книги / Современная научно-техническая революция. Историческое исследование

Корунд. Применение лазеров явилось новым этапом в об­ работке твердых материалов, открыло широчайшие воз­ можности; никакими иными средствами не удавалось ранее добиться таких удивительных результатов.

В последние годы появилась возможность непосред­ ственного использования методов радиоэлектроники для передачи радиочастотной энергии на расстояние С по­ мощью особых магнетронных генераторов в лабораторных условиях получены на сверхвысоких частотах мощности порядка сотен киловатт с к. и. д., достигающим 60%. По особым трубам-волноводам энергия сверхвысокой ча­ стоты может быть направлена непосредственно к потре­ бителю, например в плавильную печь.

Определяющее значение имеют радиоэлектронные приборы в совершенствовании транспортных средств и способов их вождения. Широко применяются ныне си­ стемы радиолокации, т. е. определения направления и рас-, стояния, и радиоэлектронная аппаратура для автомати­ ческого управления кораблями, самолетами и сухопутны­ ми транспортными средствами. Достаточно сказать, что в настоящее время ни один самолет, ни одно большое судно не тронется в путь, не имея аппаратуры радиолока­ ции и радиоуправления. Создание систем точного вожде­ ния транспортных средств стало возможным только с по­ мощью аппаратов радиоэлектроники.

Важнейшей отличительной чертой современного науч­ но-технического прогресса является применение электрон­ ных вычислительных машин (ЭВМ). В условиях непо­ средственного производства ЭВМ позволяют заменить часть умственного труда человека, и в особенности его логические функции. Возможность замены функций чело­ веческого мозга машиной является важной предпосылкой для создания полностью автоматизированного производст­ ва и составляет сущность происходящей сейчас научнотехнической революции. 15—20 лет назад, когда делались только первые опыты в применении ЭВМ, сама проблема замены логических функций человека техническими сред­ ствами представлялась полуфантастической мечтой, дале­ кой от осуществления. Развитие в течение последнего десятилетия электронной техники и кибернетики сделало эту мечту реальностью. Радиотехника предоставила в расиоряжение кибернетики богатый арсенал своих средств — электронные лампы, полупроводниковые приборы, ферро-

191

.магнитные и пленочные элементы й 1 11, составляющие основу современной вычислительной техники. Проблемой передачи электронной машине все возрастающей части умственного труда человека успешно занимается ныне большой комплекс наук, объединенных под названием тех­ нической кибернетики.

Развитие науки и производства поставило перед ки­ бернетикой задачу совершенствования методов и тех­ нических средств передачи, хранения и переработки возрастающего объема информации. Наиболее эффектив­ но эта задача в настоящее время решается методами радиоэлектроники.

Для того чтобы информация не терялась, а полностью доходила до цели, требуется не только количественно на-, сытить производство радиоэлектронной аппаратурой, но и качественно изменить самые методы хранения и обра­ ботки информации. Наиболее совершенные и удобные электронные вычислительные машины и составили та­ кую качественную ступень. Наряду с электронными ма­ шинами непрерывного действия (аналоговыми), позволя­ ющими производить электрическое моделирование многих процессов и решение дифференциальных и интегральных уравнений, в особенности с изменяющимися параметра­ ми, наиболее широкое применение получили ЭВМ ди­ скретного действия или электронные цифровые вычисли­ тельные машины (ЭЦВМ). Электрические и магнитные системы машинной памяти способны хранить колоссаль­ ный объем информации, переведенной на язык электри­ ческих импульсов. До недавних пор запоминание п пере­ работку необходимой информации, выполнение расчетов, принятие решений в процессе производства выполнял че­ ловек. В настоящее время в процессе научно-технической революции стало возможным передать многие эти дейст­ вия, в том числе и логические функции, специальным тех­ ническим средствам. В СССР и в ряде капиталистических стран ныне встал вопрос о создании единых государствен­ ных систем информации, оснащенных совершенными ЭЦВМ и предназначенных для обслуживания промышлен­ ности, сельского хозяйства, транспорта, сети научных уч­ реждений, т. е. всего народного хозяйства 19.

19 А. Х а р к е в и ч . Информация и техника,— «Коммунист», 1962, / № 17.

192

ЭЦВМ обладают способностью неизмеримо быстрее и точнее человека по заданной программе выполнять большое число математических операций. Методами ки­ бернетики можно сводить сложные качественные задачи, в том числе и логические, к большому числу количест­ венных задач, решаемых с помощью простейших мате­ матических операций, в том числе и методом перебора. Так кай ЭЦВМ способны очень быстро производить под­ счеты, то в руках человека оказалось новое чрезвычайно могучее средство. Задачи, решавшиеся ранее в течение многих месяцев силами больших коллективов вычисли­ телей, в настоящее время могут выполняться на ЭЦВМ за несколько часов. Тем самым появилась возможность производить точные расчеты там, где до этого они не проводились, именно потому, что результат требовался гораздо раньше, чем он мог быть получен. Такой обла­ стью, нанример, является метеорология, где ЭЦВМ про­ изводят вычисления, необходимые для предсказания по­ годы.

и в особенности полупроводниковая техника открывают очень большие воможности для увеличения ее емкости. Быстродействие электронных машин также интенсивно растет. Они давно уже обогнали в этом отношении чело­ веческий мозг. И если человек в состоянии проделать несколько логических операций в секунду, то в насто­ ящее время имеются электронные машины, совершающие в секунду миллионы числовых и логических операций. Те задачи, на решение которых лучшие машины 50-х годов затрачивали около часа, современные наиболее совершен­ ные ЭЦВМ (а порой и многомашинные вычислительные системы) способны выполнить менее чем за полсекунды. Развитие квантовой радиоэлектроники открывает новые пути совершенствования ЭВМ, увеличения их быстродей­ ствия в 100 и даже 1000 раз по сравнению с существу­ ющими.

Машины все более совершенствуются, становясь ква­ лифицированным помощником человека. Количество ис­ пользуемых ЭЦВМ непрерывно растет. С каждым годом улучшается их качество. В период с 1965 по 1966 г. их

30%. В 1966 г. в странах Америки и Западной Европы на­ ходилось в эксплуатации свыше 33 тыс. ЭЦВМ20. К кон­ цу 1968 г. во всем мире насчитывалось уже около 90 тыс. машин и около 30 тыс. строилось. Значит через год коли­ чество ЭЦВМ достигло 120 тыс.21. Это уже коренным образом меняет обстановку в области обработки и исполь­ зования информации.

""Современные ЭЦВМ способны производить выбор оп­ тимального пути решения одной и той же задачи. Кроме того, уже есть машины, которые можно «обучать», т. е. постепенно совершенствовать и усложнять решаемые ими задачи путем введения в память машины информации, подчиненной определенным системам знаний. Эту инфор­ мацию машина использует в процессе вычислений. Су­ ществуют самообучающиеся машины, способные во время работы искать неизвестные ранее человеку и не заложен­ ные в программе пути решения задач. Возможности ки­ бернетики с применением ЭЦВМ, по-видимому, неисчер­ паемы. И если правильно подходить к их использованию без ненужной фетишизации вычислительной техники, идя по пути глубоких теоретических исследований и расчет­ ливого использования уже имеющейся техники, то в этой области предстоят еще многие важные завоевания.

Электронная кибернетическая техника быстрыми тем­ пами завоевывает ведущее место в промышленном про­ изводстве, позволяет производить невиданное ранее уве­ личение производительности труда, интенсифицировать производственные процессы путем использования ЭВМ для управления производством.

На ранних этапах развития кибернетики ЭЦВМ не применялись для управления самим производством, а толь­ ко готовили для оператора необходимую информацию о таких параметрах, как, например, температура, давле­ ние, расход, скорость, стоимость и т. и. Оператор на ос­ новании своего опыта и квалификации принимал реше­ ние об изменении процесса. Он сам представлял собой управляющее звено в цепи обратной связи между про­ изводством и ЭЦВМ. В настоящее время широко исполь­

20«Благословение и проклятие электронного века».— «За рубежом», 1966, № 40, стр. 14.

21А. И. Бе р г , Б. В. Б и р ю к о в . Кибернетика и научно-техниче­ ский прогресс. М., 1968, стр, 47.

194

зуются специальные управляющие электронные машины, которые вместо оператора производят по заданной про­ грамме изменение параметров производственного процес­ са в зависимости от изменения условий, либо поддержи­ вают оптимальный режим работы.

Чрезвычайно большое значение имеет электронная вы­ числительная техника для улучшения экономики народ­ ного хозяйства. Она не только является желательным средством интенсификации работ. Применение ЭЦВМ в экономике диктуется острой жизненной необходимостью. Персонал экономического управления в нашей стране в настоящее время превысил 10 млн. человек. Подсчита­ но, например, что даже при современных темпах разви­ тия народного хозяйства уже к 1980 г. в СССР в сфере планирования нужно будет занять все взрослое населе­ ние страны при условии применения обычной конторской техники22. Поэтому для того чтобы справиться с огромным фронтом работ, совершенно необходимо применение и со­ вершенствование вычислительной техники и методов ки­ бернетики. В настоящее время поставлена задача создать в ведущих звеньях нашего народного хозяйства от Госпла­ на СССР до отдельных крупных предприятий автомати­ зированные системы управления, использующие вычис­ лительные машины.

Благодаря высоким скоростям счета, несоизмеримым со скоростями при старых методах труда, машинное пла­ нирование позволяет решать сложные задачи управления хозяйством. Технической базой для систем планирования и управления народным хозяйством должна стать единая государственная сеть вычислительных центров страны как средство наиболее эффективного использования вы­ числительной техники. Работы в этом направлении уже начаты. Так, например, созданный в 1964 г. вычислитель­ ный центр Госбанка, оборудованный ЭЦВМ «Урал-4», об­ служивает все отделения банка Москвы и Московской области, обрабатывая свыше 200 тыс. документов в день. Машина производит анализ хозяйственной деятельности предприятий, составляет балансы доходов и расходов на­ селения и промышленности, более чем в 50 раз сократив нужное для этого время. Применяются ЭЦВМ и в банков­

7* 195

ском деле капиталистических стран. Практически все крупные банки и страховые компании США пользуются ЭЦВМ. Широкое использование электронной вычисли­ тельной техники не только сокращает управленческие расходы, но и позволяет резко повысить уровень админи­ стративной деятельности, ликвидировать отставание отчет­ ности. Машины позволяют лучше использовать специфи­ ческие особенности производства и сбыта, помогают делать прогнозы рыночной конъюнктуры, регулировать товарные запасы. В наши дни производственный, экономический, и в том числе военный, потенциал государств зависит не только от их сырьевых и индустриальных ресурсов. В пеменыией степени определяется он и развитием ин­ формационной сферы, и в первую очередь мощностью и возможностями парка ЭВМ. Использование вычисли­ тельной техникой, принципа оптимальности позволяет

уже множество примеров такого решения в размещении производительных сил, в составлении планов перевозок грузов и т. п. По сравнению с планом, рассчитанным ста­ рыми методами, оптимальный план оказывается на 8—10% эффективнее, а в ряде случаев, как например в области строительства, выигрыш достигает 20%.

Особую роль играет радиоэлектронная техника в раз­ витии науки. Ее проникновение в эту сферу стало столь глубоким, что давно уже не ограничивается утилитарным использованием отдельных радиоэлектронных приборов. Сейчас в различные области науки внедряются сами ме­ тоды исследований, разработанные радиоэлектроникой. В результате, как правило, возникают новые пограничные области знания, новые науки, такие, например, как радио­ спектроскопия, радиоастрономия, радиофизика, радиогео­ дезия, медицинская электроника, бионика и др. Внедре­ ние радиоэлектроники как новейшего инструмента иссле­ дований в фундаментальные науки—физику, химию, биологию, медицину, геологию и другие — уже в значи­ тельной мере привело к изменению лица и характера этих наук. Научные методы радиоэлектроники и ее при­ боры позволяют расширить границы исследований, изме­ рять величины, значительно выходящие за пределы воз­ можностей человека. Они позволяют слышать неслыши­ мые для человеческого уха звуки (ультра- и инфразвуки),

196

видеть невидимые лучи за пределами ультрафиолетовой и инфракрасной границ спектра. Радиоэлектроника раз­ двинула и пространственные границы исследований. На расстояние до 6 млрд, световых лет может видеть чело­ век во Вселенной с помощью радиотелескопов. А при по­ мощи электронных микроскопов мы проникаем глубоко в недра материи. Эти приборы дают увеличение порядка 400—600 тыс. с разрешающей способностью до 4—5 мк. При общем обзоре формы объекта увеличение достигает миллиона.

Средства радиоэлектроники позволили ученым изме­ рять кратчайшие моменты времени длительностью 10~10 10~12 сек, наблюдать за чрезвычайно быстротекущими процессами и управлять ими. Только приборы радиоэлек­ троники дают возможность, например, зафиксировать и изучить новые элементарные частицы, время существова­ ния которых составляет всего миллиардные доли секунды. Стабильность сохранения времени, достигнутая ныне спе­ циальными атомными часами, позволяет строить столь точные хронометры, что за время 3 тыс. лет они не изме­ нят точности показания более чем на одну десятую долю секунды.

Коренным образом изменило возможности науки при­ менение электронной вычислительной техники, в тысячи раз сократившей время, необходимое на расчеты и реше­ ние уравнений, и тем самым позволившей качественно изменить характер исследовательской работы. Наиболее наглядна роль ЭЦВМ на примере изучения космического пространства. Без ЭЦВМ принципиально невозможен запуск спутников и управление космическими кораблями, так как скорости движения этих объектов настолько ве­ лики, что не только наши органы чувств, но и все неэлек­ тронные приборы не могут функционировать с необходи­ мой быстротой и точностью. Для вывода на орбиту косми­ ческого корабля необходимо за считанные секунды произвести огромное количество сложнейших вычислений. Это под силу только ЭЦВМ. Все данные о полете корабля и состоянии космонавта, телевизионные изображения передаются на Землю и обрабатываются сложным комп­ лексом радиоэлектронных приборов и ЭЦВМ.

Освоение космического пространства ставит перед ра­ диоэлектроникой множество проблем, от решения которых зависят в большой мере успехи и темпы космонавтики;

• 197

Одна из важных проблем — осуществление связи с объ­ ектами на расстояниях в миллиарды километров. Обыч­ ные средства радиоэлектроники не всегда могут решить эту проблему. Им на смену ириходят достижения кван­ товой радиотехники, разработавшей специальные радио­ приемники с очень высокой чувствительностью. Эти при­ емники принимают настолько малые электрические сиг­ налы, что они соизмеримы с внутренними тепловыми электротоками в проводниках.

Огромную роль в освоении космоса играют приборы телеизмерения и радиоуправления. Устанавливаемые иа ракетах и искусственных спутниках Земли и Луны, они позволяют изучать космос без непосредственного участия человека, автоматически производить измерения магнит­ ного поля планет, энергии космических лучей и других излучений, плотности материи в космическом простран­ стве, дают возможность фотографировать космические объекты. Все эти данные накапливаются и преобразу­ ются бортовыми вычислительными устройствами, а затем во время сеансов связи передаются иа Землю. Комплекс таких радиоизмерительных средств, помещенных на авто­ матической межпланетной станции «Венера-4» и ее отде­ ляемом отсеке, совершившем посадку на поверхность пла­ неты Венера, позволил 18 октября 1967 г. получить как бы разрез атмосферы, исследовать ее свойства на различ­ ных высотах.

При полете человека в космосе приборы радиоэлект­ роники производят управление движением кораблей и со­ вершают их посадку на Землю. Они дают возможность непрерывно фиксировать и затем передавать на Землю все объективные показатели о состоянии здоровья космо­ навтов, позволяют осуществлять двустороннюю радиоте­ лефонную связь космонавта с наземными станциями, вес­ ти из космоса телевизионный репортаж.

Успехи радиоэлектроники позволили создать новое мощное средство изучения Вселенной — радиоастрономию, которая значительно расширила перспективы астрономи­ ческой науки в целом. Благодаря высокой чувствительнос­ ти радиотелескопов и возможности получать остронаправ­ ленные пучки радиоизлучений удается обследовать очень отдаленные области космического пространства. Радиоаст­ рономия позволила произвести точную радиолокацию мно­ гих планет солнечной системы, косвенными средствами

№

исследовать состав атмосферы некоторых планет й дале­ ких звезд, открыть новые космические образования — ра­

в биологии и медицине. Б клинических условиях радио­ электронные приборы применяются для измерений темпе­ ратуры, кровяного давления, при взятии анализов и т. и. Они позволяют изучать работу моз1 а и сердца по их биото­ кам. Все измерения могут быть выполнены очень быстро, что особенно важно в процессе хирургических операций. Существуют радиоэлектронные приборы для проведения анализов внутри самого организма. Так, например, для исследования желудочной деятельности применяется «ра­ диопилюля». Она представляет собой миниатюрную радио­ станцию размером с маленькую конфету, которая прогла­ тывается и во время прохождения по желудочно-кишечно­ му тракту непрерывно «радирует» о составе желудочного сока, его кислотности, и других необходимых для врача сведениях. Не обходится без применения радиоэлектрон­ ных приборов и работа таких медицинских устройств, как искусственное сердце, почка и легкие, необходимых при сложных операциях.

Все более широкое применение в медицинской клини­ ческой практике находят радиоэлектронные средства на­ блюдения за больными. Здесь и многочисленные датчики, сообщающие врачу о температуре, кровяном давлении, ритме пульса и дыхания больного, здесь и двусторонняя телевизионная радиотелефонная связь между врачом и больным. Мощный толчок для развития медицинской радиоэлектроники дали космические псследования, совер­ шенно немыслимые, в частности, без применения систем дистанционного управления и коптроля. Поэтому внедре­ ние радиоэлектронных средств наблюдения в медицинской практике идет сейчас в буквальном смысле через космос.

В ряде случаев в практике хирургии успешно приме­ няется электронаркоз. Для этого центральная нервная система оперируемого подвер1 ается действию слабых им­ пульсов электрического тока, вызывающих глубокий спо­ койный сон, прекращающийся вскоре после выключения прибора. Электронаркоз не вызывает обычных неприятных, посленаркозовых явлений.

199

Проделаны успешные опыты по созданию радиоприбор рои, восстанавливающих правильную ритмику сердца боль­ ного человека. Приборы имеют столь малые размеры и хо­ рошую надежность, что их просто вшивают под кожу боль­ ному. Интересные и многообещающие работы ведутся в об­ ласти создания протезов конечностей, приводимых в дей­ ствие биотоками, протекающими в теле человека. В глаз­ ной хирургии применяется луч лазера. Он позволяет без­ болезненно проникнуть внутрь глаза и вместо скальпеля Vпроизводить там операции.

Колоссальные возможности открывает перед медици­ ной использование ЭЦВМ. В Институте хирургии им. А. В. Вишневского проведены успешные работы, в кото­ рых вычислительная машина «Урал-2» использовалась для определения диагноза при пороках сердца. Более 90% правильных диагнозов на 400 обследованных больных цоставил этот электронный помощник врача.

Совсем недавно родилась новая кибернетическая нау­ ка — бионика, в которой методы радиоэлектроники играют важнейшую роль. Бионика призвана изучать работу жи­ вых организмов, рассматривая их как самоуправляющиеся системы, а также исследовать механизм работы мозга и нервных центров. Важной прикладной целью бионики является применение полученных знаний для построения новых технических систем и приборов. На счету у био­ ники есть уже первые серьезные достижения. Разработа­ ны новые авиационные гироскопы, действующие по прин­ ципу работы жужжалец мухи. Построены принципиально новые приборы для измерения скорости самолетов, рабо­ тающие аналогично глазу пчелы. Создано электронное устройство, различающее подвижные изображения от неподвижных, прообразом которому послужила модель глаза лягушки. В помощь океанологам й метеорологам создан прибор «сигнализатор штормов», принцип дейст­ вия которого взят у своеобразного органа медузы — «уха», которым она слышит инфразвуки, предшествующие обыч­ но началу шторма. Большие исследования ведет бионика по изучению деятельности мозга человека. И хотя в на­ стоящее время наука еще не имеет действующей модели мозга, но в этой области уже есть значительные до­ стижения.

Потребности автоматизации производства выдвигают церед радиоэлектроникой ряд принципиальных и специфи-

2 0 0