01.02.2016 03:00

Необходимость неравенства и его целесообразная мера Ч.6 (Свобода.....)

На модерации Отложенный

НЕОБХОДИМОСТЬ НЕРАВЕНСТВА и его целесообразная мера

(Ч.6. Из серии «Свобода, равенство, братство – три кита» )

Выше был показан положительный эффект от введения «весовой обработки» элементов системы, т.е. энергетического неравенства между элементами с учетом тех или иных их свойств (параметров), характеризующих, например их временное положение, частоту внутренних колебаний или положение в пространстве (для элементов ФАР). Чем интенсивнее организованные или случайные узкополосные или импульсные помехи, тем более резкое требуется неравенство в системе между элементами для успешного противостояния концентрированным по спектру (или во времени) помехам. При предельно напряженной внешней ситуации может оказаться целесообразным введение дифференциации между центральными и крайними элементами до тысячекратной!

Во многих практических распространенных случаях достаточный эффект подавления аномальных узкополосных помех достигается именно при нормальном законе распределения, при котором, раскладка между долями энергии первой, второй и третьей групп «граждан» (элементов) будет приблизительно следующая: первая имеет около 63% всей получаемой мощности, вторая треть – около 23%, и последняя - остальные около 14%! Общее снижение совокупной получаемой энергетической производительности элементов по сравнению с равномерным распределением «вкладов» уменьшается при этом втрое, т.е. КПД системы снижается на 4.8 дБ. Однако при этом помехозащищенность системы возрастает более чем на три порядка по сравнению с системой, в которой распределение энергии по всем как центральным, так и периферийным элементам равномерно [ ] .

Но таково соотношение неравенства межу элементами в технических системах, где пайки «на брата» определяются по нормам военного времени из расчета того, что каждого бойца надо кормить (хотя гвардейцам и положена большая норма). Приведенные выше соотношения обеспечивают вполне приемлемые показатели, обеспечивая «балланс интересов» (в нашем случае радиоэлектронной информационной системы соотношение потери в точности измерения искомого параметра и повышение надежности работы системы). Как видим, об отбрасывании лишних из системы речи в технических системах обычно не идет, используются все элементы, хотя в особо сложных ситуациях вклад крайних сводится практически к нулю, а самые слабые отсекаются. Эффективнее «придавить» крайних, но не выбрасывать их из системы, ибо они в первую очередь определяют разрешающую способность и точность системы, на ухудшение которых сознательно приходится идти с целью повышения надежности измерений в условиях большой вероятности аномальных помех. При этом гипертрофированно подчеркивается значение центральных элементов системы, отвечающих именно за энергетические показатели, которые определяют надежность измерения (сказанное справедливо и для энергетических систем, выполняющих функцию силового воздействия в соответствующей интерпретации использования энергетических ресурсов).

Но, может быть и такая ситуация, когда заведомо известно, что в ближайшей зоне определенно находится помеха. Тогда все элементы, спектральная плотность которых уступает спектральной плотности помехи, невзирая на их приближенность к центру, безусловно, вырезаются, в том и состоит смысл оптимальной фильтрации. Но это будет уже заведомо другой фильтр, другая система, разработанная под другие конкретные априорные условия, о ней отдельный разговор.

Вывод первый: в правильно разработанной системе никогда не выбрасывают лишние элементы, если они появляются, значит, система была разработана безграмотно.

Так, например, неграмотно, преодолевая технические трудности, создавать передатчик, излучающий импульсы с очень крутыми фронтами, характеризующиеся широким спектром и большим удельным весом его крайних боковых составляющих, в тех случаях, когда существует напряженная электромагнитная обстановка, когда на вход приемного устройства РЛС поступает большое количество разнообразных помех. Оптимальный для этого сигнала фильтр не обеспечит должное подавление сильных боковых узкополосных помех и его придется неизбежно модернизировать, вводя весовую обработку. (Получается абсурдная ситуация, когда вначале умышленно создаются «ненужные высокочастотные элементы сигнала и на это затрачивается определенная энергия, а затем, при приеме отраженного сигнала эти же составляющие объявляются ненужными и уничтожаются, или частично задавливаются). В подобной ситуации нужно вводить весовую обработку сразу в передатчике, сужая полосу сигнала. Такой передатчик легче выполнить технически, а, кроме того, меньшая мощность и менее крутые фронты излучаемого сигнала обеспечат большую скрытность его работы.

Аналогичную процедуру весовой обработки приходится производить также в элементах ФАР. При работе антенны на передачу на все элементы ФАР подается разная мощность в соответствии с определенным законом распределения по раскрыву антенной системы, с другой стороны производится подавление сигналов, принимаемых периферийными элементами при приеме отраженных от цели сигналов. В результате такого двойного взвешивания передающего и принимаемого сигнала обеспечивается необходимое подавление боковых лепестков и повышение защищенности от помех, излучаемых ложными объектами, расположенными вблизи основного направления антенны, или излучателями искусственных помех. Тут разработчику РЭА приходится сознательно идти на подавление части энергии сигнала принятого боковыми антенными элементами для снижения уровня боковых лепестков диаграммы направленности и подавления сильных боковых излучений.

Как видим, общий эффект повышения помехоустойчивости, достигаемый от подавления крайних энергетических элементов одинаков, по какому бы параметру мы не проводили амплитудное взвешивание: времени, частоте или пространственной координате.

Итак, вывод второй: в технических информационно-энергетических системах специально вводится энергетическое неравенство элементов с целью повышения устойчивости работы в условиях сильных аномальных помех, мера этого неравенства определяется вероятностью появления аномальных помех в ближней зоне (по координате того, или иного разрешаемого и измеряемого параметра).

Стоит запомнить приведенные выше цифры целесообразного неравенства, ибо они приведены именно для нормального (!) распределения, которое характеризует большинство процессов, происходящих в природе. Именно отсюда его название, от английского nature - природа. Напомним гуманитариям, что более десяти случайных величин (процессов) с равными мощностями, характеризующихся различными законами распределения, после их сложения формируют процесс с законом распределения очень близким к нормальному, а если таких случайных величин несколько десятков, то это уже нормальный процесс. Поэтому совокупное движение большой группы неорганизованных элементов подчиняется именно нормальному закону.

***

А что вам подсказывает ваш жизненный опыт? Посмотрите вокруг, сколько у нас «лишних» людей! Оцените хотя бы навскидку, как соотносятся доходы 5-7% самой обеспеченной группы населения со всем остальным, попытайтесь представить хотя бы примерно кривую распределения доходов.

Существующее в стране неравенство, вряд ли кто будет это отрицать, превышает необходимые «нормы» самый неблагоприятного случая военного времени! А с кем воюет наша система в условиях «открытых границ»? Какой мотивацией руководствовались архитекторы «нашей» «пост перестроечной» системы? Какой «навар» она (система) получает, вводя неравенство? Каков уровень профессионализма и компетенции проектантов, затеявших и проводивший перестройку?

А сколько вовсе оказавшихся за бортом: беспризорных детей, бомжей, безработных специалистов, бесправных беженцев, преступников и наркоманов, инвалидов, одиноких матерей и стариков? Эта жертва, на какое преимущество разменяна? Какие ценные качества получила система отбросив этот «ненужный балласт»?.

Разработчики системы получили карт-бланш, все полномочия и ресурсы, наколенные предками за многие сотни лет. И как они ими распорядились?

Какая связь между крайним и слабым?

«Желание противостоять хищникам привело

травоядных к стадности, но платят за

безопасность слабые самцы» (которые

оказываются на краю стада А.К.).

«В мире животных»

Эта связь имеет глубокую внутреннюю природу. В сущности, понятие крайний относительно по определению, крайний с какого края? Система отвечает на него так: неважно с какого, с правого или левого, они оба для меня одинаковы, и их функция одинакова – оба края «берут на вилку» тот или иной параметр, по которому энергетические элементы являются крайними. Если это временное положение импульсного сигнала, то крайними элементами являются те, которые приближены к его фронтам, если пространственное – то те, которые приближены к краям раскрыва антенны, если частотные – то те, которые приближены к краям частотной характеристики. То же справедливо и в отношении других координатных осей параметров энергетических элементов.

Равные по своей энергии элементы, разнесенные во времени или пространстве, при суммировании на единую нагрузку вносят разный энергетический вклад вследствие разного рассогласования своей фазы относительно средней фазы элементов системы. Степень их вклада и отражается автокорреляционной функцией огибающей сигнала, которая в буквальном смысле определяет зависимость КПД элементов системы (принимающего сигнал фильтра) от параметра их рассогласовании относительно центральных элементов принимаемого сигнала (т.е. «фазового центра» сигнала). Влияние на ширину АКФ боковых, крайних элементов системы и характеризует их общий вклад в энергию системы (обработанного сигнала): выше было показано, что введение гауссового взвешивания привело к уменьшению принимаемой энергии в три раза, а разрешающей способности в полтора раза, т.е. расширению АКФ в полтора раза. Это и есть вклад той доли энергии боковых элементов группового сигнала, которая была срезана. Именно крайние элементы, подавленные при весовой обработке в десятки, сотни и тысячи раз, обеспечивали предельно высокую разрешающую способность системы.

Крайнего в принципе нельзя считать слабым, он просто предельно разный по какому-то параметру, и эта его разность (по оси параметра) по отношению к какому-то, максимально удаленному по оси параметра другому элементу и определяет апертуру системы, которая влияет на ее разрешающую способность. Так, например, расстояние между максимально удаленными импульсами в пачке определяет разрешающую способность системы по частоте, и наоборот, крайние составляющие полосы пропускания фильтра определяют разрешение системы параметра - временного положения сигнала. Расстояние крайних элементов ФАР определяет ширину диаграммы направленности антенны, т.е. ее угловую разрешающую способность.

Тем не менее, связь между крайним и слабым существует.

Во-первых, слабый – это уже крайний по параметру силы, хотя другим крайним является сильный.

Во-вторых, система делает крайних слабыми, даже если они изначально равны по величине, с целью повышения надежности своего функционирования (разумеется, это относится к крайним элементам только по фазовому параметру, крайних, в смысле самых энерговооруженных, элементов, действующих в необходимом направлении системе подавлять нет никакого резона ).

В-третьих – если в развивающейся (адаптивной) системе существуют неравные по энергетике элементы, то она сама размещает их таким образом, что из особенных (разных) элементов она отодвигает на самую дальнюю периферию самых малых и слабых. И т.о. изменяет их относительное фазовое состояние. Как это происходит?

В центре энергетической группы существуют большие силы взаимодействия смежных элементов (напряженность взаимодействия), чем на периферии, менее сильные элементы не выдерживают столь сильного напряжения и вытесняются на периферию, в свою очередь на еще более удаленную периферию они выталкивают всех остальных, кто ниже их по уровню силы. При этом в борьбе за свое место на иерархической пирамиде, каждый их ЭЭ не просто самостоятельно противодействует вышерасположенным, он опирается на те ЭЭ, что расположены ниже, тем самым, используя силу их стремления наверх, добавляя к ним свою. Именно поэтому и образуется динамическое равновесие пирамиды, которое определяется равенством сил давления вниз меньшей по численности, но состоящей из более крупных элементов верхней части, и сил давления вверх более многочисленной, но состоящей из менее крупных элементов нижней части. Т.о. каждый из следующих ярусов «пирамиды» поддерживает вышерасположенные, т.е. ближние к центру элементы. И так ярус за ярусом. Верхние более крупные, мощные, нижние - мелкие, более эффективные и многочисленные. Каждый их ярусов вносит свой вклад во внутреннее напряжение системы. Но наибольшее напряжение испытывают самые нижние элементы системы, ибо они несут весь вес пирамиды. Именно их «усердию» и стремлению наверх и обязана своим существованием пирамида в первую очередь. Именно их сила сцепления не дает системе распасться и образует внутреннее давление системы, и именно они в первую очередь определяют интенсивность энергетических процессов, происходящих в системе.

Но если все слои, кроме нижнего, получают в большей или меньшей степени выгоду от объединения в систему, забирая часть сил от нижестоящих ЭЭ, то зачем нужна система изгоям?

Несмотря на явно выраженную на пирамидальную неоднородность структур большинства социальных систем, на угнетенность «малых», «слабых» и «крайних» элементов, изначальная цель создания любой системы - защита слабых, а точнее малых элементов. Потребности развития системы, диктующие необходимость все большего усложнения ее внутренней структуры, неизбежно ведут к возникновению и развитию внутреннего процесса замещения «больших» и «сильных» элементов малыми и высокоэффективными элементами, одновременно с выравниванием энергетического уровня всех элементов системы. Именно малые, слабые, вытолкнутые на периферию элементы имеют наибольшие перспективы улучшения своего абсолютного и относительного положения по мере развития системы!

Слабые, т.е. те, которые оказались отторгнутыми на периферию системы по тому или иному параметру, как раз и являются, с одной стороны, наиболее чувствительными датчиками нехватки ресурса (по данному параметру), с другой – наиболее эффективными распорядителями этого ресурса. Поэтому есть все основания утверждать, что именно они являются истинными управителями системы, в той мере, в какой она (система) действует именно в своих, как целого, интересах (которые состоят в достижении максимальной энергетической эффективности решения стоящих пред ней задач), заявляя о своих потребностях, требуя их удовлетворения и удовлетворяя их. То, что во многих существующих социальных системах этот принцип не выполняется, отнюдь не отменяет объективной истинности сказанного.

Это просто говорит о том, что система находится на ранней стадии своего развития.

Развитие системы неизбежно сопровождается усилением роли «крайних» и роли «слабых». Отражение этого увеличения роли «слабого» с эволюцией системы проявляется, в частности, в растущей роли женщин, как представительниц наиболее слабых социальных групп, а также других групп социально отверженных, в том числе и роли пожилых граждан.

Именно с целью спасения «слабого звена» и создавались социальные системы. Именно этой цели они служили, вне зависимости от воли правителей. А те, которые переставали служить этой цели, оказывались неустойчивыми и распадались.

Великим смыслом спасения слабых (в смысле абсолютной мощности) и крайних (по координате какого-то параметра) является то, что они, в силу объективной необходимости, являются самыми рачительными пользователями того ресурса, которого им самим не хватает, а следовательно обладают способностью и заинтересованностью к разработке наиболее эффективных алгоритмов функционирования системы по критерию использования этого ресурса.*

* Слабый элемент максимально эффективно использует силу (мощность, энергию), а крайний элемент, вектор действия которого повернут относительно средневзвешенного почти на 90 градусов, обладает максимальной способностью поворачивать вектор общесистемного направления (по отношению к центральным по оси данного параметра элементам).

Социальные роли больших и малых, «сильных» и «слабых»,

центральных и крайних элементов.

Как уже было отмечено, функции элементов технической системы жестко зависят от места их относительного расположения по координатной оси времени или пространства. Объективно, вне зависимости от их воли, центральные элементы определяют надежность работы системы: энергетическое усиление центра приводит к повышению эффективности подавления сильных концентрированных боковых помех, т.е. обеспечивают устойчивость к воздействию «умышленных» помех – внешних противников (на электронном поле битвы). Периферийные элементы определяют разрешающую способность системы, ее зоркость, «беря на вилку» искомый параметр. Чем больше разнос параметров крайних элементов (апертура), тем выше зоркость системы. Требование надежности измерений приводит к необходимости «весовой обработки элементов», т.е. к подавлению крайних периферийных элементов системы по амплитуде (мощности).

Это относится как к простым сигналам, фазовая характеристика которых однозначно определяется формой сигнала, так и сложным сигналам.

Значение каждого элемента определяется актуальностью для системы решения той или иной задачи, за которую в той или иной мере ответственен данный элемент. В «мирное время» она одна, в «военное» – другая. На случай резкого изменения ситуации всегда должен быть резерв. И именно его необходимость определяет неравномерное распределение амплитуд, т.е. оно оптимизируется не только исходя из текущего момента, но из требования минимизации среднего риска на некотором интервале «упреждения». При отсутствии внешней опасности значимость центральных элементов снижается до нулевой, и вся энергия системы сосредотачивается на периферийных элементах.

Реально произведение весовой обработки элементов (введение энергетического неравенства ЭЭ) по выбранному параметру ЭЭ приводит к уменьшению эффективной апертуры системы по этому параметру, т.е. к уменьшению ее «эффективной базы», и, значит, к упрощению системы. Соответственно, в такой же степени уменьшается и ее энергетическая эффективность.

Целесообразность осуществления весовой обработки можно трактовать так: сложность системы, характеризующая ее многоканальность, разрешающую способность и количество разнообразных одновременно решаемых задач, должна соответствовать реально стоящим перед ней задачам. Любое несоответствие приводит к потерям КПД системы. Система, используя приспособительные механизмы, автоматически подстраивается под окружающие условия, ей не нужно становиться более сложной и экономичной, если хватает энергетических (и сырьевых) ресурсов. Напротив она может быть не экономичной, а наиболее мощной в смысле противостояния внешним воздействиям, а значит сильной в своих агрессивных намерениях! В этом и проявляется ее эффективность, именно в способности завоевывать чужую территорию, материю и источники энергии.

При завоевании чужой территории и ресурсов вопрос максимальной экономичности остро не стоит, гораздо важнее максимально быстро захватить чужое пространство, энергию и материю, которые оправдают затраты имеющейся в распоряжении энергии. Волк в овчарне режет овец всех подряд, не думая, сколько сможет съесть. Поэтому в условиях экстенсивного развития системы наиболее востребованными оказываются центральные элементы, и именно им выделяется большая часть ресурсов системы, распределение энергии среди элементов производится по закону «пирамиды». (Согласование генератора с нагрузкой дает значение КПД только 0.5, но это наиболее эффективный режим работы генератора, когда с него нужно снять максимальную мощность. Мощность-то чужая, а берем ее для себя, потому что думать о тех других, кому ее не достанется!). И, лишь при ограничении пространства, энергии и материи возникает проблема повышения эффективности, и тогда в первые ряды строителей и защитников системы выходят периферийные и малые элементы. В системе возникает объективная необходимость перераспределения энергетических ресурсов в пользу крайних и малых, которые наиболее эффективно выполняют задачу освоения имеющихся ресурсов.

Итак, объективное распределение в системе ролей энергетических элементов с разными параметрами и социальным положением следующее:

- центральные элементы являются наиболее эффективными распорядителями общесистемной энергии при решении задачи повышения устойчивости работы системы при наличии внешних возмущающих воздействий и в отношении совершения единого прямого полезного действия в центральном направлении;

- крайние (периферийные) элементы являются наиболее эффективными распорядителями общесистемной энергии при решении задачи изменения направления действия системы, а также являются наиболее чувствительными датчиками, определяющими изменение направления действия системы;

- «сильные» элементы являются наиболее эффективными распорядителями общесистемных интеллектуальных ресурсов (поскольку большая удельная доля энергетических ресурсов, заключенная в нем, управляется одним интеллектуальным центром);

- «слабые» элементы являются носителями ресурса сложности, обеспечивая максимальный показатель интеллектуальной насыщенности энергетической массы на единицу энергии; наличие этого ресурса обеспечивает системе наиболее эффективное распоряжение имеющимися энергетическими ресурсами; чем слабее элементы, тем большее количество их содержится в некоторой энергетической массе, и тем больше «база» системы;

- «большие» элементы (не «сильные», а именно протяженные в пространстве и времени) являются наиболее эффективными распорядителями общесистемной энергии при необходимости сохранения неизменным направление действия системы, т.е. стабилизации ее действия; обладая большим моментом инерции, они наиболее «консервативны»;

- «малые» элементы обеспечивают поворотливость системы, гибкость использования ее энергии, благодаря использованию частотного ресурса (также и пространственно-частотного ресурса), доступ к которому открывается при дроблении большой единой энергетической массы на совокупность малых; они являются наиболее эффективными распорядителями общесистемного пространственного и временного ресурсов.

Малые элементы системы являются символом развития системы, большие элементы – символом застоя. Малые элементы определяют динамику системы, большие – ее устойчивость. Крайние – бунтари и революционеры, с недовольным сознанием, большие и центральные – консерваторы, довольные и самодовольные блюстители статус-кво. Сильные совершают активные действия, слабые – уходят в себя, в свои мысли, совершая виртуальные действия. Сильные – энергия и воля системы, слабые – ее интеллект и дух

БЕЗУСЛОВНАЯ ЗАСЛУГА ЭЛИТЫ

Элита* не создает никакие реальные физические, материальные ценности, но она создает виртуальную ценность – ресурс воли. Ресурс воли действительно определяет концентрацию сил системы в многомерном пространстве решений. И в этом объективная заслуга элиты! И, даже если этот ресурс не используется наилучшим для системы образом, все одно, создание структуры управления группой субъектов это революционный шаг вперед, знаменующий торжественный момент создания СИСТЕМЫ! Инструмент управления создан, и эволюция неизбежно приведет его к развитию.

Вне зависимости от эффективности решений, принимаемых управленческой пирамидой, эта пирамида является потенциальным носителем в системе т.н. ресурса воли. Ресурс воли позволяет системе решать ограниченный, определенный командным центром, круг задач из множества возможных, будь-то энергетические (поразить противника в данное время в данной точке пространства, т.е. сосредоточить в этой точке, точнее в интервале, всю имеющуюся мощь системы) или информационные (провести максимально точное исследование именно заданного пространственно-временного интервала), или созидательные. Ресурсы воли, реализуемые через «власть» (т.е. властные структуры), определяются как возможностями внешнего принуждения, так и возможностями программирования энергетических элементов на выполнение поставленных задач. Ресурсы власти должны быть согласованы с ресурсами исполнителей. Нехватка ресурса власти, например, в технических устройствах проявляется в том, что добытая информации, а значит и аппаратурный ресурс, не используется полностью. Такой случай происходит, например, при отсутствии решающего устройства (устройства оценки) на выходе канала разрешения параметра. Тогда информация о параметре сигнала извлекается с точностью даваемой элементом разрешения, которая меньше точности, выдаваемым устройством оценки, в отношение сигнал/шум раз (при достаточно большом его значении) на выходе согласованного с сигналом фильтра (параметры которого и задают размер элемента разрешения). Напротив, при малом значении сигнал/шум толк от устройства оценки практически нулевой: из-за больших аномальных ошибок точность измерения параметра определяется только элементом разрешения. Приведенный пример показывает, что сужение поля решений возможно и целесообразно лишь в определенных условиях, когда цель явна обозначена, и правильным решением можно повысить эффект нанесения удара, выбрав хорошо видимую слабую точку, которая и выявляется в процессе оценки. Если же видимость плохая, то бесполезно пытаться разобраться со слабым местом, остается понадеяться «на авось» и выстрелить в центр зоны разрешения, полагаясь на то, что цель действительно там присутствует. Наводчик здесь не нужен, и использование данных предварительного целеуказания это максимум того, что в принципе способна сделать система наведения.

Нехватка ресурсов воли приводит к потерям эффективности функционирования систем вследствие недоиспользования их аппаратурных ресурсов (ресурсов сложности).

Однако ресурсы воли – ресурсы управления, лишь позволяют использовать предельно эффективно имеющиеся у системы потенциальные энергетические ресурсы, которые определяются совокупной энергией содержащихся в них элементов. Воля лишь направляет совокупную силу (энергию) на решение той или иной задачи, перераспределяет концентрацию потоков мощности во времени и пространстве, но не влияет на общий энергетический потенциал системы. Но именно возможность концентрации сил в нужное время и в нужном месте в подавляющем числе случаев и определяет исход противостояния систем.

* Имеется в виду именно управленческая элита.

Константин Абакумов 4.04.2004 ( ред. 5.12.2015)