Кибернетические машины

О кибернетике каждый из вас немало слышал, а может быть, и читал. Сейчас всякий школьник знает, что такое электронная вычислительная машина, луноход и робот. Все это — кибернетические машины. Удивительное и кибернетика — рядом. Трудно даже поверить во все ее чудеса.

Наверное, у каждого из вас таится мысль: а как бы поближе познакомиться с кибернетикой, освоить обслуживание компьютеров, как в школьном кружке или дома с товарищем построить ту или иную кибернетическую модель. Разве не интересно сконструировать своего кибернетического Тузика или небольшую электронную вычислительную машину? Найдутся и такие ребята, которых больше интересует «теория»: какой «алгеброй» пользуются вычислительные машины или как подсчитать количество информации в прочитанной книге?

Вся жизнь человека — это труд. В процессе труда люди пользуются теми или иными орудиями. Все машины, которые человек создавал до сих пор, облегчали его физический труд. Автомобиль-самосвал освободил от тяжелого бремени грузчика, экскаватор заменил труд землекопа, один поворот рукоятки подъемного крана позволил легко переносить десятки тонн груза. А кибернетические машины предназначены для облегчения умственного труда человека, они следят за работой «механических помощников» и управляют ими. Кибернетика призвана помогать человеку в области мышления.

Но прежде чем создать кибернетические машины, ученым пришлось изучить законы, по которым человек управляет всевозможными станками и машинами, теоретически сформулировать эти законы.

Значительный вклад в эту работу внесли советские инженеры и ученые: физиолог И. П. Павлов, математик А. Н. Колмогоров, радиофизик А. И. Берг, кибернетик В. М. Глушков.

Кибернетика стала математической основой для специальных управляющих машин, которые способны управлять работой других машин, станков и даже целых заводов. Кибернетика изучает и обосновывает как сходство, так и различие в поведении живых организмов и машин-автоматов.

На первый взгляд кажется, что общего может быть между машиной и живым организмом? Живой организм и машина по своей природе отличаются друг от друга. Живому организму присуще прежде всего самообновление, машина же в этом смысле мертва.

И все же между ними есть много общего. Это общее заключается прежде всего в поведении, в работе как живых организмов, так и кибернетических машин.

Проследим действия продавца газированной воды и автомата по продаже газированной воды.

.. .В жаркий летний день, чтобы утолить жажду, вы подходите к продавцу газированной воды и подаете ему трехкопеечную монету. Продавец быстрым взглядом оценивает монету и говорит, что если вы хотите с сиропом, то не хватает еще одной копейки. Получив недостающую монету, он открывает кран и наполняет стакан. Потом закрывает кран и предлагает вам взять стакан с водой.

А автомат? Как он это делает?

Вы опускаете в отверстие монету. Автомат определяет по весу, та ли это монета. Если та, то монета пропускается дальше. Падая, она замыкает электрическую цепь электромагнита, связанного с рычагом.

Рычаг открывает клапан (кран) на время, достаточное для наполнения стакана водой. Когда стакан наполнен, кран автоматически закрывается.

Если же вы опустили монету, которая не соответствует стоимости стакана воды, то автомат воды не нальет.

Как видите, действия автомата совершенно такие же, как действия продавца газированной воды.

И в живых организмах, и в машинах-автоматах есть чувствительные органы. Это уши, глаза — у человека, микрофоны и фотоэлементы — у машины. Они осуществляют связь с внешним миром. Как у тех, так и у других есть центр управления, определяющий порядок действий в соответствии с теми сведениями, которые получены извне. Как те, так и другие имеют исполнительные механизмы, выполняющие указания, выработанные в «центре».

Чувствительными элементами машины, или, как их еще называют, датчиками, занимается наука автоматика. Исполнительные органы машины — тоже один из ее разделов. Задачами управления в машинах, а также задачами обмена информацией между ее отдельными частями ведает кибернетика. «Процессы управления, где бы они ни протекали — в живых организмах, машинах или обществе, — происходят по одним и тем же законам»,— провозгласила кибернетика. А значит, и те, пусть еще не познанные до конца, процессы, что протекают в голове человека и позволяют ему гибко приспосабливаться к изменяющейся обстановке, можно воспроизвести искусственно в сложных автоматических устройствах.

Что может помешать человеку создать такую кибернетическую машину, которая, подобно мозгу, будет мыслить самостоятельно?

В отличие от человека, кибернетической машине, как бы совершенна она ни была, нужна программа действий. Машина создана человеком и может делать только то, что он для нее запрограммировал.

Разве нельзя предусмотреть в программе машины заранее все, вплоть до мелочей? Нет, всего не предусмотришь. Это было бы возможно, если бы речь шла о предмете, имеющем вполне определенное число признаков, каждый из которых можно моделировать и воспроизвести в машине. Но мозг человека обладает бесконечным количеством свойств. Создать его искусственно, воспроизведя в отдельности каждое из этих свойств, конечно, невозможно. Нельзя учесть все признаки (хотя они и подчиняются законам физики!), если их бесконечное множество. К тому же человеческий мозг в процессе жизни постоянно совершенствуется.

Кибернетическая машина способна выполнять те мыслительные функции человека, которые могут быть формализованы, то есть записаны при помощи конечного числа конечных формул. Например, машина может отлично считать, потому что вычисления, как правило, легко записать при помощи формул.

Уже сегодня созданные человеком электронные вычислительные машины не только заменяют человека, но и значительно опередили его в скорости счета. Если счетный работник способен за одну секунду произвести одно, максимум два арифметических действия, то машина их делает сотни тысяч!

Может возникнуть вопрос: зачем нужны такие большие скорости счета? Не все ли равно, делает ли машина, например, 10 000 умножений в секунду или только 1000? Зачем ученые стремятся к тому, чтобы все больше и больше увеличивать скорость?

Машина должна не только вычислять, не только решать сложные математические задачи, для которых требуется произвести множество арифметических операций, но и «раздумывать», на что уходит довольно много времени. В некоторых задачах встречается громадное число вариантов, из которых требуется выбрать лучший. Электронная машина должна перебрать все эти возможности, оценить их, а затем уже остановиться на каком-нибудь одном.

Где же пределы, которых могут достигнуть кибернетические машины? Смогут ли они обучаться, воспроизводить подобные себе машины или даже более совершенные, будут ли они способны к творческой деятельности, составлять вопросы и критиковать, обладать эмоциями? Эти и сотни других вопросов принесла с собой кибернетика. На некоторые из них ученые уже ответили, и ответили утвердительно, другие остаются пока открытыми.

По материалам книги «Юный кибернетик», Ю.М. Отряшенков, издательство «Детская литература», 1978 год.