facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

Идеальная теория механизмов и машин

Идеальная теория механизмов и машин
Клюйков Роман, аспирант

Сергей Клюйков, инженер

Приазовский государственный технический университет, Украина

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Украина";

Открытое Европейско-Азиатское первенство по научной аналитике;

Изучают феномен машин от древних греков до наших дней. И постоянно заново открывают идеалы Платона, числа с «умными» способностями. Рело предложил расчленить машины на категории, чётко совпавшие с первыми идеалами Платона. Теория Энгельмейера - «четыре точки зрения на машину» - четыре общности (по четыре) идеалов Платона, моделирующие «технологию, кинематику, конструкцию и экономику машин». Идеальная математика Платона наводит порядок в развитии теорий, позволяет удобно хранить, быстро находить информацию и прогнозировать будущее.

Ключевые слова: машины, теории, идеалы, обобщение, модели, разум.

The phenomenon of machines has been investigated since ancient Greeks till present days. Plato’s ideals, the numbers, possessing “clever” capabilities are constantly being discovers anew. Relau suggested dividing machines into categories which perfectly corresponded to Plato’s ideals. Engelmeyer’s theory –“four points of view on machine” – four unities (four in a row) of Plato’s ideals, modeling “technology, kinematics, design and economy of machines”. Plato’s ideal mathematics brings order into theories development, allowing to store comfortably, find information quickly and make forecasts for future.          

Keywords: machines, ideals, generalization, models, reason.

 

Введение. Тысячелетиями Человек создаёт рукотворный мир машин, искусственных неживых объектов, изобретает их всё новые и совершенные, и сотворил уже столько и таких, что стал задумываться о возможной экспансии машин! Чисто технический вопрос «перерос» все мыслимые границы, и на наших глазах превращается в проблему жизни на Земле! Без философского осознания, обобщения и упорядочивания эту проблему не решить!

Изучению и сопоставлению подлежит громадный эмпирический материал, частично собранный философскими работами А.Н.Боголюбова. На этом большом пути легко сходили на многочисленные и противоречивые «временные» теории. Лучше Пуанкаре [1] о них не скажешь: «Если бы хоть одна из них была удовлетворительна, не было бы нужды в прочих».

Цель работы. Как построить «единственную» теорию, эффективно заменяющую все «временные»? Как выйти на прямой путь истории, чтобы больше не сбиваться фантомами?

Исторический анализ. Эти вопросы будоражили разум ещё древних греков, а ответы Платон описал «Диалогами». Например («Государство» 510b): «Узнай же теперь и другую часть мыслимого, о которой я говорю, что её касается разум силою диалектики, делая предположения, – не начала, а как бы ступени и усилия, пока не дойдет до непредполагаемого, до начала. Коснувшись же его и держась того, что с ним соприкасается, он [разум], таким образом, опять нисходит к концу и уже не трогает ничего чувственного, но имеет дело с эйдосами (идеалами?) через эйдосы, для эйдосов и оканчивает на эйдосах".

 Но до сих пор прочесть правильно ответы Платона никто не может. Но и забыть не в состоянии, так как они давно уже в наших генах! Поэтому многие исследователи на уровне интуиции неоднократно вновь приближались к ним вплотную, снова открывали «эйдосы», числа с разумом - идеалы, но стать на Платонову точку зрения – до сих пор не решаются!

В 1786 году во множестве машин Монж [2] (повторяя Платона) искал «единство (идеалы?), которое могло бы обеспечить понимание машин вообще и свести их построение к определённой схеме, не зависящей ни от формы конкретной машины, ни от её назначения».

В 1841 году Виллис (повторяя Платона) выделил «чистый механизм» (идеалы?) – продукт некоторого обобщения механизмов, их абстрактная теоретическая модель, безотносительная к динамическим эффектам, действующим в обобщённых механизмах.

В 1898 году Энгельмейер [3] (повторяя Платона) обобщил целый ряд выделенных историей систем классификаций машин и получил мощную абстракцию в духе Платона – «принцип машины» (идеалы?), основную её обобщённую суть.

Макс Вебер [4] (повторяя Платона) предлагал для целей обобщения «идеальный тип» (идеалы?) - «нечто отличное от оценивающего суждения, совершенно индифферентное и не имеет ничего общего с каким-либо иным, не чисто логическим «совершенством»... Каждый индивидуальный идеальный тип составляется из понятийных элементов, родовых по своей природе... и тем самым, отойдёт от эмпирической действительности».

Горохов В.Г. [5] (повторяя Платона) пытался «уточнить» те же сущности: «Идеальные типы стремятся быть «образцами» (идеалы?). В них отображается то, что исследователь считает существенным, сохраняющим постоянную ценность, может представляться современникам практическим идеалом, к которому надлежит стремиться».

К каким же идеалам в истории Человечества стремится машина?

Для выполнения даже нехитрых работ Человек издревле использовал простые орудия. Со временем они усложнялись.  Ещё в каменном веке (лук, праща, гарпун) и в Iтысячелетии до н.э. (ручная и водяная мельницы, гончарный круг, ткацкий станок) появились настолько сложные орудия, что их уже можно называть первыми машинами. Но до того изобрели простейшие подъёмные приспособления: в эпоху палеолита - клин, а в начале IIIтысячелетия до н.э. – рычаг и наклонную плоскость. Именно они первыми облегчали тяжёлый труд человека – выполняли первую основную функцию машины.

Философ Фалес Милетский (начало VIвека до н.э.) передал грекам познания египтян и вавилонян о сущности движения и о приспособлениях, которые его производят.

Аристотель (IIIвек до н.э., «Механические проблемы») первопричиной движения выделил силу и качественные изменения. Исследования машин свёл к простым приспособлениям, а к перечню уже известных добавил кривошип, колесо, каток, полиспаст.

Архимед (IIIвек до н.э.) из растущего множества машин выделил элементарными частями «простые машины, преобразующие силу: ворот, рычаг, полиспаст, клин и винт».

Первоначально в машине уже видели части и движение, но принимали неизменными, не анализировали. Первые машины рассматривали как орудия без учёта составляющих частей, их движений, изменений, состояний и прочего более «тонкого». Добытые тяжёлым трудом практические знания просто накапливали и передавали из поколения в поколение.

 Во всех теориях того времени простые машины и механизмы рассматривались только в статике, так как развиваемые ими скорости и ускорения были очень малы. В основе были преобразование и распределение сил (без анализа их природы) и соответствующая времени простая математика: арифметика и алгебра. Задачи решались исключительно операциями над Числами: натуральными, целыми, рациональными идействительными – четырьмя первыми идеалами Платона! По Энгельмейеру [3]: «технология определяла характер работы»; «принцип машины» (её основная суть, идеал?) – «технологические признаки».

Ньютон в 1666 году операциями интегрирования и дифференцирования создал модель функции - пятый идеал Платона, который своим «умом» разрешал механикам глубже изучать машины, уходить от сил далее в геометрию движения. По Энгельмейеру [3]: начинался период, когда «вступает в свои права кинематика»; «принцип машины – кинематическая схема»! Теории машин от статики перешли к динамике.

Эйлер Л. (1747) [6] выделил «три составляющие машин»: приёмник – связан с силой, приводящей машину в движение; передача – связана с преобразованием силы; орудие – связано с выполняемой машиной работой. Трёхчленное деление машин стало классическим.

Монж Г. (1786) [2] движение и его преобразования функциональными зависимостями возвёл в кардинальный принцип анализа и синтеза машин простейшими механизмами (идеалы?). Фурье Ж. (1795) сформулировал «связь» как функциональное понятие. В истории механики было ещё много других попыток систематизировать появление машин, «новых и разных». Все их обобщил Фр. Рело (1875) [7], предложив интуитивное (но чётко совпавшее с Платоновыми идеалами) иерархичное членение любых «сложных» машин на: 1) тело (натуральное число) – простейший элемент машины; 2)кинематическая пара (целое число) – совокупность двух тел; 3) кинематическое звено (рациональное число) – несколько совместных кинематических пар; 4) кинематическая цепь (действительное число) – несколько звеньев, обязательно замкнутых в одно целое, если одно звено закреплено в неподвижной системе координат это механизм; 5) машина(модель функции) механизм или группа механизмов с подвижными системами координат. Но Рело, как и Платона, обвинили «порывает с реальностью и впадает в абстракцию». И не поддержали!

Коши(Cauchy, 1827) улучшил систему дифференциальных уравнений – модель состояния - шестой идеал Платона, и разработал учение о мгновенной оси вращения и скольжения тела, испытывающего бесконечно малое перемещение. Вновь, открывая новые идеалы Платона, обнаруживали новые «умные» их способности!

В начале XIXвека Англия, а за ней Франция, Германия, Россия и другие страны системным анализом шестым идеалом Платона, синтезом многих механизмов в одном производстве - 6)машинами-агрегатами создавали национальное машиностроение. Развитие машинного производства обусловило технические науки, теоретическую подготовку инженеров, научно-исследовательские центры, периодическую техническую литературу.

Беббидж Ч. в 1834 году начал работу над разностной, а в 1853 – над аналитической счётными машинами. Современными ему механизмами не построил, предложил записывать последовательность работы машины системой условных знаков – программой. Осуществил переход от жёстких функциональных зависимостей к более общим, гибким «связям», переход от монолитного, полностью типизированного математического моделирования к более гибким языкам программирования, типизация которых постепенно снижалась.

Гильберт Д. (D. Hilbert), М. Фреше (М. Frechet) и Ф. Рис (F. Riesz) в начале XXвека функциональным анализом изобрели седьмой идеал Платона - модель континуума, основу теории манипуляторов и роботов, 7)машин с программным управлением.

«Умные» возможности нового идеала позволили обобщить исследования кинематических, электрических, гидравлических и других типов цепей междисциплинарной теорией автоматического регулирования следящих телемеханических систем. Наработанные ранее термины и приёмы структурного анализа статических механизмов были обобщены структурным анализом автоматического регулирования обобщённых динамических систем радиотехники, электротехники, гидравлики. Вновь сработал эффект идеалов Платона: сложение частей в целое обязательно создаёт качество, отсутствующее в слагаемых частях!

Практика усложняющегося математического моделирования стимулировала создание новых более универсальных языков программирования ML, OCaml, Erlang, позволяющих складывать модели континуумов списками по единому протоколу в восьмой идеал Платона –модель уровня, с новым «умным» свойством – свободой выбора стратегии решения, вариантностью, лёгкостью моделирования межкомпонентных связей миллионов объектов! Это позволяло данные об объекте исследования переводить на язык программирования, работы исследования проводить уже не на физическом объекте с невероятной трудностью, опасностью, дороговизной и малой достоверностью, а «за письменным столом», получая гораздо более ценные и достоверные результаты. Математическая модель становилась «реальнее» физического объекта! Такова сила идеализма Платона!

Этот идеал был последним в очередной четвертке идеалов (модель функции, модель состояния, модель континуума, модель уровня), моделирующих Зависимости движения частей машины. По Энгельмейеру [3]: завершился период кинематики; «принцип машины – кинематическая схема». Такое обобщение открыло целую серию абстрактных исследований – структурный анализ, системотехнику. Методы анализа механизмов с несколькими степенями свободы были использованы для классификации зарождающихся 8)систем автоматического регулирования. «Язык и схемы, используемые для анализа систем автоматического регулирования, увели исследователей от физических к описываемым метаязыком» [8]. «Всеобщность и абстрактность» Заде (1962), «математическое описание» Лернера (1949), «метаязык» Бергбрайтера (2005), «единство» Монжа (1786), «чистый механизм» Виллиса (1841), «принцип машины» Энгельмейера (1898), «идеальный тип» Вебера (1990), «образцы» Горохова (2011) - очередные «открытия» идеалов Платона!

Исследование и математическое моделирование механизмов прерывистого движения (мальтийских, клиновых, винтовых) и нежёстких (пневматических, гидравлических, электромагнитных, электронных) заставили полностью заменить понятия «кинематическая пара», «зависимость» на более общие и гибкие «связи». Это позволило моделировать динамику машинных агрегатов, движение тел переменной массы, развить теорию автоматостроения, участь электромагнитных и электронных систем в составе машин.

Обобщение теории регулирования способствовало развитию линейной теории управления. Совершенствовалось особое звено машины – регулятор и его обратная связь.

В 90 годах XX столетия созданы языки программирования Perl, TCL, Python, Rexx, которые сложением моделей уровня межуровневыми связями по возрастающим критериям строилидевятый идеал Платона – модель развития - с новой «умной» способностью прогнозировать развитие предмета исследования! Началась очередная четвёртка идеалов, моделирующих Связи элементов машины. По Энгельмейеру [3]: в историю «входит машиностроение с конструктором во главе»; «принцип машины - конструкция».

Сегодня «умные» возможности девятого идеала реализуются наносистемотехникой. Задачи регулирования хода машин, устойчивости движения решены введением понятия «обратная связь», разросшимся до отдельной науки - кибернетики. Станки с программным управлением, 9)промышленные роботы (машины-автоматы, моделирующие свойства и физические функции живых организмов), современные транспортные системы, позиционирующие платформы - немыслимы без механизмов с несколькими степенями подвижности и систем автоматического управления.

«Умные» возможности девятого идеала Платона продуцировали абсолютно новые знания, вовсе не закладываемые в математическую модель – способность прогнозировать будущее предмета исследования! Готовая программа сама может генерировать новую программу и запускать её использование в новых ситуациях, о чём разработчик и не помышлял! Что это? Впервые машина опережает Человека? Характерно, что эти «новые знания» приобретались без необходимости обращения к реальным системам, обходясь виртуальной реальностью! А область применения «новых знаний» охватывала не только технические системы, где они формировались, но и биологические (обычно - служившие прототипом, примером, образцом, «эйдосом») и даже социальные.

В новейшее время, благодаря выстраиваемому чисто функциональными языками программирования (Miranda, Clean, Haskel) последнему из известных авторам десятому идеалу Платона – модели вывода, машины приобретают новую «умную» способность – самостоятельно реагировать на изменяющиеся внешние воздействия и приспосабливать своё поведение к ним! До сих пор подобным свойством обладал только человек. Оно определяет элементарную творческую, разумную деятельность - интеллект. Новым «умным даром» созданы 10)кибернетические роботы, не только повторяющие телодвижения Человека, но имитирующие даже его «тонкие» психологические функции, походку, голос, эмоции.

Реализация новых проектов требует новой математики, следующих идеалов. Возможно, сложением кинематической цепи со звеньями разной физической, химической и даже биологической реальности, цепью искусственных нейронов, соединенных между собой связями с определением их весовых параметров? Какой будет эта машина? И машина ли...

Результаты. Предложенная классификация не только освещает яркими маяками выделенных 10 идеаловдостоверную развёрнутую картину прошедшей истории машин, но и позволяет обоснованно прогнозировать и плодотворно выполнять её дальнейшее развитие.

Идеальная теория машин и механизмов – наиболее яркое Зеркало, в котором копиями отражаются иные термины всех без исключения других теорий: сопромата [10], строительной механики [11], математики [9], программирования [12], социологии [13], истории [14], экономики [15], химии [16] и прочего сложного, но - идеального [17]. Не пора ли согласиться с единственностью Идеальной математики Платона [9], объединить усилия, найти оставшиеся шесть идеалов и прийти к Мировому Разуму?

Берите достаточно «умный» идеал Платона за образец и диалектикой Платонавыстраивайте новую машину, технологию, процесс – всё! И вы обязательно получите в своём шедевре «разумную» способность, которая приглянулась Вам в выбранном идеале. И не надо быть особым талантом или гением, достаточно – хорошим инженером, знакомым с Идеальной математикой Платона [9]! Пользуйтесь идеализмом везде! Математическое моделирование «умными» идеальными числами Платона, числами с разумом, позволяет нам абстрагироваться от физической реальности, продуктивнее и производительнее находиться в идеальной виртуальности! Может в этом и есть смысл всей нашей интересной истории создания рукотворного мира, смысл идеальной теории машин и механизмов?

 

Литература:

  1. Пуанкаре А. О науке.- М.: Нука, 1983.- 560 с.
  2. Monge G. Traite elementaire de statique a l'usage des colleges... Paris, 1786 p.123-124.
  3. Энгельмейер П.К. Технический итог XIXвека. - М., 1898.- С.49-51.              
  4. Вебер М. Избранные произведения. Ч.2.М.: Прогресс. - 1990. - 808 с.    
  5. Горохов В.Г. Развитие идей теории механизмов и машин в теории автоматического регулирования и нанотехнонауке // Наука та наукознавство. - 2011.- С.106-127.  
  6. Euler L. De machinarum tam simplicium quam compositorumusu maximelucroso. Commentarii Academiae Scientiarum Petropol, 1747, t. X.
  7. Reuleaux F. Theoretische Kinematik, Bd. I. Braunschweig. 1875. S.13-14.
  8. Bergbreiter S. Moving from Practice to Theory: Automatic Control after World War II HIS 285S: History of Science, University of California, Berkeley, 2005. - P.33,34.
  9. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика Платона. -  Saarbrücken: LAP LAMBERT, 2013. – 134 с;  https://www.lap-publishing.com/catalog/details//store/gb/book/978-3-659-45724-1/Идеальная-математика-Платона.
  10. Клюйков С.Ф. Идеальная форма расчётов стержневых конструкций. //Захист металургійних машин від поломок: Зб. наук. пр. - Вип.7. – Маріуполь, 2003.- 293 с.// С.33-39.
  11. Клюйков С.Ф. Идеальная форма методов строительной мехники.//Захист металургійних машин від поломок: Зб. наук. пр. - Вип.6. – Маріуполь, 2002.- 270 с.// С.49–55.
  12. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф.Языки программирования иИдеальнаяматематика//Труды конференции «Винеровские чтения». Том 2: – Иркутск: ИрГТУ, 2011. С.135-144.
  13. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф.Взаимосвязь научно-технического прогресса с развитием математического моделирования //Материалы конференции «Этика и история философии»: – Тамбов: ТГУ им. Г.Р.Державина, 2011. С.73-83.
  14. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф.Роль математического априоризма в разработке философии истории человечества //Материалы конференции «Этика и история философии»: – Тамбов: ТГУ им. Г.Р. Державина. 2011, С.83-89.
  15. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Формации глобальной экономической системы //Матеріали конференції «Теоретичні і практичні аспекти економіки та інтелектуальної власності»: - Маріуполь, 2011, С.144-149.
  16. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Причина периодичности Периодического закона //Доклады XIXМенделеевского съезда по общей и прикладной химии в 4 томах. Т.1 – Волгоград: ВолгГТУ, 2011, С.239.
  17. Клюйков Р.С., Клюйков С.Ф. Идеальная математика сложных систем //Доклады 7 школы «Проблемы оптимизации сложных систем» - Ташкент: ТАТУ, 2011, С.68-72.
0
Ваша оценка: Нет Средняя: 5.7 (3 голоса)
Комментарии: 6

Артамонова Елена Николаевна

В статье приведены интересные исследования по развитию понятий античной философии Платона, отстаивающего существование идей, для объективизации современного социального опыта. Классификацию машин, конструкций можно проводить, конечно, по различным признакам, например, не совсем понятно, почему манипуляторы и роботы в статье отнесены к 7 идеалу, а те же самые промышленные роботы к 9-ому?

клюйков сергей фёдорович

Уважаемая Елена Николаевна! Благодарим за тонкий анализ нашей статьи! К 7 идеалу из машин отнесены "машины с программным управлением" и говорится об "основе теории манипуляторов и роботов" (не машины, а их теория). Понадобился ещё 8 идеал "системы автоматического регулирования", чтобы, наконец, появился 9 идеал "промышленные роботы" (не теория, а реальные машины). С Платоном всё становится понятнее! С уважением и благодарностью, Клюйковы.

Симонян Геворг Саркисович

Уважаемые Клюйкови! Хорошая работа в духе Ваших пяти работ. С уважением к.х.н., доцент Г.С.Симонян.

клюйков сергей фёдорович

Уважаемый Г.С.Симонян! Благодарим за высокую оценку наших работ! С уважением, Клюйковы.

Трещалин Михаил Юрьевич

Уважаемые коллеги! Исключительно познавательная статья. Очень хорошо написана. Вы провели огромную аналитическую работу. Однако, на мой взгляд, работа более подходит к философским наукам, нежели к техническим. Желаю дальнейших успехов! С уважением д.т.н., профессор М.Ю. Трещалин

клюйков сергей фёдорович

Уважаемый профессор М.Ю.Трещалин! Благодарим за высокую оценку. Вы правы, работа на стыке. Если интересно Познание, читайте наши статьи на других секциях. Будем рады критике. Удачи! С уважением, Клюйковы, sklujkov@gmail.com.
Комментарии: 6

Артамонова Елена Николаевна

В статье приведены интересные исследования по развитию понятий античной философии Платона, отстаивающего существование идей, для объективизации современного социального опыта. Классификацию машин, конструкций можно проводить, конечно, по различным признакам, например, не совсем понятно, почему манипуляторы и роботы в статье отнесены к 7 идеалу, а те же самые промышленные роботы к 9-ому?

клюйков сергей фёдорович

Уважаемая Елена Николаевна! Благодарим за тонкий анализ нашей статьи! К 7 идеалу из машин отнесены "машины с программным управлением" и говорится об "основе теории манипуляторов и роботов" (не машины, а их теория). Понадобился ещё 8 идеал "системы автоматического регулирования", чтобы, наконец, появился 9 идеал "промышленные роботы" (не теория, а реальные машины). С Платоном всё становится понятнее! С уважением и благодарностью, Клюйковы.

Симонян Геворг Саркисович

Уважаемые Клюйкови! Хорошая работа в духе Ваших пяти работ. С уважением к.х.н., доцент Г.С.Симонян.

клюйков сергей фёдорович

Уважаемый Г.С.Симонян! Благодарим за высокую оценку наших работ! С уважением, Клюйковы.

Трещалин Михаил Юрьевич

Уважаемые коллеги! Исключительно познавательная статья. Очень хорошо написана. Вы провели огромную аналитическую работу. Однако, на мой взгляд, работа более подходит к философским наукам, нежели к техническим. Желаю дальнейших успехов! С уважением д.т.н., профессор М.Ю. Трещалин

клюйков сергей фёдорович

Уважаемый профессор М.Ю.Трещалин! Благодарим за высокую оценку. Вы правы, работа на стыке. Если интересно Познание, читайте наши статьи на других секциях. Будем рады критике. Удачи! С уважением, Клюйковы, sklujkov@gmail.com.
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.