Техника - молодёжи 2006-05, страница 39
www.tm-magazin ,ru 37 Трудно представить, как обеспечивается устойчивое функционирование такой сложной системы. Гомеостазом также обладают сложные физические системы (земная атмосфера, планетарные системы и т.д.) и организационные системы (страны, предприятия, армейские части и соединения и т.п.). Что касается обладающих гомеостазом систем, созданных руками человека, то анализ литературы по электротехнике, по пневмо- и гидроавтоматике, теории автоматического управления, вычислительной технике показывает, что в них схемы собираются только последовательно-па-раллельным соединением элементов и потому по сложности значительно уступают «природным». При создании сети из элементов автоматики с рабочим телом в виде сыпучей среды проявляются ее существенные отличия от иных, ныне известных. Характерным является тот факт, что на сыпучую среду не распространяются законы о сообщающихся сосудах и равном давлении на стенки сосуда, как в жидкостях и газах, а также закон о выравнивании энергетических потенциалов, как в электросети. Проиллюстрируем это с помощью рис. 3, где изображены фрагменты соединений между отдельными элементами для каждой из перечисленных сетей. Для трубопроводов А и В гидро- и пневмосети, соответственно, давление при соединении их трубопроводом С выравнивается (Р1 = Р2, Р3 = Р4). При «закоротке» двух линий А и В электросети проводом С потенциалы V1 и V2 также становятся равными. Иначе обстоит дело с сетью, в которой рабочим телом является сыпучая среда. Давление в местах соединения трубопровода С с двумя трубопроводами А и В такой сети будет отличаться (Р5ё Р6), и только как исключение Р5 = Р6. Принципы построения и функционирования отдельных элементов автоматики, а также логических и дис-кретно-аналоговых сетей с рабочим телом в виде сыпучей среды рассматривались в статье «Компьютер на песке» (см. «Техника — молодежи» № 7, 2005). В этой статье показано, каким образом можно создать логические элементы, составляющие функционально полный набор булевых функций И, ИЛИ, НЕ, представлены дискретно-аналоговые элементы: ПАМЯТЬ и Модель нейрона (А.с. 1661803, «Модуль псевдонейронной сети», В.Л. Рыппо), для которых рабочим телом является сыпучая среда. Кроме того, показано, каким образом на основе подобных элементов можно строить сети, аналогичные нейро-сетям. Перечисленные элементы автоматики могут служить основой для построения реальных гомеостатов, подобных гомеостату Эшби. Вариант такого гомеостата схематически изображен на рис. 4. Отдельные блоки гомеостата обозначены буквами А, Б, В, Г, Д, Е и выполнены в виде элементов ПАМЯТЬ с различными для каждого элемента шкалами для отображения количественной информации. Известно, что элементы ПАМЯТЬ можно объединять в непланарные сети с помощью двух типов связи. На схеме они обозначены буквой С. Связь между блоками А и Б построена таким образом, что повышение уровня сыпучей среды в блоке Б с отметки Ур1 до отметки Ург обеспечивает также повышение уровня сыпучей среды в блоке А с отметки Ур1 до Ург. Второй тип связи реализован между блоками Г и Е. В этом случае повышение уровня сыпучей среды в блоке Г с уровня Ур1 до уровня Ур2 обеспечит снижение уровня сыпучей среды в блоке Е с уровня Ур1 до уровня Ург. Количество подобных связей между двумя отдельными блоками может составлять несколько десятков. Сыпучая среда из бункера питания к блокам гомеостата поступает по множеству каналов, схематически изображенных стрелками (чтобы не перегружать рисунок избыточными линиями). Бункер сброса служит для сбора сыпучей среды, выходящей из каналов сброса. Устойчивым будем считать гомеостат, в котором уровни сыпучей среды находятся в пределах соответствующих шкал в течение нахождения гомеостата в динамическом состоянии, т.е. когда между отдельными блоками происходит обмен сигналами в виде порций сыпучей среды. Гомеостаты подобного типа могут состоять из десятков и даже сотен блоков, они способны отображать и перерабатывать количественную информацию и могут оказаться полезными при моделировании сложных систем не-планарной конфигурации в тех случаях, когда кибернетические модели, построенные на других принципах, оказываются неточны или вовсе неадекватны исходным системам. Вот один из примеров, когда попытка замены динамического поведения гомеостата на сыпучих средах формальной моделью оказывается |
