Строение и законы Вселенной - Дмитрий Черкасов

В этом плане интересным было решение А. Нобеля об исключении из списка наук, отмечаемых премией его имени, как раз математики. Это свидетельствует об уважении им математики, судить о мере прогресса в которой, по его мнению, научная общественность того времени (да, пожалуй, и сейчас) объективно не способна. Следует лишь восхищаться прозорливостью и осторожностью А. Нобеля!

Вместе с развитием счета начало формироваться и разделение наук.

Данный процесс продолжался до XV–XVII вв. и привел к накоплению большого объема информации. Интуитивно осознавая это, наиболее широко мыслящие ученые (так называемые энциклопедисты) попытались отыскать методы, позволявшие осмысливать единую сущность Вселенной. Анализируя основные положения доступных им наук, они старались выделить нечто общее, то есть использовали исключительно аналоговую схему. Данный период времени стал определенным прорывом в научном сознании. Если проанализировать темпы развития наук и технологий до и после эпохи энциклопедистов, то можно отметить качественное изменение и количественное увеличение научной информации в десятки раз.

Одним из достижений того времени явилась разработка математического аппарата для цифровой обработки возросших объемов информации по законам, определенным аналоговыми методами. Это, в свою очередь, привело к дроблению наук, классификации частностей и неосознанному параллелизму, когда явление изучается по произвольно ограниченному набору критериев. Сначала из общей массы выделились такие науки, как физика, химия, биология и пр. Затем начался лавинообразный процесс разделения на все более узкие специализации. При этом, естественно, менялись и граничные условия отбора вплоть до условий «наоборот».

Такое положение вещей сохранялось и всех устраивало до начала XX в., когда прямые исследования в науках стали уменьшать отдачу даже при увеличении затрат. Наиболее перспективными оказались исследования на стыках наук, которые начали образовывать конгломераты — физическая химия, физическая биология и т. п., то есть прямо перешли в аналогово-цифровую схему. Наиболее перспективными оказались новые направления в исследовании микро- и макромиров, чем занялись сильнейшие в то время коллективы ученых (Эйнштейн, Резерфорд, Капица, Бор, Ландау, Келдыш, Чижевский). В их работах отчетливо просматриваются аналоговый метод постановки и осознания задачи и дальнейшее накопление информации в цифровой форме. Причем этот метод позволил создать зачатки третьей знаковой системы — системы обработки информации электронно-вычислительными машинами без участия человека в рутинном процессе обсчета огромных цифровых массивов и формулировке выводов, заранее там не заложенных.

С 1950-х годов наблюдается лавинообразное развитие электронно-вычислительной техники, при этом ставится вопрос о том, что ЭВМ практически стали основным двигателем прогресса во всех науках. Такое утверждение неизбежно сталкивается с противоречиями: уже сейчас увеличение мощностей и скоростей ЭВМ близко подошло к физическому пределу. «Разгонять» до бесконечности материнские платы и кристаллы процессоров невозможно, на каком-то этапе мы дойдем до предельного значения, когда дальнейшее увеличение быстродействия будет разрушать вещественную структуру физического носителя (например, температурным скачком).

Появляются новые схемы работы ЭВМ на аналоговом и иных принципах (типа эвристических методов нечеткой логики и т. п.).

До настоящего времени аналоговые вычислительные машины (АВМ) строились по линейному последовательно-параллельному принципу из дискретных конечных аналоговых преобразователей (усилителей с различными законами управления). Однако получившие развитие в последние 20–30 лет новые аналогии и технические средства реализации трехмерных математических моделей полей на основе непрерывных сред открывают новые возможности развития ЭВМ и АВМ. Главным преимуществом указанных структур является мгновенная автоматическая перестройка всего объема модели при изменении граничных условий.

Это позволяет в режиме реального времени (или в любом масштабе времени) решать многие задачи электро- и магнитодинамики, гидроаэродинамики, теплофизики, теории упругости и др. Съем информации производится как в аналоговой, так и в цифровой формах. К сожалению, темп работ по созданию АВМ искусственно занижается, в первую очередь за счет лоббирования своих интересов крупными производителями цифровых машин.

Если говорить о перспективах развития ЭВМ и представлениях о том, что в ближайшее время машины смогут решать «творческие» задачи (то есть обретут свободу воли, присущую мыслящему живому существу), то такая вероятность крайне мала. Все дело в том, что информационная среда ЭВМ формируется в иной окружающей среде и по иному принципу, чем в мозгу человека.

Мыслительные процессы в человеческом мозгу происходят на основе электромагнитных взаимодействий биологических структур, сформированных и находящихся в постоянном взаимодействии с внешними полями Земли, Солнечной системы и Космоса в целом.

Процессы же, происходящие в ЭВМ, осуществляются по жестким схемам на уровне простых для рассматриваемого уровня материи частиц — электронов и протонов. Простейшие элементарные и атомные частицы, участвующие в формировании структур и работе ЭВМ, не могут создавать ансамблей, аналогичных биологическим структурам мозга. Таким образом, они не способны настраиваться в резонанс или как-либо «чувствовать» поля, управляющие биологическими объектами. Любое взаимодействие с внешним полем либо невозможно, либо ведет к ошибкам или разрушению структуры ЭВМ (положите на «жесткий диск» компьютера магнит и вы увидите, что из этого выйдет).

Поэтому единственным путем качественного изменения и совершенствования ЭВМ и приближения машинной логики к человеческой является осознание учеными и конструкторами необходимости создания полевых структур, взаимодействующих с внешними полями аналогично человеческому мозгу.

Однако в решении фундаментальных вопросов стратегии развития наук и технологий аналоговые и аналогово-цифровые методы продолжают играть решающую роль.

Например, в такой непредсказуемой области, как планирование и создание изобретений, в 70-е гг. XX вв. был осуществлен качественный прорыв работами изобретателя-одиночки Г. С. Альтшуллера (1973), переведенными на многие языки и заслужившими известность в научном мире. В основу его работ положены и чисто аналоговый принцип поиска решений любых технических и иных задач, и алгоритм решения методом итераций (приближения) в приведенной далее последовательности.

1. Формулировка задачи в наиболее общем виде вплоть до замены явлений или предметов, участвующих в процессе, на безликие определения — вещь или дело. Постанов ка максимально подробных граничных условий, но тоже в общем виде.

2. Самое подробное отслеживание последовательности процесса, куда вовлечены рассматриваемые элементы.

3. Сравнение всех этапов процесса по п. 2 с набором физических законов или явлений и оценка положительных и отрицательных последствий; построение алгоритма процесса.

4. Внесение в алгоритм процесса граничных условий и реальных определений процессов и явлений, что автоматически приводит к появлению дерева возможных решений. Только на этом этапе человек-заказчик выбирает один или несколько вариантов решения.

5. Наиболее важным и интересным является то, что отрицательный результат при подобном подходе к решению проблемы также является новым техническим решением.

Так, например, неудачно спроектированный охлаждающий вентилятор становится нагревателем с уникальным набором свойств (наподобие аэрогриля) или устройством для термической обработки металлов (при Т = 800˚С) в неизменной атмосфере инертных газов или в их специальной смеси.

Вышеуказанный метод позволил создать программы для ЭВМ, которые разрабатывают варианты устройств и технологий на основе всего комплекса знаний о физическом мире методом перебора и отбраковывания по критерию несоответствия физическим законам или иным заданным параметрам. Информация о решениях выдается в любом удобном для пользователя виде. При этом гарантируется перебор всех возможных вариантов, что для человека-изобретателя просто неосуществимо. Это пример удачного сочетания аналогового и цифрового моделирования и получения конечного результата в области так называемой творческо-эвристической деятельности, которая ранее считалась посильной только для человеческого мозга. Сам по себе этот пример может стать основой аналогии между различными способами осознания действительности и более точного определения понятия «разум» и путей его развития. На основе частичного использования вышеуказанного метода можно сделать некоторые прогнозы основных направлений науки и технологий, где в ближайшее время следует ожидать наиболее эффективных решений.