Рис. 4.19. Структура закономерностей эволюции систем
Развитие системы идет в направлении увеличения степени управляемости.
Система может быть управляемой тогда и только тогда, когда она содержит в себе элементы, способные воспринимать управляющие сигналы, преобразовывать их в управляющие воздействия и адекватно воспринимать информацию о внутреннихизменениях в системе и внешних воздействиях на нее. Это свойство часто называют «отзывчивостью».
Общая тенденция увеличения степени управляемости (рис. 4.20) – это переход от:
– неуправляемой к управляемой системе;
– неавтоматического (ручного) управления к автоматическому;
– проводногоуправления к беспроводному;
– непосредственного управления к дистанционному.
– центрального управления к распределенному и самоорганизующемуся управлению (управление сетями).
Рис. 4.20. Общая тенденция увеличения степени управляемости
Пример 4.53. Зонтик
Считается, что первые зонты появились более 1 тыс. лет до нашей эры в Китае, Индии или Египте. Они защищали от солнца. Их использовали только фараоны, императоры или знать. Первые модели были сделаны из перьев или листьев лотоса, прикрепленных к палке. Далее раму делали из тростника или сандалового дерева и покрывали кожей, тканями или шелком. Более простые зонты делали из плотной бумаги. Такие зонты были 1,5 метра высотой и весили 2 кг. Они не складывались, т. е. были неуправляемые. Первые зонты имели один недостаток – они не были складными, т. е. имели только одно устойчивое состояние – открытое. Соответственно, это была неуправляемая система – независимо от наличия дождя или прямых солнечных лучей зонтик сохранял свои внушительные размеры.
Далее зонты слали складываться, но имели длинную ручку – это переход к управляемым зонтам. Далее степень управляемости зонтом увеличивалась.
Зонты стали использоваться и для защиты от дождя. Появился зонт-трость.
В 1928 году Ханс Хаупт изобрел карманный зонт.
В 1969 году БрэдФиллипс (Bradford E Phillips) владелец компании Totes Incorporated из Лавленда, штат Огайо, получил патент на свой «рабочий складной зонт».
Это был следующий шаг в увеличении управляемости зонтом – он автоматически раскладывался.
Рис. 4.21. Увеличение степени управляемости зонтом – переход от неуправляемого к управляемому зонту
Пример 4.54. Фотоаппарат
Первые фотоаппараты имели ручное управление. С появлением электроники некоторые операции были автоматизированы. Полный переход к автоматизированному управлению произошел с появлением цифровых камер. Сегодня цифровая камера имеется в любом смартфоне или планшете.
Это пример перехода от неавтоматического к автоматическому управлению.
Рис. 4.22. Увеличение степени управляемости фотоаппаратом – переход от неавтоматического к автоматическому управляемому фотоаппаратом
Пример 4.55. Телевизор
Сначала телевизором управляли с помощью ручек, которые находились непосредственно на телевизоре.
На следующем этапе сделали выносной пульт управления, соединенный кабелем с телевизором.
Далее стали использовать беспроводной пульт управления.
Это пример перехода от проводного к беспроводному управлению.
Управление телевизором с помощью ручек или кнопок к управлению с помощью пульта – это переход от непосредственного к дистанционному вправлению.
Пример 4.56. Распределенное управление
В природе имеется много примеров распределенного, самоорганизующегося управления.
Стаи птиц перемещаются в воздухе образуют очень красивые фигуры (рис. 4.23). Подобную картину можно наблюдать у косяков рыб (рис. 4.24). Тысячи птиц или рыб движутся и никогда не сталкиваются друг с другом.
Рис. 4.23. Стаи птиц
Рис. 4.24. Косяки рыб
Это же наблюдается со стадами животных (рис. 4.25).
Рис. 4.25. Стадо животных
Толпа людей тоже подчиняется этой закономерности.
Это примеры сетевого управления.
В технических системах в основном использовалось центральное управление.
Пример 4.57. Сетевое управление
На автомобильной выставке в Токио в 2003 году была показана концепция автомобиля Toyota Personal Mobility – Toyota PM (рис. 4.26).
Рис. 4.26. Автомобиль Толпа людей тоже подчиняется этой закономерности
Это примеры сетевого управления.
В технических системах в основном использовалось центральное управление.
Предусматривалось, что к 2010 году будут иметь сетевое управление (рис. 4.27). Однако к этому времени стали развиваться более прогрессивные технологии. Теперь имеются проекты сетевого управления транспортом с помощью 5 G технологии (рис. 4.28).
Рис. 4.27. Сетевое управление автомобилями Toyota PM
Рис. 4.28. Управление транспортом с помощью 5 G технологии
Уже создано сетевое управление мини-спутниками (рис. 4.29).
Рис. 4.29. Сетевое управление мини-спутниками
Это были примеры перехода от центрального к распределенному, самоорганизующееся управления – сетевому управлению.
Пример 4.58. «Умное сельское хозяйство»
Когда используются датчики для анализа почвы, данные об осадках и далее система автоматически принимает решение о поливе или распределении удобрений с помощью БПЛА (беспилотного летательного аппарата). Так же используются роботизированные машины (комбайны, посевные), которые передвигаются с помощью GPS навигации. Таким образом значительно повышается количество и качество урожая, что ведет к увеличению прибыли[16 - URL: https://iot.ru/wiki/umnoe-selskoe-khozyaystvo (https://ridero.ru/link/O26SQcGRUHVCg0)]
Увеличение степени управляемости уменьшает степень участия человека в работе технической системы. Иногда эту тенденцию называют вытеснение человека из технической системы.
Вытеснение осуществлялось на протяжении всей истории развития человечества.
Первоначально вытеснение осуществлялось на уровне рабочего органа – руки и ногти были заменены острым камнем или рогом, которым первобытный человек, например, обрабатывал землю. На следующем этапе заменяли и некоторые связи или преобразователи – камень привязали к палке. Далее постепенно происходили этапы механизации, автоматизации и, начиная с 20 века, этап кибернетизации.
Этап механизации начинался с примитивных приспособлений, затем вытеснения человека на уровне двигателя – человек воспользовался природными силами (ветром, силой падающей воды и т. д.) и животными в качестве двигателя.
Следующий этап развития – замена человека на уровне системы управления. Этот этап начинался с примитивных, а затем сложнейших механических автоматов, далее автоматика была электромеханическая, электрическая и электронная.
Этап кибернетизации и интеллектуализации характерен для сегодняшнего дня.
Примеры к этим этапам мы рассматривали в разделе 4.5.2 (степени идеализации):
– Система все делает сама – самоисполнение (рис. 4.30):
– механизация;
– автоматизация;
– кибернетизация (интеллектуализация).
