Приключения инженера

Борьба, которую пришлось вести и судовикам, и ракетчикам за повышение точности фазовращательных схем, оказалась чрезвычайно тяжелой. Но нет таких трудностей, которые нельзя было бы преодолеть. И разработчики фазовых преобразователей по праву гордятся тем, что они героически все преодолели. Они проделали гигантскую работу и добились успеха. Честь им и слава. Ура!

А мы в авиации пошли другим путем. Мы испугались всех этих дополнений, а главное, нам нужны были простые решения, которые могли бы стать дешевыми и массовыми. И в нашей среде разработчиков авиационного бортового оборудования — нашелся человек, который по-иному подошел к решению вопроса. Это был Яков Михайлович Великсон, инженер одного из ленинградских предприятий. Он предложил способ амплитудного преобразования, в котором амплитуды синусного и косинусного напряжений через мостовую схему взаимно уравновешивали друг друга. И сразу же отпала необходимость в температурной компенсации, поскольку оба напряжения искажались одинаково. Заодно отпала необходимость в фильтрации гармоник. А попутно выяснилось, что схема амплитудного уравновешивания при всех равных условиях дает три дополнительных разряда кода, что эквивалентно повышению точности в восемь раз по сравнению с фазовыми преобразователями. И никаких трудностей преодолевать не надо.

И мы пошли этим путем, хотя нам со всех сторон кивали на фазовиков. А теперь, когда амплитудный метод в авиации широко внедрен, и ни у кого из нас давно уже нет никаких сомнений в том, что только так и надо делать, мы тоже начали гордиться. Однако не тем, что мы преодолели созданные фазовым методом трудности, а тем, что счастливо их избежали. И даже порекомендовали использовать амплитудный метод в других условиях, например, в радиоастрономическом телескопе Академии Наук, где так и поступили.

Однако мне представляется, что привычка — вторая натура. Потому что кроме авиационной промышленности и еще вот РАТАНа — того самого телескопа — амплитудный метод так и не дошел до широкой массы преобразовательщиков. А зря. Пришли бы к нам, посмотрели бы, что-ли, так ведь не идут!

Из всего изложенного вытекает простая мораль: в каждом деле надо выбирать такие принципы, которые исключают необходимость преодоления ненужных трудностей. И хотя Уинстон Черчилль тоже имел отдельные недостатки, — он просвистал всю свою Британскую империю, кое в чем он был прав: не надо городить трудностей для того, чтобы потом с энтузиазмом их преодолевать.

8. Навигация и миниатюризация

«Если хотите понять значение навигации, — говаривал Евгений Петрович Новодворский, — читайте рассказы о подвигах наших партизан в Отечественной войне. Их сбрасывали немцам в тыл, но доставляли не туда, куда нужно. Уже приземлившись, партизаны определялись, где они находятся. После этого они, совершая подвиги, добирались до своих баз. Тут подвиги кончались, потому что начиналась нормальная лагерная жизнь. А если бы их сразу сбросили туда, куда нужно, то и подвигов было бы значительно меньше».

Все это, безусловно, верно, потому что подавляющее большинство подвигов связано с последствиями чьей-либо халатности. К сожалению, многие такие вынужденные подвиги заканчиваются гибелью людей. Но поскольку халатность допускают одни, а гибнут совсем другие, то никакого естественного отбора при этом не происходит, а наоборот, удельный вес халатников растет.

О значении навигации в довоенные годы вспомнил наш первый маршал Клим Ворошилов. Климент Ефремович давно подозревал, что у авиации с этим не все в порядке. В 1939 году, как рассказал мне один из военнослужащих тех времен, он приказал сменить все вывески на железнодорожных станциях в районе маневров, полагая, что они служат главным ориентиром для авиации: летчики снижались до высоты, с которой они могли прочесть название станции, и тогда уже соображали, куда лететь дальше. Расчет маршала оправдался полностью: вся авиация заблудилась. Но наши соколы — лучшие соколы в мире, так просто их не проведешь. К восторгу местного населения они садились на поля и огороды, выясняли название деревень и летели к себе домой получать нагоняй. Хотя нагоняй следовало бы дать тому, кто не позаботился о них.

Но летчики скоро приспособились. Они ловили радиостанцию и летели на нее, догадываясь, что это, наверное, Москва, станция Коминтерна. Позже эта операция была несколько усовершенствована, и появился АРК — автоматический радиокомпас, который направление на радиостанцию стал определять автоматически. Теперь АРК является обязательной принадлежностью всех навигационных комплексов. И хотя в этих комплексах давно уже стоят и другие устройства, более совершенные, память о нагоняе, который устроил Климент Ефремович, все еще жива, потому что АРК никто не помышляет выбросить из состава комплексов. Мало ли что!

А для того чтобы снова не попасться на хитрые уловки маршалов и не спрашивать у местного населения названия деревень, уже поближе к 70-м годам, когда комплексы пилотажно-навигационного оборудования стали набирать силу, было решено установить в кабину самолета автоматический планшет, в котором крутилась бы карта и тем самым указывалось бы местоположение самолета, и летчику не нужно было бы садиться на чужие огороды для выяснения названия деревни: он теперь смог бы это сделать, не слезая с кресла.

Однако на пути установления такого автоматического планшета возникло неожиданное препятствие: его некуда было поставить. И тогда возникла блестящая идея: пусть этот планшет будет поставлен вертикально, сбоку от летчика. А когда летчику вздумается определить станцию, мимо которой он проезжает, пусть откинет планшет на колено, прочитает все, что нужно, заодно посмотрит, туда ли он летит, отвернет планшет обратно и едет дальше, до следующей станции. И это значит, что планшет должен быть тоненьким.

У нас есть эргономисты, то есть люди, которые занимаются расположением приборов вокруг летчика и его удобствами. Главная их забота состоит в том, чтобы летчик мог дотянуться до того, что ему может понадобиться, и при этом не задел того, что не дай Бог задеть. Вместе с ними и индикаторщиками мы определили размер такого планшета. По нашим прикидкам его габариты должны были составлять 220х230х40 мм. Так и записали в ТЗ.

— И чтобы никаких дополнительных блоков, — напутствовал я индикаторщиков. — Еще чего не хватало!

Техническое задание ушло в Ленинград на фирму, которая должна была делать этот планшет. Скоро оттуда пришло согласие и замечание: планшет делать будем, все требования принимаем. Вот только габариты и вес надо немножко увеличить. Планшет должен иметь размеры 220х230, тут мы согласны, но толщина его должна быть не 40 миллиметров, а 120. Плюс отдельный блок с электроникой на 4 килограмма. А так, что ж, сделаем.

Индикаторщики пришли ко мне.

— Вы что, ребята, — сказал я им, — с ума спятили? Планшет — это вам не скатерть-самобранка на три тонны с прицепом. Как это, интересно, летчик ваш ящик будет отворачивать себе на коленку? Вся идея рушится. Пишите ответ, что мы не согласны.

Индикаторщики написали. Скоро пришел ответ. Фирма соглашалась с нашим ответом, но лишь частично. Ладно, писали они, кто сказал, что толщина планшета должна быть 120 мм? Когда мы писали про 120 мм, то имели в виду вовсе и не 120 мм, а только 80. На 80 мм мы согласны, если, конечно, сохранится блок на 3 кг. Мы уж постараемся уложиться, а вы, давайте-ка, подписывайтесь и соглашайтесь с нашими изменениями.

Индикаторщики снова явились.

— Мужики, — сказал я им, — вы же видите, что дело пошло. Пишите ответ с копией военпреду, что мы не согласны.

Они написали, и скоро пришел ответ. В ответе было сказано, что, изыскав внутренние резервы, фирма, ужав все что можно, пришла к выводу о том, что планшет можно сделать толщиной в 60 мм, если, конечно, за это будет отдельная премия. А блок в 2,5 килограмма все равно должен быть. А если кто не согласен, пусть сам приезжает и рассказывает, как это можно сделать.

Индикаторщики прибыли ко мне.

— Если ты такой умный, — сказали они, — то поезжай сам и доказывай. А нам уже все равно, будет блок или не будет. В крайнем случае, запихнем его куда-нибудь под кресло. А тебе, если надо, то вперед!

Я поехал. К моему приезду конструкторы склеили из ватмана макет планшета. Макет разбирался и собирался, как настоящий. В нем был съемный стол для карты, коробочки, изображающие редукторы, и цилиндрики, представляющие моторы и вращающиеся трансформаторы. Единственно, чего в нем не было, — это электронной начинки. Но вся она, тоже склеенная из ватмана, лежала тут же, в отдельной коробке. И теперь мне предстояло решать, надо ли делать для нее отдельный блок или не надо.

А начинка была вполне солидной. Там находились два кубика с размером стороны по 4 см и много всего другого. Я взял один кубик в руки.

— А что это у вас, — спросил я, — что он изображает?

— А это трансформатор, — получил я ответ. — Как видите, их два. Ну и куда прикажете их ставить?

— Не понял, почему их два. На вашей схеме только один. А где второй?

— Как один?! Ах, да! В самом деле, один. Ну и один! А куда его ставить?

— А можно узнать, почему он такой большой? По схеме он должен быть всего лишь на 002 Вт. При частоте в 400 Гц он вроде бы должен быть поменьше, а он у вас вон какой!

— Поменьше нельзя. Это самый маленький из всех стандартных, он на 20 Ватт.

— Ну, так сделайте не стандартный! Или не можете?

— Можем, — вздохнули конструкторы, — сделаем.

И оба кубика полетели в корзину.

Так и перебирали мы все детали, пока не осталась такая мелочь, что уже не задавались вопросы, что куда ставить. Единственное, что пришлось доработать, — это усилители к двигателям карты. Но тут уже никто не спорил, и планшет стал размером 220х230х60, причем без всякого дополнительного блока. И мне стало ясно, что из этой конторы больше ничего не выжмешь. Пришлось подписывать ТЗ с отклонениями, вместо 40 мм согласиться на 60.

А потом, вернувшись домой, я попросил уже наших конструкторов сделать действующий макет того планшета, который мы заказывали с самого начала, т. е. толщиной в 40 мм. И что же? Сделали. Только в серию он не пошел, потому что за ним не стояло никакой фирмы. Да и нужды особой не было, так как к этому времени эргономисты ухитрились все же разместить планшет, как обычный прибор, его не надо было никуда отворачивать, и летчик мог просто смотреть на него так же, как и на другие приборы. И прочитать на нем названия станций, мимо которых он ехал.

Однако из всего этого вытекает, что:

а) навигация имеет большое значение;

б) если конструкторов правильно воспитывать, то их можно научить делать даже планшеты.

9. О любви к логарифмам

Все мы чего-нибудь любим. Мужчины любят хорошо покушать и красивых женщин. Женщины, наоборот, любят наряжаться и красивых мужчин. Автор этих строк больше всего любит логарифмы. Даже больше, чем вкусно покушать и красивых женщин. Хотя…

К логарифмам автор питает нежную страсть давно, почти с детства. Во всяком случае, со студенческой скамьи.

Возьмите, хотя бы, логарифмическую линейку. Это малогабаритный и экономичный вычислитель, надежный в эксплуатации, не требующий электропитания и всегда готовый к работе. Его точность вполне устраивает не только студентов, но и инженеров младшего научного возраста. О старшем говорить не приходится, те уже забыли любую математику, в том числе и логарифмы. На логарифмической линейке легко и удобно умножать, делить, находить все те же логарифмы, решать тригонометрические зависимости и т. д., и т. п. Правда, ни складывать, ни вычитать нельзя. Но это легко делать столбиком на отдельной бумажке, которую можно положить рядом с логарифмической линейкой. Нет, что ни говорите, а логарифмическая линейка — хорошая вещь.

Но логарифмы сыграли в судьбе автора решающую роль, когда он, будучи студентом четвертого курса, делал курсовой проект по теории автоматического регулирования. Дело в том, что автору, страстному радиолюбителю, некогда было заниматься своим курсовым проектом, и когда почти подошел срок его сдачи, выяснилось, что вся группа уже месяц трудится над сложнющими таблицами в связи с этим проектом, осталось три дня, а автор его еще даже не начинал.

— Что это у вас за таблицы, братцы? — спросил как-то автор у своих сокурсников, оторвавшись на короткое время от схемы очередного телевизора.

— А это у нас курсовой проект, — ответили братцы. — Сдаем через три дня. А как у тебя дела, получаются таблицы? А то, видишь ли, очень уж громоздкие расчеты.

— Ну-ка, ну-ка, — заинтересовался, наконец, автор, — покажите-ка.

И тут выяснилось, что а) оказывается, на свете существует задание на курсовой проект, о чем автор начисто забыл, б) его надо сдать через три дня и в) если его не сдать — выгонят из института. Последнее, было, увы, правдой, такой случай произошел в прошлом году. Правда, студент, который не сдал проект, был грешен еще чем-то: то ли надебоширил больше нормы, то ли еще что. Но проекта он не сделал и был отчислен. Так что надо было что-то придумывать.

А суть проекта заключалась в необходимости построения годографа. Этот годограф представляет собой некую кривую на плоскости, строящуюся по координатам, когда каждая точка его вычисляется как дробь, в числителе и знаменателе которой стоит по полиному, т. е. степенному ряду, состоящему из двадцати или более членов каждый. И каждый такой член надо вычислить. Это значит, что надо взять какое-нибудь число, возвести его в степень и умножить на коэффициент перед ним. Это надо сделать столько раз, сколько членов во всех четырех многочленах, стоящих в числителе и знаменателе каждой дроби, то есть всего восемьдесят или даже больше раз. А затем каждый многочлен просуммировать, полученные суммы поделить друг на друга и в результате всех этих муторных операций получить одну точку годографа и поставить ее на графике. А точек этих может быть любое количество, при этом есть участки, где их надо ставить часто, потому что суть проекта заключается все же не в самом годографе, а в том, охватит ли он на этом листе точку с координатой -1 или не охватит. Если не охватит, то радуйся, твоя система устойчива. А если охватит — дело дрянь, потому что система неустойчива, и надо вводить всякие обратные связи. А потом считать все сначала. В общем, нет жизни!

И когда автору в результате этих размышлений в сознание уже начала стучаться мысль о том, что не все же имеют высшее образование, ну и что, живут ведь, он вдруг понял, что логарифм числа, возведенного в степень, совершенно точно равен этой степени, умноженной на логарифм этого же числа безо всякой степени. И, стало быть, в логарифмических координатах это будет прямая линия. И ничего не надо вычислять. Взял одну точку для числа, равного единице, тут логарифм равен нулю. Взял вторую точку для числа, равного 10, тут логарифм равен единице. Умножил ноль на степень, это все равно ноль. Умножил единицу на степень, это и есть степень. Прибавил к ним по логарифму коэффициента, стоящего перед членом, а дальше посредством карандаша и все той же логарифмической линейки провел прямую линию. А когда все прямые линии, изображающие все члены многочлена, нарисованы на общем графике, то сразу видно, что всю левую часть вычислять вообще не надо, потому что постоянный член, всегда имеющийся в многочлене, больше всех остальных и всеми остальными членами можно пренебречь. Правую часть вычислять тоже не надо, ибо здесь больше всех самый старший член с наиболее высокой степенью. А все, что лежит между этими областями, надо просуммировать. Для этого пришлось срочно вывести формулы логарифмического суммирования, быстренько вычислить значения вспомогательных функций, на это ушел целый день, и в назначенный срок, раньше других, которые все еще копались со своими таблицами, проект был сдан. Вся группа была шокирована, а преподаватель сказал: «Бывает же такое!» Но поставил пять за оригинальность.

Поэтому моя любовь к логарифмам имеет, можно сказать, научное обоснование.

Эта история повторилась, когда пришлось сдавать подобный проект на факультете усовершенствования инженеров. Сдав проект по той же схеме, я стал ждать горячего одобрения. Однако получил двойку. Пришлось объясняться. Двойка тут же была исправлена на пятерку, и я получил рекомендацию написать статью в журнал «Автоматика и телемеханика». Статья была написана и опубликована. Но бочка меда не бывает без ложки дегтя: преподаватель, ставя мне пятерку, сказал, что эти вспомогательные функции лет за 150 до меня вывел великий математик Карл Гаусс и что поэтому надо бы сослаться на его работы. Правда, многочленов он подобным образом не суммировал — или не догадывался, или они ему не были нужны, но функции создал, и с тех пор существуют целые таблицы этих функций. Надо сослаться, а то — плагиат. Вот ведь какой подвох может учинить классик!

Пришлось сослаться.

В дальнейшем я неоднократно пытался всучить кому-нибудь этот замечательный метод, благо в нашем институте, где я работаю, пилотажники сидят в соседней лаборатории, а они только и занимаются системами автоматического регулирования. Но пилотажники попались какие-то консервативные, годографов вообще не строят и как-то обходятся без них. Хотя автопилоты у них работают исправно, и автоматическую посадку они давно освоили на многих самолетах.

Так и пропал бы этот великолепный метод, если бы однажды не понадобилось заняться прогнозом развития систем проводных связей.

Дело в том, что вариантов сопряжения различных электронных устройств существует великое множество. Если все системы разработаны независимо друг от друга, то каждый Главный конструктор сделает в своей системе входы и выходы так, что никакой другой Главный конструктор ни за что об этом не догадается. И когда их системы сойдутся, наконец, на самолете, то тут и выяснится оригинальность принятых решений: системы состыковать нельзя. Поэтому нами еще в шестидесятые годы была предпринята попытка навести в этом порядок и создать систему связей со стандартными сигналами. Но выяснилось, что и систем связей тоже может быть множество, даже если в их основе лежат какие-либо стандартизованные сигналы. Потому что эти сигналы могут быть разные — это могут быть напряжения или частоты, коды параллельные или последовательные, это могут быть временные интервалы и мало ли что еще. А ведь не вредно было бы знать, на каких именно принципах надо строить систему связей сегодня, а к чему готовиться завтра. И послезавтра тоже. Короче говоря, надо знать этапы развития связей.

Вот тут-то и пригодился логарифмический способ суммирования многочленов, в котором используются вспомогательные функции, вычисленные специально для прогнозирования этапов развития авиационных систем связей великим немецким математиком конца XVIII и первой половины XIX века Карлом Фридрихом Гауссом.

Мы выяснили, что каждый элемент, используемый в какой-нибудь системе связей, по массе и по интенсивности потоков отказов развивается по экспоненциальному закону. Ну, в самом деле. Над каждым узлом трудится свой конструктор. Вчера он этот узел спроектировал, и весил этот узел, скажем, килограмм. А сегодня за счет улучшения элементной базы, технологии и даже своего искусства он его спроектировал в 0,5 кг. А завтра еще в два раза легче. И так далее. На самом деле, конечно, между «вчера», «сегодня» и «завтра» проходит лет 5–8. Но, так или иначе, статистика показала, что все элементы при выполнении одних и тех же функций уменьшают свой вес в одной и той же пропорции за один и тот же отрезок времени. А это и есть экспонента.

Отклонения от этой экспоненты обычно невелики, но постоянная времени для каждого элемента своя. Чисто цифровые устройства, например, регистры уменьшают свой вес за 10 лет в 40 раз, аналоговые — в 5–6 раз, электромеханические — в 1,5–2 раза, а провода всего лишь на 20–30 %. И, следовательно, если на графике по горизонтали отложить время (годы), а по вертикали логарифм массы (математики, не придирайтесь! Массу отнесем к килограмму, получим безразмерную величину и возьмем логарифм на полном законном основании), то кривая развития каждого элемента окажется прямой линией, наклон которой определится ее постоянной времени, характерной именно для этого элемента. А начальное положение прямой определится любой точкой, для которой известна масса элемента в определенный момент времени.

Если для некоторой системы связей нужно 100 таких элементов, то вся прямая поднимется на две единицы, а если 1000 — то на три. И поскольку для каждой системы связей нужен совершенно определенный набор элементов, то, просуммировав все прямые методом Гаусса, мы теперь в этих координатах получим плавную кривую, характеризующую развитие именно этой системы связей. А для другого варианта системы связей кривая развития будет другой, а для третьего — третьей, поскольку каждой из них нужен свой набор элементов. И когда эти кривые будут наложены друг на друга, то все они пересекутся друг с другом. И некоторые из них окажутся ниже других на определенном отрезке времени. А это значит, что для данного отрезка времени эта система связей и является самой лучшей, пока не пересечется с другой кривой. Тогда эта другая система связей станет самой лучшей, потом третья и так далее. А те варианты построения, которые не попали в нижнюю часть, — хуже, это значит, что над ними вообще не надо работать.

Вот таким способом мы определили пять последовательных этапов развития систем связей на борту самолетов, моменты перехода от одного этапа к другому и, как выяснилось, в последовательности этапов мы нигде не ошиблись. Поплыли несколько сроки внедрения, но тут уж ничего не поделаешь, сроки всегда плывут и почему-то только в сторону увеличения.

Я думаю, что теперь всем должно быть понятно, почему я так люблю логарифмы. Даже больше, чем вкусно поесть, и больше, чем красивых женщин. Хотя…

10. Информационный кпд

Информационный коэффициент полезного действия был придуман автором много лет назад для того, чтобы можно было определять эффективность тех или иных информационных процессов или устройств. Предположим, что в результате вашей деятельности вы вырабатываете некоторую полезную информацию. Чтобы ее получить, вы должны переработать информации гораздо больше. Вот теперь, если вы поделите объем выходной информации на ту, которую вы затратили для получения этой выходной информации, вы и получите значение информационного кпд. Таким образом, можно оценить не только процессы, но и структуры, и вообще все на свете.

Откровенно говоря, отцами-основателями кибернетики — то ли Винером, то ли Эшби нечто подобное уже было предложено. Но там было предложено оценивать коэффициент избыточности, в котором было то же самое, только наоборот. Ну и что? Такой коэффициент ни о чем не говорит. А вот когда скажут, что у вас кпд, как у паровоза, а у паровоза он очень мал, всего семь процентов, то считается, что вас этим самым оскорбили. Мал, дескать, у вас кпд. Хотя на самом деле оскорбили паровоз, потому что ваш кпд значительно ниже. А паровоз, что ж! Очень высокоэффективное устройство.

Однажды после лекции к Марку Твену подошел молодой человек.

— Здорово вы сегодня всех смешили, мистер Твен, — сказал он. — Вы прямо-таки специалист своего дела. Но я поверю в ваш талант только после того, как вы рассмешите моего дедушку. Бьюсь об заклад, что вам этого сделать не удастся. Но уж если удастся, то я поверю, что на всю Америку второго такого, как вы, не найдется!

Марк Твен был задет за живое. Чтобы ему, да не удалось расшевелить какого-то деда?! Этого не могло быть. И они поспорили. А на следующую лекцию молодой человек привел своего деда и заботливо усадил его в первом ряду. Дед поставил перед собой палку, оперся на нее и уставился на сцену.

Марк Твен в тот вечер превзошел сам себя. Зал рыдал от хохота. Но дед по-прежнему невозмутимо смотрел на сцену, не меняя позы. И когда лекция была окончена, а дед так и не улыбнулся ни разу, Твен вынужден был признать свое поражение. И только потом он узнал, что дед этот был слепой и глухой, как пень. Если одну дедовскую улыбку оценить в один бит информации или даже в сто бит с учетом улыбочных градаций, то информационный кпд этого процесса все равно был бы равен нулю. Примерно такой же кпд у большинства проводимых совещаний на любую тему.

Представление об информационном кпд было введено автором в бортовое оборудование для того, чтобы оценить эффективность линий связи и вычислителей. В самом деле, рассуждал автор, если нам нужно по линиям связи передать какую-то информацию, то ее можно и подсчитать. А ежели обычные провода могут передавать какие-то сигналы, то, стало быть, у них есть пропускная способность. Поделим одно на другое и получим информационный кпд проводов или коэффициент их информационного использования. А тогда мы узнаем, хорошо используются линии связи или плохо. Может быть не надо повышать их пропускную способность, над чем трудятся некоторые другие лаборатории и институты, не подсчитывающие этого кпд.

А когда все расчеты были готовы, то выяснилось, что если всю пилотажно-навигационную информацию, транслируемую по всем линиям связи любого самолета, пропустить через одну единственную линию связи, работающую в самых худших и несогласованных условиях, то информационный кпд ее составит всего лишь 0,1 % или еще меньше. И значит, можно количество проводов резко сократить, а сами эти линии связи на борту делать из любых проводов. Такой расчет оказался как нельзя более кстати, так как от разных самолетостроительных фирм стали поступать звонки.

— Дорогой идеолог! — так, примерно, начинался разговор. — Вот ты там напридумал всякие коды, а о том не позаботился, чтобы кабельная промышленность наделала нам соответствующих кабелей. А нам, между прочим, надо самолеты строить. И чтобы они летали, а не сидели на земле в ожидании, пока ты там разберешься с кабельными заводами. И что прикажешь делать?

— Ха-ха! — отвечал я им, уже имея готовое решение. — А не найдется ли у вас, ребята, двух не очень загруженных техников, каких-нибудь проводов на складе и чулка для экрана? Есть? Тогда поставьте этих двух молодцов и пусть они скручивают по два те провода, которые у вас на складе завалялись. А потом заталкивают их в экран. И тем самым вы принесете большое облегчение своим кладовщицам, которые об эти ваши неликвиды уже все ноги переломали.

Все так и сделали, и это позволило кабельным заводам, не торопясь, освоить новые кабели, которые делали то же самое, что и старые, и даже кпд имели ровно такой же, но зато выглядели гораздо красивее.

Очень пригодился информационный кпд для оценки структур и вообще эффективности бортовых вычислителей. Как вы полагаете, дорогой читатель, какой величины оказался кпд у бортовых вычислителей? В каком соотношении с кпд паровоза? Даже не догадываетесь? Сделаем несложный подсчет.

Предположим, что на своем выходе вычислитель должен выдавать десять раз в секунду десять разных параметров с погрешностью каждый не более, чем 0,1 %, то есть по десять разрядов.

Это значит, что вычислитель выдает тысячу бит в секунду. А имеет он в своей структуре десять тысяч триггеров, каждый из которых способен переключаться с частотой 10 мегагерц. Ничего особенного, обычные цифры. И, стало быть, его потенциальная производительность составляет 10 в 11 степени бит в секунду. Делим одно на другое и получаем, что информационный кпд составляет аж целых 10 в минус восьмой степени.

Вот оно как. А вы говорите — паровоз! Зная величину информационного кпд, становится понятным, зачем мы повышаем быстродействие вычислителей и объем их памяти, т. е. наращиваем их вычислительную мощь. Поскольку на выходе мы по-прежнему имеем все ту же тысячу бит в секунду полезной информации, то все наши дорогостоящие ухищрения вбиваются в то, чтобы и без того малый информационный кпд стал еще меньше.

У нашего информационного приборостроения невероятные резервы. Но лежат они не в области новых технологий, которые можно, конечно, и освоить, но это очень дорого, а в том, чтобы разумно распорядиться уже имеющимися достижениями. За счет структур. За счет того, чтобы не считать лишнего. За счет оптимизации алгоритмов. За счет того, чтобы не тащить на самолет то, что можно предварительно обсчитать на земле. Просто надо обратить внимание на эти резервы. А так что же, можно бесконечно обогревать атмосферу, не законопачивая щели в доме, можно неограниченно перерабатывать информационные нули и под это создавать все новую элементную базу вместо того, чтобы уже освоенную довести до высокой надежности и низкой стоимости.

И во всем этом направлении развития вычислительной техники, автоматики и вообще любых информационных устройств не хватает пустяка — заинтересованности исполнителей. Потому что пока им платят за повышение вычислительной мощности, они и будут ее повышать, даже если всю ее потом будут выпускать в трубу, как это делает паровоз. Хотя чего его обижать? Он может себе это позволить: ведь все-таки у него-то кпд как-никак аж целых семь процентов!

11. Изоморфизм базовых основ

Однажды мне позвонил руководитель отдела оборудования одной из самолетостроительных фирм Юрий Алексеевич Я.

— Владимир Акимович, — сказал он. — Вот ты выпустил Руководящий технический материал по цифровым связям. И там у тебя информационное слово состоит из 32 разрядов. Мне это не подходит, у меня маленькие самолеты, каждый килограмм на счету. Разработай, пожалуйста, другой РТМ, в котором слова состояли бы из 20 разрядов.

Я пришел в полное недоумение. Килограммы — килограммами, но для того чтобы передавать хоть 32-разрядное, хоть 20-разрядное слово, ничего менять не нужно! Килограммы тут просто ни при чем. Но 32-разрядное слово удобно, в нем есть адресная часть для обозначения параметра, в нем есть матрица, которая нужна для записи знака или признака контроля, в нем есть защита по четности от случайных сбоев. В нем есть, наконец, двадцать один разряд для записи информации. Чем оно не угодило Юрию Алексеевичу? А ведь вся бортовая аппаратура для всех самолетов сделана с использованием именно 32-разрядных слов. Значит, Юрий Алексеевич хочет, чтобы его аппаратура отличалась от стандартной аппаратуры, то есть он фактически пытается выйти из общей системы стандартизации. Это что же, опять война со всеми самолетчиками за наведение порядка?

— Юрий Алексеевич, — ответил я. — Этого делать не надо. Никакого веса в аппаратуру тебе эти 32 разряда не добавляют. Хлопот же ты наберешь много. Зачем это тебе? А потом, ты пойми, мы же отвечаем за стандартизацию всего бортового оборудования для всех типов самолетов. Как же мы можем своей рукой вводить такую дезунификацию? Да и зачем тебе все это?

— Не будешь делать, — сказал Юрий Алексеевич, — так я тебя заставлю!

И он позвонил моему начальнику. Мы с начальником обсудили ситуацию, решили, что Юрий Алексеевич дурью мается, и на этом вопрос был закрыт. И хотя Юрий Алексеевич на этом не успокоился, много раз возвращался к этому вопросу, сделать с нами он так ничего и не смог, чем остался очень недоволен. А стандартная аппаратура на его самолетах работала и работает, и никаких претензий к ней нет.

Здесь самое время рассказать о той войне, которую мы — я и мои товарищи ведем за стандартизацию связей. За 35 лет непрерывных сражений мы добились того, что в нашей отрасли, я имею в виду авиационное оборудование, в связях электронной аппаратуры наведен практически полный порядок. Этим, между прочим, авиация сильно отличается от других областей техники. Ужесточение политики связей стоило мне и моим товарищам моря крови. Льется она и сейчас, когда я пишу эти строки. Нам непрерывно подсовывают разнообразные, все более прогрессивные, т. е. зарубежные решения, которые хороши лишь тем, что они зарубежные. Внедрение этих решений немедленно подорвет всю стандартизацию оборудования и не позволит стыковать его в комплексы. Но наше дело правое, и мы не сдаемся.

Надо сказать, что наше дело правое по ряду причин. Во-первых, идеология сопряжения бортовой аппаратуры должна быть консервативной, рассчитанной на несколько поколений. Это нужно для того, чтобы можно было модернизировать бортовое оборудование, заменяя устаревшие системы и не трогая те из них, которые не устарели. Во-вторых, с самого начала в идеологию связей должны закладываться решения, которые не надо будет завтра отменять. В геологии это называется изоморфизмом базовых основ. А поэтому, прежде чем вводить в действие какие-либо ГОСТы, надо всесторонне проблему обмозговать, создать и испытать соответствующие макеты, стенды, установки, разработать элементную базу, которую тоже надо всесторонне испытать, и уж только после этого принимать решения и выпускать ГОСТы и Руководящие материалы. К сожалению, это делают далеко не все разработчики нормативной технической документации, и последствия получаются самые плачевные. Но нашей группой, да и не только нами, но и весьма крупным, хотя и не формальным коллективом инженеров из разных предприятий, которых мы регулярно привлекали для консультаций и принятия решения по отдельным проблемам связей, все это было проделано.

На совещаниях мы обсуждали каждую деталь проблемы стандартизации связей. Но, прежде всего мы научились считать информацию, содержащуюся в пилотажно-навигационных параметрах, и пропускную способность проводных линий связей.

Оказалось, что линии связи сильно недогружены, и это обстоятельство сразу же позволило определить главное направление развития систем связей как направление последовательного уменьшения числа линий связей и совмещения различной информации в одних и тех же линиях.

«Зачем, рассуждали мы, уже имея результаты расчетов, транслировать параллельные коды, требующие большого числа проводов, если при такой загрузке мы ничуть не хуже можем транслировать коды последовательно, поочередно передавая биты информации? Число проводов сократится, надежность повысится, а информация сохранится». И я направил всем предприятиям письмо, из которого следовало, что параллельные коды отныне запрещаются. Большинство предприятий спорить не стало, но некоторые все же возникли.

«Как следует из Вашего письма, — писала одна уважаемая ленинградская фирма, занимающаяся радиосредствами дальней навигации, — Вы предлагаете заменить параллельные коды на последовательные. А знаете ли Вы, что при этом время передачи информации увеличится в 36 раз? И что при этом возрастут ошибки? Мы с Вами категорически не согласны, тем более, что у нас уже готов образец новой аппаратуры, и мы ничего переделывать не будем. В крайнем случае, в следующем поколении, да и то, если Вы докажете нам целесообразность такого мероприятия. Потому что аппаратура наша точная, и мы не намерены так резко увеличивать свою погрешность из-за ваших прихотей».

Мы ответили. Мы признали, что да, погрешность растет. Но может быть, она растет не слишком сильно? Давайте прикинем. Если самолет летит со скоростью в 3 Маха, то есть с утроенной звуковой скоростью, а быстрее пока никто не летает, то при параллельном коде за 20 микросекунд трансляции кода самолет, пролетая 1 километр в секунду, пролетит 2 сантиметра. А если это время вырастет в 36 раз, то 72 сантиметра. А погрешность Вашей аппаратуры, хотя она и очень точная, составляет все-таки 5 километров. И нам кажется, что на дополнительные 72 сантиметра ошибки можно пойти. Тем более, что погрешности не прямо складываются, а квадратируются. И за счет этого нововведения на самом деле Вы получите не 72 сантиметра, а только 0,05 миллиметра. А проводов при этом мы сократим в 24 раза. Может быть, Вы все же согласитесь? Даже, несмотря на такое увеличение погрешности. Но может быть мы и не правы. Давайте вынесем этот вопрос в Ваше Министерство, там нас поправят. Или Вас. А?

Фирма не стала больше спорить, и с тех пор на самолетах больше никто не применяет параллельных кодов.

Первый ГОСТ по связям под номером 18977-73 мы выпустили в 1973 году. И хотя промышленность уже работала по нашей нормали, которую мы разработали до этого — в 1968 году, все же к ГОСТу не сразу установилось лояльное отношение. Дело в том, что одновременно с нашим ГОСТом появилось еще два документа, правда, не у нас, а в Америке: это ARINC-419 для гражданской авиации и MIL STD-1553 для военной.