Космонавт и робот

В середине XX века автоматические устройства проникли почти во все сферы человеческой деятельности. Они пилотируют самолеты, управляют экономикой предприятий, выполняют различные производственные процессы; «думающие» машины сочиняют музыку, решают сложные математические уравнения, переводят иностранные тексты, ставят диагнозы больным и т. д.

При всем том, однако, работа машины, под которой кибернетика понимает систему, способную совершать действия, ведущие к определенной цели, и трудовая деятельность человека — качественно различны. Человек, преобразуя природу, осуществляет сознательно поставленные цели, тогда как машина — лишь исполнитель его воли, орудие его труда. Да и психо-физиологические процессы, протекающие в организме человека во время его работы, также принципиально отличаются от процессов, имеющих место в автоматических устройствах. И все же между работой человека и машины много общего, и это позволяет сравнивать некоторые блоки автоматических устройств и их функции с глазами, ушами и даже мозгом человека.

Человек или автомат?

Управляя машиной — будь то автомобиль, самолет или космический корабль, — человек имеет дело с определенными механизмами. Но прежде чем обратиться к ним, он должен воспринять окружающий его мир и осмыслить полученную информацию. Нервное возбуждение идет от органов чувств к мозгу, который осознает доставленные ему сведения, после чего следует ответная двигательная реакция. Для всего этого требуется время, которое, как показали опыты, у разных людей колеблется в пределах от 0,1 до 0,2 секунды. При более сложных экспериментах, когда, например, нужно нажать кнопку в ответ на вспыхнувшую лампочку определенного цвета из нескольких, ответная реакция наступает через 0,5 секунды и более.

Недостаточная быстрота нервно-психических процессов особенно стала ощущаться, когда человеку пришлось иметь дело с реактивными самолетами. Так, при скорости, втрое превышающей скорость звука, перед самолетом появляется «слепое» расстояние, которое летчик не в силах воспринять: ему кажется, что предметы находятся еще в 100 метрах впереди него, тогда как на самом деле они уже остались позади. Если два пилота будут лететь навстречу друг другу с такой скоростью и один из них вынырнет из облаков за 200 метров от другого, то летчики вообще не смогут увидеть друг друга.

Практика показала: чтобы оценить обычную ситуацию, пилоту реактивного самолета нужно примерно 1,5–2 секунды. За это время космический корабль, скорость которого 8 км/сек, преодолеет 16 километров. Казалось бы, при такой скорости, а в дальнейшем она, несомненно, возрастет, космонавт вообще не сумеет реагировать на события, происходящие в космическом пространстве, и различать объекты, попадающие в поле его зрения. А это значит, что управление межпланетным кораблем можно доверить только автоматам.

Однако уже первый космический полет с человеком доказал, что это не совсем так. Вот как во время этого полета воспринимался окружающий мир из иллюминатора корабля:

Почему же человек даже при космической скорости видит детали земной поверхности или еще более далекие звезды? Оказывается, дело именно в расстоянии. Если смотреть из окна мчащегося поезда на насыпь, то трудно разобрать что-либо, кроме сплошных сливающихся линий. Предметы же, которые находятся подальше, выглядят гораздо отчетливей. Существуют три зоны — слияния, мелькания и ясного видения отдельных объектов. Между прочим, граница зон слияния и мелькания помогает опытному летчику определить расстояние до Земли при посадке самолета.

Чем ниже над Землей летит человек, тем сложнее ему различать какие-либо предметы. Чем выше орбита корабля-спутника, тем меньше человек воспринимает скорость, и зрение его как бы становится лучше, острее. А в межпланетном полете у космонавтов вообще исчезнет ощущение скорости.

У них будет «избыток» времени, когда корабль станет удаляться от планет. Зато их ждет, выражаясь языком шахматистов, жестокий цейтнот во время приземления или при встрече с каким-нибудь небесным телом, например метеоритом. Вот тут-то и необходима автоматика.

С помощью радиолокационных и оптических средств в космическом корабле можно как бы «надставить» органы чувств человека. Специальная аппаратура, принимающая сигналы из окружающей среды, быстро переработает их и даст соответствующие, а главное — своевременные команды исполнительным механизмам ракеты. И сделано это все будет в десятки и сотни раз быстрее человека.

Вот другой пример. Маневры космического корабля, идущего на сближение и стыковку, не похожи на действия летательных аппаратов в атмосфере. Допустим, один самолет должен догнать другой. Для этого летчик увеличивает скорость полета и начинает маневрировать. Скажем, для увеличения высоты он изменяет угол атаки крыла, чтобы подъемная сила крыльев стала больше, чем в горизонтальном полете. Но эти общеизвестные аэродинамические закономерности перестают действовать в космосе. Вот один корабль стремится догнать другой, находящийся на той же орбите. Если применить реактивную силу, то она изменит не только скорость полета, но и параметры траектории: корабль перейдет на более высокую орбиту. Уменьшится скорость — и он уйдет на более низкую.

Конечно, человек не в состоянии в считанные минуты и даже секунды точно определить, какие команды он должен дать двигателям космического корабля, чтобы выполнить необходимые маневры. За него это сделает вычислительная машина.

Правда, при всех бесспорных достоинствах этой машины алгоритмы решения задач подготавливаются и вводятся в нее человеком. Следовательно, она способна сообщить лишь такую информацию, к которой подготовлена: незапрограммированное явление поставит ее в тупик. И потому при всем желании невозможно запрограммировать автомат на все случаи жизни, а особенно для анализа таких явлений, которые в принципе еще не известны науке и с которыми наверняка придется встретиться в космосе, где во всей полноте проявится многообразие форм существования материи.

Перед автоматом человек имеет немало преимуществ. Он одновременно воспринимает информацию от различных органов чувств и собирает ее в единый образ. У него громадная и емкая память, то есть он может хранить информацию, которая, выражаясь языком кибернетики, требует «минимального программирования». Только человек умеет абстрагироваться от восприятия, обобщать и образовывать понятия. Благодаря этому он способен воссоздать образы и события, имевшие место в прошлом, и даже выходить за пределы настоящего, мысленно опережая события, то есть обладает даром предвидения.

Человек может, столкнувшись с неведомым явлением, проанализировать его, исходя из своего опыта, дать ему правильную интерпретацию и избежать нежелательных последствий.

В свое время некоторые ученые утверждали, что человек не сможет трудиться в состоянии невесомости и одиночества. Более того, полагали даже, что «потеря» веса вызовет такие психические реакции, которые не позволят не только работать, но и жить в космосе. Первый же космический полет опроверг эти унылые прогнозы. Участник этого полета писал: «Проникнув в космическое пространство, я хорошо перенес состояние невесомости. Хотя при полете на корабле „Восток“ не ставилась задача перехода на ручное управление, мною выполнялись многие операции по управлению другими системами корабля. Я вел радиопереговоры, включая и настраивая соответствующим образом радиоаппаратуру, регулировал открытие шторок иллюминаторов, включал тумблеры, заполнял бортжурнал и проводил другие действия. Уже в полете у меня сложилось твердое убеждение, что человек в космическом полете успешно справится и с ручным управлением корабля».

По сравнению с машиной человек еще и более гибок. Насколько машина может приспособиться к управлению — зависит от ее конструкции. Как правило, существующие автоматические регуляторы являются строго специализированными. Человек же при помощи обучения и тренировок способен «расширить свою квалификацию» и управлять различными системами, менять программы, по которым должно осуществляться регулирование, а в случае тех или иных нарушений переходить от одного способа выполнения этих функций к другим.

«Но человек все-таки не машина: он может утомиться, заскучать, затосковать, а это неизбежно отразится на управлении кораблем, — говорили защитники автоматов. — Машины надежнее, они не знают усталости, а кроме того, более устойчивы по отношению к воздействиям внешней среды». Но вот эксперимент, который опровергает это мнение.

Американские специалисты сравнили надежность работы бортовых систем космических кораблей. В одной из них в качестве оператора использовали человека. Он должен был, получая сигналы от приборов, принимать решения по управлению кораблем. В остальных системах действовали только автоматы. Для большей надежности инженеры прибегли, как обычно, к дублированию элементов схемы. Были обследованы четыре системы: с двойным, тройным, четырех- и пятикратным дублированием.

Сначала работа всех пяти систем была одинаково надежной. Но уже на четвертый день имитированного полета наметились расхождения. А через две недели надежность систем с двух-, трех- и четырехкратным дублированием элементов уже не могла считаться удовлетворительной. Надежность системы с пятикратным дублированием тоже была недостаточно высокой. В то же время надежность системы, включавшей человека, мало изменилась. Если еще учесть, что для космических кораблей огромное значение имеет вес аппаратуры, то система с человеком и вовсе выигрывает по сравнению с ее «конкурентами».

Особенно возрастает роль человека в аварийных ситуациях. Как известно, американскому космонавту Джону Гленну, когда отказала автоматика «Френдшип-7», пришлось сажать корабль вручную. Позднее Гленн писал: «Во-первых, на человека можно возложить бóльшие обязанности по управлению космическим кораблем, чем было запланировано. Во многих областях безопасность возвращения человека может зависеть от его действий. Хотя в проекте „Меркурий“ подобное положение не учитывалось, однако и в этом проекте космонавт не считался пассивным пассажиром. Даже там, где необходимы автоматические системы, благодаря присутствию человека надежность работы их значительно повышается. Полет на „Френдшип-7“ является хорошим тому примером. Корабль мог не пролететь по трем виткам и не вернуться на Землю, если бы не было человека на борту».

Американским космонавтам не раз приходилось сталкиваться с неполадками. Отказала автоматика и на советском корабле «Восход-2». Его командир П. И. Беляев, проанализировав обстановку, сориентировал корабль вручную и в расчетное время включил тормозную двигательную установку.

Все это убедительно доказывает, что, какова бы ни была степень автоматизации на космическом корабле, руководящая и организующая роль всегда останется за человеком. Разумеется, смешно думать, будто человек в состоянии заменить автоматические устройства — без них космический полет попросту немыслим. Однако на современном этапе развития науки и техники правильней не противопоставлять автомат человеку, а искать наиболее рациональное использование человеческих возможностей и кибернетических средств.

Машина должна контролироваться и управляться человеком и заменять его там, где ее работа эффективней. В этом случае система управления космическим кораблем становится гораздо надежней.

Психология bookap

По расчетам зарубежных ученых, надежность автоматической системы, предназначенной для облета Луны и возвращения на Землю, составляет 22 процента. При участии человека она равняется 70. Если же человеку будет предоставлена возможность устранять неполадки в системах корабля, надежность возрастет до 93 процентов.

С помощью автоматических средств человек легче, чем автоматы без него, выведет корабль на заданную орбиту, точнее скорректирует траекторию полета к той или другой планете и выберет наиболее подходящий участок для посадки на небесное тело. Следовательно, труд космонавта — это разновидность операторского труда на высокоавтоматизированной технике. Но наиболее рациональное сопряжение человека в единую систему «человек — космический корабль» может быть достигнуто только в том случае, если уже при проектировании космических кораблей будут учитываться психо-физиологические возможности человека и технические характеристики автоматов.