Но прежде чем заглянуть на верхние полки, окинем прощальным взглядом те, которые мы уже успели осмотреть.

На одних располагаются автоматы, работающие по разомкнутой схеме. Их взаимодействие с внешним миром всегда носит односторонний характер и осуществляется только исполнительными механизмами. Чтобы выполнять свои функции, они не нуждаются ни в какой дополнительной информации, кроме той, что была заложена человеком в процессе их проектирования и наладки.

На других находятся автоматы с обратной связью. Они обладают более сложной организацией, поскольку в процессе действия должны собирать дополнительную информацию, без которой они неработоспособны. Сложность — всегда недостаток, но здесь он компенсируется тем, что, используя собранную информацию, автомат приобретает новые важные свойства.

Однако эти свойства никак не влияют на то обстоятельство, что автоматам, работающим по замкнутой схеме, так же как разомкнутым автоматам, программа действия должна быть задана во всех подробностях. Различие только в том, что разомкнутый автомат действует совершенно жестко, только в соответствии с программой. А замкнутый автомат выполняет ту же программу более гибко, с учетом воздействия ряда внешних факторов, могущих повлиять на его работу.

На следующих полках располагаются автоматы с цифровым управлением. Программы их действия уже не надо задавать до мельчайших подробностей. Автомат с цифровым управлением всегда так или иначе связан с вычислительной машиной. Машина по опорным точкам и по другим заданным ей признакам, характеризующим траектории и скорости исполнительных механизмов, сама рассчитает подробную программу работы автомата.

Возможность обойтись без физического моделирования программы и быстродействие вычислительных машин придали автоматам с цифровым управлением чрезвычайную гибкость и универсальность. Мы постарались продемонстрировать эти их свойства на примере станков с цифровым управлением. Приведем еще один пример.

Не нужно особой фантазии, чтобы представить себе вместо механизмов станка механизмы искусственной руки-манипулятора, которая вместо режущего инструмента снабжена искусственной кистью-схватом. Не будем приспосабливать ее для игры на пианино или для ремонта часов. Поручим ей более простую, но тяжелую работу. Например, подачу и установку на станок тяжелых заготовок и снятие обработанных изделий со станка, передачу изделий со станка на станок, работу на складах, где материалы и готовые изделия надо перекладывать с транспортеров и тележек на полки, с полок на транспортеры и тележки. Для выполнения подобных работ манипулятору совсем не нужны те 27 степеней свободы, которыми обладает рука человека.

Соединив манипулятор с быстродействующей вычислительной машиной, получим автомат, которому можно поручать самую разнообразную несложную работу. Остается добавить, что такие «роботы» уже существуют. В качестве примера можно указать на американский манипулятор «Номан», оснащенный системой программного управления.

Однако независимо от назначения, названия и внешнего вида этих автоматов они обладают тем общим свойством, что вся программа движений должна быть им задана так же, как она задается станку с цифровым управлением, если не в мельчайших подробностях, то по меньшей мере шаг за шагом.

Поручите такому автомату собирать изделие из нескольких деталей. В соответствии с программой он будет брать из магазинов детали и точно их устанавливать одну за другой. Но представьте себе, что в одном из магазинов деталей не осталось. Если эта возможность не будет предусмотрена программой, то автомат «придет в смятенье» и «по глупости» может натворить такое, что его конструктору еще долго после этого придется краснеть за свое создание.

Автоматы с цифровым управлением, как и обычные автоматы, могут работать по разомкнутой или замкнутой схемам. И информационные процессы протекают у них одинаково. При работе по разомкнутой схеме поток информации течет в одном направлении — из узла управления к исполнительным механизмам. Тогда они «слепы и глухи» по отношению к воздействиям со стороны внешнего мира. Будучи «очувствленными» посредством специальных датчиков, они приобретают все свойства систем с обратной связью и, главное, способность учитывать в процессе работы воздействия внешней среды.

Затем мы мельком заглянули на следующую полку, где отведено место автоматам, способным самообучаться или самонастраиваться.

Вспомните, читатель, мифический соляной автомат, о котором шла речь в главе «Автомат автомату рознь». Можно ли заставить его работать самым производительным образом? Можно!

Для этого нужно, чтобы эта система управления обладала свойством самонастраиваться. Раз за разом меняя по определенной программе температуру и время сушки соли, время помола и толщину ее слоя, такая система будет запоминать, как эти изменения влияют на производительность автомата, на качество помола и сушки. Накапливая опыт работы, автомат постепенно научится поддерживать оптимальный режим, изменяя его необходимым образом при возможных изменениях свойств материала, поступающего на вход автомата.

И нет ничего «таинственно чудесного» в том, что автомат приобрел такие удивительные свойства. Ведь он теперь оснащен специальными датчиками, которые непрерывно собирают информацию о том, какова влажность соли, поступающей в сушку, какова тонкость помола и производительность. Он оснащен специальными устройствами, которые запоминают и обрабатывают эту информацию и которые необходимым образом меняют настройку автомата.

Структура и конструкция системы еще более усложнились. Но зато каждое из этих устройств несет свой вклад, обогащая возможности автомата, сообщая ему все новые свойства, позволяющие осуществлять все более сложные функции.

Практически важных задач, которые решаются применением самонастраивающихся и самообучающихся систем, множество, и эта полка нашей этажерки быстро пополняется.

Но она еще не из самых верхних!

По способности быстро и надежно выполнять функции управления автоматические системы уже давно обогнали человека. И конечно, самый опытный машинист, даже с несколькими помощниками, не смог бы заставить работать соляной автомат так качественно и производительно, как это может сделать автоматическая самонастраивающая система управления. Будучи «очувствлена», оснащена цепями обратной связи, вычислительными устройствами, она оставляет далеко позади себя человека, который по сравнению с ней медлителен и тугодумен.

Но так дело обстоит только до тех пор, пока все изменения, происходящие во внешнем мире, с которым взаимодействует автомат, предусмотрены в заданной ему программе. В противном случае автомат «теряется» и начинает делать глупости. Автомату мало задать программу, ему еще надо создать условия для работы, полностью укладывающиеся в рамки программы. Иначе перед ним возникнут непреодолимые трудности.

А люди и даже животные действуют по-другому. Используя в процессе выполнения различных движений те же классические механизмы с обратной связью, они вместе с тем владеют еще и другими более сложными и совершенными механизмами переработки информации. Это придает им способность запоминать различные жизненные ситуации, сравнивать их между собой, принимать решения. Другими словами, они обладают способностями, дающими возможность успешно обходить трудности, с которыми встречаются, решая вставшую перед ними задачу.

Голодное животное будет самыми различными способами и приемами преодолевать препятствия, отделяющие его от пищи. Чувство голода выдвигает только цель поиска, а программу поиска животное вырабатывает не тогда, когда формируется цель, а непосредственно в процессе самого поиска.

Маленькому ребенку можно поручить собрать в коробку кубики, разбросанные по полу. Может быть, он выполнит это задание не самым экономным образом, совершая много лишних движений, двигаясь не по самой короткой траектории сбора кубиков. Но ребенку достаточно указать только цель, а программу действия он вырабатывает сам в процессе достижения этой цели.