Техника - молодёжи 1973-08, страница 39
Эта модель разделяется на четко описанные элементы, и собирается она из них по четко описанной схеме. Чтобы описать и элементы и схему, привлекают, по возможности, все знания об объекте исследования, который служит прообразом модели; знания о законах природы, которые нужны для исследования; гипотезы и предположения, к которым обращаются в случае нехватки реальных данных. Описание модели ведется на математическом языке либо в виде системы уравнений, либо в виде программы для электронно-вычислительной машины. Затем модель заставляют «функционировать», чтобы выявить ее поведение во «внешнем мире». После проверки «функционирования» исследователи приступают к следующему этапу работы. Они либо принимают, либо исправляют, либо отвергают гипотезы, использованные в модели. Таким образом, удается получить довольно точные сведения о большой системе. И тогда выходят на сцену алгоритмы, программы для ЭВМ. Вся современная теория и практика управления большими системами, свидетельствуют «системщики», строится на базе широкого использования ЭВМ. Она требует новой математики, где место формул занимают программы для электронно-вычислительных машин. В ней, по существу, стирается столь характерная для классической математики грань между аналитическим и численным решением задач. О том, что подобный эксперимент на электронно-счетных машинах можно проводить быстро и дешево, по ходу решения задачи вводить любые изменения для улучшения результата, рассказывает член-корреспондент АН СССР Н. Бусленко. Он приводит в качестве иллюстрации случай из своей практики. Однажды пришлось исследовать работу крупного трубопрокатного стана. По признанию ученого, это было грандиозное сооружение: четыре автоматические линии, каждая из которых состояла из 105 станков. Трубы двигались по транспортерам с высокой скоростью, через каждые 0,7 сек. с конвейера сходила очередная труба. Стан этот начал работать, но не достигал той скорости, которую запланировали проектировщики. Стоило увеличить скорость до проектной, как в нескольких местах происходили поломки. Цех простаивал... Тогда решили смоделировать систему на электронно-вычислительной машине. И выяснили простую вещь. Оказалось, накопители, стоящие возле тех мест, где трубы переходят от одного станка к другому, — их называют карманами, — были недостаточно емкими. Если с-танок занят, то механизм должен столкнуть подошедшую трубу в карман, где она ждет своей очереди. Очень важно для работы всего стана, чтобы движение ни на секунду не прерывалось. Но, если накопитель полон, трубе некуда соскользнуть. Она наступит на пятки предыдущей трубе, обе столкнутся, произойдет поломка. Вроде бы простая, очевидная ошибка в проектировании, но из-за сложности системы, из-за высокой скорости работы установить причину аварий наблюдениями за работой стана было практически невозможно. Электронно-вычислительная машина, быстро рассчитав все узлы, связи, «перекрестки» движения труб на модели, точно указала уязвимое место системы. Мало того, машина определила, как надо увеличить емкость карманов. Когда инженеры выполнили рекомендации ЭВМ, стан заработал на полную мощность. Усложнение каждой экономической системы приводит к лавинообразному росту информации о работе ее элементов. Весь этот гигантский поток сведений надо учитывать. Сведений настолько много, что только автоматизированным системам, оснащенным ЭВМ, под силу накапливать и хранить огромное число данных, обрабатывать их целенаправленно, скрупулезно, точно. Действенность системного подхода во многом определяется тем, что он вытекает из основных законов диалектики, разбирает в единстве «структуру изменений» и «изменения структур». Хотя теория больших систем совсем недавно вошла в научную, техническую и промышленную практику, она хорошо зарекомендовала себя. Все чаще и чаще обращаются к ней и биологи, и экономисты, и работники управления, и социологи, и врачи. Между человеком и окружающей средой всегда существует барьер — тонкий, толщиной в несколько сантиметров, слой воздуха, движущегося снизу вверх. Этот слой полностью обволакивает тело и формирует своеобразную «микросреду». Сотрудники лондонского Института медицинских исследований изучили свойства невидимого барьера, в том числе его значение для защиты человека от холода. Чтобы визуально наблюдать слой, при участии работников аэродинамического отдела Национальной физической лаборатории была сконструирована и построена оригинальная установка (см. рис.). Свет от электролампы направляется через линзу и щель на сферическое зеркало с фокусным расстоянием примерно 50 см, а затем отражается в виде параллельного пучка на такое же зеркало; расположенное на расстоянии около 6 м. Изображение человека, находящегося между зеркалами, фокусируется на тонком желатиновом фильтре. В центре фильтра — контрастно окрашенная полоска с шириной, достаточной только для того, чтобы не пропустить изображение нити лампочки. Обычная линза проецирует получившуюся картину на фотопленку в фотоаппарате. Таким образом, фотопленка фиксирует изображение, равномерно окрашенное желатиновым фильтром. Если происходят изменения в коэффициенте отражения всей системы, вызванные уменьшением или увеличением плотности (или температуры) возду ха в слое, окружающем человека, то изображение отклонится и, пройдя через центральную контрастную полоску фильтра, станет резко цветным. На большом снимке справа запечатлена голова человека в нормальных условиях, на снимке 1 стрелками показано движение воздуха, а на снимках 2, 3, 4 видно изменение температуры около лица, передаваемое различной интенсивностью цвета. Идея создания установки возникла в результате многолетних работ, начатых сразу же после второй мировой войны отделом психологии человека Института медицинских исследований. Цель работ — изучение воздействий на человека крайних температур, условий выживания его в экстремальных условиях. Были организованы экспедиции, которые восходили на такие вершины, как Эверест, и отправлялись в длительные путешествия по районам Заполярья. В ходе исследований выяснилось, что при снаряжении людей нельзя руководствоваться одними лишь метеорологическими данными. Температура окружающей среды лишь косвенно может указывать на то, что чувствуют люди. Нужно учитывать и «микроклимат», который создает одежда. Даже в одинаковой одежде и при одинаковой температуре одни могут чувствовать сильный холод, а другие нет. Больше того, некоторые психофизиологические факторы иногда сказываются на субъективных ощущениях людей гораздо значительнее, чем небольшие изменения температуры. Все это и привело к необходимости создания прибора, который позволял бы изме- | рять плотность воздуха (или температуру) непосредственно возле кожного покрова человека, не внося при I этом заметных искажений в «микро- | среду». ЗЕРКАЛО ЗЕРКАЛО ИЗОБРАЖЕН И F 36 |
