4.2. Примеры ресурсов

Пример 4.1. Обработка изображения

При автоматической обработке изображения информацию конкретного пикселя «усредняют» по окружающим пикселям.

Это пример использования ресурса подсистемы (пиксель). Этот же ресурс можно рассматривать и как внешнюю среду (окружающие пиксели) для данного пикселя.

Пример 4.2. Цифровая сеть с интеграцией служб

Цифровая сеть с интеграцией служб (ISDN — Integrated Services Digital Network) использует телефонную сеть для передачи и других данных — различных видов трафика (телефон, факс, интернет и др.). При этом использовали технологию мультиплексирования по времени (TDM — Time Division Multiplexing). Под каждый тип данных выделяется отдельная полоса с фиксированной и согласованной полосой пропускания. Выделение полосы происходит после подачи сигнала CALL по отдельному каналу — канал внеканальной сигнализации.

Это пример использования ресурса надсистемы (телефонной сети) и подсистем — технологии TDM.

Аналогично использование сетей электропередачи. Сеть может передавать голос и данные, накладывая аналоговый сигнал поверх стандартного переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц.

Задача 4.1. Измерение температуры у младенца

Условия задачи

Измерить температуру младенца достаточно сложно. Необходимо градусник держать подмышкой или во рту. Это ребенку очень не нравится (рис. 4.2), и он плачет. Как быть?

Рис. 4.2. Измерение температуры у младенца

Разбор задачи

ИКР: Ребенок хочет сам держать градусник во рту. Как этого добиться?

Что ребенок любит держать во рту? Правильно — соску. Можно использовать эту функцию (функциональный ресурс). Решение использованием приема 6. Принцип универсальности (глава 6).

Решение

Можно использовать соску (рис. 4.3), в которой встроен цифровой термометр (Baby Temp).

Рис. 4.3. Термометр Baby Temp

Что еще любит ребенок? Ребенок любит, когда мама держит ему руку на лбу (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Термометр Lunar Baby Thermometer

Задача 4.2. Конкуренция программных компаний

Условия задачи

Крупнейшие программные компании (например, Borland International Inc., Microsoft Corp. и др.) создают новые языки программирования и другие программы. Этими программами пользуются многие программисты мира. Естественно, каждая компания хочет, чтобы ее интерфейс стал стандартом. Как победить в этой конкурентной борьбе?

Разбор задачи

Использовать функциональный ресурс.

Решение

Компания Borland International Inc. В комплект поставки своих языков программирования вводит комплект процедур, которые создают интерфейс любой программы — свой стандарт.

Использован «Принцип предварительного исполнения».

Задача 4.3. Программа «червь»

Условия задачи

В 1982 г. в исследовательском центре компании XEROX использовали программу, требующую значительных вычислительных мощностей.

Можно было бы подключить другие компьютеры из сети, но тогда бы не работали другие программы, а это не допустимо. Как быть?

Разбор задачи

Использовать ресурсы времени.

Решение

Программа должна работать тогда, когда не работают другие программы. Нужно выявить ресурс времени. Ночью большинство программ не работали. Именно тогда и можно использовать все компьютеры из сети. Кроме того, можно «захватывать» все простаивающие в сети компьютеры. Ночью использовать максимум подключенных вычислительных мощностей, а утром, когда пользователи начинают выполнять свои вычисления, освобождать их, сохраняя промежуточные результаты вычислений. Днем программа «перебивалась» бы одним-двумя компьютерами, а ночью опять захватывала бы все свободные вычислительные мощности.

Авторы назвали эту программу «червем» по аналогии с вышедшем в 1975 г. бестселлером «The shockware Rider» Джона Бруннера (John Brunner). Он описал «червей» — программы, распространяющиеся по сети, — идею, которая произвела определенное впечатление, хотя ее осуществление находилось за пределами возможностей компьютеров того времени.

Дальнейшая оптимизация — использовать паузы между работой в любом компьютере. Таких пауз, особенно в персональных компьютерах, достаточно много — более 90%.

Основной проблемой, связанной с отладкой червя, оказалось его неконтролируемое распространение и зависание части зараженных червем машин. Возникла новая задача.

Авторы тогда предусмотрели возможность послания по сети команды самоуничтожения всем копиям червя.

Это пример на использование прежде всего ресурса времени, но также использованы ресурсы связи, элементов (только необходимые части компьютера), вещества (другие компьютеры) и информации — информационные средства компьютеров и потоков информации.

Пример 4.3. Иглу

Эскимосы для постройки своих жилищ (иглу) используют снежные «кирпичи», которые выпиливают из снега.

Рис. 4.5. Иглу

Это пример использования ресурса вещества.

Задача 4.4. Шасси самолета

Условия задачи

При посадке самолета шины шасси очень сильно истираются, сильно нагреваются от трения о посадочную полосу и даже горят. Шины приходится часто менять.

Рис. 4.6. Истирание шин самолета

Разбор задачи

Выявим причины износа. Это трение. Почему происходит трение? Так как имеется разность скоростей движения посадочной полосы и колеса. Трения не будет, если разность скоростей будет равна нулю. Значит, нужно раскрутить колесо до той скорости, с которой движется самолет. Так и сделали. Поставили специальный двигатель, который раскручивал колесо. Система управления определяла скорость движения самолета и подавала сигнал на двигатель, с какой скоростью необходимо раскручивать колесо. Это была достаточно сложная система.

Использовать ресурсы.

Давайте разберемся, какие имеются ресурсы в данной системе. Самолет движется, значит, есть поток воздуха, который движется с той же скоростью, с которой движется самолет.

Решение

Поток воздуха может приводить в движение колесо. Остается только на внешней стороне колеса установить лопасти.

Рис. 4.7. Лопатки на колесе

Это пример использования ресурса энергиии потока вещества (газа).

Пример 4.4. Автомобиль и внешняя среда

Внешняя среда для автомобиля — это воздух. Поток набегающего воздуха используют для прижима автомобиля к автостраде. Для этого к автомобилю прикрепляется обратное крыло. Особенно это важно при большой скорости движения в гоночных автомобилях, например, гоночные автомобили Формулы-1 (англ. FIA Formula One World Championship) имеют передние и задние антикрылья (рис. 4.8). В скоростных поездах локомотив выполнен в виде обратного крыла и т. д.

4.8. Обратное крыло

Кроме функции прижима к дороге, поток воздуха может использоваться для охлаждения покрышек.

Это пример использования ресурса потока внешней среды.

Пример 4.5. Сотовая связь

Сотовая сеть — это один из видов мобильной радиосвязи. Общая зона покрытия делится на ячейки (соты) — зона покрытия отдельной базовой станции. Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть.

Это пример использования ресурса пространства.

Задача 4.5. Бокс

Условия задачи

Во время профессионального матча по боксу спортсмены и их тренеры столкнулись с загадкой. Довольно посредственный боксер неожиданно одержал ряд побед над кандидатами в призеры, причем все — нокаутом (рис. 4.9). Проигравшие рассказали, что в начале боя его удары были обычными, но постепенно крепчали, достигая через некоторое время такой силы, будто боксер бил не обыкновенной перчаткой, а камнем. Но перчатки перед боем проверяет судья, булыжник в них не спрячешь.

Что же происходило?

4.9. Поединок боксеров

Разбор задачи

Перед боем боксер обсыпал бинты гипсом. Постепенно рука в перчатке потела, и влага соединялась с гипсом. Гипс застывал и превращался в камень.

4.10. Гипс на бинтах

Это пример использования ресурса системный эффект (процесса и результата). Использован ресурс вещества — бинты, которые покрывались другим веществом — гипсом. Он соединялся с другим веществом — жидкостью (потом). Это ресурс процесса. Используется ресурс времени. Пот выделяется через некоторое время, и гипс застывает тоже через некоторое время. Все отдельные элементы вместе дали системный эффект — камень в перчатке — новое свойство.

Система (от латинского «syst?ma», от греческого «???????» — «составленный», целое, составленное из частей, соединение) — это множество элементов, взаимосвязанных и взаимодействующих между собой, которые образуют единое целое, обладающее свойствами, не присущими составляющим его элементам, взятым в отдельности.

Такое свойство называют системный эффект.

Пример 4.6. Самолет

Самолет состоит из крыльев, фюзеляжа, двигателя, шасси и т. д.

Ни один из этих элементов не обладает свойством летать. Соединенные в единую систему — самолет, элементы приобрели новое свойство — летать — системный эффект.

Пример 4.7. Предложение (в языке)

Предложение состоит из слов и способа построения предложения — грамматики.

Ни один из этих элементов не обладает свойством выразить мысль. Соединенные в единую систему — предложение, приобретают новое свойство — мысль — системный эффект.

Предложение — целостно. Оно автономно и имеет свои закономерности развития — развитие грамматики.

В предложении показана взаимосвязь отдельных слов, их свойства, обнаруживаемые в их отношении друг к другу.

Пример 4.8. Телефон

Телефон состоит из микрофона, наушника, клавиатуры, дисплея, памяти и т. п.

Ни один из этих элементов не обладает свойством передавать звук на расстоянии. Соединенные в единую систему — телефон, элементы приобрели новое свойство — передавать звук на расстоянии — системный эффект.