АСУ

Задач программирования — широкое множество, но большинство из них можно описать аббревиатурой, которую в первый раз вы, скорее всего, услышите только на университетских курсах по направлению «Информатика и вычислительная техника». Эта аббревиатура — АСУ, автоматизированные системы управления. 

Вообще, под этим понятием подразумевается совокупность различных ресурсов, начиная физическими, материальными и заканчивая информационными, и даже человеческими, и все эти ресурсы уделены под конкретную задачу автоматизации какого-либо производственного процесса. Но при этом мы не рассматриваем производственный процесс в прямом смысле, как процесс, происходящий на производстве, потому что контекст применения АСУ гораздо шире простого производства. Тем более операции над ресурсами на конечном уровне бизнес-процессов — это тоже производственный процесс, но при этом он по своей сути является прикладной задачей. Поэтому мы считаем АСУ совокупностью ресурсов, уделённых решению прикладной задачи путем автоматизации.

Но нам важно понимать классификацию автоматизированных систем по участию в них человека. У нас есть три типа такого рода систем, это автоматизированные, автоматические и автономные, и о них мы сейчас поговорим подробнее. 

Итак, автоматизированные системы управления — это то, что мы чаще всего понимаем под понятием «программное средство». Это такая программная система, где имеется человек в качестве оператора. Он выполняет те задачи, которые нельзя формализовать в программировании, машина же выполняет остальные задачи. Это рутинная обработка данных, а как мы знаем, компьютер — это обработчик данных, формализованных в числовом виде. Картинка — те же числа, и даже текст — это тоже набор чисел. Но машина производит эту обработку быстро и точно, поэтому то, что мы можем формализовать в машинном виде, выполняет машина. Оператор же в лице человека выполняет те задачи, где требуется творческое мышление или волеполагание — принятие решений или поведение во внештатной ситуации.

В целом, автоматизированной системой управления можно называть даже обыкновенный мобильный телефон. Просто спектр задач, которые решает эта АСУ, слишком широкий. Но есть АСУ и для конкретных задач, так или иначе, вы с ними сталкивались. 

Здесь проходит черта привычного понимания программирования в, можно сказать, обывательской среде. Есть задачи гораздо более интересные, и эти задачи решаются автоматическими системами управления. 

Автоматическая система управления уже не подразумевает наличие человека-оператора, человек здесь выступает больше как обслуживающий персонал. Он диагностирует, проверяет состояние, ремонтирует в случае чего и обрабатывает внештатные ситуации, если он, конечно, их фиксирует. В остальном, машина работает самостоятельно по заранее заданной программе. 

Что нам чаще всего приходит на ум по слову «автоматика»? «Сработала автоматика». Ну, например, системы пожаротушения. Почему нет? Они работают абсолютно без нашего ведома и срабатывают ровно в тот момент, как дым был зафиксирован одним из датчиков. Пришел сигнал на датчик — сработали брандспойты. И всё. Человек здесь никакого участия не принимает, кроме как периодически проверяет, что система работает исправно. Вот, собственно, и автоматическая система. 

И чаще всего автоматические системы управления решают такие задачи, как поддержка стабильного состояния какого-либо параметра для какой-либо части системы, либо точное периодическое выполнение какого-либо рода действий, где не требуется участие человека, где нет творческого элемента. На самом деле, если компьютеру что-то приказать он не станет как-то коверкать задачу, в отличие от человека. Компьютер работает точно и быстро. 

Стоит понимать, что компьютер — это устройство, которое работает ровно так, как его запрограммировал человек, а человек может ошибаться. И цена ошибки в автоматических системах гораздо больше, потому что оператор может заметить ошибку гораздо быстрее, чем обслуживающий персонал автоматической системы управления. 

Есть еще более экстремальный случай подобного рода систем, он называется «автономные системы управления», и такие системы уже не имеют плотного взаимодействия с человеком. Человек может принять от них данные и передать очередную установку только в пределах какого-то сеанса связи. Даже бывает, что он происходит раз в год. Например, спутники. Спутники — это автономные системы, они летают в космосе и лишь на небольшом расстоянии от Земли могут связаться с центром управления и обменяться данными, мол, вот я наснимал, пожалуйста, скажите, что мне делать дальше. Если там произойдет ошибка... Вы сами понимаете плачевность подобных случаев. 

(автор Alexas_Fotos, лицензия Pixabay)

Один байт может очень сильно навредить, поставить под угрозу целую миссию и привести к большим потерям. Это большая ответственность и, соответственно, на автономные и автоматические системы управления отводится больше ресурсов и большие команды программистов. Был случай с автоматической системой в военной среде, когда небольшая программная ошибка по округлению поставила под угрозу жизни. Сбой прицеливания ракеты — это вам не шутки. 

Что ещё стоит интересного сказать про автономные системы, вообще, можно считать их одинокими странниками, плавающими в просторах космоса. Но посмотрите, программа — это черный ящик. Все вы знаете эту метафору: вот у нас ящик с неизвестным содержимым, на вход мы подаём одни данные, на выходе мы получаем данные обработанные. Но для автоматических и тем более автономных систем входом являются данные с внешнего мира, это по большей части какие-либо датчики, либо данные от других систем, об этом чуть позже. На выходе же автоматическая или автономная система формирует управляющие воздействия на это же самый внешний мир. 

И что мы получаем? Для автоматических и автономных систем внешний мир является своего рода чёрным ящиком, и мы получаем довольно интересный «уроборос», и как это парадоксально бы не звучало, мы развернули черный ящик наизнанку. И при разработке подобного рода систем программист всегда рассматривает ситуацию именно с позиции работы автономной системы, как будто он видит мир «глазами» этой самой автономной системы. 

Тем не менее, есть ситуации, когда автономная система не одинока. Яркий пример такой системы — это Интернет вещей, который также нашел свое применение в Интернете энергии. Это целая обширная сеть умных устройств, каждое из которых запрограммировано определенным образом и имеет подключение к внешнему миру, из которого оно принимает данные с других устройств и передаёт им свои данные обратно по определенному протоколу. 

Таким образом, умные устройства в Интернете вещей получают данные из внешнего мира как из датчиков, так и от соседних устройств. И при этом поведение этих устройств своего рода детерминировано, зависит от того, какие данные они получают. Они отдают данные, происходит обмен информацией... Это вам ничего не напоминает? Практически живое человеческое общение с той разницей, что вместо творческих людей с собственной иррациональностью мы имеем, не побоюсь этого слова, бездушные машины, которые делают всё точно и хладнокровно. Нам важна точность, особенно в Интернете энергии.

И при этом непонимание между субъектами общения либо вызвано ошибкой программирования (а это человеческий фактор), либо какими-либо другими объективными факторами, то есть таким факторами, которые так или иначе сводятся к объективным. В одно из устройств ударила молния, оборвался кабель или просто разрядился аккумулятор. Всё это так или иначе необходимо учитывать. 

Поэтому автономные и автоматические системы вносят широту и глубину в понятие программирования и разработки умных систем.

Для размышления

Понаблюдайте за примерами автоматизированных и особенно автоматических систем вокруг себя. Рассмотрите их по принципу «чёрного ящика»: что они получают на вход, как влияют на выходе, как человек участвует в их функционировании.

Материалы

• Примеры фатальных программных ошибок при округлении (советую подробно поискать про первый случай)
• Введение в Интернет вещей вне контекста программирования