技术的进步和计算机 [复制链接]

第7版()
专栏：

技术的进步和计算机
阿·朵罗德尼钦
计算技术日益成为保证技术迅速发展的重要因素。现代快速电子计算机的计算速度，比使用电动计算机——即在十年前还曾是最完善的技术工具——的熟练的计算员要快上几千倍、几万倍。
现代计算机的特点不仅在于数量上大大地缩短了计算的时间，而是它使得计算方法在科学研究和技术设计中有了性质上与前不同的新的作用。　
在陈旧的计算技术中，时间的因素使进行计算工作的实际可能性受到了极大的限制。所以在大多数的科学和技术领域里，采用计算的方法时，所研究的客观过程总是被简化了的，而且常常是大大简化了的。因此在进行技术设计时，计算的结果仅用来对研究对象的客观过程或草图作出近似的估计。无论在科学研究或是在研究新的技术问题时，问题主要部分的解决是利用长时间的、价值昂贵的试验方法来进行的。
有了现代的快速电子计算机，在一定程度上就有可能用计算的方法，对那些严重影响所研究的过程或设计工作的全部因素，作出最精确的估计。所以，从前在对题目进行论证过程中用实验方法所完成的很大一部分工作，可能用计算的方法来解决。这就大大地减低了对新技术问题研究的费用，更重要的是极大地缩短了研究的时间。
在估计计算机的经济性时，有时可用下面例子来讨论：若计算机比计算员的速度快二万倍，它就能代替二万人的工作，二万个计算员的年工资总计约为二亿五千万卢布。计算机的生产费用（考虑到机器的折旧）只要约二百万卢布就够了。显然，一部快速电子计算机每年能节省约二亿五千万卢布。这种“会计式”的算账还不能说明问题的本质。
首先，如果计算机的计算速度比计算员要快二万倍，这并不是说二万个计算员能代替计算机。数学计算的特征是运算的连续性，即每下一步的计算只能在当上一步的计算结束之后才能开始。所以要解答一个问题，只能由一个计算员进行计算。现在，研究新技术课题时，常常要解决那些需要用机器连续计算十小时左右的问题。因而要计算员来解决这样的问题，那就需要十年以上的时间，无论怎样的计算员大军也不能缩短它的计算时间。
其次，使用快速电子计算机在经济上的实际效用，并不在于减少了计算员的数量，而在于减少了新技术方案的研究时间，减少了对于新对象的实验安排工作，现代许多技术设备的特点是它们的高动力性和自动化性能。若没有足够精确的计算，从经验上来探讨这些设备就会消耗大量的资财。在比较短的时间里，如一昼夜，利用计算机所取得的精确计算而节约的资金就足以能抵偿计算机的全部价值。
计算机在原子能力学、宇宙航行学、自动化等新技术领域里的运用，具有特殊的意义。如果没有快速电子计算机的广泛利用，就很难想像这些技术领域怎样才能得到发展。在陈旧的技术部门，如热力工程学、建筑力学、机器制造，其研究和设计的方法远在快速计算机出现前就已形成，电子计算机在这些部门里采用得比较少，这或多或少地是由于这些部门里工作人员的保守思想，因为他们已习惯于用陈旧的方法。但是在这里，快速计算机的计算正愈来愈广泛地展开，并且它们在技术上和经济上必将产生很大的效果。
在建筑力学和机器制造中，设计各种构件与零件时，采用了很大的安全系数，有时达到五至十。这种安全系数被正确地称为“无知的系数”。它们产生的原因，一部分是由于对材料性质不了解，另一部分是由于结构应力计算的不可靠性。
利用快速计算机完全有可能知道构件中应力分布的精确情况。于是就有可能选择这些构件的最合理的形式，除去多余的安全系数，从而在提高结构的可靠性的同时又节约了材料。对于现在正在设计的大功率涡轮机，用电子计算机来计算它们的构件，能得到十分有价值的结果。
对于某些国民经济问题，计算的速度是解决问题的绝对必要的条件。例如，用流体动力学方法来预告天气，需要进行大量的计算，只有在短时间内能够完成大量计算的情况下，这个方法才有意义（比方说，预告一昼夜的天气时，计算时间不应超过一至二小时）。但是即使目前使用的最简单的短期天气预报计算方案也需要好几十天的时间来进行计算。
发射宇宙火箭后计算它的飞行轨道时，计算的速度也起着决定性的作用，这又是一个鲜明的例子。很显然，必须使计算“跑在”火箭的前面，否则计算就没有意义。如果由计算员来进行计算，那么宇宙火箭从地球到月球的轨道的计算，或许要在火箭绕太阳转了一圈之后才能算好。
生产过程的自动控制是利用电子计算机的一个特殊部门，它具有重大的国民经济意义。
连续作用计算机（即模拟计算机）是目前自动控制系统中最主要的一种计算机。控制机器的这一方面的研究将要、而且应该在今后得到发展。电子学在这些机器上的广泛使用，更将使机器的能力成倍地增加。把不连续运算计算机应用于自动控制系统，则将揭露更为广阔的远景。
在自动控制系统中，计算机的基本作用可以确定如下：计算机接受了关于要控制的过程和影响这过程的外来因素的信号后，就计算出来控制装置应处在什么样的状态，才能使这个过程很好地进行，最后则对控制装置发出指令。
描述外部条件以及程序进行情况的参数同控制装置的状态之间的关系可以是各式各样的。
如果这个关系是由明显的关系式或一般的微分方程系来描述，那末连续作用计算机就已经能够很好地完成自己的任务，同时，关系愈复杂，则计算机也愈复杂化。对于不连续计算机来说，控制机构的状态同过程进行状况之间的关系的特征曲线没有什么重大的意义，因为这种计算机原则上能完成任何数学运算和逻辑运算。关系的复杂化对它们来说仅意味着完成指令所需的计算工作时间增长。在一定的自动控制系统中，不连续计算机的应用的可能性，决定于机器的快速作用和要控制的过程的进行速度之间的关系。
所以，无论对于数学计算用的计算机或是控制用的计算机来说，快速运算问题有着极大的意义。它对于计算技术的发展起决定性作用。
在有些技术部门里，可以通过自动化而大大提高劳动生产率，并且节约原料和动力。这首先是指化学工业、石油加工工业、冶金工业以及铁路运输和电力系统。在这些工业部门中，自动化的主要困难不在于制造计算机，而在于工艺过程的研究和作出它们的“数学描述”，即定出工艺流程同控制流程的参数间的数学关系。这是一个最主要的问题，它的解决将为自动化的发展开辟道路。在数学关系已知时，计算机的制造在原则上并不太复杂。
在自动学和计算技术方面的科学想法并不停留在已取得的成果上。现在它已经向着使机器自己来“研究”过程和确定未知数学关系的方向发展了，已经研究出来了一些基本原理，利用它们可以制造一种机器，即使不知道某个工艺过程的精确的数学描述，也可以自动维持工艺过程中的参数使处于最有利的状况。在这里只要知道哪些参数对过程的进行有影响就够了，不必预先知道这一影响的量值的大小。最后将可能制造这样一种机器，它同人一样，在工程过程中能够获得经验，并且随着经验的积累而改进自己的工作。这就是所谓自动调整的或自动学习的机器。现代电子计算机的作用就是这样的：它们实际上能够完成人类特有的任何“理智”的动作，只要人已经认识了这些动作的逻辑。
电子计算机的这种特性使得某些哲学家得出了把人和机器等量齐观的“结论”。又因为用机器完成人所指定的那些运算，一般比人来得快而完善，所以有人甚至作出这样的结论，认为人在未来要成为“机器的奴隶”。这种论调是完全没有根据的，因为无论机器如何完善，它总是完成人所给予它的任务。
上面所说的利用电子计算机的各方面远不能包括它们的全部可能性。经济分析与统计、运输调度、一般情报工作（包括图书馆中为读者服务）问题，都可以依靠电子计算机，更正确地说，依靠专门的计算机（它的原理同电子计算机一样）来更有效地解决。
计算技术对于我们科学的发展和对于我国国民经济的重要意义，在苏共二十一次代表大会上所制定的苏联发展国民经济的七年计划中得到了反映。计算机的生产量到七年计划的末期将增加四点五至四点七倍。这样，各科学技术部门对这种聪明的机器——创造性的人类智慧的仆人——的急迫需要将会得到满足。
（蔡汝魁译自1959年5月29日苏联“真理报”）