Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии

И все же компьютеры, несмотря на все существующие у них пока недостатки, — представляют собой нечто поразительное. По всей видимости, компьютер можно считать величайшим достижением технического прогресса двадцатого века. Если раньше мы лишь слышали об использовании компьютеров в научных исследованиях (и в частности, в области космонавтики), то теперь мы сталкиваемся с ними буквально на каждом шагу. Нужно ли купить билет на поезд, или забронировать себе место в самолете, или узнать о результатах выборов, или даже найти спутника жизни — мы всякий раз можем обратиться за помощью к компьютерам. Компьютеры теперь повсюду: не только в учреждениях и конторах, но все чаще и в наших квартирах, где наши же дети привязываются к ним всей душой. Там, где раньше была необходима логарифмическая таблица или длинные столбцы цифр, теперь достаточно лишь нажатия на пару клавиш. Будучи встроенными в автомобили, компьютеры помогают сэкономить бензин или даже отыскать путь в нужное место; их применение в телекоммуникациях обеспечивает оптимальную загруженность линий. Компьютеры — верные помощники конструкторов; например, при проектировании домов они не только расставят по местам двери, розетки и прочее, но еще и начертят готовый проект во всех мыслимых перспективах, оживив при этом чертежи изображением деревьев и т. п., компьютеры рассчитывают конструкции мостов, проектируют города и системы химической очистки. Компьютеры открыли для нас мир «виртуальной реальности», в котором при помощи специальных перчаток и экранов, встроенных в особые очки, мы можем участвовать в подвижных трехмерных сценах, вступая в кажущийся реальным искусственно созданный мир. Скоро наверняка появятся программы, которые будут способны обеспечить поддержание разговора на волнующую нас тему с искусственным собеседником, глядящим с экрана, или же — для душ попроще, чьи устремления не настолько высоки, — организовать боксерский бой с виртуальным противником.

Компьютеры применяются в полетных симуляторах, предназначенных для профессионального обучения пилотов и космонавтов, и в системах управления полетами ракет к Луне и внешним планетам Солнечной системы. Компьютеры управляют не только отдельными инструментами и станками, но и целыми сложными производственными процессами; мечтой экономической системы с централизованным управлением был бы, вероятно, такой суперкомпьютер, который занимался бы управлением и планированием абсолютно всех экономических процессов. Однако именно здесь и становятся очевидными границы возможностей компьютеров, каковые границы компьютерные специалисты характеризуют словосочетанием «информационное бутылочное горлышко». Для объяснения этого понятия обратимся к простому примеру.

В большинстве квартир температура воздуха регулируется автоматически. С этой целью на термостате устанавливается некоторое номинальное значение температуры; термометр постоянно замеряет комнатную температуру, определяя ее так называемое действительное значение. Если эти два значения перестают совпадать, термостат подает в центральную котельную определенный сигнал, в соответствии с которым температура подаваемой в батареи горячей воды увеличивается или уменьшается.

В результате переноса такого принципа в область производственных процессов или даже на экономическую систему в целом возникает следующая принципиальная проблема: для того чтобы компьютер смог принять решение о необходимости тех или иных действий, требуется измерение очень большого количества действительных величин, которые затем необходимо сопоставить с соответствующими номинальными значениями. Вся эта деятельность сопряжена с весьма громоздкими вычислениями, на выполнение которых затрачивается довольно значительное количество времени, в результате чего компьютер оказывается не в состоянии вовремя подавать необходимые управляющие команды — и вся система управления обрушивается. Причина заключается в том, что информация не может, образно говоря, протекать через «бутылочное горлышко» с необходимой скоростью. Решением этой проблемы в отдельных случаях могут стать более быстродействующие компьютеры; в общем же случае решение видится в самоорганизации отдельных процессов, что позволило бы процессу в целом протекать самостоятельно и естественно уже в таких условиях, когда предварительно заданы только те или иные релевантные величины.

С проблемами самоорганизации применительно к самим компьютерам мы еще встретимся. Однако чтобы разобраться в том, каковы возможности компьютеров и где находятся потенциальные границы этих возможностей, мы сначала поближе познакомимся с принципами функционирования компьютера. Каким образом мы используем его для своих целей? Иными словами: как программируют компьютеры? Начнем с последнего.

Программирование