Вчера человек управлял станками, сегодня операторы командуют автоматизированными заводами и цехами, завтра они сядут за пульты управления мощных промышленных, энергетических или транспортных систем. Вырастет роль человека — командира машин, а с нею — и его ответственность за правильно принятое решение. И вот здесь задача ученых формулируется весьма точно: нужно вовремя предупредить человека об изменении обстановки, дать ему возможность принять правильное решение и немедленно поправить неверно выполняющие работу машины.
ЦЕНА «ГОЛУБОЙ КАЕМОЧКИ»…
Огромные пульты с сотнями приборов, вереницами сигнальных ламп и бесчисленным количеством световых табло глядят на нас с иллюстраций романов о будущем. И вся эта прыгающая, вспыхивающая и мигающая армия огней и стрелок нужна лишь для одной цели — предупредить оператора, сообщить информацию о работе подчиненных ему машин. Впрочем, нужна ли?
Действительно, для того чтобы оператор имел все данные о работе, например, каскада электростанций, на пульт управления нужно свести десятки и даже сотни приборов. Как говорят кибернетики, получаемая человеком информация должна быть необходимой и достаточной. «В переводе» же это означает, что все необходимое для эффективного управления должно быть на пульте. Здесь ученые непреклонны — ни один прибор, ни одну сигнальную лампу исключить нельзя. Что же касается лишних приборов, только затрудняющих работу оператора, то их необходимо убрать.
— Это правило, — говорит профессор Лернер, — не исключает возможности такого решения, когда информацию о работе каких-либо промышленных агрегатов получает не оператор, а помогающая ему электронная машина. В идеале можно представить себе даже такую систему, где все командные обязанности выполняет подобная машина, а оператору она лишь сообщает либо «все в порядке» — и на пульте горит, например, зеленый глазок, либо «что-то случилось» — и на пульте вспыхивает красная лампа.
Неискушенному человеку такая система и впрямь может показаться идеальной, — продолжает Александр Яковлевич. — Но в действительности хорошо работать оператор в таких условиях не сможет. Немыслимо в течение всей смены смотреть на одну зеленую лампу и наслаждаться одним зеленым светом. Такова уж каша особенность — мы не можем жить без впечатлений. Жизнь идет, где-то работают машины. И оператор, управляющий ими, должен чувствовать дыхание, ритм этой жизни. Тогда, сознавая все время значимость своей роли, он будет чувствовать себя активным участником этой жизни, будет все время находиться, что называется, в боевом состоянии. Как этого достичь? Пока трудно дать окончательный ответ — слишком много еще предстоит сделать, прежде чем нам удастся получить наиболее совершенное решение. Но об одном из возможных вариантов такого решения я хочу рассказать…
Пульс жизни… По переходам шагают пешеходы, спешат вереницы автомобилей, вспыхивают и гаснут яркие огни светофоров — во всей ее динамике видит жизнь улицы водитель авто. Здесь совсем не то, что, допустим, на загородном шоссе ночью, где унылая, бесконечная лента асфальта невольно навевает сон. Тут на секунду отвлечься подчас невозможно: неиссякаем ритм жизни улиц большого города. Вот в таком же динамичном виде и нужно подавать информацию оператору — тогда она будет выглядеть так, словно появилась на заветном «блюдечке с голубой каемочкой». Но как это осуществить «в металле»?
Прежде всего можно отказаться от всем хорошо известных световых табло, цифровых шкал и сигнальных лампочек. Самая динамичная картина «в переводе» на их язык очень быстро превращается в утомительную и однообразную. Да и разместить, например, лампочки на пульте не так-то просто — из плотной массы огней оператору трудно будет выделить нужный сигнал, а стоит разбросать лампочки по всему пульту — и он не сможет охватить их взглядом. И исследователи пришли к выводу, что лампочки можно с успехом заменить экраном с непрерывно меняющимся «живым» изображением. К этому изображению предъявляют жесткие требования — оно должно быть динамичным, четким, понятным и без лишних деталей, затрудняющих работу оператора. Казалось бы, неосуществимая задача? Нет, оказывается, и здесь есть выход. И притом довольно простой.
Азбука, цифры, дорожные знаки — все это условные изображения, к которым давно привыкли. Таким же условным можно сделать и изображение на экране, расположенном перед оператором. Например, нормальной работе подчиненных ему агрегатов на экране может соответствовать светящийся круг. Произойдет какое-либо нарушение режима — и круг стянется в восьмерку или треугольник. Автоматика справится с этим нарушением — и изображение вновь обретет законченные очертания окружности. Но если автоматы не справятся, то восьмерка или треугольник начнут вытягиваться в звезду. Оператор знает: еще мгновенье — и звезда превратится в крест. А крест — это почти авария. И он спешит вмешаться в работу машин.
Простое, казалось бы, решение, но у него много достоинств. Глядя на подобное условное изображение на экране, оператор будет не только видеть, есть нарушения в работе или нет, но и знать, что эти нарушения из себя представляют. Перегрузке агрегатов может соответствовать, например, восьмерка, недогрузке — треугольник, перебоям в подаче топлива — полумесяц и так далее. Больше того, по тому, как будут меняться эти фигуры, можно будет судить о том, как серьезны нарушения в работе агрегатов, как далеко они отошли от нормального режима. Появятся, например, по бокам окружности две выемки — намек на восьмерку, — и это будет означать лишь незначительную перегрузку. Превратится изображение в толстую восьмерку — значит перегрузка увеличилась. И по мере того как эта перегрузка будет расти, восьмерка на экране будет сплющиваться. Просто, не правда ли? Трудно найти возражения против такого способа подачи информации оператору. Разве только сомнение — не надоест ли человеку смотреть на все эти простые фигуры?
— Думаю, что нет, — отвечает профессор Лернер. — Пожалуй, смотреть на них будет даже интересно. Нечто подобное мне пришлось увидеть в зале ожидания одного из аэропортов. Там под потолком были подвешены легкие цветные пластины самой различной формы. Воздушный поток заставляет их все время покачиваться, картина непрерывно меняется, и пассажиры с удовольствием наблюдают эту игру форм и красок…
Кстати, о красках. Изображение на экране можно сделать цветным, подобрав краски таким образом, чтобы они усиливали восприятие человека, помогали быстрее усваивать информацию, поступающую к нему с экрана. Достаточно вспомнив, насколько цветное кино выразительнее черно-белого. И вот здесь, раз уж разговор зашел о восприятии человека, нельзя не рассказать об одной из работ, проделанных в лаборатории, которую возглавляет профессор Лернер. И хотя эта работа была неразрывно связана все с той же проблемой «Человек и автомат», результатом ее было появление… установки световой музыки.
СВЕРКАЮЩИЙ МАРШ ТРУДА…
Тонет зал в волнах плавной мелодии — скрипки поют о далекой стране. И, вторя им, мягкие потоки света льются с экрана. Голубые, зеленые, изумрудные лучи подхватывают нежные звуки музыки — мир, спокойствие, тишина… И вдруг в светлый напев мелодии врывается четкая дробь барабана. Тревога! Ударили литавры, фанфары взметнули призывный клич, яркое пламя вспыхивает на экране. Оранжевые, пурпурные, багровые языки огня врываются в зал, навстречу музыке, навстречу слушателям. И, сливаясь воедино, трепетный свет и волнующий звук уносят далеко-далеко, в мир доселе невиданных впечатлений…
Световая музыка… Давно уже человек мечтал усилить выразительность своих мелодий, сделать еще доступнее и понятнее, помочь слушателям постичь их самые тонкие нюансы. И в поисках решения его взгляд не раз обращался к яркой игре красок, которыми так богат окружающий нас мир. Что, если призвать ее на помощь музыке, заставить усилить, подчеркнуть содержание музыкальных произведений? Ведь всю эту богатую гамму впечатлений, которая сопутствует нашей жизни, мы постигаем не только с помощью органов слуха — немало волнующего и прекрасного открывает человеку его зрение. Что, если заставить эти замечательные «приемники информации» трудиться в тесном контакте?
Не все, может быть, знают, что у музыки света многовековая история. О возможной связи между звуками и красками задумывается еще Аристотель, этим вопросом интересуется Ломоносов, а Исаак Ньютон делает первую практическую попытку нащупать эту незримую связь. С помощью волшебницы-призмы он «расщепляет» яркий луч солнца в красочный световой спектр. Ученому он кажется очень похожим на музыкальную октаву. Но в октаве восемь нот, а в спектре всего семь цветов — красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. И тогда Ньютон решает «перестроить» спектр, он выделяет в нем восьмой, условный цвет, которому дает название «индиго». Так и осталось это слово в языке человечества как свидетельство неудачной попытки найти связь между звуком и цветом там, где ее не существовало.
Шли годы, и вместе с ними все более упорными становились попытки человека проникнуть в суть этой связи. Десятки и сотни людей — музыкантов, ученых, изобретателей — отдавали дань этой идее. Ищет связь между звуками и цветом английский физик Майкельсон. Ее пытается найти физиолог Бехтерев. Большое внимание уделяет световой музыке композитор Скрябин. Одновременно с музыкой «Прометея» он пишет световую партитуру к этой бессмертной поэме, строит специальную приставку к роялю, унизанную вспыхивающими цветными лампочками. Но осуществить свой замысел до конца композитору так и не удалось. Только в наши дни «Прометей» зазвучал в сопровождении волнующей гаммы цветных лучей. И авторами одной из созданных у нас в стране установок световой музыки, с помощью которой осуществилась мечта Скрябина, был коллектив во главе с профессором Лернером и инженером Леонтьевым.
Правда, для ученых создание установки музыки света было своего рода побочным продуктом. Ни успешные демонстрации этого устройства на выставках в Лондоне и Париже, ни восторженный прием в Концертном зале имени Чайковского в Москве не отвлекли их от основной цели — они стремились найти связь между зрительным и слуховым восприятием человека. Найти для того, чтобы призвать ее на помощь все тому же оператору, сделать еще четче «голубую каемочку» на том «блюдечке»-экране, с которого поступает информация о работе подвластных машин.
Трудно сказать, насколько глубоко ученым удалось проникнуть в суть этой связи — слишком тонка нить, соединяющая наши слуховые и зрительные органы, слишком далеко упрятана она в «недрах» нервной системы человека. Но уже те результаты, которые удалось получить, позволяют предположить, что в будущем операторы смогут получать информацию не только с помощью меняющегося изображения на экране — ему будет сопутствовать строгое светомузыкальное сопровождение, во много раз усиливающее восприятие человека.
Сегодня это может показаться фантазией, но кто знает, может быть, всего через каких-нибудь пять-десять лет вместе с известием с нормальной работе энергосистемы, охватывающей всю страну, на экране перед оператором вспыхнет зеленая гамма света, а тишину поста управления нарушит плавная, спокойная мелодия. Произойдет нарушение в работе, синие волны побегут по экрану, а напевная мелодия уступит место бодрым ритмам марша. Ну, хотя бы всем известному «Эй, вратарь, готовься к бою!..». А если ситуация станет еще сложнее — экран возвестит о ней багровым пламенем, а в динамиках раздастся четкая дробь барабана, подобная той, что ведет солдат в атаку. Трудно, конечно, утверждать, что все будет происходить именно так. Но ученые постараются использовать все средства, способные облегчить работу оператора.
Впрочем, вряд ли сами операторы, о которых так заботятся ученые, подозревают, насколько капризен их нрав. Оказывается, результат работы оператора зависит не только от способов подачи информации, но и от темпа подачи сигналов. Современные автоматы могут за короткое время «выстрелить» в человека такое количество информации, что он просто-напросто перестанет что-либо понимать. И здесь его необходимо защитить от стремительных сигнальных лавин — либо уменьшить количество поступающих в единицу времени сведений, либо снизить темп подачи сигналов. Но опять же делать это надо осторожно. Если к человеку будет поступать слишком мало сигналов, внимание может ослабнуть, оператор утратит ощущение ритма в работе. А в результате неожиданно изменившейся ситуации оператор не сможет быстро реагировать на эти изменения. Словом, ритм изменения условных изображений на экране должен строго соответствовать физиологическим и психологическим возможностям человека.
ЧЕЛОВЕК ПРИНИМАЕТ РЕШЕНИЕ…
Пять приборов глядят с пульта — пять сеток делений с четкими цифрами, пять стрелок, застывших в прорезях шкал. Всего пять приборов, и ниже — две рукоятки. Похожие на верньеры у радиоприемников. Серпантин цветных проводов тянется от пульта к пирамиде блоков электронной машины, чутким самописцам, к магнитофону. Это испытательный стенд.
Человек садится за пульт. Простое задание — удержать стрелку центрального прибора у красной черты. Задание понятно? Понятно! Можно начинать. Внимание! Пуск!.. И сразу же электронная машина, в блоках которой упрятана «модель» какого-то сложного рабочего процесса, «выбрасывает» на пульт первую порцию сигналов. Стремительно рванулись по шкалам стрелки боковых приборов, а на центральном все шире становится просвет между острием указателя и красной чертой: пора вмешаться в работу автоматам. Поворот правой рукоятки не помогает. Поворот левой — слишком резко: стрелки левых приборов готовы выпрыгнуть за обрез делений. Ошибка. Придется вернуться назад. Поворот. Еще чуть-чуть. Так уже лучше. Теперь надо «подправить» правой рукояткой. Так, хорошо. Еще чуть… Отлично!
Дрожит центральная стрелка у красной черты — режим выдержан. Но надолго ли? Машина-модель уже шлет на пульт новую порцию сигналов, ставит перед человеком очередную задачу.
Теперь все значительно сложнее — ни левая, ни правая рукоятки порознь не дают желаемого эффекта. Приходится работать сразу двумя. Не получается… Опять не то… Осторожнее… Вот так уже лучше… Еще чуть-чуть… Есть режим!..
Человек учится работать, учится управлять. Сегодня он подчинил «взбунтовавшийся» строй автоматов за двадцать минут, завтра на это ему потребуется всего пятнадцать, потом десять, пять, три. Постепенно ему откроются незримые нити, связывающие приборы и рукоятки с теми или иными нарушениями в рабочем процессе. И придет день, когда он будет справляться с самыми сложными задачами в каких-нибудь несколько секунд. Человек научится управлять. Но разве в этом цель эксперимента? Он будет повторен десятки и сотни раз. Потому что цель, ради которой построен испытательный стенд, ради которой один за другим ставятся опыты, значительно сложнее. Не так уж трудно научить человека решать задачи управления — значительно сложнее раскрыть спрятанный в его сознании «механизм обучения», познать, как, каким путем наш мозг приходит к тому или иному решению.
Человек принимает решение. Иногда медленно, с колебаниями, но чаще уверенно и быстро, он может решать самые сложные задачи. Даже в такой области, как математика, где быстродействующие электронные вычислительные машины, казалось бы, утвердили свое бесспорное преимущество, он подчас уверенно доказывает свое превосходство.
Авторитетное жюри необычных соревнований, состоявшихся в прошлом году во французском городе Лилле, было представлено не спортивными судьями — в него вошли крупнейшие специалисты в области физики, математики, кибернетики. Под стать жюри были и соперники, вступившие в единоборство: с одной стороны — французский математик Морис Дагбер, известный своей феноменальной способностью быстро решать в уме сложные задачи, с другой — новейшая электронно-счетная машина, производящая до миллиона операций в секунду. Перед началом соревнований М. Дагбер заявил, что он признает себя побежденным, если машина сумеет решить семь задач раньше, чем он десять. Фора существенная, но несмотря на нее человек оказался победителем — он решил все десять задач за три минуты сорок три секунды. Электронной же машине на семь задач понадобилось пять с лишним минут.