Вверх по лестнице идут изделия человека — машины и автоматы. Впереди них — вверх по лестнице — идет человек. Примерно так выглядит краткая история прогресса.

Как ни велика разница между современным автоматом и обломком камня, она все же меньше, чем разница между человеком, создавшим этот автомат, и его предком, впервые взявшим в руки камень. Если об этом своевременно вспомнить, то можно легко преодолеть чувство испуга перед автоматом.

Автомат привлекает к себе внимание, как произведение искусства.

Один подходит к нему, трогает первую попавшуюся кнопку, презрительно кривится и, произнеся: «Подумаешь, не видел я машин!», отходит, вытирая руки. Это невежда.

Другой при виде автомата падает на колени и, заламывая руки, восклицает: «О! Кибернетическое чудо!» — и рыдает от восторга. Это горе кибернетик.

Третий долго его разглядывает, то размышляя, то завистливо вздыхая, а затем решительно говорит: «Придумано и сделано неплохо, но кое-что можно сделать лучше». Это инженер, ученый, конструктор.

А мы, подойдя к автомату, займемся делом и, как уже договорились, прежде всего попытаемся выделить те главные узлы, которые образуют его основу — «скелет». При этом не будем обращать внимания на то, что в различных автоматах эти узлы сконструированы и действуют по-разному. Для нас в первую очередь важно установить назначение этих узлов и характер их взаимодействия в процессе работы автомата. Только так удается проследить за потоками энергии и информации, понять, по какой схеме действует вся система, каким закономерностям она подчиняется.

Мы теперь располагаем достаточным материалом, чтобы составить такую «скелетную» схему, или, как ее называют, блок-схему, автомата.

Любой автомат должен работать по определенной программе, причем в автоматах может быть использован различный носитель этой программы. В копировальных станках программа задается копиром, с которого в процессе работы информация «считывается» роликом.

Программа действия кинопроекционного аппарата определяется главным образом структурой и размерами лентопротяжного механизма, а реализуется эта программа в процессе непрерывного вращения ведущего звена, соединенного с источником энергии.

Программой для телеграфного аппарата служит перфорированная лента, для магнитофона — магнитная лента.

Эти носители программы наряду с перфокартами и магнитными барабанами находят широкое применение в наиболее современных автоматах, действиями которых управляют числа.

Программа работы наручных часов определяется конструкцией и размерами спускового механизма и маятника, получающих энергию от заводной пружины.

Для торгового автомата, отпускающего газированную воду, газеты, спички, папиросы, носителем программы служит монета или жетон и т. п.

Объединим в один узел все те механизмы и устройства, посредством которых осуществляются ввод программы в автомат и ее «считывание». Этот узел будем называть узлом программы автомата и изобразим его в виде прямоугольника, напоминающего кирпич.

Значит, если речь идет о копировальном станке, то за этим кирпичом скрываются механизмы, приводящие в движение копир, и механизмы копировального ролика. В телеграфном аппарате, магнитофоне, автомате с цифровым управлением — лентопротяжные устройства, приемники перфокарт, а также устройства, считывающие программу (магнитные головки, фотоэлементы, иглы и пр.). Для торгового автомата — устройства, которые определяют вес и размеры монеты или жетона.

Итак, в узле программы «оживляются» все сведения и указания, то есть вся информация, необходимая автомату для выполнения заданного технологического процесса.

Но мало «оживить» информацию. Надо еще сделать ее «понятной» исполнительным механизмам автомата. Для этого приходится преобразовывать вращательные движения в поступательные, непрерывные в прерывистые, уменьшать или увеличивать скорости вращения, преобразовывать механические перемещения в электрические импульсы и напряжения, в давления газа или жидкости, отверстия в перфоленте и отметки на магнитной ленте в электрические сигналы и механические перемещения.

Объединим в один узел — узел управления — все устройства автомата, которые расшифровывают и преобразуют информацию, а затем направляют ее к исполнительным механизмам. На нашей блок-схеме появляется второй кирпич. Соединим его с первым стрелкой, указывающей направление потока информации.

Наконец, объединим в один узел механизмы, которые исполняют команды, поступающие из узла управления. Назовем его узлом исполнительных механизмов и изобразим на нашей блок-схеме в виде третьего кирпича.

Эти три кирпича образуют уже известную нам разомкнутую систему управления, соответствующую многим современным автоматам; часам и киноаппарату, делительной машине и шаговой системе управления, большинству металлорежущих автоматов и автоматов, изготавливающих спички и перья, электролампочки и книги, макароны и консервы, ткань и обувь.

Автомат работает. Сигналы программы направляются в узел управления, а сигналы управления воздействуют на исполнительные органы, выполняющие рабочий процесс. Через механизмы и узлы, из кирпича в кирпич, от программы к исполнительным механизмам автомата течет поток информации, полностью определяющей все его действия. Само собой разумеется, что далеко не всегда бывает легко так «препарировать» сложный автомат или, как называют в теории автоматов эту операцию, «выполнить структурный анализ». Далеко не всегда так четко разделяются функции его отдельных устройств и механизмов и не так просто бывает перечислить, какие из них следует отнести к тому или иному из узлов блок-схемы.

Тем не менее знакомство с новым автоматом всегда следует начинать с попытки понять назначение его основных механизмов и устройств, понять, как они взаимодействуют.

Разобраться в этом важно еще и потому, что, как мы уже знаем, далеко не каждый автомат работает по простой разомкнутой схеме. Многие из них оснащены цепью обратной связи: устройствами, собирающими дополнительную информацию непосредственно в процессе работы автомата.

Вот знакомое нам кольцо: человек — станок — изделие — измерительный инструмент — человек. Оно включает цепь обратной связи. Эту связь, наряду с функциями управления, осуществляет человек. Как?

Программой обработки служит чертеж. С него рабочий считывает размеры изделия, а с помощью измерительного инструмента получает числовую информацию о результатах обработки. Затем он сравнивает фактические размеры с заданными и действует так, чтобы разность между ними была в пределах допусков, указанных на чертеже.

Станок — это машина, в которой полностью механизированы энергетические процессы и не полностью — информационные. Чтобы ее превратить в автомат, надо дополнительно механизировать измерение изделия и механизировать процесс сравнивания его фактических размеров с заданными. Короче говоря, необходимо полностью механизировать все участки кольца управления, включая участок, на котором происходят сбор и обработка информации непосредственно в процессе работы системы. И выходит, что, помимо исходной программы, которая теперь заменяет чертеж, появляется еще один источник информации — автоматически измеряемое изделие.

Использование того или иного источника дополнительной информации неизбежно связано с необходимостью механизировать ее передачу и переработку. А это усложняет логическую схему автомата.

Чтобы получить блок-схему замкнутой системы управления, наш предыдущий рисунок надо дополнить еще одним кирпичом, за которым скрываются механизмы и устройства, собирающие и обрабатывающие информацию в процессе работы автомата. «Скелет» автомата с обратной связью действует точно так, как это описывалось в главе «Кольцо управления».

Сигнал, управляющий движением исполнительных органов, вырабатывается в узле управления путем сравнения заданной программы с программой, реализуемой автоматом в процессе работы. На блок-схеме это отразится тем, что в кирпич, изображающий узел управления, теперь входят две стрелки, а выходит одна, несущая в узел исполнительных механизмов управляющие сигналы.