Do grupy tej należą systemy analizy i kierowania ruchem statków, pojazdów na wielkich magistralach oraz szereg zagadnień ekonomii i statystyki. Jednym z ciekawszych zastosowań aparatów cyfrowych w tej dziedzinie jest projektowany system sterowania przepływem wody w Missouri. Plany przewidują zbudowanie na tej rzece pięciu kolosalnych tam, które całkowicie pozwolą opanować powodzie, a równocześnie zapewnią doskonałą żeglowność na tej wielkiej rzece. Oczywiście, samo wybudowanie tam nie rozwiązuje w pełni problemu. Trzeba jeszcze w pewien optymalny sposób sterować przepuszczaniem wody z jednego zbiornika do drugiego. Wspomniane optimum zależy od wielu często sobie przeciwstawnych czynników. Tak np. w interesie systemu hydroelektrycz- nego, związanego z jedną tamą, jest zachowanie w swoim zbiorniku możliwie dużej ilości wody. Z drugiej strony interesy innych zespołów hydro- elektrycznych, względy sanitarne, transport wodny itp. wymagają innego rozkładu poziomu wody w rzece wzdłuż jej biegu. Co więcej, dla każdorazowego znalezienia optimum konieczna jest znajomość aktual- nych warunków atmosferycznych, tzn. wielkości opadów, stanu powłoki lodowej na rzece itp.
Pod względem matematycznym problem wspomnianej optymalizacji sprowadza się w rozpatrywanym przypadku do rozwiązania kilkudziesięciu równań liniowych posiadających blisko 150 niewiadomych, na które nałożone są odpowiednie warunki – warunki optymalizacji. Konieczność systematycznego rozwiązywania tego problemu przy zmieniających się ciągle parametrach skłoniła inwestorów do zatwierdzenia planu budowy specjalnej maszyny cyfrowej, której zadanie będzie polegało na rozwiązywaniu opisanego wyżej problemu matematycznego. Otrzymywane wyniki będą podstawą do kierowania pracą projektowanego systemu tam.
PROBLEMY RÓWNOWAŻĄCE ILOŚĆ DANYCH WEJŚCIOWYCH – WYJŚCIOWYCH CZ. II
Zupełnie podobne problemy rozwiązują aparaty cyfrowe pracujące stale na potrzeby instytucji eksploatujących złoża ropy naftowej. Tak np. spółka Standard Oil rozwiązuje na swoich maszynach następujące problemy: najlepszej eksploatacji szybów naftowych w zależności od przewidywanego zasobu szybu i możliwości transportu, najlepszego wykorzystania rurociągów naftowych itp.
Innym ciekawym zastosowaniem maszyny cyfrowej jest użycie jej do poszukiwania złóż ropy naftowej. Jedna z nowszych metod poszukiwania nafty oparta jest na następującej zasadzie. W okolicy, w której spodziewamy się znaleźć interesujące złoża umieszczamy w głębi ziemi ładunek wybuchowy. W różnych odległościach od tego punktu rozmieszczamy przyrządy pozwalające na zanotowanie ruchów skorupy ziemskiej. W chwili detonacji fale głosowe rozchodzą się wewnątrz ziemi z szybkością zależną od materiału przez który przenikają. Różnice w czasie przychodzenia sygnałów do rozmieszczonych wokół przyrządów pomiarowych (geofonów) pozwalają na określenie typu złóż. Jednakże na skutek nie- regularności w budowie warstw skorupy ziemskiej, część fal jest odbijana i odbierana z opóźnieniem wynikającym nie tylko z charakteru warstw przez które przechodzą, lecz także często z bardzo długiej drogi odbicia.
Dlatego też dla prawidłowego ustalenia położenia pola naftowego konieczne jest uwolnienie danych pomiarowych od zakłóceń pochodzących od fal odbitych. Specjalna grupa naukowa z Massachusetts Institut of Technology opracowała metodę statystyczną dla minimalizacji efektów przypadkowych odbić. Metoda ta jest realizowana przez maszynę cyfrową.
Opisane osiągnięcie jest stosunkowo nowe i trudno dzisiaj przewidywać jego znaczenie dla kopalnictwa ropy naftowej. Przytoczyliśmy je jednak dla ukazania jeszcze jednego typu problemów atakowanych przez odpowiednio dostosowane automatyczne maszyny cyfrowe.
PROBLEMY GDY ILOSC OPERACJI PRZEKRACZA ZNACZNIE ILOSC DANYCH WEJŚCIOWYCH
Zadania tego typu formułowane są od strony matematycznej w postaci odpowiednich zagadnień równań różniczkowych. O częstości ich występowania w praktyce może świadczyć dość lapidarne stwierdzenie, że są one faktycznie streszczeniem wszystkiego, co należy wiedzieć o znacznej ilości dziedzin techniki i nauki. Tak np, równania różniczkowe Na- vier-Stokesa to aparat opisujący szereg zjawisk z zakresu aerodynamiki, hydrodynamiki, hydrauliki itp. Równania Maxwella posiadają zasadnicze znaczenie w elektronice, optyce. Opis każdej poważniejszej konstrukcji nie może ominąć w praktyce praw opisanych równaniami sprężystości itd.
Jednakże praktyczne rozwiązywanie równań różniczkowych jest operacją bardzo pracochłonną. Dość powiedzieć, że właśnie ta dziedzina dostarcza maszynom cyfrowym problemy, które nawet przy wykonywaniu przez aparat do 500 tys. operacji na 1 sek nie mogą być rozwiązane, gdyż obliczenia musiałyby trwać kilka lub kilkadziesiąt lat.
Zadaniem, należącym do tej dziedziny, które zostało w sposób w pełni automatyczny rozwiązane na odpowiednio dostosowanych aparatach cyfrowych, jest problem prognozy pogody. Najczęściej sprowadza się on do wyznaczania zmian powierzchni stałego ciśnienia, np. 700 milibarów w pewnym okresie czasu. Typ następujących tu przemieszczeń opisywany jest za pomocą odpowiedniego układu równań różniczkowych. Stawiane praktycznie zadanie jest następujące:
PROBLEMY GDY ILOSC OPERACJI PRZEKRACZA ZNACZNIE ILOSC DANYCH WEJŚCIOWYCH CZ. II
Znając kształt przestrzenny powierzchni stałego ciśnienia, np. o godz 5.00 obliczyć jej położenie i kształt po okresie doby, tzn. przewidzieć jej wygląd o godz 5.00 następnego dnia. Aparat wykonujący tego typu obliczenia musi być bardzo szybki: dość powiedzieć, że dla wykonania potrzebnych rachunków trzeba rozwiązać co najmniej pięćdziesiąt różnych układów równań algebraicznych, z których każde może zawierać do 600 równań i tyleż niewiadomych. Aby prognoza mogła mieć sens praktyczny konieczne jest wykonanie wszystkich rachunków w okresie nie dłuższym niż pięć godzin.
Instalowanie tego typu aparatów w biurach meteorologicznych stawia przed konstruktorem maszyny dwa podstawowe zadania: 1) zapewnienie urządzeniu dostatecznej szybkości liczenia: 2) taka organizacja wejścia, by dane pomiarowe posyłane z różnych stacji mogłyby być bezpośrednio przekazywane maszynie. Podczas gdy pierwszy z tych problemów jest na gruncie istniejącej techniki budowy aparatów cyfrowych całkowicie rozwiązany, drugi stwarza podstawowe niedogodności w posługiwaniu się aparatem cyfrowym. Jak twierdzą specjaliści, konieczne będzie tutaj zmienienie istniejącego obecnie międzynarodowego kodu meteorologicznego. Przy instalowaniu tego typu maszyn w instytutach amerykańskich, a ostatnio francuskich, wyszły na jaw trudne do przewidzenia przeszkody o podłożu psychologicznym. Okazało się bowiem, że synoptycy tych instytutów bronią starego systemu prognoz jako pola działalności dla pewnych wewnętrznych talentów człowieka przeciwko obiektywnej, matematycznej, analizie danych. Wydaje się jednak, że wzbogacająca się z dnia na dzień lista dokładnych prognoz, obliczanych na maszynie cyfrowej, spowoduje przejście wszystkich instytucji meteorologicznych na automatyzację pracy prognostycznej synoptyka.
Leave a reply