Устойчивое равновесие
АрхивВся история развития электронных систем тесно связана с проблемой устранения разброса параметров элементов.
Вся история развития электронных систем тесно связана с проблемой устранения разброса параметров элементов. Те, кто занимался сборкой, например, транзисторных радиоприемников в 60–70-х годах прошлого века (вот ведь время летит, действительно — уже прошлого) помнит такую характеристику, как повторяемость. Она означала, насколько схема будет работоспособна при реализации ее в «железе» разными людьми из деталей разных партий и разных изготовителей.
С целью компенсации разброса компонентов применялась масса подстроечных элементов — резисторов, конденсаторов… Человек видел конечный результат — не работает, и начинал покаскадную настройку. Но процесс этот, бывший в кайф энтузиастам-радиолюбителям, совсем не устраивал производственников. Установить в эмиттерную цепь транзисторного каскада резистор и емкость оказалось дешевле, нежели сажать работника конвейера на операцию регулировки базового тока. Таким образом, в электронику проникли технологии автоматического регулирования, называемые также обратной связью. Сегодня вы не найдете практически ни одной электронной схемы, кроме специальных или экзотических, работающей без этой обратной связи. Простые и не очень средства автоматического регулирования поддерживают самую сложную систему в состоянии равновесия, которое без них было бы не просто неустойчивым, а отсутствовало бы напрочь. Усложнение вдвое, а то и втрое при этом мало кого заботит: электронные компоненты — копеечный материал, которого совершенно не жалко в обмен на достижение стабильного результата «включил — работает».
Средство это вполне универсальное, применимое не только в электронике. Сдельная система оплаты труда или даже обычная пружина в подвеске автомобиля — тоже обратная связь. Если правильно подобрать параметры (читай — коэффициенты передачи пропорционального, интегрального и дифференциального каналов), систему можно заставить работать в оптимальном режиме. Нанял человека — получил результат вне зависимости от настроения, характера и желания работника выполнять свои обязанности. Интересно, а применимо ли подобное решение к компьютерной технике в целом, бичом которой и тормозом развития в последнее время все больше становятся ошибки и недоработки в программном обеспечении?
Методы, органично вписавшиеся в аналоговую электронику, механику и даже социологию, в цифровой технике оказались не у дел. Во-первых, системы, основанные на использовании нескольких устойчивых состояний, не нуждаются в средствах обеспечения равновесия. Во-вторых, даже если и нуждаются — дискретная обратная связь непрактична и зачастую приводит лишь к ненужной «раскачке» (на самом деле, обратная связь в цифровых системах присутствует, но она не отрицательная, компенсирующая внешнее воздействие, а положительная, к тому же это немного другой уровень). Да и нет у нас параметров, по которым можно было бы судить о качестве работы, например, программного модуля, результат ошибки в котором мы наблюдаем лишь через десятки «инстанций» в виде «Программа выполнила недопустимую операцию»… Приходится признать, что в области программного обеспечения мы находимся на уровне прошлого века — можем лишь настраивать компоненты системы по отдельности (получая единичные вполне безупречные решения), а строить устойчивые системы произвольной конфигурации в промышленных масштабах — увы, увы. Дело в том, что информацию об ошибках мы задействуем чрезвычайно ограниченно и через слишком длинную петлю обратной связи: графический интерфейс — пользователь — разработчик. Кроме прочего, в процесс вмешивается стоящее в стороне от действия петли «железо», которое — что и говорить — глючит. Мало того, столь ненадежное звено, как человек, может воздействие передать, а может и забыть. К сожалению, без серьезных переделок базовых «кирпичиков» вычислительных систем не обойтись, да и применение обратной связи для всех элементов — и аппаратных и программных — на первый взгляд выглядит чересчур дорогим решением. Но ведь и электронные компоненты в середине прошлого века были дороги — ничего, научились делать дешево. Может, пора уже задуматься о том, чтобы переложить наши заботы на технику и получить, наконец, достаточно устойчивую систему, вне зависимости от того, кто будет ее производить и как она будет называться? Как это сделать — увы, пока не знаю, пишите, если придумаете.
