Артём
20 марта 2017
Советы почтой каждую неделю
Пожалуйста, получите наше письмо, чтобы подтвердить свой адрес:
Вы подписаны на «Советы за неделю»:

Расскажите об управляемости.

(Часть двенадцатая: сигнал)


Когда мы начинали говорить о повышении управляемости, мы изображали простейшую схему управления:

 Управляющий  Управляемый 

В левой части у управляющего мы видим собственный источник энергии (или мотивации). А правую часть схемы можно выразить словами так:

Управляющий воздействует на управляемого, поэтому управляемый выполняет или повышает своё полезное действие

Глагол «воздействует» означает одновременно передачу энергии и управляющей информации — моряк крутит лебёдку, всадник стегает лошадь. Но следующий шаг — передавать от управляющего к управляемому только информацию — сигнал. А управляемый получает собственный источник энергии и становится более автономным.

 Управляющий  Управляемый 

В советское время пределом мечтаний были игрушки с присоединённым пультом управления:

По проводам

В подобных игрушках источник питания мог располагаться прямо в пульте — ведь по проводу передавался и сигнал, и питание.

Сегодня пульт и игрушка питаются независимо, а сигнал передаётся по радио или инфракрасным лучом:

По воздуху

Преимущество налицо: игрушка больше не привязана буквально к управляющему и даже может летать.

Отделение сигнала от взаимодействия делает объект управления более независимым и открывает совсем «недетские» возможности для повышения его управляемости, о которых мы говорили до этого: добавлением взаимодействия, подчинённой формулой, заменой взаимодействия, спецэффектами и динамизацией. На этом построен прогресс любой техники:

Было: воздействиеСтало: сигнал
Выдержка, фокус и диафрагма фотоаппарата настраиваются механически вручную. Экспозиция, фокус и «зум» фотоаппарата настраиваются в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режиме.
Пилот тянет рули самолёта через штурвал собственными мускулами. Пилот двигает джойстиком электродистанционной системы либо включает автопилот.
Водитель открывает педалью дроссельную заслонку и физически увеличивает подачу бензина. Водитель нажимает на педаль, «электронный газ» передаёт в компьютер скорость и угол отклонения, компьютер управляет подачей бензина, в том числе резко повышает в режиме «кикдаун».
Карбюратор готовит смесь бензина и воздуха в двигателе автомобиля в соответствии с механической настройкой поплавковой камеры. Электронные системы распределённого впрыска управляются компьютером и готовят смесь индивидуально для каждой вспышки в двигателе, повышая мощность, экономя топливо и снижая вредные выхлопы.

Сигнал — это носитель информации, то есть состоит из информационного кода и его физического носителя. Базовая идея информатики в том, что сигнал может быть передан чем угодно:

Провал профессора Плейшнера. Семнадцать мгновений весны

Средства связи развивались благодаря этой неисчерпаемой идее:

Трубные звуки средневековых герольдов
Дымовые сигналы американских индейцев
Оптический телеграф Шаппа
Телефонный аппарат Белла

Даже герой Мэтта Деймона в фильме «Марсианин» в отсутствие другой связи использовал поворот головы марсохода, чтобы принять сигнал с Земли:

На Марсе без связи


С помощью сигналов объявляли рыцарские турниры, сообщали о нападении, управляли войсками и просто общались. Сначала сигналы использовались только между людьми. Потом инженеры догадались, что информацию можно передавать и между техническими системами. И это была следующая по важности идея для информатики и управления. В качестве носителей сигналов по-прежнему использовали что угодно, только теперь то, что удобно для техники.

Скажем, компьютер третьего рейха «Цет 1» был построен на механических реле. Информация в памяти кодировалась положением металлических пластинок:

1938

Реплика механического компьютера Конрада Цузе
В советское время изобрели элементы автоматики, работающие на использовании сыпучих материалов и силы тяжести (а. с. 1126729):
Регулятор времени работает, пока конус не закупорит отверстие
Только при работе 1 и 2 каналов сигнал будет работать и в 4 канале
Изменение направления истечения и суммирование сигналов

Но механические сигналы в технике теперь редкость, чаще используются электрические, электромагнитные, оптические и акустические сигналы, закодированные специальным образом.

Техника воспринимает в качестве сигнала изменение какой-то величины: напряжения, частоты, яркости, громкости — как задумают инженеры. Эти величины могут изменяться плавно, и если сигнал может принимать любое непрерывное значение, он называется аналоговым. Но при передаче и хранении аналоговый сигнал неизбежно искажается, затухает, к нему примешиваются посторонние «шумы». Поэтому сигналы придумали квантовать — то есть принимать за сигнал не любое изменение величины, а только скачки на определённые ступени. А чтобы сигналы было удобнее запоминать и обрабатывать, их стали дискретизировать — то есть представлять в виде последовательности значений через равные промежутки времени:

Аналоговый сигнал
Квантованный сигнал
Дискретный, или цифровой сигнал

Так появились цифровые сигналы, которыми оперирует практически вся современная электроника. С точки зрения управления сигнал — это чистая информация, набор цифр. Как и прежде, носителем сигнала может быть любой физический процесс. Поэтому одна и та же картинка из интернета перелетает в виде тока по проводам, радиосигнала через вайфай или лучей света в оптоволокне.

Дискретная «цифра» победила непрерывный аналоговый сигнал из-за удобства и однозначности расчётов и управления, надёжности доставки. Но она по определению обедняет исходный сигнал. Поэтому по закону динамизации можно предсказать, что в будущем появятся надёжные и точные «непрерывные» компьютеры, системы связи и интерфейсы. Трёхмерное моделирование перейдёт от дискретных плоских «полигонов» к точным поверхностям.

Дизайнер не должен забывать, что любой сигнал имеет материальную природу, связан с передачей вещества или энергии. Поэтому у него есть мощность, отношение сигнал/шум, пропускная способность и неизбежные потери. Графический указатель может потеряться в окружающей среде. Толстые рамки в таблице могут помешать чтению. Письмо с поручением может попасть в спам или просто быть неправильно понято исполнителем. Пилот может принять мигание лампочки за другой индикатор.

Объект управления может игнорировать или неверно реагировать на сигналы из-за их искажения или чрезмерного потока, из-за собственных поломок и ошибок. Управление может быть перехвачено другим управляющим, в том числе и самим объектом управления в автоматических и автономных системах.

Главное преимущество перехода от воздействия к сигналу:

Управляющий тратит гораздо меньше собственной энергии на передачу сигнала, чем на прямое воздействие на управляемого —

и теперь может заниматься только управлением. Благодаря этому переходу появились армии, государства, тайные общества, организации, предпринимательство, торговля, транспорт, системы связи, компьютеры, интернет и системы искусственного интеллекта. Наша цивилизация построена на сигналах.

P. S. Это был понедельничный совет о решении дизайнерских задач. Хотите знать всё о работоспособном дизайне, полезном действии, разрешении противоречий, законах, приёмах и формулах? Присылайте вопросы.

P. P. S. Открыт набор в Школу стажёров до 24 июля или пока есть свободные места. Занятия с 28 августа.

 

Поделиться

Цель рубрики — обсуждение вопросов дизайна всех видов, текста в дизайне и взаимоотношений дизайнеров с клиентами.

Мы публикуем комментарии, которые добавляют к уже сказанному новые мысли и хорошие примеры. Мы ожидаем, что такие комментарии составят около 20% от общего числа.

Решение о публикации принимается один раз; мы не имеем возможности комментировать или пересматривать свое решение, хотя оно может быть ошибочно. Уже опубликованные комментарии могут быть удалены через некоторое время, если без них обсуждение не становится менее ценным или интересным.

Вот такой веб 2.0.

Расскажите об управляемости: программа 2 Расскажите об управляемости: обратная связь Расскажите об управляемости. Часть одиннадцатая Расскажите об управляемости. Часть десятая




Недавно всплыло

1 4 4 Как сделать плавный переход от общения с администратором к директору? 1