с п о р т а

б ольш ого

го р о д а ,

а м етроп оли тен ,

автобусн ы й ,

т р о л л е й ­

бусны й,

при городн ы й т р

а н с п о р т д о л ж н ы п р е д ­

с т а в л я т ь подсистем ы

так о го

ком п л ек са .

В иди ­

мо, то л ь к о

в этом

сл у ч ае

м ож н о к ар д и н ал ьн о

р еш ать

п р о б л ем у

вн утри город ски х

сообщ ений.

П р и

этом

п р ед став л я ется

возм о ж н о сть

п р ед ви ­

д еть

все

ф а к т о р ы

и и сп ользовать

все

научны е

д о сти ж ен и я д л я того,

чтобы

п ерем ещ ен и я

п а с ­

са ж и р о в ,

грузов ,

автом оби лей

вы гл яд ел и

ед и ­

ны м тр ан сп о р тн ы м

орган и зм ом ,

в

котором

бу ­

д ут

у ч и ты в аться

скорость п еред ви ж ен и я ,

р а с ­

п р ед ел ен и е

п ред п ри яти й

в

городе, реж и м

их

р аб о ты , особен ности

улиц ,

у п р авл ен и е

свето ­

ф о р ам и

и м ногое другое.

П оэтом у

эта зад ач а

стан о в и тся

не только

технической ,

но

и экон о ­

м ической

и

д а ж е

м ож ет

бы ть

в

какой -то

сте­

пени

со ц и ал ьн о й .

В се

б ольш и е

систем ы

в

той

или

иной

м ер е

д о л ж н ы

р а с с м атр и в а ть с я

с эк о ­

ном и ческой стороны .

И н тересн ой

и п ракти чески

важ н о й

больш ой

си стем ой

м о ж е т бы ть

систем а

д л я

у п равл ен и я

сл о ж н ы м ком п л ек сом

р аб о т

хим ической

п р о ­

м ы ш лен н ости .

В

общ ем ,

к а к у ж е

н ео д н о к р ат ­

но п о д ч ер к и в ал о сь ,

везд е,

где п о явл яется

с л о ж ­

ность,

гд е

м н ож ествен н ость

об ъ ектов

требует

ав то м ати ч еск о го

у п р авл ен и я ,

сущ ествует

р е ­

а л ь н а я

осн о ва

с о зд ан и я

б ольш и х систем .

Н а п р и м ер а х рассм отрен и я слож н ости бы ли

п о к а за н ы

кон туры

п р о ек ти р о ван и я

больш их

систем . И в этом

отнош ении

д л я

тр ан сп о р та ,

св язи , п ром ы ш л ен н ости

в р я д ли

н уж ны

каки е-

то д о п о л н и тел ьн ы е п ояснен ия.

Н о есть об ласти ,

где при

со зд ан и и

б ольш и х систем

встречаю тся

особен ности . К

таки м

о б л астям

п р еж д е

всего

п р и н а д л е ж и т

о б л асть

торговл и ,

к

которой

м ож н о

отн ести

систем ы

у ч ета

и

вы полнен ия

з а я в о к

н а

в сево зм о ж н о е

о б о р у д о ван и е

от

з а ­

вод ов ,

у ч р еж д ен и й ,

н ау ч н о -и ссл ед о вател ьск и х

и н сти тутов .

П р ед п р и я ти я

с н а б ж е н и я ,

о б ъ е д и ­

нен ны е в единую

систем у,

д о л ж н ы м ногое п р е ­

д у см о тр еть , чтобы

п олн ее и зн ач и тел ьн о оп ера - ч

ти вн ее у д о в л етв о р я ть

сп росы

за к а зч и к о в , что,

естествен н о ,

будет

сп о со б ств о в ать вы полнен ию

соответствую щ и х

п л ан ов . Э ти

систем ы — п ер е ­

ходн ы е

н а пути

к

б ольш и м

си стем ам ,

ко то р ы е

б у д у т

о х в а т ы в а т ь

ю ри ди чески е стороны

госу ­

д а р с т в а ,

ф ун кц и о н и р о ван и е п р ави тел ьствен н ы х

у ч р еж д ен и й

и т.

п.

С о зд ан и е т а к и х систем с в я ­

за н о

с

о п ред ел ен н ы м и

тр у д н о стям и .

У ж е

сегодн я

в

кап и тал и сти ч еск и х

с т р ан а х

п р о ек ти р о в ан и е

систем

т а к о го

р о д а со п р яж ен о

с к у р ь езам и .

В от,

н ап р и м ер ,

что

п и ш ут

отн о ­

си тел ьн о

этого

Г.

X.

Г уд и

Р .

Э .

М ак о л :

« М и ­

н и стерство ф и н ан сов

С Ш А

к а ж д ы й д ен ь

п о л у ­

ч ает

м и лли он п огаш ен н ы х

п р ав и тел ьств ен н ы х

чеков,

к а ж д ы й

из

которы х

д о л ж е н п р о в е р я т ь ­

ся; в

этом сл у ч ае

в

си стем е

им ею тся

со п ер н и ­

ч аю щ и е

стороны ,

т а к

к а к

н ек о то р о е

н еб о л ь ­

ш ое

кол и чество

л ю дей

д е л а е т

все,

что в их

си л ах ,

ч тоб ы

о б м ан у ть

п р ав и тел ьств о .

А д м и ­

н и стр ац и я соц и ал ьн ого

о б есп ечен и я с т а л к и в а ­

ется

с

ан ал о ги ч н о й

п р о б л ем о й :

р а б о та

по о б ­

р а б о т к е

д ан н ы х

в

этой

о р га н и за ц и и н асто л ьк о

в ел и к а ,

что

д л я

вы п о л н ен и я

счетны х

р аб о т

к а ж д ы й

ден ь

п р и х о д и тся

п р о б и в ать

около

700 000

новы х п ер ф о к ар т » .

К у р ьезо м

этой

систем ы

я в л я е т с я

о б м ан

п р а в и те л ь с тв а

оп р ед ел ен н о й

группой л ю дей ,

что в к ап и тал и сти ч еск и х с т р а н а х

особен но п р о ­

ц ветает.

С о зд а в а ть

си стем у

д л я т а к и х

н еес ­

тествен н ы х условий ,

кон ечн о,

очень тр у д н о , хо ­

т я о б м а н и м ож ет

бы ть

р асц ен ен

к а к

соответ-

о л ьш и е

си стем ы

м огут

и м еть

м есто в

лю б ой о б л асти

н ауки ,

техн и ки

и ж и зн и ч ел о век а , где

сущ ествую т

сл о ж н ы е , и е р а р х и ­

чески п о строен н ы е

ком п л ексы ,

требую щ и е н еп реры вн ого

у п р а в л е н и я .

Т аки м

оБб р азо м , н ал и ч и е эти х

д в у х услови й о п р е д е л я ­

п ород и ть

р а зн о о б р а зн ы е а н ал о ги и и, к а к

с л е д ­

стви е этого , р азд ел е н и е

б о л ьш и х систем н а

д ве

груп п ы — естествен н ы е

и и скусствен н ы е

б о л ь ­

ш ие

систем ы . П о д о б н о е д ел ен и е к р ай н е

у с л о в ­

но

и

п р ед л о ж ен о

и ск лю чи тел ьн о

д л я

с р а в ­

нения.

У к а за н н ы е п р и зн а к и и

р а зд ел е н и е б ольш и х

систем

на группы

п о зв о л я ю т о б н а р у ж и ть

т а ­

ки е систем ы п р ак ти ч еск и всю ду . М асш таб ы

их

р асп р о с т р а н е н и я и

п р и м ен ен и я огром ны ,

н а ч и ­

н а я

от

ф и зи ч ески х

и

к о н ч а я биологи чески м и

си стем ам и .

Е стествен н ы е б ольш и е

систем ы ,

т. е.

таки е ,

ко то р ы е

дей ствую т

пом и м о

во л и ч ел о век а

и в

со зд ан и и

которы х

л ю д и

не

п р и н и м аю т

у ч а с ­

ти я ,

с л у ж а т хорош и м

п р и м ер о м д л я и зуч ен и я

стр у к ту р

систем , их х а р а к т е р и с т и к ,

о соб ен н ос ­

тей

д ей стви я и т. д.

О бы чно

т ак и е

систем ы о п и р аю тся на б о л ь ­

ш ой кр у г н аук ,

д остаточн о

хорош о изучены и

им ею т

хорош ую

м атем ати ч ескую

основу.

П р а в д а ,

к а к

п рави ло , так о е понятие, т а к ж е,

к а к и сам терм и н

« б о л ьш ая си стем а»

д л я м н о ­

гих

естествен н ы х

систем

не

исп ользуется , но,

и м ея

в

ви д у

условность,

это

пон яти е

м ож н о

при м ен и ть,

н ап ри м ер , в астрон ом и и д л я

наш ей

гал ак т и к и ,

которую

м ож н о

п р ед стави ть

б о л ь ­

ш ой систем ой , состоящ ей

из сл о ж н ы х ко м п л ек ­

сов

в

ви де

систем ,

подобно

н аш ей

солнечной

систем е.

К онечно ,

в

п ри роде

нет

вы ч и сл и тел ь ­

ны х

систем , но от этого она

не стан ови тся

б ед ­

нее.

Т а к а я

си стем а гарм он и чн о

действует.

В ней

о су щ еств л яется

с л о ж н ей ш ая

в за и м о ­

с в я зь всех

ее

частей . П ри

первом

беглом

р а с ­

см отрен и и

м о ж е т

с о зд ать с я

вп ечатлен и е,

что

п ри м ер с

га л ак т и к о й не что

иное,

к а к м етаф о ­

р а .

О д н ак о

это не совсем так .

К онечно,

н ел ьзя

п ровод и ть

п а р а л л е л ь

м еж д у

искусственной и

естествен н ой

си стем ам и , но

кое-что

п о заи м ст ­

в о в ать

в

естествен н ы х

си стем ах

нуж но.

П р е ж ­

д е всего

к о см о л о ги я

оп и р ается на

хорош о

р а з ­

виты й м атем ати ч еск и й

ап п ар ат ,

которы й

м о ­

ж е т

б ы ть и сп о л ьзо ван

н езави си м о

от

того,

к а ­

к а я

си стем а р а ссм атр и в ается .

К ро м е того , вы д ви гаем ы е гипотезы в

изуче­

новой при

р ассм отрен и и б ольш и х искусствен ­

ны х и естествен н ы х

систем .

С и стем ы

н аш ей

В селенной — это

прим ер

н еж и вой

п ри роды .

Н о и у ж и вой п ри роды есть

чем у п оуч и ться . В

кач естве п р и м ер а

больш ой

систем ы

в

б иологии

м ож н о п ри вести

сам ого

ч ел о век а.

В этом сл учае сл о ж н ы м и ком п лекса-

ми я в л яю т ся

р а зн о о б р а зн ы е

орган ы ,

которы е

ф ун кц и он и рую т и взаи м о д ей ств у ю т д р у г

с д р у ­

гом

и с внеш ней

средой .

В

к ач еств е у п р а в л я ю ­

щ ей

вы чи сл и тел ьн ой

си стем ы

м о ж ет

сл у ж и ть

гол овн ой м озг.

С л о ж н о сть

связей ,

о р га н и за ц и я

структур

ч р езвы ч ай н о

поучи тельн ы ,

и в

б и ологии

п р о в е ­

д ен а

б о л ь ш а я

р а б о т а

по

р аск р ы ти ю

тай н

стр у кту р н о го

и

ф у н к ц и о н ал ьн о го

х а р а к т е р а .

К р о м е того,

ж и в ы е

о р ган и зм ы — это п р и ­

м ер

собран н ости ,

о р ган и зо в ан н о сти ,

к о м п а к т ­

ности , ц ел есо о б р азн о сти ,

и

д л я

б ольш ой

и с­

кусствен н ой

систем ы

п ер ен о с

би ологи чески х

зако н о м ер н о стей

в о б л а с т ь

п остроен и я ,

ф у н к ­

ц и о н и р о в ан и я

и

в за и м о с в я зе й

м естн ы х а в т о м а ­

ти ч еск и х

систем

при п р о ек ти р о в ан и и

их

к о м п ­

л ек со в п р е д с та в л я е т хорош ую

н аход ку .

П р и вед ен н ы е

д в а п р и м ер а

из о б л асти к о с ­

м о са

и

б и ологии п о к а зы в а ю т , что

о тд ел ьн ы е

сторон ы

и зак о н о м ер н о сти

эти х

систем

м огут

бы ть, вер о ятн о ,

п ерен есен ы

в

и скусствен н ы е

систем ы .

П ри

р ассм о тр ен и и

искусствен н ы х

систем , ко то р ы е

с о зд ае т ч ел о век ,

у ж е

бы ло

о б ­

р ащ ен о

вн и м ан и е

на

то

об сто ятел ьство ,

что

б о л ь ш а я

си стем а

не о п р е д е л я е т с я р а зм е р а м и , а

х а р а к т е р и зу е т с я

м н о ж еств о м

сл о ж н ы х

к о м п ­

л ексо в , которы м и

н у ж н о

у п р а в л я т ь .

Н ау ч н о -

техн и ч ески й

п рогресс

о т к р ы в а е т

в о зм о ж н о сти

к со зд ан и ю р азн ы х

си стем

в

р азл и ч н ы х

о б л а с ­

тях .

П р и

этом

о б р а щ а е т

н а

себ я

вн и м ан и е

тот

ф ак т , что б ольш ой

систем ой

в

п ри н ц и п е

м о ж ет

бы ть

лю б ой

сл ож н ы й

о б ъ ек т ,

состоящ и й

из

м н о ж еств а эл ем ен тов

и

тр еб у ю щ и й

а в т о м а т и ­

ческой п ер ер аб о тк и

огром н ой

и н ф орм ац и и .

Т а ­

ки е си стем ы ,

видим о ,

б у д у т

з а к л а д ы в а т ь с я

на

тр ан сп о р те , в

эн ергети ке, строи тельстве,

то р ­

говле, н ау к е

и

т. д.,

т а к к а к

ускорен и е

роста

п рои зводи тел ьн ости

тр у д а , и н тен си ф и кац и я

всех о тр асл ей

п рои зво д ства

при все у вел и ч и ­

ваю щ ем ся

р осте и

усл ож н ен и и

проц ессов п о ­

тр еб у ет в

эти х

о б л а с т я х н еп реры вн ого у п р а в ­

л ен и я путем

их уп оряд очен и я

и

и сп ользован и я

в у п р авл ен и и

вы чи сли тельн ы х систем .

С и стем отехн и ка и б и ология

а с с м ат р и в а я систем ы

а в то м ати ­

ки,

в том чи сле

больш и е си сте­

м ы ,

и

м ы слен н о

о б о зр е в ая о к ­

р у ж аю щ и й

м ир,

ч асто сравни -

_______________

в аю т

р азв и ти е

технических

систем Вс р азв и ти ем

ж и вого

м и р а .

П одобны е

ан ал о ги и

м огут возн и кн уть

в связи

с тем , что,

н а б л ю д а я

за

ж и вы м и

о р ган и зм ам и ,

м ож н о о б ­

н ар у ж и ть ,

к а к

по м ере усл о ж н ен и я уровн я о р ­

ф ункц ии от

п ростей ш и х ж и вы х сущ еств к в ы ­

со к о о р ган и зо ван н ы м . П очти

т а к а я ж е

кар ти н а

им еет м есто

в авто м ати к е ,

где, к а к

известно,

сущ ествую т

простей ш и е автом ати ч ески е си сте­

мы ,

которы е , н еп реры вн о у сл о ж н я я сь , перехо ­

д ят

к м н огоф ун кц и он ал ьн ы м больш им си ­

п р е д с та в л я т ь

в ви д е ветвящ его ся д ер ев а , в о с ­

нове к оторого

н ах о д я тся простейш ие. В рем я и

усл ови я

и зм ен ял и

ф орм ы

и сл ож н ость

этого

м и ра, и вот теп ер ь

в

нем

госп одствует

такой

вы со к о о р ган и зо ван н ы й

о р ган и зм , к а к человек.

То ж е

са м о е н аб л ю д ается в технике,

разви -

9, В. И. Обухов

129