Перелом

И все это хозяйство соединялось штуцерами и патрубками. Штуцера были либо обычные — одиночные, двойные, тройные переходники, либо имели стандартизированные разъемы для подключения датчиков внутри реакторной камеры — через корпус штуцера выходили электрические провода, а с внутренней стороны камеры штуцер имел крепления для установки датчиков — давления, температуры, светового потока — кому что потребуется. Ну а снаружи к этим штуцерам подключалось дополнительное оборудование — холодильные агрегаты для перегонки, возгонки или местного охлаждения, вакуумные насосы, позволявшие снизить давление в камере, нагнетатели, очистители воздуха. Потом потребовалось добавить различные исполнительные устройства — мешалки, дозаторы, заборщики проб, нагреватели — термошкаф с помощью этого набора оборудования и датчиков превращался в практически универсальный химический реактор.

Да и физики использовали оборудование ЕС НИО очень активно, для них потребовалось создать отдельные системы для работы с вакуумом — вакуумноплотные штуцера, уплотнители, механизмы, которые выделяли меньше газов и жидкостей. А из оборудования им потребовались ионизаторы, электростатические и магнитные линзы и системы развертки, подвижные механизмы для манипуляции твердыми образцами.

Ну а для самых жадных пришлось выпускать термошкафы в виде наборных конструкторов, в которых стенки реактора составлялись из колец — сплошных либо с набором отверстий для подключения аппаратуры — тут уж можно было вводить до сорока трубок и исполнительных устройств. Так что все эти отверстия, резьбовые и уплотнительные соединения, переходники были как бы интерфейсами расширения термошкафов, через которые исследователи могли собирать стенды под конкретное применение — насколько только хватит фантазии и возможностей аппаратуры.

Но реакции и исследования — это только одна часть дела. Не забывали мы и про подготовку веществ. Для той же перекристаллизации требовалось растворить исходное вещество в растворителе — воде или другой жидкости, причем надо это делать при определенной температуре, тщательно перемешать, и уже затем можно проводить эксперименты. Или, представьте — требуется, например, исследовать фотопроводимость фоточувствительного элемента в зависимости от температуры и времени спекания, с сеткой десять значений температуры и для каждой — пять значений длительности спекания. То есть надо подготовить пятьдесят образцов, для которых необходимо тщательно отмерить исходные компоненты, размешать их, спрессовать в таблетки — и только потом помещать в печи. До начала автоматизации все эти действия выполняли люди — насыпали на положенные на весах бумажки исходные вещества, причем каждое вещество — отдельно, чтобы отсыпать излишек, затем смешивали компоненты каждой порции, затем последовательно помещали под небольшой пресс, и полученные таблетки помещали в тигли, которые ставили в печки и засекали время. Тонкая и кропотливая работа, и основная трудоемкость приходилась именно на подготовку смесей.

С аппаратами подготовки все пошло гораздо быстрее. Восемь бункеров для сыпучих и четыре для жидких веществ позволяли создавать довольно сложные комбинации. Вещество из нужных бункеров по виброжелобу высыпалось на чашку весов, откуда после отвешивания нужной массы ссыпалось в смесительную пробирку, потом следующее вещество, потом следующее — сколько будет задано настройками. Причем можно было задавать постепенное увеличение или уменьшение навески каждого из исходных веществ — трудоемкость опытов, связанных с исследованиями влияния концентраций разных веществ, резко снизилась. И вот, набрав шихту, наборный аппарат передавал емкость на смесительный аппарат, а сам вдвигал под себя следующую — лабораторные установки позволяли составить до сорока составов из одной кассеты с пробирками, а потом просто подавали звуковой и световой сигнал, что надо установить новые пробирки.

Вместимость смесительного аппарата составляла всего десять пробирок, зато он позволял как смешивать сыпучие вещества, так готовить и жидкие образцы, причем с поддержанием температуры. Оператор, услышав очередной "дзыньк" или увидев, что на каком-либо аппарате потухла красная и загорелась зеленая лампочка, доставал емкость и помещал ее в термошкаф для кристаллизации, или передавал пробирки для прессования таблеток, или менял кассеты с пробирками — в зависимости от аппарата и выданной им сигнализации — загрузка и выгрузка была пока автоматизирована только на некоторых участках, больше относящихся к производству чистых материалов для промышленности, чем к исследовательским лабораториям. Но даже при такой неполной автоматизации первые три аппарата по набору смесей, что мы изготовили в конце сорок второго, экономили нам более сотни человеко-часов каждый день.

Глава 9

К середине сорок третьего общая экономия составляла уже двадцать семь тысяч человеко-часов. Ежедневно. Теперь для тысяч операций по подготовке веществ для опытов или производства мы задействовали уже не двенадцать тысяч людей, как было раньше, а всего четыре тысячи, да и те работали по четыре часа, все остальное время уделяя обучению — мы натаскивали народ на решение научных и производственных задач, чтобы они не только выполняли составленную кем-то программу исследований, но и сами уже могли бы составлять такие программы. Да, еще несколько тысяч человек по-прежнему продолжали выполнять все эти рутинные и элементарные действия по старинке, вручную управляя термостатами и следя за показаниями приборов — уж слишком много требовалось и исследований, и чистых материалов для производства, но с каждым днем мы все больше и больше насыщали наши лаборатории и опытные производства автоматическими системами. Но, несмотря на всю эту автоматизацию, народа все-равно требовалось все больше и больше — просто если раньше мы делали только наиболее важные эксперименты, то сейчас у нас появилась возможность резко расширить исследования. Аппетит приходил во время еды. И без людей тут было никак — уж составить план экспериментов, подобрать аппаратуру, настроить ее — этого наши электронные машины пока не умели, и научатся еще не скоро — про экспертные системы подготовки экспериментов я пока даже и не заикался. Собственно, на это направление и уходили высвобождавшиеся от рутинных действий сотрудники — пощупав руками работу экспериментатора, они приобрели навык, нюх, который позволял им составлять схемы прохождения эксперимента с учетом имевшейся аппаратуры, и не только исполнительных приборов, но и, прежде всего, программной обвязки — она ведь тоже быстро эволюционировала, и у людей все больше складывалось мнение, что именно программа является главной частью всей системы исследований.

Поэтому программное обеспечение — что в виде электрической схемы, составленной из операционных усилителей, что в виде нулей и единиц в памяти цифрового компьютера — постоянно эволюционировало. Так, для аналоговых программ в начале работ по автоматизации еще не было устоявшейся системы разделения алгоритмов по блокам. Некоторые конструктора пытались создать для каждой установки, что они собирали из "кубиков", одну большую управляющую схему, куда заводили все сигналы от датчиков и затем набором операционников пытались выудить из нее нужные управляющие сигналы для приводов исполнительных устройств — двигателей и электромагнитов. Вот это мне как-то не понравилось — большинство попыток создать монолит заканчивалось тем, что его просто переписывали под модульную структуру, которую хоть как-то можно было сопровождать — отлаживать отдельные ошибки или расширять алгоритмы обработки. Для небольших схем это еще как-то могло сработать, но, раз мы создавали Систему, то ее надо было создавать не только в части железа, но и в части схем управления. Поэтому я хотел разбивать все на блоки с самого начала. Но тут меня раз за разом малость обламывали, создавая вполне рабочие агрегаты с единым управляющим блоком — просто на тот момент, в начале сорок третьего, мы еще не дошли до комплексных систем, требовавших сложного управления — все наши помыслы были направлены на то, как бы побыстрее все размолоть, навесить и смешать, а потом спечь или выпарить — просто не где было появиться заковыристым алгоритмам. Так что мне оставалось только терпеливо ждать, когда наши задачи дорастут до достаточно высокого уровня, требующего набора подсистем.

Например, то же устройство для подготовки смесей. Весы являются аналоговым прибором — тут спора нет. А вот задание набора смешиваемых веществ, точнее, контейнеров, из которых будут смешиваться вещества — это уже дискретный набор данных, он прерывист и скажем, десять миллиграмм из контейнера номер один никак не зависят от пятнадцати миллиграмм из контейнера номер два.

— … То есть подходы разные! И как вы это запихнете в одну схему? Явно надо делать отдельные блоки. — продолжал я свою мысль.

— Н-н-н-уууу…. Их ведь все-равно надо подавать последовательно, соответственно переключим вход на другой резистор, задающий вес из второго контейнера.

— Вот! А как переключите?

— Поставим компаратор, и как только сигнал от весов сравняется с сигналом от резистора первого контейнера — сработает реле или сразу электромагнит и, допустим, механический переключатель переключит вход на второй резистор.

Мда… вывернулись… Компараторы сигналов у нас были — в обратную связь операционного усилителя включалась мостовая схема ограничения тока на диодах, на один вход такого операционника подавалось опорное напряжение от регулировочного резистора, задававшего развесовку, на другой — напряжение от весов, обратное ему по знаку — и как только суммарное напряжение достигало нуля, операционник менял положительное напряжение выхода на отрицательное. Ну а уж электромагнит его не пропустит, только надо включить нормально, чтобы он толкнул переключатель на очередной шаг, ну, может еще добавить усилитель, чтобы хватило мощности. А после переключения на компараторе снова положительное напряжение — новый резистор следующего контейнера, на который переключилась схема, задает какое-то напряжение, которое явно меньше напряжения, идущего от весов, соответственно электромагнит возвращается и никого не толкает.

— Так! А почему напряжение от весов меньше? Мы же уже насыпали на них сколько-то вещества… весы будут выдавать сигнал.

— Ну, либо ссыпать перед очередной навеской, либо просто запомнить это напряжение, инвертировать его и просуммировать с напряжением от весов — вот их и обнулим.

— Да, наверное подойдет… А ведь перед этим надо остановить отсыпку из первого контейнера, и после переключения включить отсыпку второго. — продолжал я играть роль адвоката дьявола.

— Тогда добавляем блок задержки… механический переключатель отрубает отсыпку из первого, перекрывает его желоб электромагнитом, и включает отсыпку из второго, но с некоторой задержкой. Она, кстати, подойдет и для остальных контейнеров. То есть переключателем последовательно пройдем каждый контейнер, и отсыпем столько, сколько установлено его резистором, ну а если нисколько не установлено — система сразу перейдет к следующему.

— Ага… то есть обнуленное напряжение от весов сразу равно напряжению от этого "нулевого" резистора… компаратор снова перекидывается с плюса на минус и толкает электромагнит…

— Ну да.

— А как компаратор вернется-то в плюс с минусового от предыдущего резистора?

— Ну, поставим еще какую-то отсечку… подумаем. А дойдет до последнего контейнера — переключится на смену пробирки — эту вытащит и поставит следующую. Только там тоже надо следить, что пробирка встала на место, то есть нужен датчик, что первая пробирка ушла дальше, после его срабатывания — продвигать следующую, и только когда она встанет — снова вращать механический переключатель… о! а еще надо ставить отсечку по времени — мало ли какая-то заминка — не ждать же вечно. Начали вдвигать новую пробирку — запустили таймер на RC-цепи. Прошло, скажем, три секунды, а датчик новой пробирки не сработал — подаем сигнал оператору — как раз оба сигнала будут нулевыми — что датчика, что таймера. А! А еще нужен и сигнал от переключателя — если он уже начал новую последовательность, то сигналы от датчика и таймера не важны… хотя… сигнал от датчика-то — это ведь сигнал наличия пробирки в гнезде — если пробирка есть, то он будет ненулевым… получается, сигнал от переключателя не нужен.