Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
Крановщик не может работать с закрытыми глазами, не глядя на груз. По мере движения груза, наблюдая за его положением, крановщик включает и выключает моторы в зависимости от положения и скорости груза так, чтобы в конце концов действительное положение груза совпало с желаемым. Обратная связь осуществляется с помощью зрения крановщика и его рук, воздействующих на ручки пуска моторов.
Мы уже знаем, что буквально то же самое может делать автомат с обратной связью. Неловкий, неопытный или невнимательный крановщик, остановив или пустив не во-время мотор может вызвать раскачивание груза, не
277
безопасное для окружающих. Чтобы избежать этого, он должен научиться гасить возникающие колебания, рассчитывая моменты включения и выключения моторов, исходя из скорости груза, его ускорения, длины троса, величины груза и т. д. Этому нужно научиться, и научиться этому не очень легко.
Правильно сконструированная сервосистема с достаточным числом обратных связей будет делать то же самое без ошибок. Для этого ее структура должна быть подобрана соответствующим образом, исходя из заданной допустимой величины колебаний груза. Если мы создадим такую следящую систему, которая перемещает груз по программе, определяемой сигналом-командой, и обеспечивает отсутствие опасной раскачки груза, и будем рассматривать ее отдельно от крана и груза, то мы сможем измерить ее характеристики и, если нужно, изменить их и отрегулировать систему.
Теперь обратимся к крановщику. Он должен делать и делает то же, что наш автомат. Он получает внешние воздействия — информацию о судьбе груза — и сам воздействует на кран. Мы можем описать действия крановщика в терминах и символах теории автоматического регулирования и, подвергнув его работу объективным измерениям, определить его «функцию передачи» совершенно так же, как если бы на его месте был автомат. Это не абстрактная возможность, это технический прием, которым широко пользуются инженеры при расчете полуавтоматических систем регулирования, в работе которых участвует человек. Ведь для того, чтобы разумно и грамотно построить систему, необходимо знать характеристики всех звеньев, в нее входящих, в том числе и характеристики человека.
Какими же особенностями обладают функции передачи «человеческого звена» следящей системы по сравнению с характеристиками мертвых звеньев, выполняющих ту же работу?
Во-первых, характеристики человека и автомата оказываются близкими друг другу. Иного, собственно говоря, и ожидать нельзя, поскольку практически совпадают выполняемые функции. Во-вторых, характеристики человека не являются строго постоянными. От раза к разу человек несколько изменяет свою реакцию, сам того не замечая. Таким образом, функция передачи человека подвержена случайным изменениям и потому о ней приходится делать 278
утверждения лишь в статистическом смысле, как о средней величине с некоторым разбросом.
Кроме случайных отклонений от среднего, функция передачи человека подвержена также и систематическим изменениям. Она меняется по мере обучения, сначала медленно, затем быстрее, после этого снова замедляет изменение и приближается к некоторому стационарному значению. Об этом установившемся значении мы и говорили выше. Процесс же изменения функции передачи, скорость изменения и пределы изменения часто используются как характеристики скорости обучения или способности субъекта к обучению. Для автомата эта кривая бывает «пройдена» еще до его рождения; мышь Шэннона проходит обучение за один урок; человеку нужен для этого длительный «производственный стаж».
Далее, функция передачи меняется от субъекта к субъекту. Она меняется также для одного и того же оператора в зависимости от настроения, состояния здоровья, утомления и других внешних и внутренних факторов. Однако эти изменения не меняют вида функции передачи, а дают лишь количественные отклонения от среднего.
Самым интересным свойством «человеческого звена» являются не эти сравнительно мелкие особенности, а другое свойство, имеющее весьма важное значение. Человек-оператор может посредством обучения достичь того, что его функция передачи может приблизиться к любому (разумеется, в некоторых пределах) наперед заданному виду. Иначе говоря, человек не обладает одной определенной функцией передачи, он может «настроить^» или научиться работать в соответствии с любой функцией из некоторого класса. Таким образом, человек, хотя и требует времени на обучение, но зато оказывается «универсальным» звеном.
В зависимости от поставленной перед ним задачи человек может работать как звено с линейной или нелинейной характеристикой, как дифференцирующее или интегрирующее звено и т.д. Разумеется, он при этом не может выйти за некоторые естественные пределы, например, повысить скорость реакции сверх свойственной ему максимальной скорости или давать меньшую ошибку считывания, чем та, которая соответствует остроте его зрения и т. д. Оставаясь в количественном отношении ограниченным, человек обладает чрезвычайно гибкими характеристиками ц потому лприспособляется к любой машине
