Сейчас как-то незаметно, но все больше заговорили о кибернетической физике. Появляются монографии, посвященные данной дисциплине, к примеру – Фрадков А.Л. «Кибернетическая физика». СПб.: Наука, 2003. Кибернетическая физика – это, несложнее говоря, использование кибернетических способов к описанию и исследованию физических совокупностей. Физические совокупности тут трактуются обширно, скорее как объекты материального мира. Ими смогут быть и механические устройства, и химические разработки, и живые существа.
В большинстве случаев историю киберфизики отсчитывают от работы Ott E., Grebogi C., Yorke G. Controlling chaos. Phys. Rev. Lett. 1990. V.64. (11) 1196-1199. «Управление хаосом» звучит жутковато, и навевает мрачные мысли о всевластии ZOG и всяких в том месте «цветных революциях» да арабских вёснах, в то время, когда перемещения толп народа на площадях являются всяким в том месте тёмным целям. Но в действительности все достаточно легко – в статье данной описывалось, что хаотическую совокупность методом подачи на нее совсем-совсем маломощного управляющего действия возможно перевести в совокупность с периодическими (а в отечественной терминологии теории автоматического управления – квазипериодическими) перемещениями.
Перемещения эти, само собой разумеется, происходят в фазовом пространстве, переводя фазовый портрет, совокупность координат, каковые обрисовывают состояние совокупности, из одного состояния в второе. У хаотической совокупности состояние это непредсказуемо – самое малое отклонение начальных либо краевых условий переведет совокупность в весьма различные состояния. Ну, вот несложный пример хаотической совокупности – зеркало. Ударим мы этим изделием из переохлажденной жидкости, каковой есть стекло, и побегут по зеркалу трещины. Причем побегут в непредсказуемом порядке.
Либо значительно лучше – бить зеркала нехорошая примета, да и прямой ущерб – сделаем двойной математический маятник. Математический – не в смысле того, что он существует в виде абстракции. Нет-нет, действительно объект материального мира, грузик на шнурке. А к грузику этому прикрепим еще один шнурок, на финише которого закрепим еще один грузик. До бесконечности процедуру возможно не повторять – двойного математического маятника хватит для того, чтобы получить пример хаотической совокупности, совершающей непредсказуемые перемещения при малых отклонениях начальных условий.
Не обрисовать хаотические совокупности способами классической механики. Не окажут помощь в этом самые громадные вычислительные мощности, применяемые «как калькулятор». Другими словами – инструменты кибернетики тут ненужны. А вот способы – напротив, смогут как следует поменять обстановку. Что у нас кибернетика? связь и Управление? Вот вводим обратные связи и управление – и приобретаем как следует иную картину. Предсказуемой а также нужной совокупности.
Принципиальная возможность этого была известна весьма в далеком прошлом. Когда-то авиаторы тридцатых годов прошлого века столкнулись с выбором. Устойчивый самолет, ну, скажем как учебный У-2, прощал летчику многие неточности, но платить за это – особенно с ростом нагрузок и скоростей – приходилось падением маневренности. Нужна на скоростях маневренность – быстро росли нагрузки на пилота, требования к его квалификации, как на высотных «строгих» МиГ-3. На практике выбирался какой-то компромисс. Ну а позже, по мере развития разработок, стало возмможно совместить несовместимое.
Коммунистический летчик-испытатель , Герой Советского Союза Дмитрий Васильевич Зюзин (1921-1976) в вышедшей во второй половине 50-ых годов двадцатого века книге воспоминаний «Опробование скоростью» говорил об опробованиях некоего прибора, что компенсировал неточности пилотирования пилота, скажем, не давая машине салиться в штопор. И испытывали данный прибор в учебном бою, фиксируя итог на лентах фотопулемета. Итог был поразительным – прибор разрешал пилоту, не опасаясь неточностей, выполнять самые сложные и необходимые в сражении маневры. Подробностей книжечка в бумажной обложке не содержала, обожали мы тогда секреты.
Позже на работу в ВВС СССР пошли автомобили с принципиально неустойчивым – но весьма маневренным – планером. Запас устойчивости, нужный для обычного полета, в контур вводился совокупностью управления. Летали и летают эти машины «по проводам». А о существовании их советские дети эры заката выясняли уже из ГДРовского военного журнальчика Armeerundschau – у нас тогда секретили все на свете…
Но это – совокупности легко неустойчивые, никак не хаотические. Но, и их стабилизация в настоящем времени требует больших вычислительных ресурсов. Вот как в вышедшем почти два десятка лет назад романе «Диаспора» австралийский фантаст Грег Иган обрисовал (русский перевод Конрада Сташевски) неприятности, с которыми столкнулись исследователи многомерного мира:
«Двуногие существа в макросфере были бы еще неустойчивее тренажеров-кузнечиков на Земле; все же и такие тела возможно было бы применять, отводя на динамическую балансировку значительные вычислительные ресурсы, но никто в К-Ц не изъявил жажды одеть столь неправдоподобное пятимерное тело. Четвероногие тела на четырехмерной гиперповерхности сохраняли лишь одну степень неустойчивости, а вдруг левую и правую несколько ног выставить по ортогональным линиям в гиперальной плоскости, появлялась собственного рода крестоопора, и неприятностей с перемещением вперед-назад было не больше, чем у двуногого существа — с ходьбой по двумерной почва. Шестиногие макросферные существа были бы еще устойчивее, как на Земле — четвероногие, но на предмет вероятных мутаций в существа с двумя руками, талантливые вертикально находиться, для них имелись сомнения. Казалось, что переход к восьми конечностям потребует меньших эволюционных упрочнений. Орландо больше заинтересовался не динамикой естественного отбора, а вероятным внешним видом Алхимиков, но, как и Паоло, остановил выбор на четвероногом и четвероруком теле. Кентавроподобных верхних половин туловища не пригодилось. Гиперальная плоскость около бёдер и плеч оставляла достаточно места для новых сочленений.»
Как видим, через чур большие вычислительные мощности, каковые требовались бы для управления двуногим телом, заставляют персонажей Игана – существующих и в родной вселенной в форме вычислительных процессов – поменять число конечностей. Так несложнее для встроенной вычислительной совокупности… Двадцать лет назад это было фантастикой. А на данный момент успехи киберфизики «оживляют» немыслимые для хорошей инженерии устройства.
Моноспиннер на старте…
взглянуть на это видео – The Monospinner: a controllable flying vehicle with a single moving part. Monospinner – дрон, с единственной движущейся частью. Все, по всей видимости, видели драматические голливудские съемки геликоптера, у которого повреждают задний винт, и машина картинно врезается в окружающий пейзаж. А Monospinner способен не только летать – это и кирпич может – но и управляться. Такую свойство придает ему киберфизика. Так что возможно ожидать скорого пришествия в мир автомобилей, неосуществимых с позиций хороших «Механизмов» академика Артоболевского, и робототехники, отказавщейся от патентов живой природы с ее медленными нейронами.