//Электрификация металлургических предприятий Сибири. Выпуск 3. − Изд-во Томского университета. - Томск, 1976. − С. 171-204

 

 

ПРИМЕНЕНИЕ ПОНЯТИЙ БИОЛОГИИ ДЛЯ ОПИСАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ БОЛЬШИХ СИСТЕМ, ФОРМИРУЮЩИХСЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ

Б.И.Кудрин

 

Мы знаем только одну единственную науку, науку истории.

Историю можно рассматривать с двух сторон,

ее можно разделить на историю природы и историю людей.

Однако обе эти истории неразрывно связаны … .

 

К.Маркс и Ф.Энгельс

 

Одним из следствий научно-технической революции является быстрый рост разнообразия выпускаемых изделий и быстрая замена выпускаемых изделий новыми и новейшими. Это явление порождает достаточно много раз­личных проблем, затрагивающих самые широкие интересы общества [l, 2].

В Советском Союзе за последние 10-15 лет ежегодно создается при­мерно 4 тысячи новых образцов машин, оборудования, аппаратов и прибо­ров. В то же время ежегодно снимается с производства более тысячи ус­таревших конструкций [3]. В США в 1969 г. доля новой продукции, не производившейся за 5 лет до того, составила в электротехнической про­мышленности 20%  (в 1959 г. – 12%), в общем машиностроении – 18% (14%), в химической промышленности 19% (16%). Можно считать, что ежегодно на рынке США обновлялось в конце 60-х годов в среднем 12-14% продукции обрабатывающей промышленности [4].

Электротехвическая промышленность СССР в  1973 году освоила произ­водство 1290 новых видов изделий против 585 в 1968 году. Средний цикл (от технического задания до изготовления первых образцов) по уникаль­ному электротермическому оборудованию сократился в I971 - I973 гг. до 3,5 - 4 года против 5 - 7 лет до 1969 г., по бытовым электронагревательным приборам - с 2 до 1,2 года [5]. За период 1961 - 1970 гг. номенкла­тура источников света увеличилась с 750 до 1115 типоразмеров [6]; но­менклатура светотехнических электроустановочных изделий насчитывает 420 типоразмеров, ежегодно заканчивается 20-25 разработок, снимается с производства

5 8 изделий [7].

Это явление» определенное наш как вариофикация - делание различ­ного [8], одна сторона технологической эволюции (техноэволюции). Дру­гая сторона заключается в том, что новые виды машин, оборудования, ап­паратов, приборов, изделий и т.п. поступают на определенные предприя­тия (город, район) и вместе со старыми изделиями, уже находящимися там, образуют системы (в первом приближении -  замкнутые), формирование кото­рых определяется закономерностью, имеющей общий характер. Образовавшиеся системы характеризуются значительным разнообразием изделий одого семейства, например, электрических машин [8,9]. Это явление определено нами как ассортица - сосредоточеиие, появление различного в системе, ограниченной в пространстве-времени. (Термины разнообразие, многообразие  «заняты»  теорией информации [10, 43],  философией [11] (см. также [25]), a   πoixiλia,

πoλiμεδid, υcrictas, multiformitas, pluriformitas   - неудобны).

Рассматривая вопросы техноэволюции, естественно обратиться к по­нятиям, применяющимся при изучении органической (биологической) эво­люции.

Уже более ста лет сам термин «эволюция» используется в биологии для обозначения процессов исторического развития различных живых организмов. Наиболее полное определение эволюции предложено. ФДобжанским и Е.Безингером, которые выделяют следующие главные особенности би­ологической эволюции (в изложений К.М.Завадского [10]).

I. Эволюция - творческий процесс. Ее основой является «возникно­вение новшеств», опирающееся на существование практически неограни­ченных возможностей перекомбинации  генов. 2. Наличие новшеств необхо­димо, но недостаточно для эволюции, так как биологически ценны только новшества, обеспечивающие выживание особи и вида. 3. Оценка новшеств - кибернетический процесс естественного отбора, закономерно приводящий популяции и виды в гармонию с окружающей средой и накапливающий в генотипах информацию о прошлых и настоящих окружающих условиях. 4. Эво­люция совершается путем проб и ошибок, так как естественный отбор «оппортунистичен»: он приспосабливает вид к условиям, существующим только в данное время и в данном месте. Приспособление к данной сре­де может затруднить приспособление к будущей среде: эволюция всегда включает риск неудачи (ее «оппортунизм» содержат опасные моменты, свя­занные со специализацией). 5. Эволюция противоположна онтогенезу, ко­торый совершается по заранее заданной программе. Эволюция - это непрограммированное (нецеленаправленное) развитие. 6. Преемственность - фундаментальное свойство эволюции: каждое изменение обусловлено предшествущими изменениями и обусловливает те изменения, которые после­дуют за ними. Поэтому для эволюции необходима и преадаптация.

В комплексе биологических наук исключительно важная роль принад­лежит эволюционной теории, разработанной главным образом Дарвином. Как отметил И.И.Шмальгаузен, «только в дарвинизме эволюционная теория осуществила синтез всех биологических знаний» [13]. Главными фактора­ми эволюции всех живых существ, по Дарвину, являются изменчивость, наследственность и естественный отбор.  «Выражаясь метафорически, можно сказать, что естественный отбор ежедневно, ежечасно расследует по всему свету мельчайшие изменения, отбрасывая дурные, сохраняя и слагая хорошие, работая неслышно, невидимо, где бы когда бы только ни представился случай, над усовершенствованием каждого органического существа по отношению к условиям его жизни, органическим и неоргани­ческим» ([14], стр. 174).

Одним из наиболее важных итогов дальнейшего развития теории эво­люции явился переход ученых от организмоцентрического стиля мышления к популяционно-статистическому. Изменение стиля мышления связано с преодолением идей лапласовского детерминизма, с внедрением в науку вероятностного подхода, идей кибернетики и системных взглядов. Ранее, закономерности развития видов отождествлялись, сводились к закономер­ностям развития особей. Возникшая недавно популяционистическая кон­цепция предполагает, что наименьшей единицей жизни, способной к эво­люции, и специфическим ее носителем является местная популяция, т.е. часть населения вида, устойчиво заселяющая определенную территорию и имеющая численность, достаточную для надежной работы отбора. Эта популяционная концепция эволюции воплощает в себе современный дарвинизм и служит фундаментов синтетической теории эволюции [12].

Выделение популяции как элементарной единицы эволюции обусловле­но тем, что именно в популяциях возникают, накапливаются и перекомби­нируются мутации, происходит перестройка наследственной основы орга­низма, применяется наследственно обусловленная норма реагирования. «Соревнование особей и естественный отбор протекают также в основном внутри популяции, и если биогеоценоз есть арена первичных эволюцион­ных преобразований, то входящая в его состав популяция данного вида организмов является наименьшей эволюирующей единицей» [13].

Объединенными усилиями систематиков множество существ живого ми­ра распределено по различным естественным категориям, из которых наи­более важной является вид. Биологический вид является одним из ярких примеров объективного существования в природе явления, не данного нам в чувственно-воспринимаемой форме.

Применительно к электрическим машинам будем считать видом (типоразмером) электрическую машину, отличающуюся численной и качественной характеристиками: величиной номинальной мощности и наименованием типа. Например, вид 28А. В этом случае двигатели A7I-2, А72-4, А81-6, А82-8 будут одного вида [9]. Этот вид относится к роду асинхронные электро­двигатели, семейству электрические машины.

Каждый отдельный двигатель является, с одной стороны, фенотипом, особью, созданной как конкретный результат информации, заложенной в конструкторских чертежах (генетическая, наследственная информация), с другой, - представителем данной популяции.

К электрической машине как к виду могут быть соотнесены общие признаки вида [15]: численность; тип организации (единая наследствен­ная основа); способность в процессе воспроизведения сохранять качест­венную определенность; дискретность; экономическая и географическая определенность; многообразие форм; историчность; устойчивость; це­лостность.

Предлагаемое определение вида не является исчерпывающим, а исполь­зуется нами в практике проектирования электрического хозяйства метал­лургических предприятий как рабочее. Понятие вида не уточняется из-за наличия и необходимости рассмотрения большого количества фактического материала, из-за различия взглядов, например, на заменяемость (меха­нический участок - обмоточный; предприятие - снабженческие организа­ции) и др.

Понятие вид должно быть сформулировано для одной цели - описание техноценозов, сукцессии экосистем, другими словами, для описания техноэволюции. Обращаясь к истории биологии, можно отметить, что, хо­тя известно определение вида, данное еще Аристотелем, борьба за признание этого понятия длилась много веков и не завершилась при К.Линнее и Ч.Дарвине, которые во многом показали объективность существования вида.

Множество установленных на предприятии электрических машин обес­печивает функционирование предприятия и образует систему, рассматрива­емую как единое структурное целое и характерную для ограниченного пространства, в котором сложились определенные условия, меняющиеся под действием внешних и внутренних факторов. Используя представительную выборку будем характеризовать такую систему установленным количест­вом электрических машин и распределением видов по повторяемости [8].

Изложенное соответствует сложившимся понятиям в экологии (от греческого oikos  - дом, место), которая посвящена изучению взаимоотношений живых организмов, растительных или животных, со средой; это изучение имеет целью выявить принципы, управляющие этими отношениями [16].

В экологии центральным является понятие экосистема (биогеоценоз), которое обозначает свойственную определенным условиям физической сре­ды и характерную для реального географического пространства совокуп­ность растений и животных, связанных между собой тесными взаимоотно­шениями. Эта совокупность производящих и потребляющих растений и жи­вотных,  в результате длительного развития при воздействии соответству­ющих физических факторов, обладает высокой степенью динамической ус­тойчивости (экологическим равновесием).

Отдельные виды «живут» вполне в определенных отличных друг от друга условиях. Но появление, сохранение или исчезновение вида (попу­ляции) в целом свидетельствуют о наличии объективных законов, способ­ствующих либо появлению, либо сохранению, либо исчезновению вида.

Все многочисленные и очень сложные причины, связи и зависимости, определяющие развитие вида во времени, приводят к различному распре­делению отдельных особей разных видов в экосистеме [17]. Общепринятой стала точка зрения, что чем разнообразнее число видов в природе, тем выше ее помехоустойчивость, устойчивость к любым внешним воздействиям,

Используя общие направления системотехники и сложившиеся опреде­ления, будем при рассмотрении вопросов технозволюции считать, что эко­система есть совокупность взаимосвязанных видов, рассматриваемая как единое структурное целое и характерная для ограниченного пространства, в котором сложились определенные условия, меняющиеся под действием внутренних и внешних факторов.

Представим крайне упрощенную электрическую машину А из популяции, входящей в экосистему - металлургическое предприятие. Пусть работа маши­ны А (возможность «выживания») определяется двумя физическими парамет­рами - температурой окружающего воздуха Т и величиной подводимого нап­ряжения U, причем Т1 и U1 - нижние пределы переменных, ниже которых машина вида А не встречается, Т2 и U2 -  верхние пределы. Предполагается, что Т и U - независимые величины. На плоскости с координатами Т и U будет существовать площадь, каждой точке которой поставим в соответствие пару  Ti, Ui:

                              T1 ≤ Ti ≤ T2;                                                        (1)

                              U1 ≤ Ui ≤ U2,

которая допускает выживание вида. Вся площадь, удовлетворяющая усло­вию (1) и представляющая весь набор возможных сочетаний Т и U, при котором может встречаться вид А, есть экологическая ниша вида А.

На реальные электрические машины, входящие в экосистему, действуюет в очень сложной форме и определяет их выживание большое количество факторов: температура окружающей среды, влажность, запыленность, состав и количество агрессивных газов, габариты и вес, величина нап­ряжения, отдаваемая и потребляемая мощность, способы и габариты при­соединения к механизму, качество потребляемой электрической энергии, частота включения, способность к перегрузкам и др.

Для каждой электрической машины, как вида, могут быть составле­ны предельные значения для всех факторов, в результате чего может быть образован n - мерный объем - экологическая ниша.

Экологическая ниша вида А есть объем в n -мерном эвклидовом век­торном пространстве, определенный минимальным и максимальными значе­ниями факторов среды, в котором обеспечивается выживание вида. Эколо­гическая ниша мыслится в рамках единой четырехмерной пространственно-временной структуры макромира, т.е. привязана в пространстве и во времени. Но экологическая ниша не место в эвклидовом пространстве, а модель описания природы и технологии.

Рассмотрим некоторые следствия при применении понятия экологи­ческой ниши (фундаментальной Хатчинсона [46, 47).

Пусть FА - объем экологической ниши, обеспечивающей выживание ви­да А, FB - объем экологической ниш, обеспечивающей выживание вида В. Примем для простоты все факторы среды равными, кроме одного, напри­мер, Т. Тогда объемы FA и FB при сравнении определятся величиной ми­нимального и максимального значения Т . Пусть  для  FA   Т лежит в пре­делах  Т1  ≤  ТА ≤  Т10 , а для ТВ (в том же масштабе)   Т4 ≤ ТВ ≤ Т6.

Тогда для одного и того же пространства экологических ниш FA в нем может быть размещено меньше, чем FB, а, следовательно, электри­ческих машин вида В в этом пространстве будет больше. Другими слова­ми, увеличение специализации, т.е. сужение разницы между максимальными и минимальными значениями факторов, вызывает потенциальное увеличение количества особей.

Экологические ниши не могут перекрываться, а лишь соприкасаются: если два вида начинают занимать одну нишу, то вид с большей конкурен­тоспособностью в борьбе за лимитирующий параметр (фактор) вытесняет другой, который элиминирует или занимает другую нишу (специализирует­ся).

Концепция экологической ниши позволяет поставить и перейти к решению таких вопросов, как оптимальное количество и объем экологи­ческих ниш для определенной экосистемы, например, сколько и каких электрических машин необходимо для нормальной жизнедеятельности крупного металлургического завода; максимально возможное количест­во особей в экосистеме; образование новых экологических ниш а прогнозировании их появления; влияние отдельных факторов на выживае­мость вида, уже располагающего экологической нишей, в том числе и таких, как эстетические требования (желательно выражение в количест­венной форме), требования различных инспекций, экономичность (одно из определяющих), ремонтопригодность, надежность. Когда появится вид, (особь), имеющий экологическую нишу, перекрывающую существующую, воз­никает необходимость уничтожения существовавшего вида (особи), желательно ли ускорить этот процесс или ему противодействовать?

Следует также определить закономерность попадания отдельных ви­дов в экосистему, например, электрических машин на металлургический завод, и этим охарактеризовать систему. Наконец, следует определить распределение видов по повторяемости отдельных особей и выявить в динамике смену и появление отдельных видов.

При всех этих исследованиях очевидна необходимость применения вероятностных методов исследования и принятия взгляда, что во всякой изолированной системе происходят такие изменения, которые приводят систему к ее наиболее вероятному, равновесному состоянию.

 Природные и технологические системы характеризуются равновеси­ем - сложным кибернетическим свойством систем, называемым гомеостазисом, представляющим собой стремление системы функционировать в границах устанавливаемых пределов или при постоянных условиях [48].

Для дальнейшего сравнения био- и техноэволюции сведем в таблицу основные термины, имеющие черта общности (табл. 1). Биологические оп­ределения приводятся в основном по [18] с использованием [17, 20]. Под организмом понимается любой живой объект, под изделием - предмет или совокупность предметов производства той или иной технологии. От­носить ли к изделиям доменную печь, прокатный стан или считать их экосистемами достаточно дискуссионный вопрос, имеющий аналогии в би­ологии [19]. Технологии есть «обусловленные состоянием знаний и об­щественной эффективностью способы достижения целей, поставленных об­ществом, в том числе и таких, которые, никто, приступая к делу, не имел в виду»  [I].

Поясним некоторые термины табл.1.

Вид как единица классификации, растений и животных и бинарная система наименования видов К.Линнея получили всеобщее призвание из-за объективности содержания, которая была подтверждена эволюционной теорией. Закономерности техноэволюции во многом определятся при изу­чении развития отдельных видов. Необходимость классификации всех вы­пускаемых и выпущенных изделий, всего созданного человеком ощущается, и находит отражение в потоке исследований по этому вопросу. По электрическим машинам, например, предложена единая классификация,         которая по выделению уровней и общему подходу близка определителям био­логии.

Очевидное и широко используемое в биологии понятие популяции следует шире применять для описания экосистем (а также техноценозов), так как ряд признаков, неприменимых к особям, характерны только для популяции как целого: плотность, смертность (для неремонтируемых электродвигателей - средний срок службы, для ремонтируемых - средняя наработка на отказ), рождаемость (поступление в экосистему двигателей изучаемого вида), распределение изделий по возрастам, характер территориального распределения, характеристики использования, генетическая приспособленность. Только массовый отказ рольганговых с полым рото­ром электродвигателей прокатного стана на Западно-Сибирском металлур­гическом заводе охарактеризовал неприспособленность этой популяции для рассматриваемой экосистемы (вне зависимости от возможной причи­ны: неудачный генотип или низкая квалификация обслуживающего персонала).

 

Таблица 1

Основные термины описания параллелизма био- и техноэволюции

Определение понятия

Наименование

биологи-ческое

технологи-ческое

Самостоятельно функционирующая единица

организм

особь

вид

изделие

особь

вид (типоразмер)

Элементарная единица эволюции, группа особей одного вида организмов, занимающая область пространства с определенными границами

Популяция

популяция

Ограниченное в пространстве и времени любое единство, включающее все популяции (все организмы (изделия))

биоценоз, биотическое сообщество

техноценоз

Сообщество и неживая среда (физико-химические факторы), функционирующие совместно и рассматриваемые как единое; взаимосвязанный комплекс организмов, характерных для известных геофизических условий

биогеоценоз (геобиоценоз), экосистема

экосистема

Направленное постепенное и закономерное изменение популяций в ряду поколений

Эволюция

техноэволюция

Материальный объект, содержащий закрепленную информацию и предназначенный для ее передачи и использования

Ген

документ

Устройство изделия, генетическая конституция, записанная с помощью символов; совокупность всех генов (документов), определяющая организм (изделие)

Генотип

генотип

Внешнее видимое проявление наследуемых признаков, реализованный комплекс признаков организма

Фенотип

фенотип

Возможность и способность к воспроизведению своего вида

размножение

изготовление

Внезапное наследственное изменение, любое изменение внесенное в документ, по которому изготавливается изделие

Мутация

вариофикация

Формирование экосистем количественно увеличивающимися видами так, что каждое из большинства видов представлено малым числом особей, по мере увеличения количества особей одного вида – число этих видов сокращается

(видовое разнообразие)

ассортица

 

Все учащающиеся изменения (каким бы образом они не возникали), вносимые в документы (и создание новых документов), которые определяют изделие и, в частности, появление изделий нового вида, есть отра­жение вариофикации, наиболее проявляющейся со времени научно-технической революции. В СССР в 1972 г, создано около 4000 наименований новых образцов машин, оборудования, аппаратов и приборов; освоен и начат серийный выпуск 3,7 тысячи новых видов промышленной продукции; снято с производства 1,3 тысячи наименований устаревших машин, обору­дования, аппаратов, приборов и изделий [22]. Электротехнической промышленностью в 1973 году освоено производство 1290 новых видов изде­лий против 585 в 1968 году.

Количество выпускаемых человеком изделий по видам стало одного порядка с достигнутым природой за миллионы лет: промышленность США уже производит около 20 тысяч видов различных электрических ламп.

Наряду с ростом числа видов резко усложнилось обозначение изде­лий, например, тип УК-4Н-УР-ц-2-01-б/250-У4 ТУ1б.539.548-72. Не каж­дый, даже специалист-электрик, скажет, что это удлинитель с тремя ос­новными и одной резервной розетками, предназначенными для присоедине­ния различных электрических приборов бытового назначения.

Не будем рассматривать порядка возникновения, причин и последст­вий вариофикации, существования параллелей с мутацией [18, 23], по­тому что автор ставит целью показать, что такое явление есть и что для использования и управления вариофикацией необходимо осознание  этого явления и его изучение. В этой связи достаточно вспомнить ста­новление генетики и ее сегодняшние результаты.

На функционирование экосистем большое влияние оказывает ассортица, которая заключается не только в чрезвычайном разнообразии из­делий, образующих техноценоз. К этому же явленна следует отнести принципиальные отличия в проектных решениях аналогичных объектов, напри­мер, стан 1700 Карагандинского и стан 2000 Новолипецкого металлурги­ческих заводов; определение высоты кабельных помещений машинных залов 8 м для кислородно-конвертерного цеха № 2 Западно-Сибирского металлур­гического завода и 3 м для такого же цеха в Липецке. Различные инсти­туты и даже отдела в пределах института (и группы внутри отдела) предусматривают в проектах для одного завода (одной экосистемы), напри­мер, разные способы прокладки кабельных коммуникаций для питания це­ховых троллеев, разные светильники для помещений одного назначения и др.

Ассортица была проверена для техноценозов металлургических пред­приятий Сибири, на которых 12 годовых выборок охватили 27632 элект­родвигателя, которые оказались 5618 видов, причем по одному разу встретилось 2868 видов [8]. Дополнительные исследования по Новосибир­скому металлургическому заводу (табл. 2) подтвердили большое разнооб­разие электрических машин, входящих в экосистему, и наличие объектив­ной закономерности формирования техноценозов.

Приведенные в табл. 2 сведения, характеризующие ассортицу, есть результат техноэволюции. Покажем наличие аналогии, возможность взаим­ного моделирования техноэволюции и биологической эволюции, взяв за основу кибернетическую схему регуляции эволюционного процесса, пред­ложенную И.И.Шмальгаузеном [24], который обосновал возможность приме-нения основных принципов кибернетики к изучению эволюционного процес­са.

Рассмотрим представленную на рис. 1 схему техноэволюции, начав с документа (оставляя в стороне классический вопрос: ovum vel avis, О первичности гена или клетки см. замечание С.Коэна [26, стр. 32]).

Документ содержит наследственную информацию, материализованный опыт предшествующих поколений. Так, любая электрическая машина созда­ется на основе трудов М.Фарадея, но в сегодняшних документах на из­готовление, например, серии А04 это уже не отражено. Количество доку­ментов, определяющее весь комплекс признаков изделия (все его сос­тавные части), сравнимо для некоторых изделий по порядку с генотипом высших организмов, где содержится около 105 генов.

При создании автоматических выключателей серии А3700 для определения технического уровня только низковольтных автоматических выклю­чателей объем перерабатываемой информации составил по патентному фон­ду 7·106 и по научно-техническим материалам 12 ·10б символов [27].

При наличии материально-энергетических условий по действующим дискретным документам осуществляется размножение отобранных вариантов, изготовление изделий с детерминированной структурой, жестко завязан­ными размерами, связями, компоновкой, исходными материалами с вероят­ностным разбросом параметров.

Происходит передача и усиление прямой, наследственной информа­ции. В популяции происходит увеличение (появление) информации, реали­зованной во время предыдущего цикла и закрепленной документально (ге­нетически).

Отбор генотипов ведет к реализации фенотипов.

Процесс преобразования наследственной информации в фенотипическую отражает, во-первых, появление и проявления индивидуальности из­делий (в частности, присвоение имен-номеров). Явление, хорошо наблюда­емое для изделий, начиная с определенной сложность – «характер» маши­ны, индивидуальность в работе и др. Вспомним А.Моруа: «Машины плохо обращаются о теми, кто их не любит». То же в биологии: простейшие (для нас), как и болты, все «на одно лицо» (или по крайней мере с меньшими «капризами», чем цветной телевизор).

Во-вторых, готовое изделие, и чем сложнее оно, тем более отли­чается от предусмотренного документом. Явление, хорошо известное проек­тировщикам и наладчикам. Осуществляется доводка, обкатка, испытания и затем изделия попадают в экосистему.

Указанное - иеизбежный результат вероятностно-статистического разброса показателей вокруг математического ожидания признака, преду­смотренного документом, и помех со стороны.

По каналу обратной связи через фенотипы оказывается воздействие на документ, либо минуя техиоценоз (см. метод ресурсных испытаний [31]), то есть непосредственно (аннулирование - при нежизнеспособном феноти­пе, внесение изменений - при неудовлетворительных признаках), либо через контроль, осуществляемый в экосистеме (удовлетворенность фено­типом). Это положение соответствует выводу, сделанному И.И.Шмальгаузеном: отбор идет по фенотипам, но отбираются генотипы.

Популяция, группа изделий одного вида, попав в экосистему, начи­нает активно захватывать жизненные средства, перестраивать видовой состав техноценозов. «Мы можем рассматривать воздействие популяции на биогеоценоз как передачу информации о состоянии и генетическом соста­ве популяции. Носителем информации является в этом случае только особь, т.е. фенотип или реализованный генотип» [24, стр. 27]. Ярким примером воздействия повой популяции является широкое применение ре­гулируемых электроприводов в сочетании с увеличением установленных мощностей [28, 29]. Тиристорные преобразователи не только вытеснили в поставках другие виды преобразователей, но и привели к созданию новой пуско-регулирующей и защитной аппаратуры, вызвали определенные изменения в системе электроснабжения.

В экосистеме начинается (точнее продолжается) никогда непрекра­щающаяся борьба за существование. Изделие или осваивает новую эколо­гическую нишу, или вытесняет предшествующее изделие из уже занятой. Результат борьбы за существование определяют лимитирующие факторы, аналогичные закону Либиха [17], правильнее пределы толерантности Шелфорда.

Так, граммофон освоил новую экологическую нишу, электропроигры­ватель вторгся в занятую. На металлургических предприятиях идет мас­совая замена работающих электромашинных преобразователей средней мощности тиристорными. Для трансформаторов 10/0,4 кВ (6/0,4) объем экологической ниши значительно ограничен, а популяция ограничена су­ществующими нагрузками и набором объектов. Появление сухих трансфор­маторов и трансформаторов с совтоловым заполнением не привело к вытеснению масляных трансформаторов: они для металлургических предприятий остались основным видом. Есть определенная цикличность в борьбе за существование предохранители - тепловые расцепители, короткозамыкатели с отделителями - масляные выключатели, напряжение 3 и 6 кВ для высоковольтных двигателей до 1000 кВт,

Борьба за существование внутри экосистемы находит свое выражение в воздействии экосистемы на популяцию путем прямого (например, выбра­сывание радиоактивных датчиков уровня, разукомплектование части авто­матики насосных станций) и косвенного (отключение автоматики въезда в цех) истребления изделий.

«Без избирательного уничтожения, конечно, нет и эволюции, однако избирательный характер элиминации определяется не хищниками, или дру­гими внешними факторами, а свойствами самих особей - формами их органи­зации и жизнедеятельности. Таким образом, уничтожение принимает за­кономерный характер движущего механизма эволюции только через посред­ство внутренних сил, действующих внутри данной популяции» [24, стр.27].

Элиминация существующей популяции происходит потому, что у нее часть показателей «хуже», чем у вновь пришедшей: серия асинхронных электродвигателей 4А и 4АК,  запроектированная взамен серии А2 и АК2, имеет повышенный к.п.д. на 0,3-0,6% и сниженную массу на 15-20%, се­рия СД-2 и СГ-2 против СД и СГ, соответственно, - 0,2-0,8% и 30% [30]. Такими показателями могут быть но только экономические, но и эстети­ческие, эргономические и другие требования.

Как было показано выше, экологическая специализация увеличивает количество возможных экологических ниш и количество изделий, которые способны выжить в данной экосистеме (процесс, совпадающий с общим направлением техноэволюции), что увеличивает ассортицу.

До 1951 г. выпускалось девять различных серий асинхронных элект­родвигателей мощностью до 100 кВт. С 1951 г. эти серии были заменены единой серией. В 1964 г. в массовое производство внедрена новая еди­ная серия асинхронных электродвигателей мощностью 0,6-100 кВт, и пос­ле неудачной промежуточной серии, внедрена (1972 г.) очередная новая единая серия с модификациями основного исполнения, специализированного по конструкции, по условиям окружающей среды, узкоспециализирован­ного исполнения и по способу монтажа [32].

Каждая следующая серия содержит большее количество видов, что усиливает ассортицу. Следует учитывать также, во-первых, что двигате­ли старых серий продолжают работать и сроки их службы превосходят в 2-5 раз сроки освоения новой серии. К тому же некоторые старые серии проектируются  и заменяются по частям [34]. Для крупных электрических машин переменного тока срок обновляемости, т.е. период от начала  серийного производства новой машины до снятия ее с производства и заме­ны, составляет около 12 лет при среднем «возрасте» выпускаемой машины 7 лет [33].

Во-вторых, наметилась тенденция к снижению применения универсаль­ных, общепромышленных двигателей, что объясняется углублением специа­лизации, применением двигателей для конкретных условий и для конкрет­ной отрасли (увеличение количества экологических ниш). Уже выпускают­ся специальные сельскохозяйственные двигатели, двигатели для горной, химической, металлургической, нефтяной промышленности и др., которые имеют свое количество типоразмеров, определенное минимальными для данной серии затратами в сфере производства и эксплуатации [35].

В последнее время участились сообщения об унификации как между, сериями, так и внутри серий. Например, серия автоматических выключа­телей АЕ2000 на ток от 25 до I00A состоит из трех типоразмеров и за­меняет 5 серий и в них 9 типоразмеров [36].

Изложенное в последних примерах относится, скорее, не к видам, а к более крупным таксономическим единицам. Но мы считаем, что и к техноэволюции применимы слова Дарвина: «Группы видов, т.е. роды и се­мейства следуют в своем появлении и исчезновении тем же самым правилам,  каким следуют отдельные виды» [14, стр. 422].

Таким образом, контроль популяции, осуществляемый экосистемой, приводит к отбору, к оценке отдельных признаков, к (не)приемлемости по­пуляции, к (не)целесообразности дальнейшего воспроизведения вида. «Контрольный механизм биогеоценоза представляет собой не что иное, как «борьбу за существование» Дарвина, связанную с естественным отбо­ром" [24   стр. 51].

В целом, как указывал И.И.Шмальгаузен, предложенная им киберне­тическая схема регуляции эволюционного процесса является лишь перефразировкой дарвиновского понимания эволюции. Используя предложенные аналогии и интерпретируя их шире, можно сделать вывод, что закон ес­тественного отбора Ч.Дарвина является частью более общего - закона информационного отбора. Сведем изложенное в табл. 2 и укажем на неко­торое существенное отличие.

 

Таблица 2

Теория естественного отбора Ч.Дарвина

Теория информационного отбора

Любая группа животных и растений (организмов) имеет тенденцию к наследственной изменчивости

Любой документ – изменяется

Организмов каждого вида рождается больше, чем может найти себе пропитание, выжить и оставить потомство

Изделий изготавливается больше, чем есть свободных экологических ниш

Между множеством рождающихся особей происходит борьба за существование

Реализованные фенотипы ведут борьбу за существование при ограниченности вещественных и энергетических ресурсов

Особи, которые обладают признаками, дающими им какое-либо преимущество в конкурентной борьбе, имеют больше шансов выжить, и таким образом, подвергнутся естественному отбору. Выживание наиболее приспособленных

Популяции, которые обладают признаками, способствующими освоению новых или перераспределению в свою пользу существующих экологических ниш, образуют источник незакрепленной информации

-

Незакрепленная информация документируется и превращается в программу

В силу могущественного принципа наследственности каждая отобранная особь будет стремиться к размножению своей новой, измененной формы

Документ утверждается и становится действующим для изготовления изделия

 

Перед рассмотрением таблицы подчеркнем значение слова «естествен­ный» в понятии Ч.Дарвина, которое вытекает и из предпосланного книге эпиграфа Бутлера, и из дальнейшего пояснения: «Я назвал это начало, в силу которого каждое незначительное изменение, если только оно полез­но, сохраняется, естественным отбором для того, чтобы указать этим на его отношение к отбору, применяемому человеком. Но выражение, часто употребляемое Гербертом Спенсером: «Переживание наиболее приспособлен­ного», - более точно, а иногда и одинаково удобно» [14, стр. 156]. Укажем также, что прогресс или совершенствование изделия понимается  нами  в  смысле,  изложенном  В.Л.Комаровым: I) усложнение организации,  2) установление гармонии между формой и строением каждого органа и его функцией, 3) установление гармонии между организмом и окружающей его средой. Главное - это усложнение организации [37, стр. 44]. Ко­нечно, это положение нельзя абсолютизировать, что аргументированно было показано еще Ч.Дарвином [38, стр. 104].

Эволюция направлена, «... в длинной цепи эволюции организмов ус­ложнение организаций и усложнение действующей на нее среды является факторами, обуславливающими друг друга» [39, стр. 414]. Это усложне­ний привело к появлению   homo   sapiens,  который и положил начало техноэволюции.  Homo   sopiеcns   сравнительно недавно распрощался с геоцентрическим взглядом, но сохранил убеждение, что он во все време­на останется завершением эволюции, венцом природы. В этой связи не­вольно вспоминается предостережение, высказанное Ф.Энгельсом: «... Мы отнюдь не властвуем над природой, так, как завоеватель властвует над чужим народом, не властвуем на ней, так, как кто-либо находящийся вне природы... мы, наоборот, нашей плотью, кровью и мозгом принадле­жим ей и находимся внутри ее ...» (Ф.Энгельс. Диалектика природы. Госполитиздаг, 1953, стр. 141).

Техноэволюция - порождение природы на определенном этапе ее раз­вития, и, чтобы управлять техноэволюцией, надо прежде всего познать ее законы. При рассмотрении различных аспектов техноэволюции мы ис­ходили, в частности, во-первых, из убеждения в материальном единстве мира, в действии законов физики и химии на любом уровне структурной организации, из тезиса, что «логично предположить, что вся материя обладает свойством, по существу родственным с ощущением, свойством отражения» (В.И.Ленин. Полн.собр.соч., т.18, стр.91); во-вторых, что развитие диалектично и при этом есть  «повторение в высшей стадии из­вестных черт, свойств etc.  низшей...» (В.И.Ленин. Философские тетра­ди. М., 1965, стр. 203); в-третьих, из принципа неисчерпаемости мате­рии (В.И.Ленин. Полн.собр.соч., т.18, стр. 277). Последнее неразрывно связано с принципами развития и материального единства мира, о которых В.И.Ленин писал, что  «всеобщий принцип развития надо соединить, связать, совместить с всеобщим принципом  единства    мира, природы, движения, материи, etc..» (В.И.Ленин. Философские тетради. М., 1965, стр. 229).

Уникальность, неповторимость, разнообразие видов и форм сущест­вования живого основано на единстве генетического кода, лежащего в ос­нове всех форм живого и обусловленного структурой дезоксирибонуклеиновой кислоты. «Поразительно, как мало принципов использовала Природа для создания всего фантастического разнообразия живых организмов. По­истине magnum opus эволюционного процесса можно было бы назвать; «Тема с вариациями» [41, стр. 15].

Не останавливаясь на модели Дж.Уотсона и Ф.Крика, отметим, что они объяснилb, как молекула ДНК может передавать информацию и воспроиз­водить саму себя, и на этом основании был объяснен синтез белков и выде­лена единица генетической информации [18, 23].

Процессы, протекающие в неживой природе, определяются законами физики и химии, в частности, вторым законом термодинамики.  Жизнь ус­тойчиво не стабильна в термодинамическом смысле:  за счет переработки информации живое способно противодействовать увеличению энтропии.

А.А.Ляпунов, используя понятие информации, дал определение живого как высокоустойчивого состояния вещества, использующего для выработки сохраняющих реакций информацию, кодируемую состояниями отдельных моле­кул [42].

Из-за специфичности вопроса [1, 10, 11, 24, 25, 43] нами не рассматривается понятие информации. В качестве рабочего принято определе­ние [20], количественное определение по К.Шенноиу [43], а в качестве достаточно широкого - определение В.М.Глушкова: «Информация существует постольку, поскольку существуют сами материальные тела и, следова­тельно, созданные ими неоднородности. Всякая неоднородность несет с собой какую-то информацию» (44,  стр. 15].

Подчеркнем принципиальную разницу в использовании информации в неживой и живой природе. В неорганическом мире выделенный объект из­меняется под влиянием окружающей среды; при этом, можно сказать, объ­ектом используется информация для перехода в более стабильное, более вероятностное для данных условий состояние. Но как бы не были сложны и красивы поразительные очертания скал, созданных дефляцией, они появи­лись не в результате предварительного плана, не предусмотрены какой-либо программой:  нет материального объекта - носителя информации, по которому a priori   можно предсказать результат. (Результат предска­зуем на основе физико-химических законов по Лапласу-Ньютону точно; вероятностно-статистическим - с определенным приближением).

В процессе развития неорганического мира природа сделала качест­венный скачок: нашла способ записывать информацию и сохранять инфор­мацию во времени путем многократного воспроизведения копий; появился план, программа использования информации для создания системы, обла­дающей гомеостазисом. Природа пошла по пути специализации, создав ма­териальный носитель информации - ген, что позволило записать все жи­вое, в том числе, использовав примерно 25000 генов, человека как вид.

Следующим шагом, сделанным природой по пути специализации, яви­лось разделение функций: 1) появился материальный  объект, содержащий закрепленную информацию, - документ, выделившийся из гомеостатической системы, системы, которая создается по плану, программе, содержа­щейся в документе; уникальность и воспроизведение документа не зави­сят от способа и времени воспроизведения и функционирования гомеостатической системы-изделия; 2) воспроизведение (изготовление) изде­лия осуществляется во времени и пространстве в соответствии с закрепленной информацией, содержащейся в документе, с использованием определенного документом вещества и энергии, которые не принадлежат документу.

Представим изложенные соображения в виде схемы изменения приме­нения информации (рис. 2). У автора нет сомнения, что процесс специ­ализации, осуществляемый природой, не закончился.

Проблемы, порождаемые техноэволюцией, достаточно сложны. «Не бу­дем... слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вто­рую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, кото­рые очень часто уничтожают значение первых» (Ф.Энгельс. Диалектика природы. Госполитиздат, 1953, стр. 140). Вариофикация и ассортица могут быть иллюстрацией этого известного положения Ф.Энгельса.

 

 

Развитие неорганического мира

Эволюция (биологиче-ская)

Техноэволюция

Информ-эволюция

→

→

→

→

Использование информации, определяемое физико-химическими законами, при отсутствии материального объекта – носителя информации и отсутствии плана использования информации

Недокументаль-ная запись информации на молекулярном уровне при совмещении материального носителя информации и аппарата воспроизведения себя, и наличии плана использования информации

Документальная запись информации при пространственно-временном разделении собственно документа, способа его воспроизведения и вещественно-энергетического воспроизведения плана, предусмотренного документом

 

 

Рис. 2. Изменение применения информации

 

Эти явления и их последствия стали обсуждаться не только в спе­циальной литературе, но и в массовой, например, «Литературной газете». Я.Шестопал написал о вариофикации холодильников, телевизоров, утюгов (1965 г. в стране 60 заводов-изготовителей выпускало 54 модели утюга) и правильно ставил вопрос об унификации («ЛГ» 25.04.73, № 17), А.Чудаков поражен, почему человек принужден выбирать доску для резки овощей из 18 различных образцов («ЛГ», 31.07.74, № 31). Г.Кулагина настораживает, когда некоторые предприятия хвалятся тем, что ежегодно обновляют чуть ли не 30-40 процентов номенклатуры своей продукции. Он справедливо пишет, что далеко не всякая машина плоха, если она долго находится в производстве, и приводит пример автомобиля «фольксваген», который тиражируется и продается в миллионных экземплярах уже более тридцати лет, несмотря на обилие на рынке всяческих новинок («ЛГ», 26.03.75, № 13). Последнее указывает на действие механизма информаци­онного отбора, когда экосистема каждый раз сохраняет действующую до­кументацию.

Из предложенной схемы техноэволюции,  факта пространственно-вре­менного разделения информации (появление документа) и воспроизведения (размножения) изделия вытекает возможность самостоятельной жизни до­кумента (начало информэволюции): воспроизведение документа, индекса­ция документа, аннулирование или появление нового. Все это - уменьша­ет значение информационного отбора, т.е. действие обратных связей по полной схеме техноэволюции (рис. I), в частности, значение борьбы за существование в экосистеме.

Следствием показанного отделения документа явилось определен­ное смещение понятий, которое проиллюстрируем следующим примером.

В 1908 г. Г.Форд запустил в массовое производство «модель Т». Форд говорил: «Хочу создать машину, которая никогда бы не ломалась». К моменту снятия автомобиля с производства, в 1927 году было выпуще­но более 15 миллионов экземпляров. (Действовала полная схема информационного отбора). В этом же году цель была сформулирована президентом «Дженерал моторс» А. Слоуном иначе: «Основная проблема будущего - как сделать автомобили непохожими друг на друга и на прошлогодние мо­дели». (Четко сформулированное явление - вариофикация).

На нас надвигается оболесценция - заранее запланированная смерть товара [1, 2]: «Автоматы напялили на него однодневные ботинки, прик­леили к рубахе одноразовый воротник, пристегнули теряющиеся запонки, залепили дыры быстроотклеивающимся пластырем и всучили модную шляпу «Носи-Бросай». (Б.Зубков, Е.Муслин. Непрочный, непрочный, непрочный мир. Антология советской фантастики. М., 1967).

Управление этими и другими порожденными техноэволюцией явлениями, следует искать на пути изучения информационного отбора как целого, так и по составляющим, определяя причины, границы применимости, след­ствия, имея в виду, что «мы, в отличие от всех других существ, умеем познавать ее (природы) законы и правильно их применять» (Ф.Энгельс, диалектика природа. Госполитиздат, 1953, стр. 141).

Укажем еще на две аналогии, которые можно провести между естест­венным и информационным отбором. Ч.Дарвин писал: « Если вид однажды исчез с лица земли, мы не имеем оснований думать, что та же форма когда-нибудь появится вновь» [14, стр. 421].

Вымерли, подобно мамонтам, грузовые автомобили «Я-3», «Я-4», «АМО-2», «AМ0-3», «ЗиС-21», «ЗиС-42», «ЯА-2», «ЯГ-10», «ЯГ-122" и ряд других, легковые машины «Л-I», «ЗиС-102», «ЗиС-СПОРТ». В.Тишаков при­водит длинный перечень исчезнувших самолетов, тракторов, паровозов («ЛГ», 27.08.75, № 35). Список может быть пополнен множеством других видов изделий.

Общим в примерах является не только исчезновение вида, а то (и это главное), что при этом исчезает, утрачивается информация (генети­ческая в одном случае, документальная в другом). Мы утратили информа­цию не только собственно по машине, но изменилась технология: это и деревянная кабина и резина, которая сейчас другая, и магнето (было такое название), которое было покупным и изготовлялось по другим до­кументам, и способ обработки металлов, который изменился вместе с из­менившимися станками. Короче - другая система стандартов, техничес­ких условий на всё совершенно. В лучшем случае мы можем сделать неч­то похожее, как, не располагая информацией, сделал Вольке ручные часы могущественный старик Хоттабыч.

Ж.Б.Ламарк постулировал принцип прямого приспособления к усло­виям внешний среды (путем упражнения органов и наследования приобретен­ных свойств). Однако изучение эволюционных процессов показало, что приобретенные организмом признаки не наследуются. В процессе эксплуа­тации изделия (машины) на предприятии вносятся различные усовершенст­вования, изменения вносятся иногда во всю партию машин (популяцию экосистемы).

Важно отметить, что какими бы существенными или несущественными не были вносимые изменения, они не будут воспроизведены, если не бу­дут закреплены документально. Точнее, для воспроизведения измененных машин, изменения следует вносить в действующую документацию: приобре­тенные в процессе эксплуатации признаки не наследуются, наследуются только генетические изменения.

Кроме фактов, которые приведены ранее в подтверждение теории ин­формационного отбора, рассмотрим некоторые собранные нами фактические сведения по описанию электрического хозяйства металлургических пред­приятий.

Еще Ч.Дарвином отмечено, что «огромное число видов всех классов во всех странах принадлежат  к числу редких» [14, стр.425]. В настоя­щее время широко распространено убеждение, что чем более разнообразие видов в природе, тем выше ее помехоустойчивость,  что уровень разнооб­разия в биоценозах является индикатором состояния среды.

Нами было исследовано распределение видов электрических машин по повторяемости в экосистемах - металлургическое предприятие - и показана закономерность формирования техноценозов [8].

Счетное множество особей (фенотипов), которые все могут быть отнесены к некоторому, образующему  экосистему, числу видов одного класса, и само число видов распределены таким образом, что каждое из большинства видов представлено малым числом особей; а по мере увеличения  количества особей одного вида - число этих видов сокращается. Уменьшающееся число видов, при возрастающем количестве особей в каждом виде, основывается каждый раз последовательно на увеличивающемся числе видов, каждый из которых представлен уменьшающимся до единицы числом особей.                                                                               

Будем считать, что предложенная закономерность имеет объектив­ный характер и объясняется законами, определяющими биологическую и технологическую эволюции. Тогда логично следующее следствие.

Если при случайной выборке особей и группировке их по видам, уменьшение числа видов, по мере увеличения количества особей каждого вида, не происходит, и если методология учета корректна, то должны быть возмущающие причины, нарушающие обычный ход эволюции.

Эта закономерность аналогична существующим распределениям в ор­ганическом мире, представленным, в частности, в монографии К.Б.Вильямса [53], в которой рассматривается распределение групп с разным ко­личеством единиц, включая частоты видов с разным  числом особей, ро­дов с разным числом видов; хозяев с разным числом паразитов; видов, обнаруживаемых в разном количестве мест и в разные отрезки времени и др. Рассматривается распределение насекомых, животных, птиц, расте­ний.

Сравнение полученных нами зависимостей с данными, приведенными в монографии, показало хорошее совпадение, особенно с результатами S.Jarthside (сбор в клейкую ловушку 5186 особей насекомых 399 видов ni = 171, сачком 5665 особей 488 видов  n­i = 159), A.S. Corbet      (9031 бабочек 620 видов ni = 118), W.Kirby (805 видов 209 родов богомолов  ni = 82), J.A.Waterhouse (351 вид 111 рода ni = 52), Da Costalima, С.R. Hathaway   (1012 видов 175 родов ni = 60) и самого К.Б.Вильямоа Lepidoptera в световых ловушках 1933-1936 гг. особей 3541; 3275, 6828, 1977 видов соответственно 178, 172, 198, 154 ni =  32, 33, 37, 54).

Значительность выводов из найденных аналогий побудила к дальнейше­му проведению исследований, которые были продолжены в двух направлени­ях: I) определение устойчивости закономерности во времени  для видов одного класса (табл. 2) и 2) проявление этой закономерности на видах других таксономических групп, образующих техноценозы (табл. 3).

В таблицах для каждой выборки указано общее количество изделий u (особей - umis ), распределенных среди s видов (species ). Пусть ai = 1, 2, …, n; n <  S ) - класс, где каждый из j видов представлен равным числом особей. Общее число видов в выборке  определится как сумма видов по классам

;              (2)

количество особей в классе (суммарное количество особей одинаковой встречаемости)

 

                             ui = ai · ni;           (3)                                                   

количество особей в выборке

                        ;        (4)

Относительная частота появления класса             ;            (5)

В табл. 2 представлены документально определенные электродвига­тели, прошедшие капитальный (аварийные и плановые) и средний ремон­ты в электроремонтном цехе Новосибирского металлургического заводе. Годовой охват ремонтами на уровне 20% от числа установленных. За 1971 г. не учтены аварийно отремонтированные электродвигатели. В таб­лице приведены только редко встречающиеся виды (поступление в ремонт не чаще одного раза в месяц в среднем за год),

В табл. 3 указаны электродвигатели (часть таблицы распределения) по Кузнецкому металлургическому комбинату, отремонтированные в 1970 г.; автотранспортные специальные средства (автопогрузчики, тру­боукладчики, грейдеры, краны, прицепы) в цехах Западно-Сибирского металлургического завода (1974 г.); силовые кабели 10 кВ, питающие распределительные и понизительные подстанции Западно-Сибирского ме­таллургического завода. Для кабелей за вид принят кабель, соединяющий две подстанции и отличающейся сечением, маркой и длиной (дискрет­ность 100 м).

 Для оценки видового разнообразие техноценоза Новосибирского ме­таллургического завода в табл. 2 приведены численные значения неко­торых показателей разнообразия [17] без изменений, вытекающих, нап­ример, из исследования [56].

Показатель повторяемости изделия

                         .                                 (6)

Показатель доминирования [49]

                       ,                        (7)

Показатель видового богатства по Маргалефу [50]

.                      (8)

Показатель видового богатства по Менхинику [51]

.                       (9)

Показатель общего разнообразия Шоннона [43]

.             (10)

Показатель выровненности [52]

.                         (11)

Близость численных значений отдельных показателей, особенно совпадение показателя общего разнообразия Шеннона, подтверждает устойчи­вость формирования рассматриваемого техноценоза.

В качестве числовой модели распределения видов по повторяемости нами принималась гипербола [8]

,                               (12)

где k  ≈ ωi,  b = const. Выражение (12) использовалось главным образом для создания (выделения) серий ремонтируемых электродвига­телей (прогнозирование размеров серии и их количества) и оптималь­ного по количеству и номенклатуре обменного фонда. Результаты рас­чета на ЗВМ параметров выражения (12) применительно к распределе­ние табл. 2 приведены в табл. 3. Данные таблицы свидетельствуют о возможности применения выражения (12) с высокой уверенностью.

Учитывая, что гипербола расходится, Р.Фишер применил вместо ги­перболы логарифмический ряд как сходящийся ряд с конечной суммой, представив частоты распределения видов, содержащих различное число особей, в виде (нулевой член не включен)

.                          (13)

Сумма всех групп

.                             (14)

Соответствующий  ряду (13) ряд ui, т.е. особей в одном и том
же классе,

                      n1, n1x, n1x2 , … , n1xn-1.                                     (15)

Ряд, сходящийся с суммой

                     U = n1(1 – x).                                            (16)

Величина x может быть определена из выражения

                     .                                   (17)

Следовательно, при заданном числе видов и количестве особей этот ряд единственный.

Введем ...  индекс разнообразия

                                               ,                                   (18)  

который ниже, когда число видов ниже в отношении к числу особей, и выше, если число видов велико, тогда            выражение (13) может быть представлено в виде

                                     .              (19)

Эта предложенная Р.Фишером модель логарифмического распределе­ния [54] получила общее распространение [I7, 53] и широко обсужда­ется [56]. В монографии [53] показано, что гипербола есть предель­ный случай логарифмического ряда.

 

Таблица 3

Численные значения коэффициентов распределения по повторяемости видов электрических машин по Новосибирскому металлургическому заводу для гиперболы  и логарифмического ряда х

Объем выборки

Значение коэффициентов

b

K

x2

x

1970 г.

I полугодие

1,7169

0,4361

0,1284

 

 

II полугодие

1,7462

0,4448

0,1538

 

 

годовая

1,4354

0,3220

 

0,8736

1971 г.

I полугодие

1,6437

0,4120

0,1710

 

 

II полугодие

1,7960

0,4584

0,1289

 

 

годовая

1,6106

0,4245

 

0,8730

1972 г.

I полугодие

1,8189

0,4642

0,0744

 

 

II полугодие

1,9864

0,4078

0,0688

 

 

годовая

1,8380

0,4688

 

0,8508

1973 г.

I полугодие

1,7644

0,4499

0,0941

 

 

II полугодие

1,7995

0,4595

0,1569

 

 

годовая

1,4940

0,3508

 

0,8918

1974 г.

I полугодие

1,9472

0,4912

0,0617

 

 

II полугодие

1,9491

0,4916

0,0685

 

 

годовая

2,0882

0,4009

 

0,8403

Средняя по полугодиям

1,7897

0,4568

0,0516

 

Средняя годовая

1,8186

0,4315

0,0229

0,8443

 

Нами на примере 12 годовых выборок, «ватывающих 27632 элект­родвигателя 5618 видов, показана применимость логарифмического ряда. Геометрическая интерпретация распределения видов по повторяемости выполнена c использованием треугольных чисел [45], учитывая, что αi представляет ряд натуральных чисел, и что высоты z = f(i) обра­зуют последовательность 1, 3, 6, 10, ...  n (n+ 1) / 2. В этом слу­чае распределение может быть представлено в виде пирамиды разнообра­зия объемом U, состоящей из i цилиндров объемом    ui радиусом основа­ния  [8].

Логарифмический ряд - одна из возможных моделей [17, 56]. Виль­яме, подробно обосновавший применение логарифмического ряда для раз­личных случаев, прямо отмечает, что это не единственная модель, ко­торую следует принимать во внимание [53].

Не останавливаясь окончательно на выборе модели, которая пра­вильнее отражает распределение видов в техноценозах по повторяемос­ти, отметим, что применяемое в ка­честве рабочего определение вида требует уточнения в что должны быть адекватные условия, определяющие выборку и экосистему.

За вид нами принято изделие, отличающееся количественной и ка­чественной характеристиками, например, электродвигатель асинхронный 28 кВт - 28A,  трансформатор TМ1000, кабель ААБЗ×95 длиной. 1600 – 1700 м, кран Э-2508. Кабели - величина непрерывная (остальные дискретные), и нами проведено сравнение их распределения (табл. 3) с распределением растений, определение которых (выделение особей) встречает аналогич­ные затруднения (P.Jacccard [53], табл. 34). Сравнение дало удовлетворительные результаты. Приведенное в табл. 4 распределение по видам трансформаторов проведено только по мощности без учета исполнения по охлаждению и величины напряжения (так, например, трансформаторы 1000 кВА 10/0,4 и 10/3 кВ приняты одного вида).

Распределение табл. 5 также описывается выражениями (12) и (19), но следует учитывать, что трансформаторы стали, как правило, устанавливаться парами, что приводит к смещению всех классов (в том числе первого и второго). Например, на коксохимпроизводстве транс­форматоры установлены 2 × 1000 - 37 шт., 1 × 1000 - 1 шт., 2 × 750 - 2 шт.,  2 × 630 - 2 шт., 1 × 630 - 1 шт., 2 × 560 - 1 шт., 1 × 560 - 1 шт., 2 × 400 - 2 шт., 1 × 400 - 1 шт., 1 × 320 - 1 шт. В связи о этим может возникнуть предположение об отнесении КТП 2 × 1000 и КТП 1 × 1000 к раз­ным видам.

Развитие экосистемы - экологическая сукцессия (последователь­ность сообществ, сменяющих друг друга в данном районе) характеризу­ется различным разнообразием для стадий первых поселенцев (развива­ющихся стадий) и для климакса (терминальная стабилизированная система). Для климакса велико видовое разнообразие, биохимическое разно­образие и структурное разнообразие [17]. Стратегия сукцессии нап­равлена на усиление контроля над физической средой, в смысле макси­мальной защищенности от резких изменений среды.

Разнообразие в природе есть следствие биологической эволюции, следствие наследуемых изменений, проведших естественный отбор. Ска­занное может быть отнесено и к техноэволюции.

 

 

Таблица 4

Распределение по повторяемости трансформаторов цеха сетей и подстанций Западно-Сибирского металлургического завода

 

ai

ni

aini

щi

Перечень трансформаторов (мощность, кВА; количество, шт.)

1

6

6

0,1250

40-1; 375-1; 800-1;

2

16

32

0,3333

2200-1; 2330-1; 2380- 1;

3

3

9

0,0625

65-2; 230-2;  250-2;

4

2

8

0,0417

282-2;  315 – 2; 462 – 2;

5

3

15

0,0625

2800-2; 3420-2; 4780-2;

6

2

12

0,0417

5600-2; 7500-2; 15000-2;

7

5

35

0,1042

31500-2; 40500-2; 63000-2;

8

2

16

0,0417

200000-2; 520-3; 1300-3;

9

2

18

0,0417

3200-3; 1054-4; 6300-4;

15

1

15

0,0209

160-5; 750-5; 2430-5;

16

1

16

0,0208

487-6; 1700-6; 30-7;

21

1

21

0,0208

100-7; 320-7; 500-7;

22

1

22

0,0208

4000-7; 1800-8; 10000-8;

23

1

23

0,0208

60-9; 2500-9; 180-15;

30

1

30

0,0208

1250-16; 560-21; 400-22;

263

1

263

0,0208

1600-23; 630-30; 1000-263;

Итого

48

541

1,0000

 

 

Изменения ведут к разнообразию, к расхождению признаков, к по­явлению новых видов, все далее отстоящих от своих предков. Изменения закрепляются, можно сказать, «наследуются в потомстве» (патентах, описаниях, чертежах и др.).

Основным фактором эволюции материального мира, его движущей си­лой, является информационный отбор. Описанный Ч.Дарвином естествен­ный отбор можно рассматривать как частный случай информационного от­бора, осуществляемого природой. Информационный отбор-свойство органи­зующейся материи.

Результатом информационного отбора явилось множество видов, встречающихся определенным образом, т.е. распределение по повторяе­мости предсказуемо. Так, распределение электродвигателей, попавших в систему - промышленное предприятие - подчиняется показанному выше закону, хотя время формирования предприятий, их технология, темпы строительства, поставщики и, наконец, величина предприятия резко различаются ила вообще не сравнимы. Количество видов, порождаемых техноэволюцией, непрерывно увеличивается. Возникновение новых видов опережает их естественное вымирание.

Каждое распределение видов по повторяемости, конечно, случай­ная величина, но близость оценки для разных заводов и за ряд лет указывает на наличие «прочного (остающегося) в явлении» (В.И.Ленин. Философские тетради. М., 1965, с. 136).

При формулировании некоторых понятий, связанных с техноэволю­цией, и описании явлений мы старались исходить, во-первых, из извест­ного постулата:  «Понятия и суждения имеют смысл лишь постольку, пос­кольку им можно однозначно сопоставить наблюдаемые факты» (А.Эйнштейн, Собранние научных трудов, т.П, М., 1966, стр. 120). Второе, поскольку очевидно, что техноэволюция началась позднее эволюции органического мира, представлялось целесообразным использовать биологические по­нятия и суждения и проверить возможность взаимного моделирования не вводя новых сущностей сверх необходимости. Это соответствует полу­чившему широкое   распространению принципу,   который сформулировал У.Оккама: «То, что можно объяснить посредством меньшего, не следует выражать посредством большего».

Вместо заключения, учитывая, что статья построена на встреченных автором при проектировании параллелях, может быть и спорных, сошлемся на Жюль Верна, сказавшего: «Сравнение - самая рискованная из всех известных мне риторических фигур. Бойся сравнений вою свою жизнь и прибегай к ним лишь в самых крайних случаях», и на И.Кепле­ра: «Я больше всего дорожу Аналогиями, моими верными учителями. Они знают все секреты Природы, и ими меньше всего следует пренебрегать».

Автор не знает, кто из цитируемых авторитетов ближе к истине, и поэтому ссылается на И.И.Шмальгаузена: «Использование аналогий  не приводит к ошибкам, если не забывать, что аналогия никогда не бывает тождеством».

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Лем Станислав.  Сумма технологии. И., «Мир», 1968.

2. Тоффлер Олвин.  Столкновение с будущим. – «Иностранная литература», 1972, № 3.

3. Костин Л. Производительность труда и научно-технический прогресс. – «Коммунист», 1973, № 17.

4. Кудров В.М. Главные капиталистические страны: сопоставительный экономический анализ. – «США - экономика, политика, идеология» 1972, № 6.

5. Астафьев В. Экономическое управление научно-техническим прогрессом в отрасли. – «Коммунист», 1975,  № 2.

6. Селицкий М.А.  Стандартизация источников света за 10 лет. – «Электротехническая промышленность. Светотехнические изделия». 1972, вып. I (9).

7. Розенталь Э.С. Состояние технического уровня и качества выпускаемых электроустановочных изделий и основные пути
их повышения. – «Электротехническая промышленность. Бытовая
электротехника», 1974,  вып. 6 (25).

8. Кудрин Б.И. Распределение злектрических машин по повторяемости как некоторая закономерность. - В кн.: Электрификация металлургических предприятий  Сибири. Второй вып. Изд. ТГУ, Томск, 1974.

9. Кудрин Б.И.,  Лизогуб П.П., Шулепов Н.В. О законе распределения типоразмеров ремонтируемых электродвигателей. – В кн.: Электрификация металлургических предприятий Сибирию. Изд. ТГУ. Т. V, Томск, 1971.

10. Бирюков В.В. Кибернетика и методология науки. М., «Наука», 1974.

11. Сагатовский В.Н. Основы систематизации всеобщих категорий. Изд. ТГУ, Томск, 1973.

12.  Завадский К.М. Развитие эволюционной теории после Дарвина. Л., «Наука», 1973.

13. Шмальгаузен И.И. Проблемы дарвинизма. Изд. 2. Л., 1969.

14.  Дарвин Ч. Происхождение видов. М.-Л., Сельхозгиз, 1937.

15. Завадский К.М. Вид и видообразование. Л., «Наука», 1968.

16. Макфедьен Э. Экология животных. М., «Мир», 1965.

17. Одум Ю. Основы экологии. М., «Мир», 1979.

18.  Вилли К., Детье В. Биология. М., «Мир», 1974.

19. Шовен Р. От пчелы до гориллы. М., «Мир», 1965.

20. Словарь терминов по информатике. Жданова Г.С. и др. М., «Наука», 1971.

21. Койфман Я.М. Единая классификация электрических машин. – «Электротехника», 1975, № 1.

22. Волков М. Научно-техническая революция и создание материально-технической базы коммунизма. – «Коммунист», 1973., № 6.

23. Мюнтцинг А. Генетика. М., «Мир», 1967.

24. Шмальгаузен И.И. Кибернетические вопросы биологии.  Новосибирск, «Наука», 1968.

25.  Эшби Росс У. Введение в кибернетику. М., Изд-во ин.лит. 1959.

26.  Коэн С. Эволюционная биохимия и эволюция биохимии. – В кн.: Проблемы эволюционной и технической биохимии. К 70-летию академика А.И.Опарина. М., «Наука», 1964.

27.  Намитоков К.К., Кузьменко Э.Ф.,  Пархоменко С.В. Применение ЭВМ для автоматизации процессов проектирования электрических аппаратов. – «Электротехническая промышленность». Аппараты низкого напряжения», 1973, вып. 2(21).

28. Юньков М.Г., Гиршберг В.В. Перспективы развития электропривода и основные требования к электрическим машинам. – «Электротехническая промышленность. Электрические машины». 1973, вып. 10(32).

29.  Яуре Я.Г.  Богословский А.П., Певзнер Е.М. Перспективы развития электроприводов крановых механизмов. – «Электротехническая промышленность. Электропривод», 1974, вып. 7(35).

30. Обзор по материалам научно-технического совещания «Внедрение в народное хозяйство электрических машин переменного тока мощностью 100 – 1000 и выше 1000 кВт и систем возбуждения для этих машин». 1973, вып. 3(25).

31. Быков В.М. Основные направления развития исследований и обеспечение надежности в тяжелом машиностроении. – «Электротехническая промышленность. Электрические машины», 1975, вып. 5(51).

32. Государственный стандарт на новую единую серию низковольтных асинхронных двигателей. – «Электротехническая промышленность. Электрические машины», 1975, вып. 1(47).

33. Васильев Г.С. Основные направления технического прогресса и эффективность крупных электрических машин переменного тока. – «Электротехническая промышленность. Электрические машины», 1973, вып. 7(29).

34. Бачурихин Н.П., Горягин В.Ф., Зинченко В.Г., Зинченко С.Д., Макаров К.Д., Струсовская М.И. Основные направления проектирования отрезка новой серии В, ВР взрывозащищенных асинхронных ке.з. двигателей мощностью 1,5 – 11 кВт. – «Электротехническая промышленность. Электрические машины», 1975, вып. 4(50).

35. Колесников Н.Е., Виноградов И.А. О выборе шкалы мощностей электроагрегатов мощностью до 5000 кВт. – «Электротехническая промышленность. Тяговое и подъемно-транспортное электрооборудование», 1974, вып. 5(29).

36. Мицкевия Г.Ф. Пути снижения дефицита аппаратов низкого напряжения за счет их рационального использования и унификации. – «Электротехническая промышленность. Аппараты низкого напряжения», 1975, вып. 12(31).

37. Комаров В.Л. Происхождение растений. АН СССР, М.-Л., 1943.

38. Дарвин Ч. Соч., т. 4, М.-Л., 1951.

39. Сеченов И.М. Избранные философские и психологические произведения. Госполитиздат, 1947.

40. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции. М., «Наука», 1968.

41. Грин Д.,  Голбдбиргер Р. Молекулярные аспекты жизни. М., 1968.

42. Ляпунов А.А. Об управляющих системах живой природы и общем понимании жизненных процессов. – «Проблемы кибернетики», вып. 10, М., 1963.

43.  Стратонович Р.Л. Теория информации. М., «Советскоре радио», 1975.

44. Глушков В.М. О кибернетике как науке. – В кн.: «Кибернетика, мышление, жизнь». М., 1964.

45. Диофант Александрийский. Арифметика и книга о многоугольных числах. М., «Наука», 1974.