Первая и вторая промышленные революции

ГЛАВА IX

ПЕРВАЯ И ВТОРАЯ ПРОМЫШЛЕННЫЕ РЕВОЛЮЦИИ

 

В предыдущих главах этой книги речь шла главным образом об исследовании человека как коммуникативного организма. Однако, как мы уже видели, машина также может быть коммуникативным организмом. В этой главе я рассматриваю ту область, где коммуникативные черты человека и машины переплетаются друг с другом, и постараюсь установить будущее направление развития машин, а также возможные следствия воздействия этого развития на человеческое общество.

Уже однажды в истории машина вторглась в область человеческой культуры, оказав на нее чрезвычайно большое влияние. Это первое воздействие машины на человеческую культуру известно под названием промышленной революции, которая имела дело с машиной исключительно в качестве альтернативы человеческим мускулам. Для того чтобы исследовать настоящий кризис, который мы назовем второй промышленной революцией, вероятно, будет благоразумно рассмотреть в качестве известного стандарта историю предыдущего кризиса.

Первая промышленная революция уходит своими корнями в умственное брожение XVIII века, когда научная техника Ньютона и Гюйгенса была уже хорошо развита, но ее применение едва только начало выходить за рамки астрономии. Однако для всех передовых ученых стало очевидным, что эта [c. 136] новая техника возвещала глубокие изменения в других науках. Первыми областями, где наступила ньютоновская эра, были области навигации и изготовления часовых механизмов.

Навигация представляет собой древнее искусство, однако до 30-х годов XVIII века она имела одну очевидную слабость. Проблема определения широты всегда была простым делом, даже для древних греков. Нужно было только определить высоту небесного полюса. Огрубление это можно было сделать, взяв Полярную Звезду за действительный небесный полюс, очень же точное определение широты можно было произвести путем дальнейших вычислений, установив местонахождение центра видимого кругового пути Полярной Звезды. Но проблема определения долготы всегда была более трудной задачей. Без геодезического наблюдения эту проблему можно было решить только посредством сравнения местного времени с каким-либо стандартным временем, например, с гринвичским. Для этого необходимо было иметь при себе хронометр, поставленный по Гринвичу, или найти какие-то другие, помимо Солнца, небесные часы, которые заменили бы нам хронометр.

До того как один из этих двух методов стал пригоден в практике кораблевождения, мореходы испытывали весьма значительные трудности в области техники навигации. Обычно корабли плыли вдоль берега, пока не достигали нужной им широты. Затем мореходы прокладывали курс на восток или на запад вдоль параллели широты, пока не достигали берега. За исключением приблизительного навигационного исчисления пути, мореход не мог сказать, как далеко корабль прошел по данному курсу, в то время как для морехода было чрезвычайно важно, чтобы корабль неожиданно не пристал к опасному берегу. Подойдя к берегу, корабль плыл вдоль него, пока не достигал места назначения. Очевидно, что при этих обстоятельствах каждое плавание было связано с большим риском. Тем не менее, именно таков был общий вид морских плаваний в течение многих столетий. Именно таким образом прокладывали свой курс и Колумб, и Серебряный флот ⁶⁰, и галеоны Акапулько ⁶¹. [c. 137]

Такая медленная и опасная процедура не удовлетворяла адмиралтейства XVIII века. Во-первых, заморские интересы Англии и Франции в отличие от заморских интересов Испании находились в странах, лежавших в высоких широтах, где преимущество прямого курса по дуге большой окружности в сравнении с курсом, проложенным на восток или на запад вдоль параллели, было очевидно. Во-вторых, две северные державы соперничали между собой за господство на море, и преимущество более искусного кораблевождения имело серьезное значение. Не удивительно, что оба правительства предложили большое вознаграждение за отыскание способов точного определения долготы.

История соперничества за получение этой премии сложна и не слишком поучительна. Не один способный человек был лишен своего заслуженного триумфа и обанкротился. В конечном счете эти премии были присуждены в обеих странах за два совершенно различных достижения. Одним из этих достижений было создание точного корабельного хронометра, то есть достаточно хорошо сконструированных и отрегулированных часов, способных показывать на протяжении всего плавания, когда часы подвергаются постоянным сильным сотрясениям корабля, верное время с отклонением лишь в несколько секунд. Другим достижением было создание доброкачественных математических таблиц, определявших движения Луны и позволявших мореходу использовать это небесное тело в качестве часов для контроля видимого движения Солнца. Оба этих метода царили во всей навигационной науке вплоть до недавних изобретений радио и радарной техники.

Соответственно, авангард ремесленников периода промышленной революции состоял, с одной стороны, из часовых дел мастеров, которые использовали новую математику Ньютона в конструкциях своих маятников и балансиров часового механизма, и, с другой стороны, из мастеров по изготовлению оптических приборов, главным образом секстантов и телескопов. Эти две профессии имеют очень много общего. Как та, так и другая требуют конструирования точных кругов и точных прямых линий и градуирования их на градусы или на [c. 138] дюймы. Их инструментами были токарный станок и делительные устройства. Эти механические станки, предназначенные для тонкой работы, являются предшественниками нашей современной машиностроительной индустрии.

Интересно отметить, что каждое орудие имеет свою родословную и ведет свое происхождение от тех орудий, которыми само это орудие было сделано. Происхождение токарного станка часовых дел мастера XVIII века через ясно наблюдаемую историческую цепь промежуточных орудий восходит к крупным револьверным станкам сегодняшнего дня. Возможно, что можно было как-то сократить ряд излишних ступеней, однако эта цепь неизбежно должна была иметь известное минимальное число звеньев. Револьверный станок совершенно не может быть создан голыми человеческими руками, без особых приспособлений для литья металла, для установки отливок на станках с целью их обработки и прежде всего для получения необходимой при обработке изделий энергии. Все это должны были сделать машины, которые сами были созданы при помощи других машин; и линию к первоначальному ручному или ножному токарному станку XVIII века можно было провести только через много таких ступеней.

Таким образом, совершенно естественно, что те, кто мог делать новые изобретения, были или часовых дел мастерами, или изготовителями научных приборов, либо они должны были обращаться за помощью к людям этих профессий. Например, Уатт был мастером по изготовлению научных приборов. Для того чтобы понять, что даже такой человек, как Уатт, должен был ждать благоприятного момента, прежде чем смог применить точность техники изготовления часов к более обширной области, мы должны вспомнить, что, как я уже отмечал ранее, критерий пригодности поршня для цилиндра, согласно Уатту, состоял в том, чтобы тонкая шестипенсовая мо

могла пройти между поршнем и цилиндром.

Таким образом, развитие навигации и создание необходимых для нее приборов следует рассматривать как первые ростки промышленной революции, появившиеся до того, как [c. 139] началась сама промышленная революция. Эта последняя начинается с изобретения паровой машины. Первой формой паровой машины была грубая и неэкономичная машина Ньюкомена, использовавшаяся для откачки воды из шахт. В середине XVIII века была предпринята бесплодная попытка применить эту машину для производства энергии, заставив ее накачивать воду в водонапорный резервуар, с тем чтобы падение этой воды вращало водяные колеса. Это неуклюжее приспособление вышло из употребления с внедрением усовершенствованных паровых машин Уатта, которые вначале применялись для заводских целей, а также для откачки воды из шахт. В конце XVIII века паровая машина прочно утвердилась в промышленности, и появление паровоза и речного парохода было уже не за горами.

Впервые паровая машина нашла свое практическое применение в качестве замены одной из наиболее отвратительных форм использования труда человека или животного: откачки воды из шахт. В лучшем случае раньше эта работа производилась рабочим скотом, грубыми машинами, приводимыми в движение лошадьми. В худшем случае, как на серебряных рудниках Новой Испании, – трудом рабов. Откачка воды из шахт представляет собой такую работу, которая никогда не имеет конца и которую никогда нельзя прервать, не рискуя навсегда разрушить шахту. Применение паровой машины, заменившей этот рабский труд, очевидно, следует рассматривать как большой гуманный шаг вперед.

Однако рабы не только откачивали воду из шахт, они также тянули нагруженные речные барки вверх по течению рек. Вторым крупным триумфом паровой машины было изобретение парохода, и в частности речного парохода. Паровая машина на море в течение многих лет была лишь обладавшим сомнительной ценностью дополнением к парусам, которые имелись у всех морских пароходов, однако именно использование паровой машины при плавании по реке Миссисипи позволило открыть внутренние области Соединенных Штатов. Подобно пароходу, паровоз начал применяться там, где он теперь умирает, – в качестве средства для перевозки тяжелых грузов. [c. 140]

Следующей областью, где – возможно, немного позднее, чем в области тяжелого труда шахтеров, и одновременно с революцией на транспорте – дала себя знать промышленная революция, была текстильная промышленность. Текстильная промышленность в то время была уже отсталой отраслью. Даже до изобретения механического веретена и механического ткацкого станка условия работы прядильщиков и ткачей оставляли желать много лучшего. Объем продукции, которую они могли выпустить, намного отставал от потребностей дня. Едва ли возможно представить, что переход к машине мог бы ухудшить условия труда прядильщиков и ткачей, однако этот переход действительно ухудшил их.

Начало развития текстильного машиностроения восходит к периоду, предшествовавшему появлению паровой машины. Чулочный станок существовал в форме станка, приводимого в действие руками почти со времен королевы Елизаветы. Прядильный станок вначале был необходим для того, чтобы получать основы для ручных ткацких станков. Полной механизации текстильной промышленности, охватывающей как ткачество, так и прядение, до начала XIX века не было. Первые текстильные машины предназначались для обслуживания ручных операций, хотя использование конной тяги и водной энергии последовало очень быстро вслед за этим. Однако одним из побуждений к созданию машины Джемса Уатта, в отличие от машины Томаса Ньюкомена, было желание получить необходимую для текстильной промышленности энергию в форме вращения.

Текстильные фабрики послужили моделью почти для всего хода механизации промышленности. В социальном отношении механизация текстильной промышленности положила начало передвижению рабочих из дома на фабрику и из деревни в город. Эксплуатация детского и женского труда осуществлялась в таких размерах и в такой жестокой форме, что в настоящее время это трудно представить, то есть если мы забудем о южноафриканских алмазных рудниках и общих условиях труда на плантациях почти в каждой стране. Большая часть этой эксплуатации обусловлена тем фактом, что новая техника вызывает к жизни новые обязанности в то [c. 141] время, когда не существует никакого кодекса, регулирующего их. Однако эта фаза имела скорее техническое, чем моральное значение. Говоря это, я имею в виду, что очень многие бедственные последствия и фазы раннего периода промышленной революции были обусловлены не столько отсутствием какой-либо моральной чуткости или беззаконными поступками, а известными техническими чертами, присущими первым средствам индустриализации и более или менее отходящими в тень в позднейшей истории технического развития. Эти решающие технические детерминанты направления развития, принятого ранней промышленной революцией, заключаются в самой природе первых источников паровой энергии и в ее передаче. В сравнении с современным стандартом паровая машина использовала топливо очень неэкономично, хотя это не столь важно, как могло бы показаться, если учесть тот факт, что первые паровые машины не имели себе конкурента в виде более близкой современному типу паровой машины. Однако использование первых паровых машин было более экономично скорее в широком, чем в небольшом масштабе. По сравнению с машиной-двигателем текстильные машины – ткацкий или прядильный станки – являются сравнительно легкими машинами и потребляют немного энергии. Поэтому экономически выгодно было собрать эти машины на крупных фабриках, где много ткацких станков и веретен приводится в движение одной паровой машиной.

В то время единственными доступными средствами передачи энергии были механические средства. Первым среди этих механических средств была линия приводных валов, дополненная приводными ремнями и блоками. Даже во времена моего детства типичным видом фабрики был вид огромного ангара с длинными линиями валов, подвешенных на балках, и блоками, соединенными ремнями с отдельными машинами. Такого рода фабрики существуют до сих пор, хотя во многих случаях они вытесняются современными предприятиями, где каждая машина приводится в движение отдельным электромотором.

В самом деле, эта вторая картина является типичной в настоящее время. Профессия слесаря-монтера приобрела [c. 142] совершенно новую форму. Это представляет собой важный факт, имеющий отношение ко всей истории изобретений. Именно эти слесари-монтеры и другие представители новых профессий машинного века могли сделать те изобретения, которые лежат в основе нашей патентной системы. В настоящее время механическое соединение машин влечет за собой очень серьезные трудности, которые не так легко выразить какой-нибудь простой математической формулой. Во-первых, либо необходимо установить длинные линии передаточных валов в точные соотносительные положения, либо необходимо применять простые способы соединений, как, например, универсальные шарниры или параллельные соединения, которые обеспечивают известную надежность работы. Во-вторых, длинные линии опор, необходимые для таких валов, вызывают очень высокий расход энергии. В отдельной машине вращающиеся и качающиеся части подчинены подобным требованиям устойчивости и необходимости сократить по возможности число опор в целях снижения расхода энергии и упрощения производства. Эти предписания не легко выполнить на основе общих формул, и они предоставляют блестящую возможность для изобретательства и новаторства старомодного ремесленнического толка.

Именно в виду этого факта переход в технике от механических систем к электрическим имел большие последствия. Электрический мотор обеспечивает такой способ распределения энергии, который очень удобен для конструирования моторов небольших размеров, с тем чтобы каждая машина могла иметь свой собственный мотор. Потери передачи в электропроводке фабрики сравнительно невелики, а эффективность самого мотора сравнительно высока. Соединение мотора с его проводкой не обязательно жесткое и не состоит из многих частей. До сих пор соображения транспортировки и удобства могут вынуждать нас сохранять обычай устанавливать различные машины производственного процесса на одной фабрике; однако необходимость подключения всех машин к единому источнику энергии больше уже не является серьезным основанием для географической близости. Иначе [c. 143] говоря, теперь мы в состоянии возвратиться к надомничеству в тех местах, где в другом отношении оно было бы уместно.

Я не хочу настаивать на том, что необходимость в механической трансмиссии была единственной причиной таких ангарных фабрик и вызванной ими деморализации. В самом деле, фабричная система возникла до машинной системы как средство установления дисциплины в совершенно недисциплинированном паломничестве и для поддержания стандартов продукции. Правда, эти немеханизированные фабрики очень скоро были вытеснены механизированными, и, вероятно, все дурные социальные последствия скопления населения в городах и обезлюдение деревень связаны с машинной фабрикой. Более того, если бы с самого начала имелся двигатель незначительной мощности и если бы этот двигатель мог увеличить производительность труда работавшего на дому рабочего, то весьма вероятно, что в таких надомных отраслях промышленности, как прядение и ткачество, можно было бы в значительной степени добиться организации и дисциплины, необходимых для успешного массового производства.

Но каковы бы ни были наши желания, сейчас каждая отдельная машина может включать в себя собственный двигатель, который дает энергию в нужном месте. Это во многом освобождает конструктора от необходимости изобретать механические конструкции, которые в противном случае он был бы вынужден изобретать. В электромеханических конструкциях сама лишь проблема соединения частей редко вызывает большие трудности, не поддающиеся простому математическому формулированию и решению. Изобретателя системы передач вытеснил вычислитель цепей. Это является примером того, каким образом искусство изобретений обусловливается существующими средствами.

В третьей четверти прошлого столетия, когда электромотор был впервые использован в промышленности, вначале полагали, что он является не чем иным, как еще одним механизмом для приведения в движение существующей промышленной техники. Вероятно, в то время и не предвидели, что его конечным следствием будет возникновение новой концепции фабрики. [c. 144]

Другое подобное великое электротехническое изобретение – изобретение электронной лампы – имело аналогичную историю. До изобретения электронной лампы для регулирования системы большой мощности требовалось много отдельных механизмов. В самом деле, большинство регулирующих средств сами потребляли значительную энергию. Были отдельные исключения, но только в специальных областях, как, например, в управлении кораблями.

В 1915 году я пересек океан на одном из старых кораблей «Американ лайн». Это был корабль переходного периода, когда корабли еще имели паруса, а также остроконечный нос с бушпритом. На палубе недалеко от кормовой части основной надстройки была установлена громадная машина, состоящая из четырех или пяти шестифутовых колес с ручками. Эти колеса предназначались для управления кораблем в случае выхода из строя его автоматической рулевой машины. Во время шторма потребовалось бы десять или даже больше человек, напрягающих все свои силы, чтобы вести корабль по курсу.

Это был не повседневный способ управления судном, а аварийное приспособление, или, как называли его моряки, «запасной штурвал». Для нормального управления корабль имел рулевую машину, которая преобразовывала сравнительно небольшие усилия рулевого старшины у штурвала в движение всей массы руля. Таким образом, даже на чисто механической основе был совершен некоторый шаг вперед к решению проблемы увеличения приложенных усилий или крутящих моментов. Тем не менее, такое решение данной проблемы не охватывало крайних различий между уровнями ввода и вывода, а также не было воплощено в удобном универсальном типе аппарата.

Наиболее гибким универсальным аппаратом для увеличения мощности является вакуумная трубка, или электронная лампа. История электронной лампы интересна, хотя и слишком сложна, чтобы ее здесь рассматривать. Однако любопытно отметить, что изобретение электронной лампы связано с самым великим научным открытием Эдисона и, вероятно, [c. 145] единственным открытием, которое он не воплотил в изобретение.

Эдисон заметил, что когда электрод помещен внутрь электрической лампочки и имеет положительный электрический потенциал по отношению к нити накала, то ток пойдет только в том случае, если нить накала нагрета. Благодаря ряду изобретений, сделанных другими людьми, это привело к более эффективному по сравнению с прошлым способу регулирования больших токов малым напряжением. Такова основа современной радиопромышленности, однако электронная лампа является также промышленным орудием, получающим широкое распространение и в новых областях. Таким образом, больше нет необходимости регулировать процесс на высоких энергетических уровнях механизмами, у которых имеющие важное значение детали управления работают на таких же высоких энергетических уровнях. Вполне можно формировать известные образцы реагирования даже на более низких уровнях, чем это встречается в обычных радиоустановках, и затем использовать ряд усилительных ламп для управления посредством этого аппарата такими тяжелыми машинами, как прокатный стан. Работа по распознанию и формированию моделей поведения для осуществления управления производится в таких условиях, когда потери энергии незначительны, и все же конечное использование этого распознающего процесса происходит на произвольно высоких энергетических уровнях.

Очевидно, это изобретение столь же основательно изменяет коренные условия производства, как передача и распределение энергии путем использования небольших электрических моторов. Изучение модели поведения переносится в специальную часть прибора, где экономия энергии имеет очень малое значение. Таким образом, мы лишаем большей части их ценности хитроумные приспособления и устройства, ранее применявшиеся для обеспечения того, чтобы механическая соединительная система состояла из возможно меньшего числа элементов, а также устройства, используемые для уменьшения трения и потери движения. Конструкция машин, включающих в себя такие части, была передана из ведения [c. 146] квалифицированного рабочего мастерских в ведение научно-исследовательского работника лабораторий; и последний располагает всеми доступными средствами теории электрической цепи, чтобы заменить механическое изобретательство старого толка. Изобретения в старом смысле были вытеснены разумным использованием известных законов природы. Расстояние от законов природы до их использования было сокращено в сотни раз.

Я говорил ранее, что когда сделано изобретение, то проходит обычно значительный период, прежде чем будет понято все его значение. Прошел значительный период времени, прежде чем полностью было понято влияние изобретения самолета на международные отношения и на условия человеческой жизни. Влияние атомной энергии на человечество и на его будущее еще должно быть оценено, хотя многие наблюдатели настаивают на том, что атомная энергия является просто новым оружием, подобно всем старым видам оружия.

Так же обстояло дело и с электронной лампой. Вначале она рассматривалась просто как подсобный инструмент, дополняющий уже существующую технику телефонной связи. Инженеры-электрики первоначально не поняли ее действительного значения настолько, что на протяжении ряда лет электронные лампы просто относили к особой части сети связи. Эта часть соединялась с другими частями, состоящими только из традиционных, так называемых пассивных элементов цепи: сопротивлений, емкостей и индуктивностей. Только со времени войны инженеры стали достаточно широко использовать электронные лампы, подключая их там, где необходимо, точно таким же образом, как раньше они подключали пассивные элементы этих трех видов.

Электронная лампа была впервые использована для замены ранее существовавших компонентов телефонных линий дальнего действия и беспроволочного телеграфа, однако вскоре стало очевидным, что радиотелефон догнал по уровню развития радиотелеграф и что стало возможным радиовещание. Тот факт, что этот большой триумф изобретательской мысли в основном стал служить «мыльной опере» и [c. 147] балаганному певцу, не должен закрыть глаза на блестящую работу, проделанную по созданию этого изобретения, и величайшие цивилизаторские возможности, превращенные в колдовское таинство в общенациональном масштабе. Хотя электронная лампа дебютировала в промышленности средств связи, в течение длительного периода границы и размер этой промышленности не были полностью осознаны.

Электронная лампа и родственное ей изобретение – эмиссионный фотоэлемент – спорадически использовались для сканирования продуктов промышленности, как, например, для регулирования толщины рулона бумаги, выходящего из бумажной машины, или для проверки цвета консервированных ананасов. Эти применения пока еще не привели к созданию новой, получившей разумное обоснование техники, а также в мозгу инженера электронная лампа не ассоциировалась со своей другой функцией.

Все это изменилось во время войны. Одним из немногих завоеваний, явившихся результатом этого великого конфликта, было быстрое развитие изобретений, стимулируемое настоятельной потребностью и неограниченным расходованием денег и прежде всего свежими силами, влившимися в область промышленных исследований. В начале войны нашей первейшей задачей было спасти Англию от сокрушительных атак с воздуха. Поэтому зенитная артиллерия была одним из первых объектов наших научных военных исследований, особенно когда артиллерия была соединена с засекающим аэроплан устройством – радаром или ультравысокочастотными волнами Герца. Радарная техника, помимо изобретения новых своих собственных форм, использовала те же самые формы, что и существующая радиотехника. Таким образом, естественно было рассматривать радар в качестве ответвления теории коммуникации.

Кроме обнаружения самолетов при помощи радара было необходимо сбивать их. Это поставило задачу управления огнем. Большие скорости вызвали необходимость вычисления элементов траектории зенитных снарядов машиной и придания самой машине, определяющей упреждение цели, коммуникативных функций, которые прежде выполнялись [c. 148] людьми. Таким образом, проблема управления огнем зенитной артиллерии создала новое поколение инженеров, знакомых с идеей направляемого машине, а не какому-либо лицу сообщения. В главе о языке мы уже упоминали о другой области, где в течение значительного времени эта идея была известна ограниченной группе инженеров: об автоматической гидростанции.

В течение периода, непосредственно предшествовавшего второй мировой войне, были открыты новые области использования электронной лампы, соединенной прямо с машиной, а не с человеческим агентом. К их числу относятся более общие применения электронных ламп в вычислительных устройствах. Идея крупномасштабного вычислительного устройства, разработанная, наряду с другими учеными, Ванневаром Бушем ⁶², была первоначально чисто математической. Интегрирование производилось роликовыми дисками, сцепляющимися друг с другом фрикционным способом, а чередование выводов и вводов между этими дисками являлось задачей на классическую цепь валов и шестеренок.

Первоначальный замысел этих первых вычислительных машин гораздо старше работ Ванневара Буша. В известных отношениях этот замысел восходит к началу прошлого века, к работам Чарлза Беббиджа ⁶³. Беббидж имел удивительно современные представления о вычислительных машинах, однако имевшиеся в его распоряжении механические средства намного отставали от его представлений. Первая трудность, с которой он столкнулся и которую не смог преодолеть, состояла в том, что для приведения в движение длинной цепи шестеренок требовалась значительная энергия, и вследствие этого передаваемые усилие и крутящий момент очень скоро становились слишком незначительными, чтобы привести в действие остальные части аппарата. Буш увидел эту трудность и преодолел ее очень изобретательным способом. Помимо электрических усилителей, зависящих от электронной лампы и аналогичных устройств, существует ряд механических усилителей крутящего момента, которые известны каждому, кто, например, знаком с устройством корабля и его разгрузкой. Портовый грузчик поднимает [c. 149] охваченный стропами груз посредством барабана лебедки или грузового ворота. Таким путем прилагаемое им механическое усилие увеличивается пропорционально коэффициенту, возрастающему чрезвычайно быстро в зависимости от угла охвата между канатом и вращающимся барабаном. Таким образом, один человек способен управлять подъемом груза во много тонн.

Это устройство в принципе является усилителем приложенного усилия, или крутящего момента. При помощи остроумной конструкции Буш поместил подобные механические усилители между ступенями своей вычислительной машины и, таким образом, оказался в состоянии эффективно осуществить то, что оставалось лишь мечтой для Беббиджа.

В ранний период работы Ванневара Буша, до того как на фабриках появились какие-либо быстродействующие автоматические управляющие устройства, я заинтересовался проблемой дифференциального уравнения в частных производных. Работы Буша имели дело с обычным дифференциальным уравнением, где независимой переменной являлось время, и оно повторяло в своем временном ряде ряд явлений, которые она анализировала, хотя, возможно, при другой скорости. В дифференциальном уравнении в частных производных величины, которые заступают место времени, развертываются в пространстве, и я заявил Бушу, что, принимая во внимание технику разложения телевизионного изображения, которая в то время быстро развивалась, мы должны сами учитывать подобную технику для изображения многих переменных, скажем, переменных пространств, в отличие от одной переменной времени. Сконструированная на этой основе вычислительная машина должна работать на чрезвычайно большой скорости, которая, на мой взгляд, исключает механические процессы и отбрасывает нас опять к электронным процессам. Более того, в такой машине все данные должны записываться, читаться и стираться с быстротой, совместимой с быстротой других операций машины; и кроме того, что эта машина включает в себя арифметический механизм, она должна также включать логический механизм и должна быть способна разрешать проблемы программирования на чисто [c. 150] логической и автоматической основе. Идея программирования на фабрике уже была известна благодаря работам Тэйлора ⁶⁴ и Фрэнка и Лилиан Гилбретов ⁶⁵ по хронометражу, и она созрела, для того чтобы ее применили к машине. Эта проблема вызывала значительные трудности в деталях, однако больших трудностей, в принципе, не было. Таким образом, в 1940 году я был убежден, что создание автоматического завода в порядке дня, и сообщил об этом Ванневару Бушу. Последующее развитие автоматизации как до, так и после опубликования первого издания этой книги убедило меня в том, что я был прав в своем утверждении и что это развитие может явиться одним из величайших факторов, обусловливающих социальную и техническую жизнь грядущего века, ключевым явлением второй промышленной революции.

На одной из своих ранних фаз дифференциальный анализатор Буша выполняет все основные функции усиления. Он использует электричество только для того, чтобы дать энергию двигателям, ведущим машину в целом. Такой вид вычислительного механизма был промежуточным и переходным. Очень скоро стало очевидно, что соединенные при помощи проводов, а не валами усилители, имеющие электрическую природу, являются как менее дорогостоящими, так и более гибкими, чем механические усилители и соединения. Соответственно, в позднейших видах машин Буша использовались электронно-ламповые устройства. Эти устройства продолжали использоваться во всех преемственных аппаратах, представлявших собой или то, что теперь называется счетно-решающими устройствами непрерывного действия, которые работают главным образом путем измерения физических величин, либо цифровые устройства, которые работают главным образом путем счета и арифметических операций.

После войны развитие этих вычислительных машин шло очень быстро. Для большой области вычислительной работы они проявили себя гораздо более быстродействующими и более точными, чем человек-вычислитель. Их скорость давным-давно достигла такого уровня, что исключается какое-либо вспомогательное вмешательство человека в их работу. Таким образом, эти машины создают ту же самую [c. 151] потребность замены человеческих способностей машинными способностями, какую мы находим в приборе управления огнем в зенитной артиллерии. Части машины должны разговаривать друг с другом на соответствующем языке, не обращаясь к человеку и не слушая его, кроме как на начальной и конечной ступенях процесса. Здесь перед нами опять-таки элемент, содействующий общему одобрению распространения идеи коммуникации на машины.

В этом разговоре между частями машины часто необходимо заметить уже сказанное машиной. Здесь вступает в действие принцип обратной связи, который мы уже рассматривали и который старше своего воплощения в рулевой машине корабля и по крайней мере фактически так же стар, как клапан, регулирующий скорость вращения вала в паровой машине Уатта. Этот регулирующий клапан предотвращает сильное вращение вала в машине, когда устранена ее нагрузка. Если вал машины начинает бешено вращаться, то шары регулятора от центробежного действия поднимаются вверх и тем самым поднимают рычаг, который частично уменьшает степень наполнения цилиндра паром. Таким образом, тенденция к возрастанию числа оборотов вызывает частичную компенсирующую тенденцию к замедлению. В 1868 году Максвелл подверг этот метод регулирования тщательному математическому анализу.

Здесь обратная связь используется для регулирования числа оборотов машины. В рулевой машине корабля обратная связь регулирует положение руля. Человек у штурвала приводит в действие легкую передаточную систему, используя цепи или гидравлическую трансмиссию; эта передаточная система в свою очередь приводит в движение одну из деталей механизма в отделении, где помещается рулевая машина. Специальный аппарат отмечает расстояние между этой деталью и румпелем и, учитывая это расстояние, управляет поступлением пара в каналы паровой рулевой машины или каким-нибудь аналогичным поступлением электроэнергии, если мы имеем дело с электрической рулевой машиной. Каковы бы ни были специфические соединения, это изменение поступления энергии всегда происходит таким образом, [c. 152] чтобы привести в соответствие румпель и пришедшую в движение от рулевого колеса деталь. Таким образом, один человек у штурвала может с легкостью выполнять то, что лишь с трудом могла бы сделать целая команда у старого, приводимого в действие живой силой штурвала.

До сих пор мы приводили примеры, где процессы обратной связи имеют преимущественно механическую форму. Однако ряд операций такой же структуры можно выполнить электрическими и даже электронными средствами. Эти средства в будущем обещают быть стандартным методом проектируемых аппаратов управления.

Тенденция к автоматизации заводов и машин существует давно. Кроме как ради некоторых специальных целей, никто больше уже не думает о производстве болтов на обычном токарном станке, где токарь должен наблюдать за движением резца и регулировать его вручную. В настоящее время производство болтов в большом количестве без серьезного вмешательства человека представляет собой обыденную задачу обыкновенного винторезного станка. Хотя в этом станке специально не используется ни процесс обратной связи, ни электронная лампа, этот станок достигает почти аналогичных целей. Обратная связь и электронная лампа сделали возможным не спорадическое конструирование отдельных автоматических механизмов, а общую политику создания автоматических механизмов самых различн

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: