Введение в кибернетику - Эшби У.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом, ультраустойчивость, грубо говоря, соответствует приспособляемости на высоком уровне, включая обучение (в этом случае изменение ступенчатых функций соответствует изменению уровня обучения).
ПРИЛОЖЕНИЕ II
В своей книге «Устройство мозга» У. Росс Эшби дал описание сконструированного им прибора, так называемого «гомеостата». Поскольку гомеостат часто упоминается в кибернетической литературе, в том числе и в настоящем «Введении, в кибернетику», редакция сочла целесообразным опубликовать приведенный ниже перевод § 8/8 из книги «Устройство мозга», содержащего описание гомеостата1). Нумерация рисунков по сравнению с оригиналом несколько изменена.
ГОМЕОСТАТ
До сих пор рассмотрение ступенчатых функций и ультраустойчивости было чисто логическим. Чтобы обеспечить объективную и независимую проверку приведенных выше рассуждений, была построена машина, удовлетворяющая определению ультраустойчивой системы. В настоящем параграфе мы опишем эту машину и покажем, насколько ее поведение соответствует предсказанию, сделан-ному в предыдущем параграфе.
Гомеостат (рис. П/1) состоит из четырех блоков, на каждом из которых сверху расположен поворачивающийся магнит (рис. П/2, M на рис. П/3). Угловые отклонения четырех магнитов от центральных положений представляют собой четыре главные переменные.
Конструкцию гомеостата мы опишем в несколько этапов. Начнем с того, что каждый блок дает на своем выходе постоянный ток, пропорциональный отклонению магнита этого блока от централь* ного положения. Выход управляется следующим образом. Перед каждым магнитом стоит сосуд с водой. По концам сосуда распо-» ложены электроды, которые создают в сосуде разность потенциалов. К магниту прикреплен провод, погруженный в воду, который снимает потенциал, зависящий от положения магнита, и передает
J) См. также статью Эшби в журнале «Electronic Enginee-riiig».
390
ПРИЛОЖЕНИЕ II
его на сетку триода. Источник / создает анодный потенциал в 150 в, а потенциал в точке И равен 180 в. Таким образом, через потенциометр Е протекает постоянный ток определенной величины. Если сеточный потенциал позволяет протекать через лампу току в точности этой величины, то на выходе совсем не будет тока. Но если
Рис. Л/1. Гомеостат. На каждом блоке сверху расположены магнит и обмотка, показанные на рис. П/2.
Верхний ряд переключателей, расположенных на передней стенке, управляет потенциометрами, средний ряд — коммутаторами, и нижний ряд — переключателями 5 (см. ри.\ П/З).
лампа пропускает ток большей или меньшей величины, в выходной цепи будет течь соответствующая разность в одном направлении или в другом. Таким образом, при надлежащей регулировке Е выходной ток будет приблизительно пропорционален отклонению маг-л нита М от центрального положения.
Далее, блоки соединены между собой так, что выходной ток каждого блока подается на три других блока. Благодаря этому каждый блок получает через отдельный вход ток от каждого из трех остальных блоков.
Входы действуют на магнит блока через обмотки Л, В и С так, что вращающий момент магнита приблизительно пропорционален алгебраической сумме токов в А, В и С. (й также действует на М, как внутренняя обратная связь.) Но прежде чем достичь своей обмотки, каждый входной ток проходит через коммутатор (X), который определяет полярность полюсов обмотки, и череэ
ПРИЛОЖЕНИЕ II
391
потенциометр (Р), который определяет, какая часть входного тока попадет в обмотку.
Как только включат систему, магниты начинают передвигаться благодаря токам от других блоков. Эти движения изменяют токи, которые в свою очередь изменяют движения, и т. д. Можно показать, что при наличии достаточной вязкости в сосудах" наша система четырех переменных — положений магнитов — является приблизи-
Р и с. П/2. Типичный магнит (виден отчасти), обмотка, ось, движок и водяной потенциометр с электродами на каждом конце. Обмотка четверная и состоит из частей А, В, С и О (рис. П/3).
тельно абсолютной. Коммутаторы и потенциометры играют роль параметров по отношению к этой системе.
Когда этим параметрам задается определенный набор значений, магниты ведут себя вполне определенным образом; ибо параметры определяют поле системы и тем самым ее линии поведения. Если это поле устойчиво, то четыре магнита передвигаются к центральному положению, где они активно сопротивляются любой попытке сместить их. Если они смещены, то согласованное действие возвращает их назад, к центру. Другие значения параметров могут, однако, давать неустойчивость; в этом случае происходит «бегство» (runaway) — магниты уходят от центральных положений с возрастающей скоростью.
Пока лишь было показано, что наша система четырех переменных является динамической, имеет диаграмму непосредственных воздействий, изображенную на рис. П/4, и является абсолютной.
392
ПРИЛОЖЕНИЕ її
Ее поле зависит от тридцати двух параметров X и Р. Она еще не является ультраустойчивой. Однако вместо того, чтобы управлять входными токами блоков посредством регулируемых вручную параметров, можно при помощи переключателей 5 направлять эти токи через аналогичные компоненты, размещенные на вращательном искателе (другое название — «шаговый переключатель») и. Выбор значений компонентов в V преднамеренно сделан случайным: брались фактические числовые значения из «Таблицы случайных чисел»
