Вместо заключения. Эволюция продолжается

Наша книга подошла к концу. Мы постарались, насколько это возможно в популярной книге, пред­назначенной для широкого круга читателей, расска­зать о путях построения децентрализованных систем управления различного типа. Нам кажется, что ана­логии в этой области, которые нетрудно заметить. между биологическими, организационными и техни­ческими системами, не случайны. Похожее управление возникает из-за сходных условий, складывающихся на объекте управления. И эволюционный путь раз­вития больших технических систем —.одно из ярких свидетельств этого. Поэтому в заключение книги мы приведем еще один пример эволюционного развития технической системы, который идет сейчас на наших глазах.

ЭВМ возникли менее 40 лет назад. В одном из предшествующих параграфов данной главы мы уже говорили об их эволюции. Сейчас в этом процессе реализован еще один шаг, имеющий огромное значе­ние как для самих ЭВМ, так и для человечества. Этот шаг — появление всемирной сети обработки данных.

 

*) Баландин Р. К. Геологическая деятельность человече­ства. Техногенез. —Минск: Вышэйшая шкода, 1978, с. 256.

195

Сначала ЭВМ объединялись друг с другом непо­средственно, кабелем. Но потом возникла идея вое-пользоваться для этого каналами связи, которые су­ществуют во всемирной сети связи. Такое решение дало качественный скачок. Если раньше человек, который собирался использовать вычислительную машину для решения интересующей его задачи, знал, какая именно ЭВМ ее решает, непосредственно вза­имодействовал с ней, то теперь он потерял эту информацию. Задача, введенная в сеть, может решать­ся на любой ЭВМ, входящей в нее. И зачастую эта ЭВМ находится территориально весьма далеко от пользователя. Пользователь становится как бы обла­дателем всего ресурса сети, что делает его возмож­ности почти безграничными. Его задача может ре­шаться одной машиной в сети или одновременно не­сколькими машинами. Возможен и такой режим, при котором задача пользователя решается последова­тельно по частям на различных ЭВМ сети. А учиты­вая неоднородность ЭВМ, входящих в сеть, и неод­нородность отдельных частей решаемых задач, такая организация решения может привести к существенно­му повышению эффективности решения.

Первая территориальная сеть обработки данных стала функционировать в 1969 г. в США. Это сеть ARPA, ставшая прообразом многих последующих се­тей. В ней имеется подсеть, состоящая из коммута­ционных процессоров, которая обеспечивает обмен между всеми ЭВМ, входящими в сеть. В отличие от телефонной сети, в которой два абонента связывают­ся друг с другом через коммутацию каналов, в сети обработки данных заявки на связь поступают от ЭВМ в коммутационные процессоры. В заявках указан адресат и абонент. Иногда адресат не указывается, а указываются лишь требования к нему (макисимально допустимое время решения и необходимый объем оперативной памяти для решения задачи). Коммута­ционный процессор при наличии адресата пересыла­ет заявку либо непосредственно ему (если имеется прямой канал связи между этим коммутационным процессором и адресатом и последний способен при­нять заказ), либо в другой коммутационный процес­сор, чье положение на сети обеспечит передачу за­явки на решение нужному адресату. Ели же адресат не указан, то коммутационный процессор сам опре-

196

деляет ту ЭВМ, которой можно передать поступив­шее задание. Таким образом, в сети обработки данных вместо коммутации каналов возникает коммутация сообщений, циркулирующих в сети. Сами сооб­щения в каждом коммутационном процессоре, в ко­торый они попадают, получают как бы транзитную визу. Эти визы помогают потом коммутационным процессорам и сообщениям «вспоминать» свой путь по сети и не терять абонента, который ввел сообще­ние в сеть.

Для облегчения функционирования коммутацион­ных процессоров в сети имеются еще терминальные коммутационные процессоры, задача которых сводит­ся к тому, чтобы служить своеобразным буфером между ЭВМ и подсетью коммутационных процессо­ров. Каждый терминальный коммутационный процес­сор обеспечивает выход к другим ЭВМ — не одной, а целой группе ЭВМ, каждая из которых через свои оконечные устройства — терминалы обслуживает де­сятки и сотни пользователей. На рис. 6.7 показан фрагмент такой сети. На нем зачерненные кружки — оконечные терминалы, большие круги—отдельные ЭВМ. Терминальные коммутационные процессоры ТК. показаны прямоугольниками, а коммутационные про­цессоры К—параллелограммами.

Сеть ARPA развивалась очень быстро. В корот­кий срок она охватила всю территорию США, а вскоре через английский и норвежский узлы связи

197

 

дотянулась до Европы. В последующее десятилетие стали появляться и другие сети. В США стала функ­ционировать сеть TYMNET, которая предоставляет своим пользователям услуги не только для обработ­ки данных, но и позволяет им черпать информацию из банков данных, где хранится огромный объем ин­формации по самым различным отраслям знаний. Создатели этой сети предполагают, что со временем она сможет оказывать такие же услуги, как и биб­лиотеки. Требование читателя будет поступать в сеть, и читателю на экран дисплея будет высвечи­ваться текст книги. При желании пользователь может заказать этот текст для хранения дома. Тогда он будет выдан ему через печатающее устрой­ство.

Вообще, появление сети обработки данных поро­дило и продолжает порождать новые функциональ­ные возможности использования ЭВМ. Так, одно время в сети ARPA «печаталась газета» по пробле­мам искусственного интеллекта и робототехники. Корреспонденты вводили тексты статей в память сво­их ЭВМ. Далее эти статьи собирались на одной из ЭВМ, которая формировала «газету». Каждый чита­тель мог вызвать себе «газету» на экран дисплея, прочитать ее и при желании отпечатать всю целиком или некоторые особенно интересные для него статьи.

Другое неожиданное применение сеть получила, когда в США происходила одна из конференций по проблемам искусственного интеллекта. В ней участ­вовали ученые не только США, но и ряда европей­ских стран. Необычным было то, что европейские участники при этом находились у себя дома и нику­да не выезжали. Да и американские специалисты не покидали своего места жительства. Все доклады, присланные на конференцию, были введены в сеть, каждый участник мог ознакомиться с наиболее инте­ресными для себя сообщениями и выступить в дис­куссии или задать докладчику вопросы. Выступления и вопросы просто вводились с терминальных уст­ройств в сеть. Докладчики получали их и вводили в сеть свои ответы на вопросы. Самое приятное заклю­чалось в том, что любой участник конференции мог отдыхать в любое время, не рискуя что-либо упус­тить. Более того, из-за различий во времени между США и Европой часть участников конференции ак-

193

тивно работала, а другая спокойно спала, чтобы утром включиться в работу с новыми силами.

Но мы несколько отвлеклись от основной канвы. Вернемся к анализу процесса эволюции сети обра­ботки данных. Кроме нескольких сетей в США по­явились общегосударственные территориальные сети в ряде европейских стран. В 1974 г. вступила в строй первая очередь сети CYCLADES во Франции. В 1971 г. был подписан протокол между восемью странами Европы о создании европейской сети обра­ботки данных. В 1976 г. эта сеть начала функциони­ровать в составе пяти узлов коммутации (Лондон, Цюрих, Париж, Милан, Испра). Через Лондон эта сеть соединилась с американскими сетями, возникли узлы в Вене и многих других городах. Некоторые страны Восточной Европы также установили каналы связи с европейской сетью. А сейчас имеется канал, соединивший Москву с несколькими сетями обработ­ки данных в Европе. Ведутся активные работы по созданию территориальной сети СССР. Так происхо­дит эволюция этой новой технической системы, кото­рая сулит человечеству невиданные ранее возможно­сти использования ЭВМ.

И как во всякой системе, возникающей эволюци­онным путем, в системе обработки данных всемирно­го масштаба нет и не может быть какого-либо цент­рального пункта оперативного управления. Все тер­риториальные национальные и межнациональные сети функционируют автономно, независимо от ос­тальных. Согласованное управление достигается де­централизованным способом, подобным тому, кото­рый уже много лет используется в телефонных сетях. Плата за услуги по использованию вычислительных мощностей и каналов связи, а также банков инфор­мации скореллирована с платами за время ожидания обслуживания таким образом, что пропускная спо­собность сети становится весьма высокой и в ряде случаев приближается к максимальной. Вся служеб­ная информация, которая циркулирует между цент­рами коммутации, оформляется специальным образом в виде протоколов обмена стандартного типа, что облегчает подсоединение к сети новых участков и сетей.

Пока еще синтезогенез в мировой сети обработки данных явно доминирует. Но начинают появляться

199

 

признаки того, что и сегрегациогенез заявляет о сво­их правах. Некоторые участники сети начинают спе­циализироваться на обработке задач определенного типа и создавать технические средства, которые по­зволяли им решать такие задачи наиболее эффектив­но (а значит, и увеличивать свою прибыль). Эта тенденция, по-видимому, будет развиваться и может со временем привести к тому, что отдельные участки сети (прежде всего на территории одной страны) будут терять свою автономность и способность к са­мостоятельному функционированию.

А впереди намечается слияние сети обработки данных с всемирной телевизионной сетью, что даст новые еще даже не предугадываемые возможности. Люди сами творят техническую эволюцию, но в отличие от природы они делают это целенаправленно. И только от них зависит будущее техногенной сферы.

И все слаженнее звучит оркестр систем, порож­денных человеком. Звучит, хотя и не управляется одним дирижером. Ибо нет такого дирижера, кото­рый мог бы управлять столь сложным оркестром. И нам кажется, что прав был поэт Константин Фофанов, который еще в конце прошлого века писал:

«Сильней и глубже век от века Земли и мысли торжество.

Все меньше веры в Божество.

 И больше веры в Человека».

 

 

ЛИТЕРАТУРА И КОММЕНТАРИЙ

 

Для тех читателей, которые хотели бы более подробно ознакомиться с моделями коллективного поведения и децентрализо­ванного управления, можно рекомендовать следующие четыре книги.

1. Цетлин М. Л. Исследования по теории автоматов и моделированию биологических систем.—М.: Наука, 1959, 316 с.

2. Варшавский В. И. Коллективное поведение автома­тов.—М.: Наука, 1973. 407 с.

3. Срагович В. Г. Теория адаптивных систем.— M.I Наука, 1976, 319 с.

4. Цыпкин Я. 3. Адаптация и обучение в автоматиче­ских системах.—М.: Наука, 1968, 399 с.

Все они специально посвящены проблемам, обсуждавшимся нами, хотя авторы двух последних книг и пользуются зачастую другой терминологией для описания моделей и методов, состав­ляющих суть теории коллективного поведения. В этих книгах приведена обширная библиография работ в данной области, ко­торая может послужить отправным пунктом для дальнейших поисков.

Кроме этих основных источников мы бы хотели указать еще на несколько книг, посвященных смежным областям с той, которая исследовалась на предшествующих страницах.

5. Поспелов Д. А. Игры и автоматы.—М.: Л.: Энергия, 1966, 134 с.

6. Поспелов Д. А. Вероятностные автоматы. — М.: Энер­гия, 1970, 87 с.

7. Буш Р., Мостеллер Ф. Стохастические модели обу­чаемости. — М.: Физматгиз, 1962, 483 с.

8. фон Нейман Дж. Теория самовоспроизводящихся авто­матов.—М.: Мир, 1971, 382 с.

В этих книгах читатели найдут многие модели, тесно свя­занные с коллективным поведением и решением задач на одно­родных структурах.

При написании гл. 6 мы использовали ряд работ биологов, специалистов в области теории эволюции. Укажем эти источ­ники.

9.Брайнес С. Н., Свечинский В. Б. О соотноше­нии принципов централизации и децентрализации в биологиче­ских системах управления.— В сб.: «Бионика», Научный Совет по комплексной проблеме «Кибернетика».—М.: 1973, т. 3, с. 17—19.

10. Завадский К. М. К проблеме прогресса живых и технических систем.—В сб.: «Теоретические вопросы прогрес­сивного развития живой природы и техники».—Л.: Наука, 1970, с. 3—28.

11.Рашевский Н. Организмические множества: очерк общей теории биологических и социальных организмов. — В сб. «Исследования по общей теории систем».—М.: Прогресс, 1969, с. 442—461.

Трактат о машинной эволюции С. Батлера, о котором мы говорили также в гл. 6, включен в состав его утопического ро­мана «Едгин». Этот роман на русский язык никогда не перево­дился. Поэтому мы приводим его оригинальные выходные дан­ные, а также указываем современное исследование, специально посвященное сравнительному анализу концепций Батлера и Дар­вина по вопросам эволюции.

12. Butler S. Erewhon. — London: Penguin Books, 1970.— 170 p.

13. Wile у В. Darwin Сh., Butler S. Two versions of evolution.—London: Chatto a. Windus, I960.—130 p.

И, наконец, укажем на ряд работ, из которых мы заимство­вали те или иные модели и результаты и которые не использо­вались еще в основных книгах [1—4].

14. Алексеев М. А., Залкинд М. С., Кушнарев В. М. Решение человеком задачи выбора при вероятност­ном подкреплении двигательных реакций.— В сб.: «Биологиче­ские аспекты кибернетики».—М.: Изд-во АН СССР, 1962, с. 198—209. (Результаты использованы в § 2.4 при описании опытов с людьми, производящими альтернативный выбор.)

15. Вайсборд Э. М., Розенштейн Г. Ш. О вре­мени «жизни» стохастических автоматов.—Изв. АН СССР:

Сер. Техн. киберн. 1965, № 4, с. 52—59. (В этой работе приве­дена точная модель максимизации «жизни» автомата, которая на уровне внешней интерпретации описана нами в § 2.6.)

16. Филоник С. А., Солнцев С. В. Реализация арифме­тических функций на однородных структурах. — Изв. АН СССР:

Сер. Техн. киберн. 1974, № 4, с. 114—126. (Наш пример умно­жения в столбик, обсуждавшийся в § 5.4, заимствован из этой работы. Кроме того, в данной работе приведен метод умножения, дающий результат существенно быстрее, а также методы деле­ния на однородных структурах.)

17. Варшавский В. И., Мараховский В. Б. и др. Однородные структуры. Анализ. Синтез. Поведение.—М.: Энер­гия, 1973, 140 с. (В этой книге читатель найдет многочисленные примеры использования однородных структур для решения са­мых разнообразных задач.)

Модели голосования, рассмотренные в § 4.6, были исследо­ваны С. Б. Котляр, чьими результатами мы и воспользовались.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Автомат 24 и д.

—, адаптация 41

— бесстрастный 105

— вероятностный 24, 34, 38

—, взаимодействия 31 и д.

—,— между автоматами 56, 145, 155

—,— со средой 32, 56

—,— — — динамической 41

—, — — — стационарной 30, 32—36

—, время жизни 53—55

—, выбор действия 30, 31

—, граф смены состояний 42— 55

— детерминированный 24, 38, 86

— —,структура 45

— Кринского 37, 47

— Крылова (осторожный) 39, 45

— оптимист 105

— пессимист 105

—, поведение 31 и д.

—, — целесообразное 31—36

—, ранг рефлексии 95—100

— Роббинса 38

— с линейной тактикой 23, 33, 34, 36, 108

— с переменной структурой 44, 45, 47—50

—,состояния 24 и д.

—степень конформизма 145— 151

— упрямый 144—151 Адаптация 41, 50

Аллогенез 190, 191

Арогенез 190, 191

Биоценоз 5

Вероятность 30 и д.

— выигрыша единичного 61, 71, 75

Вероятность выигрыша сум­марного 65

— нештрафа (поощрения) 30— 56

— переходная 47, 54

— смены состояния 45, 46

— штрафа (наказания) 29—56

Взаимодействие 31 и д.

— в коллективе 56, 145

—, граф 92

— ограниченное 91

— парное случайное 86—94

— — — второго типа 89

— — — первого типа 87

— с ограниченным числом со­седей 86

— со средой 56

Время жизни автомата 53—55

Глубина памяти автомата 35,

40, 48, 49, 65, 88 и д., 127

Голосование 138—151, 164—168;

Граф смены состояний 52—55

Децентрализация 12 и д.

Дизъюнкция 103

Динамическое равновесие 75

Дисциплина обслуживания 120

Задача Майхилла о цепи стрелков 153—160

Игра 60 и д.

— в размещения 63—69, 84, 95

— в распределения 72—74, 87, 89

Игра Гура 78—80, 88, 89

— Мора

— с общей кассой 66—69, 76, 88, 90

— с ограниченным взаимодей­ствием 92

— эквивалентная 64

Иерархия 137

Йога 173

 

Каналы обслуживания 116, 121, 128

Касса общая 63 и д.

Качество синхронизации 162

Клиент 116

Коллектив автоматов 30, 39, 55, 66, 100, 104, 108, 112

— — неоднородный 100, 108— 114, 146

— — однородный 100, 164—168

Конвейер 16, 19, 20

Конформизм 145—151

Конъюнкция 101

 

Лабиринт 27

 

«Маленькая зверушка» 29 ид.

 Матрица платежная 112

— смены состояний 46

Механизм равновероятного вы­бора 31, 32, 46

Минимизация длины очереди 118, 122

Моделирование форм поведе­ния 29 и д.

 

Неоднородность в коллективе автоматов 100, 108—114, 146

Нештраф 31 и д.

 

Обслуживание 116—128

—каналы 116, 121, 128

Обслуживание, качество 117— 121

—,клиенты 116

—,критерии 117

Общая касса 63 и д.

Ограничение 7

Операции на рынке 13, 15, 80

Оптимизм 105

Очередь 115—128

 

Память магазинная 120

Партия Антоса 76, 77

— максимальной цены 77

— Мора 66, 67, 73, 88, 94

— Нэша 61, 72, 73, 77, 90, 92—94, 145

Переключение 53

— оптимальное 55

Пессимизм 105

Поведение коллективное 30, 80, 96—108, 173

— — автоматов 30, 32, 96, 104, 108

— — потребителей ресурса 83

Подсистема 12

Принятие решений 138

Приоритеты 121—132

 

Равновесие динамическое 75

Ранги рефлексии 95—100, 180

Ресурс ограниченный 80

Рефлексия 95 и д.

Рефлексы 26

 

Сегрегациогенез 184, 188, 189

Сеть связи 9, 91, 136

—система управления 10, 22

— ЭВМ 196 и д.

Синтезогенез 179—184, 187, 188

Синхронизация 153—164

—,качество (точность) 162

Синхрофазировка 163

Система 7 и д.

— управления 7 и д.

— — децентрализованная 12, 17, 23 и д.

— —классификация 17

— —.подсистемы 12

—характеристики 17, 20

 

Система управления, цели ло­кальные 18, 21

 — —, — общие 80

— — централизованная 17, 23 и д.

— —, эффективность функцио­нирования 80

Ситуация равновесия по Нэшу 61

Среда 30

— динамическая 40

— переключающаяся 42—52

— стационарная 31—36, 47

— — случайная 36, 47, 65

Стратегия игры 60, 63, 64, 69, 70

Тактика линейная 33—36

Телогенез 191

Теория управления 30 и д.

Техноценоз 5—8, 193—195

Точка Антоса 76, 77

— максимальной игры 77

— Мора 66, 67, 73, 88, 94

— Нэша 61, 72, 73, 77, 90, 92—94, 145

Точность синхронизации 162

 

Управление 7 и д.

— децентрализованное 12 и д., 23

— иерархическое 137

—,критерий 7, 23

— централизованное 17, 23 и д.

Уравниловка 67

Цена партии Мора 67

— — Нэша 62

Централизация 17, 23 и д.

Цепь стрелков, задача Майхилла 153—160

Штраф 31 и д.

Эволюция 182 и д.

— сети обработки данных 198

— — ЭВМ Эффективность 6, 80

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Вместо предисловия ................ 3

Глава 1. Как возникает децентрализованное управление? 5

1.1. Искусственный мир .......... 5

1.2. Системы, которые в полном объеме никто не создавал 9

1.3. Несколько поучительных примеров . ...... 13

1.4. Обсуждение примеров ............ 17

1.5. Зачем нужна децентрализация? ......... 21

Глава 2. Просто ли существовать в сложном мире? ... 26

2.1. Парадоксы целесообразности . ........ 26

2.2. «Маленькая зверушка» . . . ........ 29

2.3. Линейная тактика—залог успеха ....... 33

2.4. «Личные» качества автоматов ......... 36

2.5. Как жить в динамическом мире? ........ 40

2.6. «Доживем до понедельника» . ........ 51

2.7. От индивида к коллективу . ......... 55

Глава 3. Согласованность без договоренности . .... 58

3.1. История начиналась в Арбатове ........ 58

3.2. Когда все одинаковые ............ 69

3.3. Распределение ограниченного ресурса . ..... 80

3.4. Что дает случайное взаимодействие ....... 85

3.5. «Он думает, что я думаю...» .......... 94

3.6. Оптимисты и пессимисты в мире автоматов . . . 100

3.7. Еще три простые модели . . ........ 103

Глава 4. Когда «все по справедливости» . ...... 115

4.1. Прав ли был Остап Бендер? . ........ 115

4.2. Дилемма парикмахера и приоритеты . ..... 121

4.3. Как мастер распределяет наряды . ...... 128

4.4. Проблема нескольких арен . ......... 132

4.5. Задача о жилищной комиссии и родственные ей за­дачи ................... 137

4.6. «Упрямые» автоматы и голосование . ..... 144

Глава 5. Коллектив во времени  ........ 152

5.1. Что такое синхронизация? . . . ....... 152

5.2. Управление стрелками . . . . ....... 155

5.3. Синхронизация и асинхронность . ....... 160

5.4. Гимн однородным структурам . . ...... 164

5.5. Почему йога — не наш путь? . ........ 173

Глава 6. Диалектика простого и сложного . ..... 178

6.1. Синтезогенез и интеграция усилий ....... 178

6.2. Сегрегациогепез и его последствия . . .... 184

6.3. Эволюция в городе Едгин ........ 191

6.4. Вместо заключения. Эволюция продолжается . . . 195

Литература и комментарий ....... ..... 201

Предметный указатель .............. 203

⇐ Предыдущая11121314151617181920

Поделиться: