По своим возможностям отдельные механизмы и техника в целом, стремительно приближаются к венцу творения — человеку, а в чем-то уже обгоняют его. Образцы такой техники мы встречаем не только в космонавтике, атомной энергетике, машиностроении, химической промышленности, они проникают в медицину и сельское хозяйство, в текстильную и легкую промышленность, в наш быт.
Человек создает машины и механизмы, освобождающие его от тяжелого физического труда, заменяющие его в управлении другими машинами, механизмами и целыми производствами. Иногда человек придает своим помощникам даже определенное внешнее сходство с собой, приделывает им руки, ноги, голову, предлагает манипулировать предметами, заставляет переводить с одного языка на другой, сочинять музыку и стихи, рисовать и играть в разные игры, т. е. «думать», «творить». Но все же человек — творец этих машин — остается непревзойденным в универсальности своего интеллекта. Только человеку свойственны понятия «чутье», «интуиция», «талант». И именно поэтому в самых сложных ситуациях рядом с машиной всегда должен быть человек, за которым остается последнее слово, окончательное решение.
Информация — наше всё
Правда, при этом человек должен обладать большим объемом знаний и умений, а чтобы их иметь, он должен учиться, он должен постоянно насыщать информацией свой мозг — совершеннейший инструмент для ее хранения и обработки. Недаром самые сложные, «думающие» машины снабжаются электронным «мозгом» — вычислительным устройством, компьютером (от английского «computer»), выполняющим те же функции хранения и обработки информации. Как мы увидим дальше, компьютер тоже надо «учить», занося в его память информацию, необходимую для решения возложенных на него задач. И тогда он воздает нам сторицей, выполняя сложные, громоздкие вычисления со скоростью, недоступной ни одному человеку.
Вот так незаметно мы подошли к проблемам автоматизации и механизации, к роботам-манипуляторам, к вопросу, зачем автоматам вычислительная техника. Все эти понятия, конечно, знакомы , они часто встречаются в прессе, звучат по радио и телевидению, в кино, в беседах в школе, а иногда и дома. Но раз мы завели о них разговор основательно и всерьез, надо определить их почетче, чтобы впредь понимать друг друга, как говорят, с полуслова.
Проблемы автоматизации и механизации
Под механизацией обычно понимают совершенствованне производства, направленное на замену ручного физического труда работой механизмов и машин.
Автоматизация — это использование технических средств, в том числе средств вычислительной техники, для управления производственными процессами, машинами, агрегатами, целыми цехами и предприятиями без непосредственного участия человека. Автоматизируемые процессы, машины и т. д. называются объектами управления, а совокупность объекта и управляющего технического средства— системой автоматического управления (САУ).
Имеет смысл разграничить также понятия «автоматическая система» и «автоматизированная система»: первая работает без непосредственного участия человека, а во второй человек-оператор (человек-руководитель) является ее органической составной частью.
Термин «автомат» более общий, так как может быть отнесен не только к устройствам, используемым в производстве. Автоматом можно назвать любое устройство, выполняющее целесообразные действия без участия человека. Не зря это слово происходит от греческого «агтоцатоо», что значит «самодвижущийся», «сам собой происходящий».
Понятия механизации и автоматизации сливаются воедино в другом понятии— робототехнические устройства, или просто роботы. Робот — это машина, предназначенная для целенаправленного воздействия на объекты труда с помощью автоматических манипуляторов, имеющая устройства восприятия внешней обстановки и автоматического планирования своей деятельности.
Расшифровывая это сжатое определение, следует добавить, что автоматическими манипуляторами (обычно многозвенными) называют механические руки, а под устройствами восприятия внешней обстановки понимают средства очувствления («зрения»,«осязания», «слуха»); что касается планирования деятельности, оно обеспечивается искусственным интеллектом (электронной вычислительной машиной). Таким образом, робот — это высокоорганизованный управляемый (даже в определенной степени самоуправляющийся) силовой механизм.
В современном производстве основные технологические процессы обычно автоматизированы, зато вспомогательные операции (типа «взять», «установить», «снять», «переместить», «положить») выполняются, как правило, вручную. Эти операции утомительны, примитивны, а в ряде случаев тяжелы, вредны и даже опасны для жизни. Вот тут и должны подключаться роботы, освобождая человека для более творческого труда.
Понятие «электронная вычислительная машина» не нуждается, очевидно, в дополнительной расшифровке. Хотелось бы только добавить, что в настоящее время существует три основных класса этих машин:
- большие универсальные ЭВМ,
- мини-ЭВМ,
- микроЭВМ.
Для первых машин характерны большой объем памяти и высокое быстродействие, применяются они для обработки огромных массивов информации, в сложных научных исследованиях.
Вторые машины отличаются меньшей стоимостью, меньшими габаритными размерами (если для размещения большой ЭВМ требуется площадь 150— 200 квадратных метров, то для мини-ЭВМ достаточно 50 — 70 квадратных метров). Зато и вычислительные возможности их более ограниченны.
Наконец, третьи машины миниатюрны, они могут быть размеров большой книги (мы не касаемся здесь микрокалькуляторов, которые сегодня даже помещаются в наручных часах) и обычно предназначены для управления технологическим оборудованием (непосредственно встраиваются в него). Носителем искусственного интеллекта роботов чаще всего является микроЭВМ.
Прежде всего автоматизация обеспечивает интенсификацию производства, повышение производительности труда. Автоматы могут работать в очень высоком темпе, недоступном человеку, все 24 часа в сутки, они не нуждаются в перекурах, в перерывах на обед и сон.
Далее, автоматизация, обеспечивая четкое и неукоснительное выдерживание требуемых технологических режимов, оперативную реакцию на изменение внешних условий, которое могло бы отрицательно сказаться на ходе технологического процесса, ведет к повышению качества продукции. Автоматы не отвлекаются, не «витают в облаках», у них не бывает плохого настроения, душевных переживаний, они всегда начеку.
Автоматизация означает экономию сырья, полуфабрикатов и энергетических ресурсов благодаря резкому снижению брака, идущего в отходы или на переделку.
А ведь всякая переделка требует дополнительного расхода электроэнергии, пара, воды, химикатов, оплачиваемого рабочего времени. Есть и еще один важный источник экономии — так называемая оптимизация технологических процессов. Автоматам не задается определенный режим работы, а они сами ищут такой режим, при котором обеспечивается оптимальный в том или ином смысле процесс (например, выполняемый за минимальное время или при минимальном потреблении энергии).
Такие автоматы достаточно сложны и, как правило, должны обладать искусственным интеллектом, т. е. включать в себя ЭВМ.
Автоматизация повышает культуру труда, т. е. создает условия, в которых человеку приятно работать. Незачем объяснять, как это важно для уменьшения текучести кадров. Ведь если в рабочем помещении чисто, сухо и светло, если воздух свежий, а кругом цветы, то труд приносит радость. И наоборот, если много пыли, атмосфера загазованная, отовсюду капает, на полу разлито и рассыпано неизвестно что, труд становится в тягость; человек в таких условиях долго не продержится. Автоматы, с одной стороны, позволяют герметизировать оборудование, исключать попадание в помещение агрессивных паров и жидкостей, создавать благоприятные условия для труда человека.
С другой стороны, они сами требуют поддержания в помещении благоприятных для них условий, обеспечивающих их надежную и безотказную работу, а об этом должен позаботиться человек. Заколдованный круг, но на сей раз удачный: автомат помогает человеку, а человек — автомату.
И наконец, автоматизация обеспечивает безопасность труда. Автомат немедленно останавливает движущиеся механизмы или отключает токонесущие элементы, если человек по неосторожности попадает в опасную зону их действия. Об устройствах безопасности речь пойдет ниже, здесь же подчеркнем одно очень важное обстоятельство: если непременным условием создания любой схемы автоматизации является ее экономическая эффективность, то схема, обеспечивающая безопасность труда, может быть даже убыточной; это большое завоевание трудящихся, возможное только при социализме, когда главной ценностью становится человек.