Я — математик. Дальнейшая жизнь вундеркинда

Весьма любопытной оказалась и сама задача генерирования нерегулярных кривых со статистически заданной степенью нерегулярности. Мы проецировали на потолок луч света, совершавший более или менее периодическое движение. Затем стремились следовать за этим лучом при помощи другого луча, отражавшегося от зеркала, угол поворота которого определялся поворотом рукоятки определенного прибора. Однако в этом приборе перемещение пятна на потолке не было пропорциональным повороту рукоятки, управлявшей движением зеркала, а довольно сложным образом зависело от характеристик всего прошлого пути зайчика (от интеграла и производных этого пути). Более того, сама рукоятка была соединена с целой системой пружин и противовесов, и потому у оператора создавалось ощущение, очень далекое от обычного для подобных рукояток. Таким образом, управление движением светового пятна было, во-первых, достаточно сложным, а во-вторых, совершенно необычным. Естественно, что каждый человек реагировал на работу прибора несколько по-своему; поэтому при конструировании системы прогнозирования мы исходили не только из общих характеристик прибора, но и из конкретных возможностей каждого человека, находившегося на определенном уровне обучения.

За эту работу мы были вознаграждены ясными и последовательными результатами. С одной стороны, мы построили механическую систему, позволившую в значительной степени осветить характер поведения человека, решающего некоторую искусственную задачу, и природу нерегулярного поведения, вызванного участием человека в системе управления. С другой стороны, мы нашли способ воспроизведения основных черт нерегулярного движения самолета в полете. Поэтому мы могли надеяться, что наша теория позволит создавать системы, которые и на практике помогут сбивать реальные самолеты.

Для задачи управления противовоздушным огнем наши идеи имели двоякую ценность. В таких задачах мы сталкиваемся с необходимостью учитывать два субъективных психологических фактора. С одной стороны, характер полета самолета, управляемого пилотом, стремящимся обеспечить безопасность своей машины, в значительной мере зависит не только от технических возможностей самолета, но и от состояния нервной системы человека, так что действия пилота мало отличаются от той гипотетической модели поведения, которую мы построили. С другой стороны, наводчик зенитного орудия по техническим причинам не может идеальным образом следить за целью и, кроме того, совершает случайные ошибки, связанные с ограниченными возможностями его органов чувств и мускулов. Два вида этих субъективных факторов входят в качестве составных частей в тот полу-механизированный процесс, в результате которого зенитное орудие сбивает самолет.

В начале войны единственный известный метод слежения за самолетом заключался в том, что наводчик зенитного орудия должен был держать самолет на прицеле своего орудия, управляя движением орудия вручную. В ходе войны в связи с усовершенствованием радиолокаторов этот процесс был механизирован. Появилась возможность непосредственно связать орудие с радиолокатором, определявшим местоположение самолета, исключив, таким образом, субъективный элемент в операции наведения орудия.

Однако у нас не было ни малейшей возможности устранить психологические факторы в поведении противника, а чтобы иметь возможность дать наиболее полное математическое описание общей задачи управления зенитным огнем, необходимо рассматривать все факторы этой задачи с единой точки зрения — либо с точки зрения человека, либо с точки зрения машины. Поскольку наше понимание процессов в механическом устройстве для наведения орудия на цель было куда более полным, чем понимание психологии пилота, мы решили попытаться построить механические модели поведения наводчика зенитного орудия и пилота самолета.

И в том и в другом случае поведение людей основывается на том, что они наблюдают совершаемые ими ошибки и стараются исправить их, сознательно действуя в направлении, обеспечивающем уменьшение этих ошибок. Такой метод управления показался нам довольно похожим на метод, уже давно известный в электротехнике и начавший в это время применяться в следящих системах и в системах, использующих для целей управления внешние источники энергии, скажем, при управлении грузовиком. Такой принцип управления называется принципом отрицательной обратной связи.

Отрицательную обратную связь можно использовать, например, для управления вращением орудийной башни корабля. Если орудия башни направлены не в том направлении, которое определено вычислительным устройством, разница в направлениях используется в качестве сигнала управления устройством поворота башни таким образом, чтобы вызвать поворот этой башни в направлении, заданном вычислительным устройством.