Профиль невидимки

ДВАЖДЫ ДВА - ЧЕТЫРЕ

- Вот что нам еще досталось напоследок! - Александр Иванович ткнул кончиком карандаша в ту часть уже собранного электронного ящика, где чинно, парочками расположились маленькие аккуратные баллончики травянистого цвета.

Прибор должен давать математическую характеристику ощупанной поверхности. Что это значит: математическая характеристика поверхности? Вероятно, какая-то цифра. Да, но какая? Что она выражает?

По-разному отвечали на это исследователи, пытаясь найти краткую и общую меру чистоты поверхности. Нечто такое, что могло бы стать универсальной отмычкой в практике производства: одна цифра - и уже известно, что за поверхность, какой класс чистоты.

Наибольшая высота гребешков, «аш максимум», - предложили одни.

Типичная высота гребешков, наиболее часто повторяющаяся, «аш среднее», - предложили другие.

Средняя высота гребешков, «аш среднеарифметическое», - предложили третьи.

Средняя квадратичная, «аш СК», - предложили четвертые.

И вся четверка начала гулять вперемешку по литературе, по докладам, инструкциям, отражая своей разноликостью неоформленный, не устоявшийся еще характер новой, молодой науки.

Максимальная и средняя высота - это понятно каждому, не превышает наших обычных, чисто наглядных представлений. Сложнее среднеквадратичная. Что это такое? В среднеквадратичной заключена более полная характеристика микропрофиля - строгий комплексный учет, опирающийся на фундамент теории вероятностей. В разных областях техники среднеквадратичная помогает математически осмысливать явления и процессы, происходящие от колебаний: электрическое напряжение, ток, звуковое давление, вибрации… Но разве невидимые гребешки, волнами бегущие по поверхности, не относятся к явлениям того же порядка? Колеблющиеся величины. И пусть тогда именно средняя квадратичная выражает математически их картину, как бы ни смущала она обыденный ум своей отвлеченностью.

Наука разделилась на приверженцев и противников. В Англии признали только среднеарифметическую и не желают иметь дела ни с какой квадратичной. В Америке, наоборот, избрали сначала среднеквадратичную, презирая как недостаточно строгую среднеарифметическую. В Советском Союзе пользуются в разных случаях и той и другой, как удобнее.

- Ну, и нам пришлось научить соответственно прибор. Вычислять обе средние, и арифметическую и квадратичную, - слегка развел руками Александр Иванович.

А каково это было… Все равно, что перейти от простой арифметики к высшим математическим ступеням. В формулах среднеквадратичной - и корни и интегралы… И прибор должен был их решать, производя мгновенно ряд действий, какой именуется на классическом языке математики «интегрированием дифференциального уравнения». Прибор с высшим образованием.

Раньше искали они способ продолжить руку, осязание в механическом и электронном рычаге прибора. Теперь предстояло продолжить в приборе человеческий мозг.

Вот он лежит, электронный мозг, препарированный на монтажной панели. С клеточками «мышления» в виде ламп, конденсаторов, выпрямителей, с извилинами проводочков.

Метод аналогий пронизывал сейчас их лабораторные поиски и на карточках Александра Ивановича и в электрических деталях макета. Тот общий метод, по которому и движение небесных светил и качка корабля на волнах или колебания механического маятника и колебания электронов одинаково могут быть описаны одними и теми же математическими уравнениями. Метод, выросший целиком из фактов диалектического единства природы и ставший теперь блестящим орудием исследования в руках ученых всего мира, создающих в своих лабораториях поразительные модели, казалось бы, самых отдаленных и несхожих процессов - механических и электрических, тепловых и химических… Вот и сейчас в этой маленькой лаборатории номер шесть с помощью того же метода аналогий создавали они мозговую модель, переводя логику и математику ощупывания гребешков на язык электрических цепей.

Здесь числа изображались импульсами тока. Логическая точность ответов «да» - «нет» или «верно» - «неверно» возлагалась на электронные лампы или кристаллики выпрямителей, которые действуют с той же логи-кой: ток идет или не идет, пропускает или не пропускает. Гребешок на поверхности получал электрическое значение со знаком плюс. Впадина наоборот - со знаком минус. А средняя линия между ними, некая воображаемая идеально ровная поверхность, - это ведь нуль, тот самый исходный нуль, за который они уже не раз так долго бились. Непрерывное суммирование всех бесконечно малых отрезочков, по которым вверх и вниз пробегает игла, поручали стрелке вольтметра, ползущей по шкале без возврата, - безошибочно складывающий математик.

А скорость подсчета ограничивалась тут только одним: быстротой протекания электричества. Практически - мгновенно. Без инерции, не задумываясь, производит прибор сотни и сотни непрерывных подсчетов в неуловимую долю секунды. Феноменальный математик!

В новую область вступали они сейчас в своих опытах. В ту область, где машины начинают логически мыслить, отвечать на поставленные вопросы, читать и переводить и проявляют, наконец, непостижимо острые математические способности. «Кибернетика» - завлекательно-звонкое имя этой новой науки, перед которой сам современный человек, ее создавший, останавливается порой в некотором почти суеверном смущении. Кибернетика заглядывала сюда, в лабораторию, всякий раз, как открывалось случайно «окошечко» для продолжения опытов над прибором. Правда, они не произносили этого громкого слова, они просто делали.

- Пришлось повозиться, - скупо заметил Александр Иванович.

Больше всего досталось им от узла квадратов.

Чтобы найти среднеквадратичную микропрофиля, надо прежде всего возвести в квадрат каждую высотку нащупанного гребешка и глубину каждой впадинки. Непрерывное возведение в квадрат множества сигналов, которые посылает нам «невидимка». От этих квадратов все начинается, весь дальнейший ряд высшей математики - интегрирование дифференциального уравнения. Будет точный квадрат - будет и точный ответ прибора. Будет ошибка в квадрате - и пойдет сплошное вранье. От начальной точки, от квадратов зависит все остальное. Дважды два - четыре, трижды три - девять…

Электричество возводит в квадрат - не правда ли, странно звучит для непривычного уха? Но электроника знает свои средства, приспосабливая к задачам математики кристаллики веществ, именуемых полупроводниками.

Небольшой плоский кружочек с двумя усиками проводочков лежал на монтажной панели. Твердый выпрямитель по названию, а по сути дела - тот маленький -электроматематик, который как раз и умеет проделывать нужное действие: возводить в квадрат. Там, в кружочке, на границе металла и кристалликов полупроводника происходят под током такие перетасовки электронов, что сила тока заметно меняется. И меняется как раз в квадрате. Дважды два - четыре. Трижды три - девять… Умненький, сообразительный кружочек!

Казалось бы, и все. Поставлен в прибор такой кружочек, идут к нему сигналы от гребешков - и математика работает.

- Только не в таком приборе, - усмехнулся Александр Иванович.

Прибор опять ставил свои особые условия. Никакие готовые рецепты и средства ему не годились. Кружочек работал умно, очень умно… но вдруг ошибался. Дважды два не давало точно четыре. И трижды три не всегда превращалось в девять. Кружочку не хватало того постоянства действия, какое строго и неукоснительно должно соблюдаться в приборе. В этом приборе особенно. Столько уже было тяжелых поисков из-за этого требования постоянства, и теперь оно снова властно диктовало свое. Вероятно, какая-то оставшаяся примесь в кристалликах выпрямителя, ничтожная атомная грязь сбивала узел квадратов со счета.

Они перебрали все известное. Выпрямители меднозакисные - не годится. Медносульфидные - не годится. Селеновые - не годится. Кремнистые - не годится… С утра до вечера лабораторное «окошечко» заполнялось тем, что Марк, подавая ток в кружочек, выкрикивал его величины:

- Два! Три! Четыре!..

Мила, следившая за стрелкой амперметра, певучим голоском отвечала:

- Три и семь десятых! Восемь и шесть! Шестнадцать и три!..

А не ровно четыре, не ровно девять или шестнадцать.

Марк отмечал точками на миллиметровой бумаге посланные сигналы и ответы. Строил кривую характеристики и рассматривал ее долгим изучающим взглядом. Кривая все отклонялась и отклонялась в сторону, никак уже не походя на ту плавно округлую параболу, которая и должна изображать изменения по точным квадратам.

Александр Иванович тоже рассматривал. Бросал рассеянный взгляд на термометр, на двор института, где оттепель перемешивала снег с дождем. И погода и температура - все могло влиять на чувствительные кристаллики, вышибая их из параболы квадратов.

Он искал объяснения, требуя снова проверок и проверок. «Ну-с, продолжим». Марк перестраивал опыт, и снова изо дня в день, из «окошечка» в «окошечко» раздавалось в комнате:

- Два! Три! Четыре!

Наконец появились на монтажной панели вот эти аккуратные зеленые баллончики. В их полукруглых шляпках заключены кристаллики наиболее математически верного, чистого вещества. Германий - вещество, известное в истории тем, что было открыто дважды: сна-чала теоретически Менделеевым по своей таблице, а затем уже в действительности, в самой природе. А ныне, в век электроники, стали эти кристаллики бледно-серого вещества одной из тех драгоценностей техники, за которой гоняются все лаборатории мира. Они отличаются такой чистотой изготовления, что на десять миллиардов атомов остается иногда не больше одного атома примеси. Одна десятимиллиардная частица!

И все же даже такой отменной чистоты кристаллики нельзя было использовать для точного счета квадратов. Они чувствительны к температуре. Какая-нибудь лишняя долька градуса могла уже вызвать ошибку. Дважды два - сколько же?

Пришлось пойти на маневр, на обходной маневр. Он был рассчитан и разрисован на карточках в один из тех вечеров, когда Александр Иванович сидел в своей квартирке за обеденным столом и под говор и шум общей кухни за стенкой обдумывал еще и еще раз проблему узла квадратов.

- Я думаю так, - сказал он на следующее утро, протягивая Марку новую карточку.

Нельзя использовать свойство одно - придется дать выпрямителям свойство другое. Пусть не возводят в квадрат, если с этим не справляются. Но если к выпрямителю присоединить еще сопротивление, всего лишь небольшой моточек проволоки, он вдруг приобретает ценную способность. Выпрямитель начинает «работать по прямой». Характеристика его по графику выражается уже не кривой параболы, а просто прямой линией. Теперь возведением в квадрат заведует моточек сопротивления, по самому простому закону электричества, известному всем школьникам: сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Точно, всегда одинаково, без отклонений.

Выпрямитель стал играть при этом роль ключика. «Да», - говорит он и пропускает ток в моточек сопротивления. «Нет», - говорит он и тока не пропускает. «Да» - «нет», - зеленый баллончик выполняет первую функцию логической мысли.

Так в этой сложной игре, выстраивая целую шеренгу баллончиков и сопротивлений, искал Александр Иванович подхода к точным квадратам. Теперь у него кривая параболы должна была складываться из отдельных прямых отрезков. Один отрезок к другому отрезку, один к другому - и из прямых кусочков вырастала на графике чуть ломаная кривая. Совсем-совсем близко к плавной параболе - кривой квадратов.

Насколько же это близко? Может ли ломаная линия заменить практически кривую? Будут ли чувствительны отклонения? На все мог ответить лишь опыт, лишь тогда, когда все разрисованные элементы и все графики перейдут с карточек Александра Ивановича на монтажную панель. И еще это зависело от того, как верно и чисто проведет Марк Вятич соответствующий опыт.

- Один! Два! Три! - посылает Марк последовательно токи разной величины в новую систему узла квадратов: шеренга зеленых баллончиков с катушечками сопротивлений.

- Один! Три и девять! Восемь и… нет, ровно девять! - отмечает Мила результаты возведения.

Марк снимает характеристику.

Каждые полтора-два часа новая характеристика. Из отдельных отрезков вырастает общая линия, чуть изломанная в некоторых точках, как на переходных ступеньках. На эти-то изломы и смотрит, смотрит Марк: как они сглаживаются, приближаются ли к действительно кривой? Смотрит и анализирует. А потом Александр Иванович смотрит и анализирует.

И каждый раз надо еще подправить, подстроить там, на панели, в узле квадратов, чтобы еще и еще округлить изломы, приблизить ломаную к плавной кривой. Дать лишние обороты проволоки на сопротивлении, точнее от-регулировать напряжение, питающее выпрямитель… Тонко рассчитанное, крайне малыми шажками продвижение к цели.

И каждый раз при любой перемене снова и снова повторяется в течение долгих часов:

- Один! Два! Три! Четыре!..

В комнате лаборатории почти только это и слышно, и все остальное как будто следит за этим в пристальном ожидании оттуда - со столов и полок, из дальних углов, где поблескивают стекло ламп, пуговки металлических кнопок, глаза циферблатов и экранов.

Александр Иванович сидит за своим столом, спиной к Марку и Миле. Он занят как будто своим, но он все время там, с ними, за этим опытом, все слышит, каждый возглас, каждый его оттенок, и круглый его затылок напряжен вниманием.

Изломы на графиках постепенно круглеют, и линия отрезков приближается и приближается к той идеальной параболе, которая отражает в своей плавности точность квадратов.

Кажется, дважды два будет четыре.