Труды Дарвина буквально загипнотизировали человечество. Они внушили ложную мысль, будто бы мы 100%-но понимаем, как устроена живая природа. А что до техносферы, природы искусственной, природы №2? Тут уж вообще для нас, казалось бы, нет тайн, тут всё, как на ладони. Почему? Да потому хотя бы, что история техники нам в главных деталях известна. Все этапы технической эволюции можно при желании проследить. Увидеть, как простейшие «виды» вещей и машин – плуг, прялка, печь – постепенно превратились в более сложные образования. Как сменились сверхзвуковыми лайнерами, турбинами, реакторами АЭС.
Пофилософствовать о технике – занятие захватывающее, историки отчасти занимаются этим. Кто возится с паровыми машинами, тот выбрал для себя авиацию, но, удивительно, что обычно мало кто берётся, ПОДОБНО ДАРВИНУ, изучать всю Техносферу в целом, стараясь найти общие законы её развития.
Отчего-то так получается, что, сталкиваясь с искусственными конструкциями буквально на каждом шагу, подчиняясь многим требованиям и ограничениям, навязанным нам Второй природой (пример? температура среды, где мы проводим большую часть своей жизни, искусственно поддерживается в районе 20 градусов по Цельсию), окружённые ею и с фронта, и с флангов, и с тыла, мы, уподобляясь своеобразным слепцам, словно бы и не замечаем этой технической реальности, наших технических будней, всё же мало задумываемся о ней.
Не сложнее муравья
В школах, университетах учителя и профессора чересчур много толкуют нам о природном – о травках, пташках, но почти не затрагивают предметы и дисциплины, которые помогли бы нам разобраться в законах, управляющих Второй природой. И даже сегодня наука о ЕСТЕСТВЕННОМ почти полностью вытеснила из учебных программ, готовящих инженеров, врачей, юристов, будущих администраторов науку об ИСКУССТВЕННОМ.
И статей, брошюр, монографий об искусственном что-то не видно. Приятным исключением стала книга американца Герберта Саймона «Наука об искусственном». В ней автор излагает свой курс лекций, прочитанный в Массачусетском технологическом институте, курс, посвящённый сравнению методологии изучения естественных и искусственных миров.
По мнению Саймона, главная цель любой естественной науки в том, чтобы свести удивительное к обычному. Чтобы показать, как любая СЛОЖНОСТЬ, если смотреть на неё под верным углом зрения, оказывается на поверку всего лишь закамуфлированной множеством второстепенных обстоятельств ПРОСТОТОЙ. Что в кажущемся хаосе природных явлений скрыты простые закономерности, которые удаётся познать.
Задача наук о естественном – делать сложное простым?.. Похоже, при изучении систем искусственных перед учёным стоит прямо противоположное. Здесь требуется увидеть в ОБЫДЕННОМ – телевизор, компьютер, любой прибор, устройство, вещь – СЛОЖНОЕ!
... Саймон сомневается, будто бы самым трудным для изучения объектом мироздания, как это обычно принято считать, является человек. Учёный убеждён: человек по своей конструкции – существо довольно ПРОСТОЕ, и кажущаяся сложность его поведения обусловлена, в основном, сложностью внешней среды, в которой он живёт. В известной мере, пишет Саймон, человек не сложнее муравья. Взгляните на траекторию пути этого маленького труженика. Вот, допустим, вы наблюдаете, как эта кроха совершает утомительный маршрут по песчаному берегу. Сколько преград! Наносы песка, россыпь гальки, ракушки, маленькие лужицы-озера... Извилиста, замысловата оказывается муравьиная тропа, но всё это – не результат выполнения муравьем каких-то «задач», которые, якобы, муравей перед собой «ставит», а просто следствие особенностей рельефа той территории, где насекомое находится.
Из подобных рассуждений Саймон делает вывод: чтобы познать человечество, необходимо не заниматься самокопанием (пресловутое сократовское «познай самого себя»), а изучить «НАУКУ КОНСТРУИРОВАНИЯ», узнать законы Второй природы, которые-то в основном и формируют, лепят то, что и носит пока ещё гордое имя – ЧЕЛОВЕК.
Помог несчастный случай
Уже в наши дни в известной мере начинание Батлера («скрещивание» дарвинизма с техникой) продолжил профессор Борис Иванович КУДРИН. Кудрин родился в 1934 году в городе Гурьевске, а через пару лет оказался на Турксибе, где тогда работал его отец. Далее случилась обычная в ту пору история: в 1937 году отца незаконно репрессировали. Во время войны вместе с матерью, врачом-фтизиатром, бабушкой и младшим братом жил в Алма-Ате... Учился в городе Новокузнецке, тогда назывался Сталинск, в Сибирском металлургическом институте имени Серго Орджоникидзе.
После окончания института два года работал преподавателем техникума, потом трудился в Кузнецком филиале Восточного углехимического института (ВУХИНа). В это время начали строить Запсиб, крупнейший металлургический комбинат страны, а с 1963 года Борис Иванович трудится в Сибирском отделении ГИПРОМЕЗа (Государственного института по проектированию металлургических заводов). Он занят проектированием строящегося Запсиба...
В 1971 году зачислен в аспирантуру, в 1973 защитил кандидатскую. В конце 1975 его, как хорошего специалиста по ремонту электрооборудования, пригласили в Москву. Многое связанное с техникой перепробовал Кудрин – крепла техническая память, интуиция, пытливая мысль прирожденного исследователя ставила вопросы и пыталась найти на них ответы. В кажущемся хаосе вещей, машин, агрегатов, различных устройств, аппаратов, приборов, сооружений – Кудрин давно уже подозревал это – должен был быть свой порядок.
Изделия человеческих рук появляются и исчезают из обихода не просто так, а следуя каким-то вполне определённым закономерностям. КАКИМ? Этот вопрос преследовал доктора технических наук Кудрина долгие годы. Давно занялся учёный поиском параллелей, которые прощупываются, если начать сравнивать мир промышленных изделий с иными «сообществами» –с миром животных, растений, сообществом слов. А начать эту увлекательную работу помог несчастный случай.
Вездесущая гипербола
…Кудрин жил тогда в Новокузнецке и собирался с друзьями в поход. Думали на плотах по равнинным речкам дойти до Оби, плыть намеревались целый месяц. Однако до плотов Кудрин так и не добрался: попал в тяжёлую автомобильную аварию – переломы рёбер, ног, рук.
Хирурги собирались даже отнять правую почку. Она долго не работала. 9 месяцев лежал без движения, стал инвалидом 2 группы, чтоб спасти почку, травили его антибиотиками, в какие-то моменты Борис Иванович думал, что ему уже не выкарабкаться...
Стал читать всякие лечебники, особенно про лекарственные травы (позже каждое лето уезжал в Саяны на Алтай собирать травы, почку вылечил сам, и ныне продолжает собирать старые травники, разные прописи, связанные с лечением растениями). В те мучительные месяцы врачи запретили многое: двигаться, разговаривать, читать, однако больной уговорил медсестру, и она однажды принесла из больничной библиотеки «Происхождение видов» Чарлза Дарвина. Скуки ради, Кудрин принялся за труд великого естествоиспытателя и чем дальше читал, тем больше увлекался...
В ту же пору столь же случайно на прикроватную тумбочку лёг и справочник по лекарственным растениям. Склонный по натуре к игре с цифрами, находясь под впечатлением дарвиновских идей, Борис Иванович начал систематизировать по разным признакам все перечисленные в справочнике растения. Один из построенных графиков получился до удивления знакомым. Никак не выходила эта кривая из головы. Только выписавшись из больницы, придя на работу, Кудрин сообразил, наконец, что график лекарственных растений точно совпадал с распределением электродвигателей по видам на Запсибе! Случайность? В это трудно было поверить...
Кудрин рассказывал мне. Когда мысли о биолого-технических аналогиях более или менее оформились в голове, захотел он поделиться ими. Так вот собрал своих и чужих подчинённых, человек 40 собралось, и сделал для них небольшой популярный доклад. Слушали внимательно, доброжелательно, но вопросов никаких. МОЛЧАНИЕ. Настойчивый Кудрин собирает тогда профессорско-преподавательский состав местного (Новокузнецк) Педагогического института, потом и Сибирского металлургического, который когда-то сам кончал. И опять явное непонимание.
А как раз в то время вышла у нас книга Станислава Лема «Сумма технологии». И решил обескураженный непониманием Кудрин написать письмо писателю-фантасту и большому техноведу. И только тут его идеи об ЭВОЛЮЦИИ МАШИН были наконец-то услышаны – с иностранцами порой легче договориться, чем с соотечественниками. Лем, прекрасно владеющий русским языком, прислал из Кракова ободряющий и одобряющий ответ...
Если взять любой достаточно большой и целостный текст – рассказ, газетная статья – и начать строить график частоты повторяемости слов: число слов– «одиночек», встретившихся в выбранном тексте только один раз, число слов, мелькнувших дважды, и так далее, – то получим особую кривую – спадающую ГИПЕРБОЛИЧЕСКУЮ ЗАВИСИМОСТЬ. Редких слов (они свидетели богатства языка Пушкина, Толстого и других выдающихся мастеров литературы) много, повторяются же неоднократно обыденные, банальные слова (их не так уж много). И чем слово проще, тем чаще оно встречается.
Интересно тут вот ещё что. Гиперболическому закону распределения объектов самой разной природы подчиняются не только слова, но и виды животных, растений, машин. Да, занимаясь статистическими подсчетами, Кудрин быстро обнаружил: турбогенераторы, электрические агрегаты, теплофикационные кабели и котлы, автотранспорт, металлургические агрегаты – практически любые представители царства Техники повинуются вездесущей гиперболе. Она – норма, закон правильного положения вещей.
В настоящее время среди биологов становится общепринятой точка зрения: чем выше РАЗНООБРАЗИЕ видов в природе, тем выше стабильность, жизнестойкость сообществ растений или животных. Снижение же разнообразия (о нём печально напоминают нам данные Красной книги) даёт результаты отрицательные. Поэтому-то и для поэта, и для натуралиста так важен крутой спад гиперболы, свидетельствующий о нетривиальности стихов и здоровой игре животной или растительной жизни.
И к технике применимы те же общие соображения. И потому столь нелепа была прошумевшая в СССР мода на строительство самых-самых (вот им капиталистам!) гигантских домен, колоссальных химических реакторов, словом, агрегатов огромной единичной мощности (домны-гиганты по 2700, 5000 кубов). Ибо курс, ставка только на них, убежден Кудрин и пытается убедить других, – линия в технике ТУПИКОВАЯ. И самое большое вовсе не значит, как прежде многие считали, самое эффективное...
Один из важных выводов, к которому пришёл профессор Кудрин, он формулирует так: «Между уникальными объектами и всей остальной массой техники существует определённая пропорция, которая и создает устойчивость и наивысшую эффективность всей системы. Эта закономерность, грубо говоря, утверждает, что на одну электростанцию мощностью 10 тысяч мегаватт (МВт) должно быть 10 станций по тысяче МВт, 100 по 100 МВт и 10 миллионов станций-малышей мощностью по 1 киловатту каждая».
Мышата и машины-«мутанты»
В биологии есть понятие биоценоза – сообщества живых организмов. По аналогии можно говорить и о ТЕХНОЦЕНОЗЕ – взглянуть на промышленное предприятие или даже отрасль как на систему сосуществующих разнообразных изделий техники.
Кудрин занялся изучение техноценозов и всё более убеждался, что развитие технических систем, техники в целом идёт по определённым законам, во многом напоминающим законы Дарвина. Тут можно видеть и борьбу видов, и тупиковые ветви технической эволюции, и экологические ниши и многие другие схожести. (Кудрин, перепробовав слова техникознание, техниковедение, техникология, пользуется в своих работах термином «технетика», который, по его мнению, включает технику, технологию, материалы, готовые изделия, т.е. сырье, продукцию и отходы.)
Новые виды (Кудрин сетует в одной из своих статей, что понятие «вид» не определено, что технетика, как эквивалент биологии, ещё не преодолела времен Линнея и Ламарка) редко осваивают совершенно новую «экологическую нишу». Так было с первыми самолётами, соперников в небе вначале у них не было, с граммофоном. Но это – исключения. Чаще новый вид техники пытается вытеснить предшествующие образцы из уже занятой области. К примеру, электропроигрыватель когда-то вступил в борьбу с патефоном, мотороллер – с мотоциклом и автомобилем. «Адам Козлевич, – пишет Кудрин, – под лозунгом «Эх, прокачу!» вторгся в экологическую нишу уже занятую, и хотя Ильф и Петров показали крах героя, в целом несомненна победа такси над извозчиками».
Имеются в технике (нам проще пользоваться, а читателю понимать это слово, хотя, по сути, тут уже речь идет о технетике) и вымирающие виды. Потерпели поражение дирижабль, «Ту-144». На наших глазах уходит мотороллер, слабо приспособленным оказался он к нашим условиям, его вытеснили мотоциклы и мопеды. Побеждённый вид исчезает, но порой за счёт специализации ниша, когда-то единая, делится. Многоламповые приемники – «Мир», «Балтика» – были вытеснены телевизором, однако специализация сохранила их подобие – приёмники карманные, промышленную связь.
«В борьбе за существование, – пишет Кудрин, – могут быть любопытные случаи: побеждённый мотороллер, кажется, всё же нашёл для себя жизненную лазейку. Его, видимо, будут использовать в больших городах при транспортировке малых грузов на небольшие расстояния».
Ещё параллели с Дарвиным. В мире живого более простые особи оставляют после себя больше семян, потомства, более сложные организмы (млекопитающие) менее плодовиты. И в технике сходное: болтов одинаковых – миллионы, ЭВМ, если их сравнивать с болтами, – единицы.
В технике, как и в биологии, простейшие изделия, те же болты, сразу же становятся «взрослыми» – готовы к функционированию после изготовления. Иное для сложных изделий –машин. Им ещё надо «взрослеть», они требуют «воспитания» – доводки. Каждое такое изделие имеет обычно свою индивидуальность (болты же все на одно «лицо»). И чем машина сложнее, тем более отличается она от предусмотренного первоначальным «документом» (генотипом?). Это хорошо известно наладчикам. Поэтому сложному изделию техники часто присваивают особый заводской номер – «имя».
Как и в биологической жизни, в технике приобретённые организмом-изделием признаки – в процессе эксплуатации установки на предприятии в неё вносятся разные усовершенствования, доделки – не наследуются. Ну, как здесь не вспомнить знаменитый опыт, его поставил немецкий учёный Август Вейсман (1834-1914), пожелавший опровергнуть взгляды француза Жана Батиста Ламарка (1744-1829), полагавшего, что виды приобретают новые признаки под влиянием внешней среды и передают их по наследству. В 22 поколениях отрубали хвосты у мышей, и всё же новые мышата рождались хвостатыми!
И с машинами та же история. Какими бы существенными ни были вносимые в изделия изменения, они не воспроизведутся «в потомстве», если эти новации не будут зафиксированы на «генном уровне», в документах-бумагах – рабочих чертежах. Для получения машин-«мутантов» произошедшие в них перемены обязательно следует вносить в действующую техническую документацию.
Ухабы техногонки
Одно из следствий научно-технической революции – быстрый рост разнообразия выпускаемых изделий и быстрая замена их новыми образцами. Этот шквальный феномен Кудрин назвал «ВАРИОФИКАЦИЕЙ». Ежегодно в стране (в советские времена, во всяком случае) обновлялось до 20(!) процентов всех выпускаемых видов изделий. А ведь всего имеется 10-12 миллионов наименований изделий. Заводы выпускали часы около двух тысяч разных моделей, в том числе порядка тысячи разновидностей ручных часов. Промышленность изготавливает десятки тысяч одних только типоразмеров подшипников: от 1 миллиметра до 3 метров.
Это явление характерно для всех технически развитых стран. Достижения наук подстегивают вариофикацию, делают её более масштабной. Разнообразие вещей и машин растёт не по дням, а по часам, и это, казалось бы, должно только радовать. К сожалению, у вариофикации есть и минусы: увеличиваются издержки из-за более частой переналадки производства и неимоверных затрат труда на ремонт и запасные части, которых требуется тем больше, чем быстрее растет вариофикация.
«Кому не приходилось сталкиваться с тем, – пишет Кудрин, – что купленные в разное время выключатели и розетки не заменяются, раковина для умывания не ставится на старые кронштейны, из двух утюгов нельзя собрать один, приводной ремень вентилятора с автомашины «Москвич» одной модели не подходит для другой, соединительные шнуры зарубежных магнитофонов разных фирм не обеспечивают запись. Все проектировщики знают, что при вынужденной замене оборудования на равноценное (по техническим характеристикам) неизбежны неувязки из-за различия в габаритах, требованиях к энергетике...»
Всё это, итожит учёный, даёт очень неприятный эффект – АССОРТИЦУ: непрерывно генерируемые новинки поступают на предприятие, где уже есть старые образцы, и это порождает техническую мешанину, в которой трудно разобраться. С ассортицей, рассказывал мне Кудрин, имел дело ещё Иван Грозный, когда собирался штурмом брать Казань. Подвезли к крепости русские умельцы отлитые ими пушки и ядра-снаряды к ним. И тут внезапно обнаружилось – лили-то ядра в разных краях в тогда уже большой России, приёмы технологические, обычаи технические, понимание дела, исходные материалы были несхожими, – что калибры ядер плохо стыкуются с жерлами многих пушек... Грозный просто «решил» тогда проблему ассортицы: повелел рубить головы мастерам и дал приказ временно отойти от Казани...
Почему темпы техноэволюции выше, чем у биоэволюции? Да потому, что основные силы проектировщиков, конструкторов сейчас ориентированы на создание новинок. А что с ними будет, как они состыкуются со старыми изделиями и вообще со всем сообществом машин, приборов, вещей, – это уже мало кого волнует.
В живой природе генетические программы хранятся в организмах. В технике же «двойная спираль ДНК» вынесена из изделия. И работа над новыми типами изделий идёт прямо с документом-чертежом – это и есть «наследственная информация». В такой немыслимой для мира живого ситуации естественный отбор (если выражаться точнее, то, по Кудрину, следует говорить об ИНФОРМАЦИОННОМ ОТБОРЕ) в техносистеме можно миновать. Техноэволюция бешено ускоряется в случае правильных решений проектировщиков, однако при ошибках, а они нередки, появляются нежизнеспособные уродцы, техноинвалиды, засоряющие техническую «флору» и «фауну».
Неумение управлять «генными чертежами», ошибки в формировании техноценозов часто перечеркивают работу больших творческих коллективов. На ухабах техногонки теряются миллионы рублей.
Из-за промахов проектировщиков, к примеру, на Нижнетагильском металлургическом комбинате шесть лет поэтапно достраивали доменную печь. По тем же причинам готовые «в металле» прокатные станы не вводятся в строй по десяти и более лет. Они плохо стыкуются, с трудом вписываются в уже готовый техноценоз. И чем дольше пролеживает стан на складе, тем труднее его потом пустить: составляющие его изделия уже сняты с производства, документация (особенно в части норм) устарела и требует корректировки.
Можно ли устранить эти перекосы? Да, уверен Кудрин, техноэволюцией можно управлять, но для этого необходимо заняться изучением законов функционирования техноценозов, больших систем готовых изделий, а не гнаться лишь за новизной. Нужно создавать новую науку, системный подход к техноявлениям.
Кто заказывает музыку
Благая идея – напрямую сравнить природу естественную и искусственную, мир камней, растений и животных с миром машин. Как сравнить? Ну, хотя бы так, как это сделал однажды Кудрин: по степени СЛОЖНОСТИ. В статье «Техноэволюция и её закономерности» он писал:
«Глубоко укоренилось мнение, что астрономия, физика, химия, биология, другие науки естествознания – это первосортные, так сказать, науки, науки со знаком качества, а технические – то второстепенные, какие-то там прикладные. Заимствуя понимание последнего термина у Митрофанушки, правомерно утверждать, что любая наука «приложена» к своей части объективно существующего мира и исследует закономерности этой части...»
И далее Кудрин продолжает: «Взгляд, что технические системы «проще» биологических, широко распространён. Но обратимся к цифрам. На мощном блоке электростанций в систему управления входят 106 электронных элементов, в Эйфелевой башне – 2,5 106 заклёпок. На крупном металлургическом заводе различных электротехнических изделий, узлов, блоков и деталей изделий – 1010 (общее количество всех изделий и деталей оценивается в 1011). Мы не в состоянии практически перебрать это число элементов, а можем лишь установить систему обозначений».
Вот тебе и простота техники! Занявшись классификацией систем, Кудрин располагает их по сложности в таком порядке: физические (неорганический мир), биологические (мир живого), технические, информационные и социальные. Оставив за скобками две последние системы, отметим, что фундаментальные законы физики и биологии – новые законы, установленные учёными, – несомненно, способствуют ускорению технического прогресса. Однако настолько ли уж пряма тут зависимость, как это обычно принято думать?
Вот мнение Кудрина: «История убедительно свидетельствует, что большинство изделий создавалось не на основе предварительных теоретических расчётов, основанных на новых законах и предпосылках, а на основе инженерного творчества, экспериментирования при решении конкретных задач, путём проб и ошибок. Единичны открытия на «кончике пера», массовы – инженерные решения».
Так, в Париже с 1808 по 1950 год было запатентовано 120 конструкций зонтиков. Едва ли кто начнёт утверждать, что очередная конструкция требовала открытия новых законов природы. Так что открытых уже законов естествознания достаточно для развития технетики на долгие-долгие годы. Слегка иронизируя, Кудрин отмечает истинную связь между науками естественными и «искусственными», между запросами естествознания и технетики: «Конечно, углубление познания неизбежно. Можно преклоняться перед обработкой 13 000 измерений, которые позволили создать высокоточную единую теорию движения внутренних планет солнечной системы, и высоко оценить работу, обеспечивающую среднеквадратические отклонения, например, Марса до 1 километра. Но несмотря на несравненно большие затраты и несоизмеримую технику, эта работа не сравнима по значению с революцией Кеплера и Ньютона, теорией планет и таблицами Леверье.
Иное дело применительно к технетике. Объёмы выпускаемых изделий непрерывно растут, качество их меняется. Проблемы эксплуатации действующей техники увеличиваются. Технология всё разветвляется и усложняется. Требования к материалам со стороны готовых изделий и технологии строже, а к исходным – хуже. Ограничения на отходы – всё жёстче. А всё вместе это означает, что количество задач, которые необходимо решать, не уменьшается, а растёт».
Мир так изменился, что «технетика стала заказчиком физики, химии, биологии. Следовательно, естественные науки стали прикладными к требованиям технической реальности. Происходит, осознаваемое немногими, изменение соотношения: кто для кого».
Юрий Чирков.
На снимке: профессор Б.И.Кудрин.