От мистических чудес к механическим помощникам
Термин «автомат», происходящий от греческого слова «самодействующий», имеет долгую историю. В Древней Греции так называли механизмы, способные выполнять действия без видимого участия человека. Изначально эти устройства использовались жрецами для создания иллюзии божественных чудес, поражая воображение верующих. Позже, в эпоху Средневековья, автоматы превратились в сложные игрушки, служившие для развлечения знати и демонстрации мастерства инженеров.
Промышленная революция и первые шаги автоматизации
Настоящий прорыв в развитии автоматики произошел в XVIII веке, когда автоматические устройства начали применяться в промышленности. Ключевыми изобретениями того периода стали: автоматический суппорт А.К. Нартова для токарных станков (1720-е гг.), поплавковый регулятор уровня воды в котле И.И. Ползунова (1765 г.) и знаменитый центробежный регулятор паровой машины Джеймса Уатта (1784 г.). В XIX веке на смену механике пришло электричество, что привело к созданию таких устройств, как магнитоэлектрическое реле П.Л. Шиллинга (1830 г.) и систем автоматической сигнализации на железных дорогах (1880-е гг.).
Современное понимание автомата
Сегодня автомат — это устройство или комплекс устройств, выполняющих заданную программу без прямого участия человека. XX век, с появлением электроники, ознаменовался созданием принципиально новых автоматических систем для контроля, регулирования и управления. Это стало основой для развития целых направлений, таких как автоматические линии, автоматические системы управления и, конечно, электронные вычислительные машины (ЭВМ).
Классификация и принципы работы автоматов
Автоматы классифицируются по нескольким признакам. По назначению они делятся на технологические (например, литейные или металлорежущие), энергетические, транспортные (автостоп), счетно-решающие (компьютеры) и бытовые. По виду используемой энергии различают механические, гидравлические, электрические (включая электронные), пневматические и комбинированные системы.
Ключевым понятием является рабочий цикл — последовательность всех операций, выполняемых автоматом. Если для повторения цикла требуется вмешательство человека, устройство называется полуавтоматом. Программа работы может быть «зашита» в конструкцию (как в механических часах), задаваться извне с помощью перфокарт или магнитных лент (как в станках с ЧПУ) или считываться с копировальных устройств.
Универсальность и интеллектуализация систем
Устройства с внешним программированием, такие как станки с ЧПУ, полиграфические машины или ЭВМ, обладают высокой универсальностью, так как их работа слабо зависит от конструкции. Современный тренд — создание самонастраивающихся систем, способных запоминать опыт и адаптироваться к изменяющимся условиям. В их состав входят датчики, блоки обратной связи, памяти, управления и самонастройки.
Значение автоматики в современном мире
В условиях научно-технической революции автоматы стали неотъемлемой частью промышленности, транспорта и научных исследований. Они не только облегчают труд, но и берут на себя работу в опасных для человека условиях, кардинально меняя роль человека в управлении сложными процессами.
Автоматика как наука
Отрасль науки и техники, изучающая теорию и принципы построения автоматических систем, называется автоматикой. Одним из ее основоположников был русский ученый И.А. Вышнеградский. В XX веке теория автоматического управления легла в основу кибернетики — науки об управлении, а ее техническое направление стало известно как техническая кибернетика, продолжающая активно развиваться и сегодня.