Основные вопросы проблемы автоматизации процесса графического решения задач

Для выяснения вопросов, которые должны быть решены, чтобы полностью автоматизировать процесс решения задач, проследим за деятельностью человека, решающего задачу графическим путем. При решении задачи человек последовательно выполняет следующие операции:

1) выясняет требования поставленной задачи — какой вопрос следует решить;

2) знакомится с условиями задачи — видом и характером расположения геометрических фигур, входящих в исходные данные;

3) составляет и сохраняет в памяти (или записывает на бумаге) алгоритм решения;

4) на основании теорем и правил, хранящихся в памяти, осуществляет реализацию этого алгоритма путем выполнения необходимых геометрических построений;

5) убеждается в правильности полученного решения.

В выполнении всех перечисленных выше операций принимает участие головной мозг человека. При этом выполнение первой и второй операции немыслимо без связи головного мозга с внешним миром посредством органов чувств (зрения или слуха для выполнения первой операции и зрения — для второй операции). Третья операция, если не производится запись алгоритма, выполняется только головным мозгом. Четвертая операция выполняется рабочими органами (руками) под действием команд, поступающих от головного мозга и под его контролем. Пятая операция выполняется либо головным мозгом и органами зрения, либо головным мозгом, органами зрения и рабочими органами.

Проследим, в какой степени использование ЭЦВМ позволяет выполнить эти операции. Условия задачи, решаемой графическими методами, задаются в виде чертежа. Такая форма задания непосредственно не может быть использована машиной. Поэтому необходимо чертеж преобразовать в цифровой код и представить последний в "понятной" для машины форме. Для этого машина должна быть оборудована дополнительным устройством, которое могло бы самостоятельно, без участия человека, преобразовать чертеж в цифровой код.

Наиболее трудоемким является составление алгоритма решения задачи и его реализации на машине. Для автоматизации этого процесса необходимо разработать новый метод решения задач, учитывающий возможности ЭЦВМ, и на его основе составить программу работы машины.

Результаты решения на ЭЦВМ выдаются в цифровой форме. В связи с этим, чтобы получить ответ в виде чертежа, следует предусмотреть на выходе машины преобразователь цифровых величин в аналоговые (линии чертежа).

Таким образом, чтобы осуществить автоматизацию процесса графического решения задач, необходимо решить следующие вопросы:

1) создать конструкцию "читающего" устройства (преобразователя аналог — код);

2) разработать теорию обработки информации, полученной в результате преобразования чертежа в цифровой код;

3) разработать метод решения задач, учитывающий возможность его реализации на ЭЦВМ;

4) создать теоретическую базу для программирования графического решения задач, установив критерии, выполнение которых гарантирует получение правильного ответа;

5) создать конструкцию пишущего устройства (преобразователя код — аналог).

Если будут решены перечисленные выше вопросы, то три основные операции из пяти, которые выполняет человек при решении задачи графическими методами, могут быть выполнены техническими средствами без его участия. Несмотря на многообразие задач, решаемых графическими методами, каждое из таких решений состоит из комбинации небольшого числа однотипных операций, которые можно представить в виде стандартных подпрограмм (операторов); с помощью последних легко может быть составлена программа для решения любой задачи. Когда будут составлены программы, роль человека при решении задач сведется только:

1) к определению типа задачи;

2) к выбору необходимой программы или, в крайнем случае, составлению компилирующей программы из имеющегося набора операторов;

3) к установке чертежа, который содержит исходные данные задачи, в "читающее" устройство и чистого листа бумаги в преобразователь код — аналог ("пишущее" устройство).

Все остальные операции, связанные с чтением чертежа, решением задачи, проверкой правильности решения и графического изображения ответа, будут выполнены машиной без участия человека.