Из-за разразившегося в 2000 году кризиса в ИТ-индустрии точку отсчета для нового компьютерного века приходится перенести. По оценкам отраслевых аналитиков, ситуация меняется к лучшему уже в текущем году. В компьютерных технологиях закончится падение производства, а в 2004-м и последующих годах предполагается рост, причем с заметным ускорением. Вот тогда-то со сдвигом лет на пять, скорее всего, и начнется новый компьютерный XXI век.

А прежде, в нынешний переходный период, особенно накануне Нового года, возникает вполне естественное желание заглянуть за горизонт и посмотреть, что нас ожидает в следующем столетии. Обращение к тем же аналитикам не позволяет увидеть глубинные перемены, которые стоят за технологиями, вызывают их к жизни. Похоже, аналитики пользуются известным правилом метеорологов: вероятность сохранения сегодняшней погоды на завтра равна 70%, поэтому, если хочешь дать прогноз с вероятностью выше 50%, занимайся прямой экстраполяцией. Следуя этому правилу, практически все без исключения аналитики говорят о количественных изменениях хорошо известных явлений. На днях я обратился с вопросом к вице-президенту по исследованиям одной из крупнейших аналитических компаний, с желанием выяснить, почему отчеты и прогнозы настолько формальны, лишены хотя бы элементов научности или подлинной аналитичности. Вот его буквальный ответ (название компании по понятной причине опускаю): «Компания N — это не академический мыслительный центр. Большинство сотрудников N не имеют диплома о специальном образовании в науках о компьютерах. N — это консультативная компания для потребителей, для тех, кто выбирает лучшие технологии для условий своего бизнеса. Мы не являемся научными консультантами».

Прогнозировать, оставаясь на исключительно технологических позициях, можно было в прежние годы. Нынешнее же состояние компьютинга обнаруживает качественно новые черты; среди них — попытки строить системы с саморегулированием и создавать предприятия, работающие в режиме реального времени, попытки, не укладывающиеся в привычные стереотипы. Их отличает связь не столько с технологиями, сколько с методами создания систем нового типа с использованием уже существующих и перспективных технологий. Эти пока скромные попытки свидетельствуют о том, что уже накоплен вполне достаточный багаж технологий, чтобы строить системы не на интуитивных представлениях, а на основе кибернетических принципов — прежде всего, с использованием обратной связи.

Механизм обратной связи позволяет системам любого типа — живым, механическим, электрическим, социальным — оставаться в состоянии равновесия (или, как его чаще называют, гомеостаза). Обратная связь не только стабилизирует процессы, но и служит механизмом, способствующим их развитию; еще Чарльз Дарвин оценил значение обратной связи в эволюции. Принцип управления по обратной связи предполагает постоянное сравнение текущего состояния системы с желаемым и выработку управляющих сигналов на основании полученной в результате сравнения разности. Обратная связь позволяет строить сложные, самоуправляемые технические системы; о том, как она использовалась в целях управления на протяжении веков, см. во врезке «Из истории обратной связи».

Как ни покажется это странным, но в компьютерных системах принципы обратной связи пока используются чрезвычайно мало. Только в последние годы начали говорить о самоуправляемых компьютерных системах (autonomic computing), о компьютерах с возможностью самовосстановления (self-healing), об асинхронных процессорах, где обратная связь охватывает отдельные логические компоненты. Стимулом к формированию этих новых взглядов стала возникшая проблема сложности.

Реинкарнация обратной связи

Не слишком известное, но весьма влиятельное американское ведомство Office of Force Transformation, ответственное за оценку технологических тенденций и находящееся в непосредственном подчинении министра обороны США, считает, что обратная связь — это именно то, что изменит компьютерные системы. В соответствующем отчете, озаглавленном Transformation Trends, со ссылкой на британского ученого Стива Гранда, выступает в роли проповедника идей обратной связи, он утверждает: «Системы, построенные на принципах обратной связи, изменят не только способ организации отдельно взятых компаний, но национальных экономик в целом. Однако для этого потребуется создать новые математику и физику, постичь новое понимание мира в целом».

Еще одна заметная публикация, «Возврат к саморегулирующимся системам», появилась чуть более года назад в одном из самых влиятельных деловых журналов, в Forbes (http://www.forbes.com/asap/2002/ 1007/020_print.html). Она целиком посвящена проблемам обратной связи. Сам факт публикации статьи и ее содержание заслуживают пристального внимания. Во-первых, после десятилетий молчания или, что скорее, сознательного замалчивания снова публично заговорили о кибернетических методах управления. Во-вторых, сделано это по-новому; за скобками осталось нагромождение искусственного и потому никому не нужного знания, порожденного в 60-е и 70-е годы. «Кибернетики» тех лет возвели из него собственную «башню из слоновой кости», замкнулись в ней и тем отторгли от себя людей с практическим стилем мышления. Вследствие раскола между носителями кибернетических знаний и приверженцами массовых технологий произошла утеря преемственности; как результат, сегодня приходится снова объяснять азы кибернетики, что собственно и делает Майкл Мэлоун, автор статьи в Forbes. Он популярно объясняет значение обратной связи в живой природе и в технологиях, хотя это, вроде бы, должно быть известно любому образованному человеку.

Автомобиль П.П. Шиловского

В качестве наиболее свежих и красивых примеров использования обратной связи Мэлоун приводит недавно изобретенный самокат Segway, а также системы управления предприятиями в реальном времени. К системам управления предприятиями мы еще вернемся. Что же касается Segway, то это действительно уникальная движущаяся система; я имел случайную возможность проехать на этом самокате пару десятков метров и испытал удивительные ощущения. Способность к необычному перемещению этому самокату обеспечивает маховик и система стабилизации с обратной связью. Кстати, наш соотечественник П.П. Шиловский пытался сделать нечто подобное 90 лет назад, но тогда создать полноценную систему управления было нереально, подобная возможность появилась лишь сейчас, для этого в Segway встроен мощный компьютер.

Обратную связь начинают включать в экспериментальные продукты и других новых технологий. В Forbes рассказывается о нескольких примерах, в том числе, о работе Федерико Фаджина, одного из изобретателей микропроцессора и основателя компании Zilog. В своей нынешней компании Synaptics Фаджин работает над принципиально новым типом процессора. Такой процессор сможет перестраиваться в соответствии с требуемыми функциями, его можно настроить на наиболее эффективное использование в качестве тестового процессора, арифметической машины, процессора для сотового телефона или микроконтроллера. Еще один пример. В Калифорнийском технологическом институте ветеран компьютерной индустрии, профессор Карвед Миид разрабатывает видеокамеру с системой стабилизации, аналогичной человеческому глазу.

Центробежный регулятор Уатта

Уверенность в том, что именно кибернетический подход в перспективе станет одним из ведущих, основана на том, что компьютерные системы подошли к рубежам, которые без него не преодолеть. Эти рубежи — проблема сложности, а также необходимость создания систем управления, работающих в реальном времени.

 

 

Кризис сложности и программное управление

Одна из причин современного кризиса компьютинга — возможно, самая важная — заключена в утвердившемся за последние десятилетия очевидном, но мало кем признаваемом, примате технологий над наукой, примате инженерного стиля мышления над стилем научным или философским. В результате лавинообразного и неуправляемого технологического роста, стимулированного не столько реальными потребностями, сколько особенностями компьютерного рынка, было порождено безумное количество разного рода технологий и технологических решений, постоянно отрицающих друг друга. Информационные системы превратились в чудовищный конгломерат продуктов. Как следствие, в первые годы нового тысячелетия на свет вышла проблема сложности. То, что системы, особенно программные, стали чересчур сложными, оказалось неприятной неожиданностью. В 2003 году сложность стала одной из самых горячих тем, однако ни один из тех, кто говорит о проблемах сложности ИТ, не задался вопросом: «Почему именно в компьютинге уперлись в проблему сложности? Почему современные физики, биологи или астрономы не говорят о сложности своего предмета, разве им не хватает сложностей?»

Воздуходувная машина, Китай

Совсем недавно мне довелось обсуждать проблему сложности программных систем с главным идеологом одной из самых известных компаний, поставляющих программные средства разработки приложений. Я общался с ним и прежде, и на основании предшествующих бесед о нем сложилось впечатление, как о человеке если не академических, то, во всяком случае, достаточно широких взглядов. Однако как только мы перешли к обсуждению проблем сложности, мой собеседник проявил удивительную неосведомленность в области теории систем. Оказалось, вся его эрудиция находится в рамках программных технологий. Невольно захотелось сравнить его самого с тем, что называют «замкнутыми системами», для модернизации которых необходим «внешний импульс».

Почему же этот интереснейший и умнейший человек оказывается попросту беспомощен, когда ему приходится выйти за рамки своей специальности, вне пределов хорошо знакомого ему программирования? Рискну дать объяснение, которое может вызвать несогласие или даже гнев со стороны многих. На мой взгляд, дело в самом предмете — в программировании и в отношении к нему.

Мы настолько привыкли к программному обеспечению, как к предмету нашей деятельности, что совершенно забыли исходный смысл слова «программа». И в английский язык, и в русский язык оно попало в результате заимствования из французского языка слова programme. (Кстати, вот почему по-русски мы пишем ЭТО слово с двумя «м».) Корни у него греческие, prographein означает «написанное заранее» (pro — «заранее», graphein — «писать»). Управление по программе предполагает, что программа, написанная заранее для какого-либо устройства, выполняется им так, как было задумано. Следовательно, искусство любого программирования, в том числе и компьютерного, заключается в учете абсолютно всех возможных факторов и условий внешней среды, и, если они учтены совершенно точно, то у программы есть возможность быть выполненной успешно, но достаточно любого внешнего непредусмотренного возмущающего воздействия и программный автомат идет вразнос. Программное управление может успешно манипулировать устройством, слабо связанным с внешней средой, например, стиральной машиной или компьютером, предназначенным для обработки известных данных.

Как ни странно, но именно архаичное программное управление было и остается основой современных компьютерных систем; компьютер работает по заранее созданной программе. В итоге, и совершенные современные методы программирования, и сами высокотехнологичные компьютеры, за редким исключением, остаются идейно близки самым первым примитивным программируемым автоматам. Медный диск с отверстиями заменила память, систему рычагов — процессоры, но идея выполнения наперед заданной программы осталась. По смыслу, в самом современном компьютере все точно так же, как было в Аналитической машине Чарльза Беббиджа. Единственное отличие — схема фон Ньюмена, согласно которой программы и данные хранятся в одной памяти. Чуть ли не единственной подсистемой с обратной связью является автоматическое включение вентилятора.

В 60-е — 70-е годы обнаруживались отдельные, весьма немногочисленные попытки альтернативных подходов, но они были попросту раздавлены активно развивающимися технологиями. Само слово «технология» вышло на первый план. Сегодня все, что делается с помощью компьютеров, называют не иначе как информационными технологиями. Налицо подмена цели средством. За прошедшие с тех пор годы выросли и заняли ключевые посты специалисты, не имеющие ни малейшего представления о кибернетике как о науке управления. Им не знакомы не то что имена Грегори Бейтсона или Людвига фон Берталанффи — они едва ли могут вспомнить, кем был Норберт Винер. Они легко и просто оперируют такими понятиями, как «система», «реальное время», «обратная связь», «задержка», но понятия не имеют, откуда они взялись. Этому поколению специалистов примат технологий над наукой представляется вполне естественным. Более того, их агрессивное отношение к науке имеет исторические аналогии: так к культуре и к науке относятся в те времена, когда общество вступает на путь регресса.

Но программное управление по определению накладывает ограничения на сложность системы, потому что возможность учета все большего и большего количества факторов не беспредельна. Раз системы, управляемые программно, имеют ограничение на сложность, то, следовательно, кризис сложности в компьютерных системах — ничто иное, как кризис самого принципа программного управления, на основании которого они строились до сих пор. Между тем, единственной альтернативой программному управлению является управление по обратной связи, учитывающее внешние воздействия и корректирующее соответствующим образом поведение управляемого объекта.

Вовсе не случайно, что одной из первых о проблемах заговорила корпорация IBM устами своего главного исследователя Пола Хорна, автора меморандума Autonomic Computing. (Почему-то autonomic в этом названии переводят словом «автономный», хотя точнее будет «самоуправляемый».) В меморандуме утверждается, что пришло время строить вычислительные системы, которые должны будут работать в автоматическом режиме, сами реагировать на изменения в окружающей среде, восстанавливать себя при возникновении неисправностей и обладать чем-то вроде иммунной системы. Близкую по идеологии работу ведет профессор университета Беркли Дэйв Паттерсон, тот самый, которому мы обязаны идеями дисковых массивов RAID и RISC-процессоров.

Обратная связь и RTE

Непосредственным поводом и, более того, стимулом для появления этой статьи стало посещение симпозиума, который каждую осень Gartner Group организует в Каннах. Обычно происходящее здесь можно охарактеризовать словом из лексикона специалистов по моде — «предапорте». Вниманию публики представляют оценку близких перспектив ИТ и взгляд за горизонт, ограниченный ближайшими пятью-семью годами. Как и следовало ожидать, в 2003 году здесь чаще всего звучал термин Real-Time. В этом убеждает анализ конференционного диска: данный термин обнаруживается более, чем в трети опубликованных на нем презентаций из общего числа свыше трехсот. Статистика свидетельствует, что чаще всего слова Real Time включались в оборот «предприятие, работающее в реальном времени» (Real Time Enterprise, RTE), но использовался также и в сочетании со словами «работа» (Real Time Work), «инфраструктура» (Real Time Infrastructure), «взаимодействие» (Real Time Collaboration) и еще не менее чем дюжиной других. Столь явное доминирование одного понятия, очевидно, нуждается в объяснении, тем более что проблематика RTE в том или ином виде присутствовала во всех ключевых выступлениях.

Программируемый автомат XVII века

Повышенное внимание к RTE можно рассматривать и как очередной маркетинговый ход, преследующий своей целью привлечь новые инвестиции в ИТ — таких прецедентов мы видели немало за последние годы. Но, возможно (и это, по моему мнению, вероятнее), есть основания полагать, что мы становимся свидетелями весьма серьезных изменений, имя которым — Real-Time вообще и Real Time Enterprise в том числе.

Приложение концепции реального времени к предприятию в комплексе в противовес традиционному представлению о реальном времени как об атрибуте технических систем необходимо и обсуждать с точки зрения бизнеса. Так, в Gartner Group, пребывая именно на такой бизнес-позиции, понимает под RTE тип предприятия, которое добивается конкурентных преимуществ за счет оперативного использования информации о событиях, сокращения задержек в принятии решений. В качестве технологической основы RTE рассматривается новый подход, который называют компьютингом в «реальном времени», или в «почти реальном времени» (near real-time), или в «нужном времени» (right-time), или просто, «осуществляющийся вовремя» (on-time). В конечном счете, переход «на реальное время» сводится к очевидному стремлению сократить задержку между моментом обнаружения событий и реакцией на него. Как ни назови подобный подход, суть не меняется — основанная на нем информационная система обеспечивает лицам, принимающим решения, актуальную информацию и возможность принимать решения со скоростью, необходимой для бизнеса.

Есть и другие подобные определения, исходящие из примерно тех же предпосылок со стороны бизнеса. Один из наиболее известных проповедников RTE, автор книг The Real-Time Enterprise и Business Process Management: The Third Wave, Питер Фингар дает следующее определение: «Менеджмент в реальном времени включает как тактические действия по распределению ресурсов, так и решение стратегических задач».

Аналитическая компания Aberdeen Group считает, что RTE обеспечивает предприятию, осуществляющему свою деятельность в реальном мире (real-world) три типа деловых преимуществ: проактивный менеджмент, тактическую реактивность и стратегическую гибкость. Соответственно компьютинг в реальном времени, с той же деловой точки зрения, больше нельзя рассматривать просто как изолированный набор технологий, он аккумулирует в себе корпоративную инфраструктуру и даже корпоративную культуру предприятия. Для внедрения такого рода компьютинга необходимо выйти за рамки сложившихся представлений, пересмотреть отношение к информационным ресурсам: оценить, какие данные должны быть доступны в первую очередь и каковы требования к точности представления данных. Следует соответствующим образом подготовить управляющий персонал и исполнителей, усовершенствовать отношения с поставщиками и клиентами.

Сумму технологий, обеспечивающих RTE, ограничить пока сложно. Есть очевидные требования, они должны обеспечивать реакцию на внешние условия («событие» — event, «сигнал тревоги» — alert), они должны предоставлять удобные «панели управления для менеджеров» (management dashboard), поддерживать разнообразные мобильные устройства. Поддерживающими технологиями должны быть встроенные СУБД реального времени, аналитические приложения, брокеры интеграции приложений, в том числе, программное обеспечение промежуточного слоя, ориентированное на сообщения (message-oriented middleware, MOM), а также портальные технологии и средства управления знаниями. Сторонники идеи RTE считают, что «частные» решения, такие как приложения управления отношениями с клиентами (Customer Relationship Management, CRM), управления цепочками поставок (Supply Chain Management, SCM) и планирования ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning, ERP) объединятся вместе «на платформе» средств управления бизнес-процессами (Business Process Management, BPM).

Аналитики Gartner Group считают, что в течение следующих пятнадцати лет ключевые изменения в ИТ будут связаны с созданием систем, обеспечивающих управление предприятием без задержек по времени в управлении (zero latency). В результате, большинство серьезных предприятий уже в ближайшие годы будут управляться в режиме реального времени. Те же, кто не сумеет включиться в этот процесс, начнут испытывать опасные конкурентные затруднения в ближайшие пять-восемь лет.

К большому сожалению, методический уровень, на котором во время симпозиума обсуждались проблемы RTE, нельзя признать удовлетворительным. Выступления экспертов отличались чрезмерной пафосностью, чаще всего, представляя собой набор лозунгов. Невольно напрашивается аналогия с приснопамятными «призывами ЦК КПСС», которые публиковались дважды в год, накануне революционных праздников. Нынешние «призывы» Gartner символизируют собой канун «пост-интернетовской» экономики, где решающим фактором является скорость принятия решений. Ниже приведены некоторые из них (замечу — наиболее содержательные).

  • Чтобы добиться преуспевания в условиях "новой экономики", предприятия должны обнаруживать критически важные бизнес-события и предвестников этих событий.
  • К 2006 году более чем 70% больших предприятий будут анализировать события в режиме реального времени (вероятность 0,8).
  • В ближайшие три года предприятия, чтобы добиться эффективности в бизнесе, должны адаптировать приложения, ориентированные на сервисы (service-oriented business application, SOBA).

Не случайно в одном из докладов был сделан следующий вывод: «Хотя мы определяем предприятие реального времени как бизнес-цель, пока мы можем в основном говорить об ИТ. В то же время предприятие может развиваться без ИТ, а может деградировать и при наличии технологий; критичным является качество управления». Кто знает, может быть, сказано это было потому, что в Каннах в основном собираются не технические специалисты, а те, кто принимает решения, и эксперты Gartner стремились донести именно этой категории слушателей то, что они считают наиболее существенным — в адаптированной и более привычной для тех форме.

Необходимо сделать несколько уточняющих замечаний. Одно из них, может показаться чисто терминологическим, но не исключено, что как раз оно-то и имеет решающее значение. Мы переводим на русский язык два английских слова management и control одним словом — «управление». Первое в словаре Merriam-Webster определяется как «искусство» или «акт менеджмента», т.е. руководство чем-то» или надзор за чем-то. Второму ближе значение «регулирование». В подобной трактовке есть довольно тонкие терминологические различия, не случайно одну и ту же дисциплину называют и теорией автоматического регулирования, и теорией автоматического управления. Так вот, в обсуждении вопросов, связанных с RTE, обычно подразумевают только управление в смысле менеджмента, совершенно упуская аспект регулирования. Крен в сторону менеджмента приводит к странным последствиям, прежде всего к тому, что остаются за бортом достижения кибернетики и общей теории систем. Дискуссия ведется на своеобразном птичьем языке, состоящем из частных и совершенно конкретных понятий и действий, без должного уровня обобщения.

Второе замечание относится к постоянно повторяемому рефрену, утверждающему, что RTE — есть ничто иное, как реакция на требования со стороны бизнеса. В математике говорят об условиях необходимых и достаточных, делающих существование возможным. Потребность со стороны бизнеса можно признать условием необходимым, а достаточное условие — это уровень развития науки и технологий. До последнего времени не было технологической возможности построить полноценную автоматизированную систему управления предприятия, работающую в реальном времени. Известен постулат теории управления, система управления должна быть адекватна по сложности управляемому объекту, только сейчас, когда появились современные сетевые инфраструктуры и компьютеры, сформировалась техническая возможность построить RTE. Только последние годы сложился комплекс технологий, начиная от идентификации продуктов средствами радио (Radio frequency identification, RFID) и идентификации персонала (Identity Management) и до портальных технологий, хранилищ данных и бизнес-интеллекта (Business Intelligence, BI), который позволяет собрать требуемую систему.

В 60-е — 70-е годы в СССР предпринимались наивные попытки создания Автоматизированных Систем Управления предприятиями. Тогда они были обречены на неудачу в силу определенных социальных условий и слабости технической базы. К тому же, задумывались АСУ людьми с глубоким образованием и кибернетическим видением решаемых проблем, но вне экономических категорий. Однако идея автоматизации была привлекательна. Далеко не случайно столь популярно было тогда использование кибернетики во всевозможных названиях (нередко доходило до анекдотов, например, автору довелось видеть рукопись книги с названием «Юридическая кибернетика»). Прошли годы и примерно те же мысли возрождаются под лозунгом «Предприятие, работающее в реальном времени» — увы, в другом месте. Сейчас их апологетами стали специалисты с инженерным стилем мышления. Их попытки, в том виде, как они представляются, скорее всего, точно так же обречены на неудачу. Вот, если бы появилась возможность скрестить АСУ и RTE... Впрочем, кто знает?


Из истории обратной связи

Вся история развития технологий непосредственно связана с использованием принципов обратной связи в управлении. Ее можно условно разделить на три периода: античный период, период Ренессанса и промышленной революции в Европе и современный период, начавшийся в десятые годы XX века.

Первыми известными приборами, где использовалась обратная связь, были греческие водяные часы, датированные III веком до нашей эры. Примерно в то же время Филон Византийский сконструировал масляную лампу, где механизм обратной связи позволял поддерживать постоянный уровень масла. В начале первого тысячелетия великие механики Греции — и особенно успешно Герон Александрийский — внесли ряд усовершенствований в водяные часы и создали множество различных приспособлений, связанных с подачей вина и других жидкостей. Известны также приспособления, сделанные арабскими и китайскими механиками во второй половине первого тысячелетия.

Одним из первых приборов, где использовалась обратная связь, были часы, где движение стрелок соотносилось с «тактовым генератором», в роли которого выступали разного рода маятники. Правда, назвать часы (механические или электронные) в полном смысле механизмом с саморегулированием нельзя, поскольку периодически, будучи и программным устройством, они убегают или отстают, нуждаясь в коррекции. Наиболее значительным изобретением, вошедшим в историю обратной связи и одним из самых существенных для свершения промышленной революции, стал центробежный регулятор, предложенный Джеймсом Уаттом для ограничения скорости вращения вала паровой машины. Аналогичные, но более примитивные устройства применялись в ветряных мельницах. Известна точная дата рождения регулятора — это случилось 28 мая 1788 года. Именно с этого момента началась настоящая эра пара в промышленности. Первые попытки использовать энергию пара предпринимались гораздо раньше; это были так называемые паро-атмосферные машины. В 1712 году такую машину построил Томас Ньюкомен; русский механик Иван Иванович Ползунов создал аналогичную машину в 1766 году. Однако эти машины не получили широкого распространения, поскольку не могли работать в автоматическом режиме — им нужен был регулятор в лице человека и, как следствие, у них был низкий коэффициент полезного действия.

Стоит заметить, регулятор Уатта был не единственным прибором с обратной связью. Известны регуляторы температуры, созданные Иоганном Кеплером, Рене Реамюром и другими учеными в XVII и XVIII веках, разнообразные регуляторы потоков, давления. Однако в историю вошел, прежде всего, именно прибор, созданный Уаттом. Несмотря на свою кажущуюся простоту, принцип работы регулятора был объектом изучения на протяжении всего XIX века. Первые серьезные математические работы, посвященные анализу обратной связи, принадлежат британскому астроному Г.Б. Эйри, который использовал обратную связь для стабилизации телескопа. Важный вклад в теорию стабилизации сделал Джеймс Максвелл, который использовал аппарат дифференциальных уравнений для описания движения. Независимо от него аналогичную работу выполнил русский ученый И.И. Вышнеградский. Первым, кто создал предпосылки к современной теории управления, был А.М. Ляпунов; он строил свои исследования на основе нелинейных дифференциальных уравнений. Случилось так, что работы Ляпунова оставались неизвестными мировому сообществу до 60-х годов прошлого века.

Очередная промышленная революция конца XIX — начала XX века дала новый импульс к созданию приборов, использующих обратную связь. Важной областью их применения стала авиация. То, что первыми полет на аппарате тяжелее воздуха совершили братья Райт, известно всем, но почему именно они, в чем смысл их изобретения? Решающую роль сыграл тот факт, что они смогли использовать принцип обратной связи в управлении с целью стабилизации полета. Братья Райт предложили управляемое крыло, для чего включили в конструкцию крыла элероны, работой которых обеспечивается стабильность. В 1914 году для управления элеронами американцем Элмером Сперри был впервые использован гироскоп, который первоначально задумывался для кораблевождения. Применение гироскопа для управления полетом выглядело весьма эффектно. Над летным полем пилот (сын Сперри) и механик оставили управление и вышли на плоскости аэроплана, который продолжал свой полет в автоматическом режиме.

Электроника позволила создавать более эффективные системы управления по сравнению с механическими устройствами. На первых ламповых усилителях были изучены основные принципы, были выявлены две категории обратной связи — положительная и отрицательная. Эти работы выполнялись, в том числе, и в Калифорнии, и они привели, в конечном счете, к созданию мирового компьютерного центра, Кремниевой долины. Особую роль в исследования отрицательной обратной связи сыграл Гарри Найквист. Потомок эмигрантов из Швеции, он был разносторонним исследователем. Ему мы обязаны идеям фототелеграфа, которые сегодня воплощены в современных факсах, но в историю техники он вошел благодаря работам, связанным с обеспечением стабильности усилителей. Критерии Найквиста и теорема Найквиста, созданные в 1932 году, вошли во все вузовские курсы электроники.

В 40-е годы на обратную связь распространились статистические методы. В США пальма первенства принадлежит Норберту Винеру, он работал в исследовательской лаборатории Массачусетского технологического института. Несколько раньше результаты по применению вероятностных методов в управлении были получены А.Н. Колмогоровым, но по соображениям секретности они стали широко известными намного позже. В СССР была создана одна из лучших в мире школ по теории автоматичного управления, она насчитывала десятки имен ученых мирового класса. Не случайно, первая конференция Международной федерации автоматического управления IFAC состоялась в Москве в 1960 году.

Пионером в области практического использования гироскопов был П.П. Шиловский, удивительнейшая личность: ему удалось совмещать инженерную деятельность с обязанностями костромского губернатора. Он создал, построил в 1914 году и сам испытал двухколесный автомобиль с гироскопической стабилизацией. Вслед за этим им были разработаны приборы для управления огнем, для стабилизации полета самолетов и даже проект монорельсового поезда.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями