Да, новое слово «автометрия» — им названо новое научное направление и новый журнал, который расходится из Новосибирска теперь по всему миру — не сразу получило признание. Сначала надо было понять, что же стоит за новшеством, каковы его перспективы.
Сотрудники института уже в тот период, когда коллектив только складывался, вынашивали идею разработки теории и создания автоматических устройств качественно нового класса — измерительных систем, систем контроля и систем технической диагностики.
Вопрос в принципе ставился не только о том, как разгрузить человека от необходимости проводить массу измерений, но и о том, как переложить на плечи приборов даже анализ данных, собранных в ходе измерений. Человек должен получать информацию уже в виде неких обобщенных параметров.
Решено, например, построить систему для измерения комплекса сложных процессов. Физических величин, подлежащих измерению, оказывается огромное количество. Причем одни изменяются очень быстро и хаотически‚ другие медленно и по определенным закономерностям. А все вместе они как бы переплетены в пространстве. Возможно ли в таком случае подступиться к процессам?
Ученые пришли к выводу: возможно. Но измерительная система постоянного слежения должна включить в себя звено первичной обработки информации, отбора наиболее существенных характеристик. Кроме того, система должна соединиться с быстродействующей электронной машиной. Иначе анализ данных будет отставать от процесса и регулировать его станет невозможно.
Таким образом, если метрология дает научную основу для всяких измерений, то автометрия, опираясь на эту основу, расширяет возможности самой метрологии. К.Б.Карандеев определяет так: метрология и автометрия — области, пересекающие и взаимодополняющие друг друга.
Можно назвать две побудительные причины развития автометрии. Первая — это комплексная автоматизация. Она немыслима без автоматического же сбора и обработки информации. Вторая — бурное развитие вычислительной техники. Создалось положение, при котором необычайное быстродействие вычислительных машин пришло в противоречие с неавтоматизированным, медленным вводом в них исходной информации.
Противоречие это потребовало своего теоретического и практического разрешения. Пути дальнейшего развития промышленности и научного эксперимента во многом зависят теперь от успехов автоматики, вычислительной техники, теории и средств измерения.
Патенты природы
Взоры ученых, естественно, обратились к природе. Как она вышла из положения? Что можно позаимствовать из конструкции систем восприятия того же человека? Оказалось, например, что пропускная способность головного мозга составляет 10—20 бит в секунду. В то же время пропускная способность всех органов чувств достигает 10° бит в секунду. Причем все органы находятся под нагрузкой. Но куда же тогда деваются восемь излишних «порядков»? Определено и это. В органах чувств, помимо просто восприятия внешней информации, происходит ее обработка. Это значит, что если головной мозг уподобить универсальной вычислительной машине, то не нужно вводить в нее всю информацию, собранную с помощью рецепторов (в технике их заменяют первичные измерительные преобразователи-датчики). Ее следует сначала привести к наиболее простому, но достаточному для решения задачи виду. Метод, избранный природой, видимо, наилучший. Следуя ему, и в технике нужно еще до вычислительной машины проводить первичную обработку.
До головного мозга доходят непосредственно только самые важные сигналы. Их передают, например, болевые центры. Они имеют, так сказать, прямую связь с мозгом. Провода — нервы этой связи гораздо толще, их пропускная способность выше.
Но в технике сложились несколько иные традиции. Она стремится ограничиться как можно меньшим количеством элементов. Зато требования к элементам высокие. Они должны быть и точными, и дешевыми. Кроме того, выдвигается требование последовательности в сборе информации: снять показание в одном, потом в другом, третьем месте. Природные же системы собирают информацию по параллельным каналам. Природа здесь необычайно щедра. Сетчатка глаза—это сразу миллионы одновременно действующих рецепторов, миллионы датчиков. Зато каждый из элементов предельно прост, предельно мал и особыми метрологическими данными не обладает. А вот сумма этих природных датчиков образует необычайно сильный надежный прибор.
Будет ли вечно существовать это принципиальное расхождение в методах построения приборов, созданных природой и техникой? Автометрия пытается заглянуть в будущее. Там видятся уже комплексные системы, которые позволят воспринимать одновременно большое количество параметров, выполнять солидный объем первичной обработки. Ряд тех операций, которые сейчас кажутся недоступными для приборов, и то, что делает сейчас человек, станет возможным поручить измерительным и анализирующим системам.
Но, помилуйте, скажут скептики, разве можно следовать расточительству природы и создавать миллионы параллельно действующих датчиков? Техника, применяя принцип последовательности, оказывается тут более экономной. Зачем же перечеркивать ее достижения? Напротив, их надо развивать.
Однако такие взгляды обусловлены возможностями сегодняшнего, а не завтрашнего дня. Микроэлектроника должна проникнуть, видимо, не только в вычислительную технику, но и в средства сбора информации. Это огромная и очень сложная проблема. Но кто сказал, что она неразрешима?