М-процесор

М-процессор

Карев Олександр Аврамович Классическая схема технічної системи (МС), куди входять робочий орган, перетворювач, джерело енергії та систему управління, виглядає дуже непереконливо і низка запитань. Та й її інструментальність, тобто. корисність для процесу пізнання, вкрай низька. І ще щось викликає сумніви. Наприклад, використання Оператора як невід'ємну частину МС сприймається, скоріш, як свідчення її недосконалості. У насправді, існують ж технічні об'єкти, виконують найскладніші дії без прямої участі людини. Людина потрібен ролі елемента зворотний зв’язок, але це ж функції здатний виконувати і ПИД-регулятор, то чому що його не включити у складі МС?

Возьмем, приміром, таку найпростішу систему, як звичайний дитячий м’яч і спробуємо відшукати у ньому компоненти класичної схеми. Не знайдемо як не окремого джерела енергії, ні перетворювача, ні, тим більше, системи управління. Дитина (Споживач) цінує м’яч над його прыгучесть і м’яч добре виправдовує його очікування, тобто. реалізується своє призначення. Якої ролі грає оболонка м’яча і які перебувають всередині повітря? Якщо ж м’яч зробити монолітним, з якісного каучуку, при цьому напівпрозорого і яскравого — стане він від цього гіршою? Швидше всього, немає, діти із задоволенням граються і з цими м’ячами.

Зачем потрібен перетворювач енергії (трансмісія) у складі мінімальної МС? Спробуємо відшукати відповідь, навіщо розглянемо простий приклад. Нагріту металеву пластину наведемо в зустріч із той самий, але холодної. Холодна пластина стане нагріватися, а гаряча — псуватися. Холодна пластина — виріб, гаряча пластина — джерело енергії та інструмент, та про якому перетворення може? Саме час пригадати формулу А. Эйнштейна E=mc2. Відповідно до цієї формулою, маса охолодженою пластини виявляється менше, ніж нагрітої, тобто. при теплообмене відбувається перетворення маси енергію (охолодження) і навпаки, енергії в масу (нагрівання). Отже, джерело енергії реалізує процес перетворення частини своєї маси енергію. І це є єдино необхідне перетворення, але воно всередині джерела енергії, а чи не у якомусь преобразователе. Чесно кажучи, висновок несподіваний!

Представим тепер якийсь «чорна скринька», здатний видавати фіксований кількість енергії і запитаємо себе: «Чи потрібен перетворювач, якщо робочий орган може одержати окрайчик від джерела стільки ж енергії, скільки він повинен і такий, яка йому необхідна?» Ні, можливі випадки, коли перетворень не знадобиться. Якщо Решателя не влаштовують параметри джерела енергії, він, справді, буде змушений спілкуватися забезпечити МС перетворювачем. Але вихід із сказаного — перетворювач енергії перестав бути обов’язкової частиною МС.

Можно розсудити, що джерело енергії та робочий орган рознесені у просторі, тому може знадобитися трансмісія. Чому неприпустимий прямий контакт між джерелом енергії і робочим органом? Слід визнати, як і трансмісія не є обов’язковою частиною МС. Приміром, кислота роз'їдає метал — навіщо тут потрібна трансмісія? Виходить, що мінімальна МС може лише із джерела енергії й робочого органу, а управління може бути зведене до забезпечення контакту робочого органу з виробом. Ні також фізичних заборон і об'єднання робочого органу з джерелом енергії. МС може бути влаштовані найрізноманітнішим чином, але необхідний мінімум компонентів потрібна виявити. Спочатку йому доведеться дати уточнену визначення МС:

ТС — структура, здатна за відповідного стані Середовища, взаємодії з виробом і наскрізному проході енергії реалізувати зміна (який чи зумисне збереження) хоча самого параметра вироби. Це зміна (збереження) корисний процесом, заради виконання якого існує МС.

Теперь під визначення МС підпадають випадки використання (список не претендує на повноту):

химических реакцій;

постоянного магніту;

биметаллической пластини;

теплообмена;

«умных» речовин;

тепла, выделяющегося при радіоактивному розпаді та інші физэффектов.

В тому випадку достатньо тільки робочого органу і вироби, й інші - речовини (робочого органу), який володіє енергією, чи іншого речовини, у третій — класичного набору, що включає генератор, трансмісію, робочий орган і системи управління. Коли ж мінімум?

Если уже ми називаємо системою якийсь набір елементів (зв'язків), цей набір повинен «вміти» реалізувати корисний процес, але у відсутність вироби МС цього неспроможна. Ось через цієї неточності вся плутанина — що можна назвати системою, що не можна — зрозуміти неможливо. Такий стан нескладно виправити — досить називати МС без вироби модулем-процессором (М-процессором). Відразу зникають неясності - М-процессор не реалізує корисний процес, а МС здатна цього. М-процессор — «мертва» структура, а МС — «жива». Як кажуть, відмінність істотне. Цей крок пояснюють можуть призвести решти цікавим наслідків, але з будемо забігати наперед. Визначившись із М-процессором, можна уточнити склад парламенту й принцип роботи мінімальної МС.

Системообразующими елементами є тільки робітничий орган, потік енергії і Середовище (у певному стані).

Вот і є мінімальна МС. Робочий орган і Середовище (у ролі вироби) утворюють двунаправленный енергетичний канал (ЕК), існування якого можна довести зв’язок із цифрами (тобто, з конкретними параметрами) до рук. Взаємодія ЕК з потоком енергії «оживляє» М-процессор, ініціюючи ряд процесів. Трохи нижче ми розглянемо — яких? Двоспрямованістю ЕК обумовлена можливість инвертирования МС, коли виріб служить інструментом, а інструмент — виробом. Інвертування іноді дозволяє підвищити к.п.д. практично «ні з чим», тобто. це перше із можливих напрямів розвитку МС. Енергію може поставляти як спеціальний джерело, і Середовище, її можуть утримувати як виріб, і інструмент — у разі ЕК знаходить инициирующую здатність. Изобретательское полі - переносник енергії, посередник, присутність якого доводиться терпіти. Як відомо, у випадках роль Середовища може виконувати Надсистема.

Для створення МС, здатної реалізувати корисний процес, досить одного матеріального об'єкта, а Середовищем (виробом) може бути весь інший світ. Зрозуміло, що у природі найпростіші МС можуть бути самостійно, т.к. будь-який матеріальний об'єкт спочатку є М-процессором. Важливо, щоб температура об'єкту і Середовища була вищою абсолютного нуля, а й навіть у разі об'єкт, в силу відносності руху, ніколи не вважається нерухомим.

Способность матерії породжувати процеси при взаємодії зі Середовищем є фундаментальної.

Детский м’яч є М-процессором? Якої ролі виконує Земля у системі «дитина — м’яч — Земля»? Для дитини Земля є Середовищем, точкою опори. Якщо кидати м’яч в невагомості, з-за відсутності опори дитина і м’яч будуть розлітатися у різні боку зі швидкостями, назад пропорційними їх масам, подальше поведінка м’яча не зміниться.

М-процессор може складатися з лише однієї робочого органу. У ньому немає головного змісту систем — потоку енергії й низки процесів, у яких і було витрачається енергія. У працюючої МС одночасно протікають — не багато, ні - три пари пов’язаних процесів:

1. Кілька «корисний процес — шкідливий процес». Існування шкідливого процесу зумовлено розсіюванням енергії. Шкідливий процес який завжди один, їх то, можливо багато або дуже багато. Баланс цієї пари визначає к.п.д. системи. Напрям розвитку МС — використання енергоекономних процесів (прийоми — роздрібнення, перехід на мікрорівень, перехід за низкою МАТХЭМ і комбінування полів). Найстрашніше энергоэкономное полі - гравітаційне, т.к. його застосування не вимагає витрат.

Когда м’яч підстрибує (корисний процес), то ми не уся її кінетична енергія перетворюється на потенційну через внутрішнього тертя між частинками каучуку. Через війну каучук нагрівається — це шкідливий процес. Та й опір повітря вносить свій внесок в втрати, породжуючи іще одна шкідливий процес.

2. Кілька «процес генерації енергії - змінюється реакція Середовища». Процес генерації енергії відбувається у джерелі енергії, а Середовище реагує (неодмінно повинна реагувати!) на надходження потоку енергії. Зрозуміло, реакція Середовища у кожному даному випадку різна, але він визначає провідність ЕК, тобто. породжує процес зміни провідності. Виконання корисного процесу без реакції Середовища неможливо, щоправда, складно визначити, який об'єкт у певній ситуації виконує роль Середовища. Баланс цієї пари процесів визначає провідність ЕК. Напрям розвитку МС — підвищення провідності ЕК з допомогою зміни його компонентів — до використання штучної Середовища.

Роль джерела енергії і водночас, роль інструмента грає САМ дитина, подбрасывающий м’яч і який повідомляє йому порцію енергії. Повітря надає опір польоту м’яча, а удари м’яча про землю породжують звуку й нагрівання — як м’яча, і землі. Дитина, випустивши особисто від м’яч, відразу ж потрапляє САМ стає елементом Середовища. М’яч точно як і може відскочити від цього, як від якогось стовпа чи каменю.

3. Кілька «процес зміни провідності - управляючий процес». Процес зміни провідності породжується шкідливим впливом Середовища знижує ймовірність виконання корисного процесу. Вплив Середовища не можна передбачити заздалегідь. Доводиться організовувати управляючий процес з допомогою запровадження зворотний зв’язок. Балансом цієї пари визначається стійкість системи до впливам Середовища. Котра Управляє вплив може бути спрямована будь-якою з компонентів ЕК. Напрям розвитку МС — підвищення стійкості з допомогою запровадження зворотної зв’язку.

В результаті вітру чи нерівностей землі м’яч може змінювати траєкторію польоту, а дитина повинна враховувати ці чинники, тобто. відповідно змінювати напрям кидка. Відтак виявлено суть ігри робилися із м’ячем. Повітря, Земля, трава, асфальт, стовп, камінь — це Середовище. М’яч — виріб. Дитина одночасно грає роль джерела енергії, роль інструмента, передає м’ячу енергію, і навіть роль Оператора, управляючого напрямом і силою кидка, і, нарешті, Споживача, якого тішить процес поступової втрати енергії м’ячем. Поки дитина спостерігає цей процес, вона сама є важливим елементом Середовища і М-процессором. Навіть таке просте (і непростий) приклад наочно демонструє можливості «процессного» аналізу. Заодно ми усвідомили, наскільки складна доля дитини, що грає із м’ячем! Якщо ж каучуковий м’яч якось потрапить у води і потоне, то зрозуміємо, яку зробили помилку, відмовившись від початку від пустотілого м’яча.

Такие напрями розвитку, як інвертування системи, підвищення к.п.д., підвищення провідності ЕК і підвищення стійкості визначаються існуванням внутрішніх процесів в МС. Немає особливих підстав стверджувати, що коли підвищення енергетичної провідності є, т.к. для реалізації корисного процесу може знадобитися зовсім зворотне. Наприклад, якщо виникне потреба тимчасово знизити продуктивність МС.

Процесс характеризується поруч параметрів, які мають підтримуватися чи, навпаки, змінюватися по заданому закону. Принцип дії регулятора грунтується на замірах відхилень регульованого параметра від зразкового значення, що може встановлюватися людиною під час управління чи то, можливо поставлено (встановлено) заздалегідь. Значення параметрів визначаються з допомогою датчиків, з яких починається будь-яка лінія зворотний зв’язок. Лінія зворотний зв’язок включає в себе також джерело зразкового значення параметра, перетворювач сигналу і виконавче пристрій. Перелічені вузли є звичайними технічними об'єктами, у яких можна знайти (визначити) свої МС.

Преобразователи, принцип дії яких грунтується на замірах значення регульованого параметра, називаються параметрическими регуляторами чи, скорочено, П-регуляторами. Головне гасло їхньої недолік — реакція «де-факто», тобто. коли зміна вже сталося. На повернення параметра до вихідному значенням потрібно кілька днів, тому П-регулятор реагує з запізненням, т.к. неспроможний спрогнозувати значення параметра наступного року час.

Более досконалі регулятори, реагують на значення похідною від значення параметра, тобто. швидкість. Цей регулятор називається И-регулятором (інтегральний регулятор). И-регуляторам притаманний той самий недолік. Диференціальний регулятор (Д-регулятор) реагує зміну другий похідною, тобто. в напрямі прискорення зміни параметра. Найбільш скоєні регулятори представляють з себе комбінацію П-регулятора, И-регулятора і Д-регулятора. Це т.зв. ПИД-регуляторы. Іноді використовують позначення «PID-регулятор».

Отличие П-регулятора від ПИД-регулятора добре помітно при порівнянні поведінки за кермом водителя-профессионала і водителя-новичка. На початковому етапі знають навчання новачок погано уловлює зв’язок між своїми діями і поведінкою автомобіля, тому під час догляду з прямою автомобіль встигає відхилитися від нього на велике відстань, як новачок відреагує. Поведінка новачка змінюється, коли він навчиться реагувати на величину, швидкість і прискорення догляду автомобіля від необхідної траєкторії.

Функции компонентів лінії зворотний зв’язок часом можуть виконувати елементи, знову запроваджувані або вже що у МС. Завдання на вимір ставляться до проблем управління й у «Стандартних рішеннях винахідницьких завдань» можна знайти безліч способів вирішення них, і навіть проблем поліпшення керованості.

При наявності лінії зворотний зв’язок нескладно організувати управління корисним процесом. Перетворювач сигналу доповнюється пристроєм, що дозволяє в межах змінювати рівень сигналу і тим самим — параметри процесу. Необхідно розрізняти мети запровадження зворотного зв’язку та управління. Негативна зворотний вводиться підвищення стійкості МС до змін Середовища, а управління — для оперативного впливу хід корисного процесу.

Иногда в МС використовується позитивний зворотний зв’язок, наприклад, для генерації сигналів чи посилення слабких сигналів. Застосовується також «зворотний вперед», коли він виконавче пристрій має потужність, достатню для «підкачування» енергії для виходу МС при перевантаженнях.

Минимальное участь Оператора у роботі МС може полягати у ініціюванні і/або припинення ДПП, однак вона перестав бути системоутворюючим умовою. Приміром, біметалевий платівка (чи його монометалевий аналог, має спеціальну форму) зовсім позбавлений джерела енергії і потребує инициирующем вплив. Це вплив у разі надає енергія, що надходить з Середовища.

Человек і САМ здатний зайняти позицію досить складною МС, ініціатора корисного процесу і лінії зворотний зв’язок, наділеною прогнозирующим пристроєм. Навіть наявність інструмента (робочого органу) який завжди обов’язково, т.к. руки (й інші частини тіла) самі собою вже є досить досконалими інструментами. Власне кажучи, використання у ТВВЗ терміна «Людина» часто є джерелом різних непорозумінь. Психологи давно вирішили цієї проблеми, дотримуючись рольової термінології щодо людини. Річ у тім, що кожен мить свого життя людина грає якусь роль — пасажира, водія, Решателя, Оператора, керівника, викладача тощо. Причому з всієї серйозністю! Так чоловіки й треба сприймати — по виконуваної ролі.

Минимально необхідне ініціювання системи кількість інформації становить 1 біт, але не можна від випадкового впливу Середовища. У техніці це явище відомо, як хибне спрацьовування, у відношенні деяких процесів застосовується ускладнення процедури ініціювання. Слід зазначити, що ускладнення процедури лише знижує ймовірність хибних срабатываний, будь-коли зводячи її нанівець. Можливість використання як ініціюючого впливу дає можливість вибудовувати ланцюжка взаємозалежних процесів. Приклад такий ланцюжка: палець — спусковий гачок — курок — меткий — капсуль — порох — куля — стовбур — мішень. У ланцюжку перераховані не самі процеси, які носії. Читачеві дають можливість самому перерахувати ці процеси.

Решатель позбавлена можливості управляти процесами безпосередньо, але здатний проводити них через створення відповідних структур. Ось тут і виникає конфлікт між бажаним і дійсним. Створюючи чи удосконалюючи структуру М-процессора, Решатель має приблизне уявлення щодо поведінки Середовища і значно більше слабке — про дереві процесів, яке зовсім на закінчується на «физэффектах». А «физэффекты» теж реагують на стан Середовища надають впливом геть стан ЕК. Маючи настільки приблизні уявлення про предмет вдосконалення, нескладно помилитися в очікуваннях, тому нововведення завжди маємо проходити випробування.

Чтобы виявити інші можливі напрями розвитку МС, слід уточнити, які характеристики для процесів найбільш загальними. Перше, що треба відзначити — процес протікає в часі та у просторі. У часу він характеризується моментами початку будівництва і завершення, отже, тут можна говорити про його швидкості. У просторі, він характеризується обсягом, займаним носієм процесу. І тут ми можемо говорити про його інтенсивності.

Развивать систему змушує і кілька зовнішні причини:

1. Потрібна поповнювати запас речовини — речовина (робочий орган) може поповнюватися найрізноманітнішими способами. Наприклад, організацією потоку речовини чи простий заміною.

2. Потрібна поповнювати запас енергії - цю лінію розвитку приводить до використання вбудованого джерела енергії (ИЭ). І тут має місце просторове поділ робочого органу (РВ) і джерела енергії. Просторове поділ змушує вирішувати проблему передачі енергії від ИЭ до РВ, тобто. вводити трансмісію.

3. Потрібна збільшити швидкість процесу — увеличениескорости корисного процесу може здійснюватися з допомогою використання додаткових перетворень енергії.

4. Потрібна збільшити інтенсивність процесу — розвиток МС лінією «моно — бі -…- поли».

Итак, виявлено 8 основних причин, що спонукають до розвитку МС. У тому числі 4 є внутрішніми і 4 — зовнішніми. Додатково виявлено, що трансмісія і перетворювач енергії з’являються у МС що зовсім різних причин. Це теж несподіваний висновок.

Изделие, генератор, перетворювач енергії, трансмісія, систему управління і система пуска/остановки є системоутворюючими.

Главное властивість фрактальных структур — ощадливість. Мінімум речовини, мінімум енергії. Розвиток їх визначається обмеженнями, що випливають із особливостей Середовища і реалізованого процесу. Суперпозиція фракталів оптимальна формою співіснування технічного об'єкта зі Середовищем. Ощадливість — головне вимогу до системі, а чи не горезвісна «ідеальність». Є й інші важливі вимоги (й те водночас — напрями розвитку) — пристосованість до людини й Середовищі, лаконічність, промовистість, відбиває специфіку роботи. Естетика не оперує цифрами, але красу та функціональність Споживач здатний оцінити буде не гірший іншого експерта. Іноді метою Споживача може бути саме дорожнеча і цього неспроможна цього заборонити. Є й вимоги, взагалі мають нічого спільного до споживчим якостям — наприклад, захист системи «від дурня».

Развитие структури МС поза перелічених напрямів може бути з допомогою ускладнення фрактала, а природним обмежувачем тут стало зниження надійності структури за умов зростання числа її елементів. Подальший розвиток може бути за рахунок підвищення багатофункціональності, тобто. динамизацией елементів, зв’язків, структури, складу. Ні принципових заборон на комбінування напрямів розвитку.

Взаимодействие МС зі Середовищем супроводжується розсіюванням енергії у вигляді різноманітних полів (випромінювань) — поштовхів, вібрацій, акустичних коливань, прямий теплопередачі, інфрачервоних випромінювань, радіохвиль, жорстких випромінювань. Розсіювання зовсім не від означає, що енергія розчиняється безслідно. Виконавши свою справу в технічному об'єкті, ця сутність дає початок новим процесів у Середовищі. Дане явище широко використовується вирішення завдань на виявлення — прилади нічного бачення, гидроакустика, радіоелектронна розвідка (не плутати з підслуховуванням!).

Возможен (і часом використовується) протилежний ефект, званий параметрическим резонансом — ініціювання процесів з відривом з допомогою полів, мінливих по певному закону. Реакція Середовища на викид енергії найчастіше негативна, а для Споживача (і його) це є розплата за підвищену споживання енергії.

Любое опис страждає неповнотою, тому не вважається, що ситуація з дитиною та м’ячем вичерпана. Будучи випущеними особисто від, м’яч виявляється наданим себе. Відтоді і він, і Земля опиняються у цілком рівному становищі. Рух щодо, тому не можна стверджувати з усією однозначністю, що і рухається. Наглядач, вибравши системою відліку м’яч, буде стверджувати, зараз сутички з Землею м’яч був нерухомим, а Земля рухалася. Наглядач, вибравши точкою відліку Землю, стверджуватиме зворотне. Та й з підрахунком кінетичних енергій почне діятися недобре. Навіть найпростіші бінарні відносини виявляються непростими.

Концепция М-процессора може надати нову зміст вепольному аналізу, якщо веполь замінити тріадою «М-процессор — Виріб — Середовище». Усі три компонента існують насправді, отже, встоять проти будь-який критики. До того ж, під М-процессором можна розуміти пристрій будь-якої складності - це обставина також у користь цієї пропозиції. За своєю суттю вепольный аналіз є алгоритмом усунення НЕ, аналогічні ж алгоритми страждають неповнотою та, крім того, можуть створювати у Решателя ілюзію, що всі можна розрахувати заздалегідь. Це стосується і до комп’ютерним програмам типу «Изобретающей Машини», тому слід переоцінювати їхні можливості щодо. Ніщо не буває однозначним — лише хорошим або тільки поганим!

Список литературы

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.