Разумом человека и скоростью машины

...Машина заменяет тяжелый физический труд людей. ...Машина освобождает человека от однообразной и утомительной вычислительной работы.

...Машина повышает производительность труда.

Это звучит привычно. Наблюдая работу ткацкого станка, беспрерывно выдающего многие сотни метров ткани, или работу вычислительной машины, выбрасывающей метры бумажной ленты со столбцами цифр, вряд ли кто станет сомневаться в огромной роли машин в жизни человека.

Но разговор о пользе машины, освобождающей человека от... игры или повышающей его производительность в этом занятии, кажется странным и даже неуместным.

Заставить машину играть вместо себя в шашки, шахматы, домино, поручить автомату делать то, что украшает часы нашего досуга и отдыха! Мало кто сочтет такое предложение разумным.

Стоит ли ради этого проникать в сложнейшие закономерности теории игры, направляя всю мощь современного математического аппарата на исследование многомиллионных вариантов стратегий, затрачивать колоссальный труд на составление машинного руководства к действию?

Конечно, нет! Все дело, однако, в том, что многие далеко не развлекательные задачи имеют большое сходство с игровыми. И многие виды соревнований носят не столь безобидный характер, как борьба за шахматной доской.

Методы теории игр, проблема выбора среди большого числа вариантов наилучшего имеют важное практическое приложение и в мирной жизни и в условиях войны.

"Здесь возможны различные варианты! Какой же из них выбрать?" - как часто перед нами на производстве, в научных исследованиях и расчетах и даже в быту возникает подобный вопрос. Мы повседневно встречаемся с задачами, для которых существует много вариантов решения.

...На завод поступил заказ. Плановики совместно с технологами планируют и организуют производство нового изделия. Оно сложно. Одиннадцать разновидностей деталей должны пройти обработку на шести типах станков.

Как же спланировать процесс? Ведь можно составить тысячи вариантов его организации.

Правда, большая часть из них сразу же отбрасывается, как явно непригодная, - не стоит тратить время на их рассмотрение. Но осталось еще достаточно много вариантов. И все заслуживают внимания.

Поэтому с такой тщательностью обсуждаются все "за" и "против" каждого варианта. На бумаге, на счетах, на арифмометрах подсчитываются размеры партий деталей, продолжительность производственного цикла, машинное и межоперационное время.

Нужно выбрать оптимальный вариант. Такой, при котором наиболее полно используется оборудование, минимально "пролеживаются" детали между двумя операциями, короче производственный цикл.

По различным критериям (показателям) сравниваются варианты. Ищут тот, который дает наилучшие показатели. Нелегкая это работа! Длинные, сложные формулы, тысячи вычислений - вот путь к оптимальному варианту. Чем больше факторов нужно учитывать, тем быстрее растут трудности выбора. Люди, вооруженные арифмометрами, не могут с ними справиться. Пока будет найден лучший вариант, пройдут все сроки выполнения заказа.

Помочь делу может только быстродействующая вычислительная машина.

Сравните эту задачу с задачей, возникающей при игре в шахматы. При всей разнице процессов они содержат много общего. Плановику, конечно, не приходится бороться с противником, умышленно создающим наиболее неблагоприятные условия для реализации плана. Он борется за наилучшее использование производственных возможностей. Его "стратегия" направлена на быстрое устранение всяких препятствий, возникающих на пути к выполнению плана.

Но плановику, как и шахматисту, нужно решить задачу выбора наилучшего варианта из многих. Правда, в производственной задаче их число не столь велико, как в шахматной партии. Но зато не так очевидны явно непригодные варианты, намного сложнее показатели, многочисленнее учитываемые факторы. Поэтому машина, уступающая человеку в скорости за шахматной доской, оказывается несравненно производительнее человека при планировании производственного процесса.

....В кабинете начальника областного управления хлебопродуктов раздался настойчивый телефонный звонок. В трубку ворвался громкий, возмущенный голос директора зерносовхоза "Победа":

- Опять ваши плановики все на свете перепутали! Не разрешают возить хлеб на ближний к нам третий элеватор. Второй день гоняем машины к первому элеватору - за тридевять земель. Неужели трудно было составить толковый план? Элеваторов-то в области хватает...

Но стремительная атака директора потерпела полную неудачу. Начальник управления был неумолим. Он требовал точного выполнения плана загрузки элеваторов.

Не спешите, читатель, согласиться с убедительными на первый взгляд доводами директора совхоза. Вы сейчас поймете неосновательность его претензий.

Дело в том, что три из областных хлебозаготовительных пунктов были отведены для приема зерна от пяти территориально примыкающих к ним совхозов. Емкость элеваторов была достаточна для загрузки всего зерна, получаемого от совхозов.

Но совхозов пять, а элеваторов три! Как же распределить загрузку?

Вариантов много. Нельзя наугад выбрать любой. Не только плановик - каждый разумный человек понимает: случайный выбор вряд ли приведет к хорошему результату.

Интересно в связи с упоминанием о случайном выборе привести следующий разговор, происшедший как-то между великим немецким ученым Кеплером и его женою.

Однажды ученый сидел за обедом. Жена приготовила ему прекрасный салат. Но даже его чудесный вкус не мог оторвать Кеплера от научных проблем. Его заинтересовала мысль о возможности возникновения целесообразного результата из случайного исчерпывания всевозможных комбинаций.

- Скажи мне, - обратился он к жене, - что, если бы в мировом пространстве летало множество капель масла, уксуса, частичек соли, перца и сахара, кусочки салата и салатницы, как ты думаешь, мог бы как-нибудь при их случайном столкновении образоваться вот этот, стоящий перед нами в салатнице, приготовленный тобою салат?

- Наверно, не такой хороший и не так хорошо заправленный, - спокойно ответила ему жена.

Хотя эта беседа, казалось бы, и не имеет отношения к плану перевозки хлеба, но она очень ярко иллюстрирует разницу между случайным и разумным выбором из многих возможностей.

Но правильный выбор намного труднее случайного. Да и разумный выбор иногда на поверку оказывается далеко не разумным. Все зависит от того, что считать разумным.

Начальник управления считает наилучшим план загрузки элеваторов, при котором хлеб из совхоза "Победа" возят "за тридевять земель". А директор совхоза имеет об этом плане совсем иное мнение.

Загрузку элеватора можно планировать по-разному в зависимости от того, какой принят показатель для сравнения различных вариантов плана.

Если согласиться с директором совхоза, с его критерием, то наилучшим планом придется признать тот, который обеспечит наиболее благоприятные условия для совхоза "Победа". В этом варианте весь хлеб совхоза будет поступать на ближайший к нему первый элеватор. Но тогда для остальных четырех совхозов условия поставки ухудшатся.

С общегосударственной точки зрения критерием должен служить общий пробег автомашин при перевозке хлеба от всех совхозов ко всем элеваторам. Наилучшим будет вариант плана перевозок, при котором общий пробег минимален.

Вероятно, такой именно план и был разработан в областном управлении. При его реализации часть хлеба из совхоза "Победа" пришлось везти в более отдаленный - третий элеватор. И прав был начальник управления, отклонивший необоснованные претензии директора совхоза.

Критерий - показатель - имеет огромное значение при выборе правильного решения. Если он непродуман, необоснован, это может привести к тому, что "наилучшее" решение даст самые плачевные результаты.

Предположите на минуту невероятное - показателем работы машиностроительного предприятия принято количество выработанной стружки. Или работу лесопильного комбината стали планировать так, чтобы увеличить получение опилок. Легко себе представить, к чему приведет реализация подобного плана!

Критерий вырабатывается на основе глубокого анализа закономерностей планируемого процесса, учета влияющих на него факторов, взаимосвязи с другими явлениями. В критерии концентрируются все накопленные знания, весь опыт.

Иногда показатель удается выразить математической формулой или конкретным числом, как в нашем примере с планом загрузки элеваторов. Так же строятся система оценок стоимости фигур в шахматной игре и оценки силы позиции. Они выработаны на основе теории игры, на многовековом опыте шахматных сражений.

Но очень часто показатель не поддается точной математической трактовке. Разве можно дать всеобъемлющий математический критерий для выбора наилучшего варианта художественного или музыкального произведения?

Можно, конечно, оценить степень логической связи между словами и даже фразами, оценить соблюдение известных законов гармонии. Но эмоциональное содержание, глубину мысли, силу художественного или музыкального образа не выразить цифрой или формулой.

Выбор и обоснование критерия - неотъемлемая область творческой деятельности человека. Ему принадлежит исключительное право формулировки показателя для оценки того или иного варианта решения.

Но если критерий указан человеком - выражен точным математическим языком - и создано руководство к действию, то выбор оптимального варианта способна осуществить и машина. При этом во многих случаях быстрее и лучше человека,

Образно говоря, она играет роль усилителя способностей человека к выбору наилучшего варианта. Эта способность зависит от опыта и квалификации человека, организации мышления, памяти и многих других его индивидуальных качеств.

Мы очень охотно и подолгу прислушиваемся к очаровательному лепету ребенка, еще не умеющего связывать звуки и слова. Предположите теперь, что каждый звук или комбинация звуков означает в каком-то коде какую-то букву или слово - можете даже сами этот код придумать. Скажем, два звука "бу-бу", произнесенные подряд, означают, например, букву "к", три таких же звука - букву "т" и так далее.

При этом не исключена возможность того, что в лепете ребенка появится комбинация звуков, которая в вашем коде означает "квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов". Но вряд ли это даст нам право считать ребенка одаренным математиком. Ведь наряду с правильным математическим утверждением он с тем же успехом пролепечет, что "катет равен гипотенузе" или "квадрат гипотенузы равен кубу суммы катетов" и любые другие нелепые утверждения.

Но ребенок, ставший школьником и получивший некоторый математический опыт, уже приобретает способность к выбору правильных утверждений среди всевозможных сочетаний слов.

Ничто не мешает человеку, не обладающему даже зачатками музыкального образования, путем перебора всевозможных комбинаций звуков наткнуться на сочетание, совпадающее с "Лунной сонатой" Бетховена. Грандиозное, астрономическое число возможных сочетаний делает такое предположение столь же фантастическим, как предположение Кеплера о салате или как наше предположение о ребенке, высказавшем теорему Пифагора.

Но если бы это и случилось, то вряд ли можно было бы признать счастливца гениальным композитором.

Талантливый композитор отличается от добросовестного комбинатора звуков способностью к отбору подлинно музыкальных вариантов из всевозможных комбинаций звуков. А критерием для него служит его мировоззрение, эмоциональное состояние и его восприятие окружающего мира.

То же самое можно сказать и об ученом. Тимирязев так и писал в "Очерках и статьях по истории науки", что отбор (он даже подчеркнул это слово) является источником творчества человека вообще, а следовательно, и ученого.

Отбор играет'большую роль во многих процессах умственной деятельности людей. Человек, не имеющий опыта и квалификации плановика, будет вынужден очень долго и упорно искать среди огромного числа вариантов лучший план реализации производственного процесса. Опытный плановик придет к нему намного быстрее. Он сразу отбросит негодные oварианты, уменьшит число вариантов, подлежащих рассмотрению.

Еще быстрее это сделает электронная вычислительная машина. Огромное превосходство над человеком в скорости счета, точность и "неутомимость" в работе делают ее неоценимым и надежным помощником при выборе лучшего решения из многих.

Поставим перед машиной такую задачу: выбрать вариант расписания движения пригородных поездов на линии Москва - Железнодорожная, наилучшим образом удовлетворяющий требованиям пассажиров. Естественно, что при выборе варианта надо ориентироваться на постоянный контингент, а не на случайных пассажиров, изредка пользующихся пригородным сообщением. Наиболее удачным будет такое расписание, при котором общее время ожидания всех пассажиров минимально. По этому критерию - суммарному времени ожидания - машина и должна сравнивать различные варианты.

Для этого придется попросить каждого из постоянных пассажиров указать удобное для него время прибытия поезда на станцию. Так, например, пассажиры, едущие со станции Кучино, расположенной на ветке Москва - Железнодорожная, в Москву и обратно, должны указать желательное время прихода в Кучино поездов Кучино-Москва и отправления из Москвы поездов Москва-Кучино.

Сведения нужно нанести на магнитную ленту - внешнюю "память" машины. На магнитной ленте для каждой станции отведен отдельный занумерованный участок. В каждой строчке в закодированном виде записаны часы и минуты, указанные пассажиром.

Строчек в каждом участке ленты много. Посудите сами! Сколько людей ездит ежедневно из Кучино в Москву. И каждый укажет несколько поездов, удобных для него.

Но строчки на ленте размещаются близко друг к другу. На одном миллиметре - пять-шесть. Поэтому пожелания всех пассажиров станции Кучино поместятся на нескольких метрах ленты.

Теперь нужно ввести в машину различные возможные варианты расписания.

Составление вариантов тоже можно производить с помощью машины. Здесь приходится учитывать и число пар поездов, отведенных для линии Москва - Железнодорожная, и допустимые скорости движения на отдельных участках, и необходимое время стоянок на станциях, и движение поездов дальнего следования, и многие другие обстоятельства.

Для упрощения будем полагать, что различные варианты расписания уже составлены. Машина по указанным критериям должна выбрать наилучший.

Подадим в "оперативную память" первый вариант расписания. Для каждой станции отведем определенную группу ячеек. В каждую из них поместим часы и минуты прибытия на станцию очередного поезда.

Предположим, через станцию Кучино к Москве проходит 39 поездов. Тогда в 39 ячейках "памяти" с номерами, например, от 116 до 154 в возрастающем порядке будут записаны часы и минуты прибытия поездов на станцию Кучино. И так для каждой станции.

Кроме того, как обычно, в "оперативную память" вводится программа работы машины. Она подготовлена к выполнению расчетов - поиску оптимального варианта.

Вначале с магнитной ленты в "оперативную память" передается информация о пожеланиях пассажиров той или иной станции, например Кучино.

Машина начнет вычислять разницу во времени прибытия поездов в Кучино по первому варианту расписания и по пожеланиям каждого пассажира. Очевидно, имеет смысл вычислять разности только в определенных пределах. Незачем находить разность, если она превышает половину максимального времени перерыва между двумя соседними поездами.

Так, если в расписании максимальный разрыв между поездами не превышает двух часов, то разности следует вычислять в пределах одного часа.

Вычисленные для каждого пожелания пассажиров разности снова обрабатываются машиной. Теперь она будет искать среди этих разностей минимальную между каждым временем, указанным пассажирами, и временем прибытия ближайшего поезда.

На следующей странице таблица, показывающая результат такой операции.

Найденные минимальные разности машина сложит, и таким образом определится общее время ожидания пассажиров станции Кучино при первом варианте расписания.

После этого с магнитной ленты вводятся данные о пожеланиях пассажиров другой станции, и точно таким же способом вычисляется общее время их ожидания. И так от станции к станции, пока не будет обследован весь маршрут.

Тогда машина сложит время ожидания на всех станциях и найдет общее время ожидания всех пассажиров при первом варианте расписания.

Теперь нетрудно сообразить, как машина должна действовать дальше. Очевидно, в "оперативную память" поступит второй вариант расписания. Машина повторит весь процесс и вычислит общее время ожидания пассажиров при втором варианте.

Обследовав все варианты расписания, машина укажет тот, для которого время ожидания минимально.

Как видите, работа огромная и очень утомительная для человека, который попытался бы ее выполнить. А ведь мы построили наш пример на самом простом случае, в практике такие даже не встречаются.

Составление расписания движения поездов, особенно в масштабе Советского Союза, - сложная и колоссальная по трудоемкости работа. Ежегодно в Министерстве путей сообщения собираются сотни представителей от всех железных дорог. В течение нескольких месяцев они обсуждают различные варианты расписания для выбора наилучшего. От него во многом зависит эффективность и экономичность работы транспорта.

Пройдет немного времени, и электронная вычислительная машина примет на себя обязанности составителя Всесоюзного железнодорожного расписания.

Электронные вычислительные машины находят все более широкое применение при планировании и решении других экономических задач. Для этого теперь создают даже специализированные машины.

Существует большая разница между математическими задачами, связанными с анализом физических процессов, и задачами, возникающими в экономике. Математические задачи характеризуются сравнительно небольшим объемом исходных данных и сложным вычислительным процессом. Экономические задачи, наоборот, отличаются сравнительно простыми вычислениями, но огромным объемом исходных данных.

Чтобы рассчитать месячную заработную плату рабочим и служащим такого предприятия, как Первый государственный подшипниковый завод, приходится вводить в машину в общей сложности около 15 миллионов чисел. А ведь, кроме заработной платы, на заводе производится очень много других экономических расчетов.

Поэтому в машинах для решения экономических задач особое внимание уделяют организации и мощности входных устройств. Машине нужно принять и быстро пропустить огромное количество различных данных.

В настоящее время во многих технически развитых странах быстрыми темпами создают электронные машины для решения экономических задач. Особенно большое внимание этим машинам уделяется в США. И неудивительно. В этой капиталистической стране идет ожесточенная борьба не- на жизнь, а на смерть между крупными монополиями. В этой борьбе широко используются электронные вычислительные машины. Они помогают быстро учитывать положение дел на рынке сбыта продукции, приспосабливаться к неустойчивой экономике капиталистической системы. Машины помогают фирмам решать "стратегические" задачи в борьбе с конкурентами. Вот почему так велик в США спрос на машины для решения экономических задач.

При социалистической системе народного хозяйства такие машины тоже играют большую роль. Правда, у нас нет борьбы между заводами и предприятиями. Но социалистическая экономика для своего развития нуждается в максимальном использовании производственных возможностей и огромных природных богатств нашей Родины.

Нередко на сессиях Верховных Советов, на партийных съездах, конференциях и в печати критиковали деятельность наших планирующих органов, критиковали работу Госплана. Приводили отдельные примеры неправильного планирования, нерационального использования ресурсов, недостаточной оперативности. Критиковали резко, но справедливо. Социалистическое хозяйство не может развиваться без точного планирования.

А планирование - правильное и точное - очень сложное и трудоемкое дело. Нужно в очень короткие сроки обработать колоссальное количество данных, характеризующих деятельность народного хозяйства, установить количественные взаимосвязи между отдельными отраслями хозяйства, свести баланс производства и потребления. И все с учетом непрерывного развития экономики государства.

Как же в таких сложных условиях, при огромном числе факторов, разветвленной системе межотраслевых связей построить наилучший план? Гигантский труд, непосильный даже для большого коллектива людей, невозможно осуществить без мощных, быстродействующих машин. Поэтому советские ученые, инженеры и экономисты упорно трудятся над созданием современных вычислительных средств для решения экономических задач.

В 1957 году Научно-исследовательский экономический институт Госплана СССР изучал один из вариантов применения машинного планово-экономического расчета. Разрабатывался метод сводного материального баланса средств производства и потребления предметов труда в различных отраслях промышленности.

В скором времени будет возможно осуществить и более серьезную работу: создать так называемую экономическую модель народного хозяйства, которая сможет отражать статистическую зависимость между отраслями народного хозяйства. А вычислительные машины помогут на основе этой модели получить быстрые и точные ответы на вопросы: как отразится на той или иной группе отраслей промышленности преимущественное развитие другой отрасли; каким при этом должно быть перераспределение материальных ресурсов и капитальных вложений.

Недалеко время, когда во всей системе нашего народного хозяйства, в торговле, на транспорте, в банках, в планирующих органах появятся электронные вычислительные машины и освободят людей от утомительной вычислительной работы.

Разумом человека и скоростью машины на небывалую высоту будет поднята точность и оперативность экономических расчетов.