Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

видов умственной деятельности человека. До­статочно найти алгоритм, описывающий тот или иной вид подобной деятельности, перевести его в программу, или, как говорят, запро­граммировать, и ввести в машину.

На такой универсальной машине можно программировать любой алгоритм. Поскольку машина работает гораздо быстрее и точнее че­ловека, она, как правило, выполняет заданный алгоритм гораздо лучше его. Отсюда понятно, какое большое практическое значение имеет кибернетика в автоматизации таких видов ум­ственной деятельности, где человек уже сейчас не в силах справиться с переработкой инфор­мации за разумное время, например в научных и инженерных расчетах.

Во многих разделах современной науки и техники, таких, как атомная физика и ракетная техника, решаются задачи, требующие вычис­лений, состоящих из многих миллиардов ариф­метических операций. Даже при помощи спе­циальных клавишных вычислительных при­боров человек успевает в среднем выполнять за минуту лишь две арифметические операции над многозначными числами. А для выполне­ния одного миллиарда операций потребовалась бы тысяча лет непрерывной работы без сна и отдыха! В то же время современная электрон­ная цифровая машина, выполняющая 500 тыс. арифметических операций в секунду, справится с этой работой немногим более чем за полчаса! При таком росте производительности труда становится возможным решать задачи, которые ранее были просто недоступны человеку.

Автоматизация расчетов требуется не только в новейших областях науки и техники. Так, в метеорологии только благодаря автомати­зации удается выполнять к требуемому сроку сложные расчеты, необходимые для уточнения прогнозов погоды. В техническом проектиро­вании внедрение автоматизации позволяет пе­рейти от выбора лучших проектов из отно­сительно небольшого числа вариантов к выбору наилучшего из всех возможных вариантов (так называемого оптимального проекта).

Рассмотрим, например, задачу выбора наи­лучшего варианта проекта железной дороги по заданному маршруту (трассе). Производя мысленный вертикальный разрез местности вдоль трассы, получим некоторую кривую, изображающую неровности рельефа (рис. 3). Проложить дорогу непосредственно по этому рельефу, как правило, нельзя: подъемы и спус­ки получатся слишком крутыми, и преодолеть их при эксплуатации уже построенной дороги

либо окажется вовсе невозможно, либо потребуются слишком большие затраты (снижение скорости и веса составов, использование нескольких локомотивов и т. д.).

Необходимо поэтому проделать земляные работы, чтобы выровнять рельеф. Такое вырав­нивание проводят по нескольким выбранным отметкам (точки А, В, С, D, Е). Предположим, что таких точек всего 5, а каждая точка, за исключением крайних точек А и Е, находя­щихся на определенном уровне, может зани­мать 100 различных положений по высоте. В таком случае у нас будет 1003=1 000 000 различных вариантов выравнивания рельефа.

Если просматривать их со скоростью два варианта в минуту, потребуется целый год. Если же число точек увеличивается до 100, то количество вариантов выражается единицей с 196 нулями, а количество лет, необходимое для их просмотра, — единицей со 190 нулями. В этом случае просмотреть все варианты прак­тически невозможно не только для человека, но и для электронных вычислительных машин.

Необходимо поэтому разработать методы, позволяющие резко уменьшить количество про­сматриваемых вариантов, отбросить целые груп­пы заведомо плохих. Разработкой такого рода методов занимается специальный раздел кибер­нетики — теория оптимальных ре­шений.

В настоящее время разработан ряд методов для решения задач оптимального проектиро­вания, планирования и управления. Многие из этих методов были предложены и обоснованы советскими учеными (метод линейного про­граммирования Л. В. Канторовича, принцип максимума Л. С. Понтрягина и др.). Для ре­шения задач оптимального проектирования дорог, линий электропередач и др. удобен метод последовательного анализа вариантов, разра­ботанный в Институте кибернетики АН УССР. С помощью этого метода оптимальный вариант выравнивания рельефа для прокладки желез­ной дороги в несколько сотен километров нахо­дится вычислительной машиной среднего быст­родействия (10—20 тыс. операций в секунду) за 2—3 часа.

В ряде областей техники разрабатываются системы алгоритмов, позволяющие осуществить

444