“賽伯”的故事

“賽伯”的故事

隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，自動(dòng)化已廣泛深入到我們的日常生活，但很多人不知道“自動(dòng)化”只是小名，它的大名其實(shí)是“賽伯”

“賽伯”的誕生

從刀耕火種的年代起，人們就夢(mèng)想著省時(shí)省力地生產(chǎn)出更多的東西來滿足生活所需。因此，早在幾千年前，人們就發(fā)明了很多節(jié)省力氣的工具，如在河流上建造的水車，通過水的沖擊帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行灌溉或淘米。

工業(yè)革命的到來，為自動(dòng)化的發(fā)展帶來巨大動(dòng)力。1788年，為解決工業(yè)生產(chǎn)中蒸汽機(jī)的速度控制問題，瓦特在自己發(fā)明的蒸汽機(jī)上安裝了一個(gè)飛球，并將它與蒸汽機(jī)的閥門連接在一起。當(dāng)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速太快時(shí)，飛球升高，使閥門開得小些，使蒸汽機(jī)減速。瓦特的這項(xiàng)發(fā)明，開創(chuàng)了自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的應(yīng)用和研究，表明自動(dòng)化技術(shù)已具雛形。但直到100多年后，美國(guó)數(shù)學(xué)家維納與墨西哥生物學(xué)家羅森布盧埃特經(jīng)過十幾年的研究，才最終提出了自動(dòng)化的理論基礎(chǔ)著作——《控制論》，這標(biāo)志著自動(dòng)化技術(shù)的正式誕生。

從誕生到現(xiàn)在，自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域大顯身手，飛機(jī)導(dǎo)航、交通運(yùn)輸、導(dǎo)彈控制……隨著自動(dòng)化技術(shù)的日益發(fā)展，越來越多的科學(xué)家希望給這個(gè)新生的“愛子”起一個(gè)響亮的名字。維納則在其自動(dòng)化技術(shù)經(jīng)典著作《控制論，或關(guān)于動(dòng)物在動(dòng)物和機(jī)器中控制與通訊的科學(xué)》中，率先使用了賽伯一詞來指代自動(dòng)化。賽伯一詞源于希臘文，意思為“掌舵人”，轉(zhuǎn)意為“管理人的藝術(shù)”。

1970年4月，美國(guó)芝加哥召開的首屆國(guó)際機(jī)器人大會(huì)上，一項(xiàng)重要議題就是給自動(dòng)化技術(shù)起一個(gè)響亮的名字。為此各國(guó)學(xué)者各抒己見，爭(zhēng)論不休。最后，多數(shù)科學(xué)家同意將自動(dòng)化技術(shù)命名為“賽伯”。

“賽伯”溯源

雖然直到1788年瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)的速度調(diào)節(jié)器，自動(dòng)化技術(shù)才開始進(jìn)入到工業(yè)生產(chǎn)的使用領(lǐng)域，但是人們?cè)趲浊甑膭趧?dòng)過程中，早已創(chuàng)造出了一些巧奪天工的自動(dòng)化裝置。

據(jù)說，三國(guó)時(shí)期的諸葛亮發(fā)明了一種叫做木牛流馬的自動(dòng)裝置，它可以不用牲畜做動(dòng)力，而是使用類似彈簧的裝置來提供動(dòng)力，幫助諸葛亮的軍隊(duì)運(yùn)送戰(zhàn)略物資。如果說諸葛亮的木牛流馬只是一個(gè)傳說，那么三國(guó)時(shí)期的發(fā)明家馬均發(fā)明指南車則確有其事。這種指南車上有一個(gè)小木人，無論如何向前、向后、還是轉(zhuǎn)彎，小木人的手一直指向南方——這種裝置很像現(xiàn)代的自動(dòng)定向儀。

魏晉時(shí)期，又出現(xiàn)了記里鼓車。記里鼓車分上下兩層，上層設(shè)一口鐘，下層設(shè)一鼓。車上有一木人，峨冠錦袍，坐于車的下層。車走十里，小木人擊鼓一次；每擊鼓十次，小木人就上升到上一層，擊鐘一次，煞是有趣。這種裝置是利用齒輪傳動(dòng)的原理來實(shí)現(xiàn)的，和現(xiàn)在汽車上用的很多里程表的原理幾乎沒有什么實(shí)質(zhì)上的區(qū)別。

古代，國(guó)外同樣也有很多制造巧妙的裝置。2000年前，古希臘有一個(gè)非常出色的技師叫希羅，他經(jīng)常向阿基米德等科學(xué)家請(qǐng)教、學(xué)習(xí)，制造出了神殿自動(dòng)門、神水自動(dòng)出售機(jī)、里程表等許多自動(dòng)化裝置。比如神殿自動(dòng)門，當(dāng)有人拜神并點(diǎn)燃祭壇上的油火時(shí)，油火產(chǎn)生的熱量會(huì)使一個(gè)箱子里的空氣膨脹，繼而推動(dòng)大門，使它打開。當(dāng)油火熄滅后，空氣受冷縮小，大門于是關(guān)閉。這種裝置的原理，與現(xiàn)在人們經(jīng)常使用的發(fā)動(dòng)機(jī)的原理基本上是一致的。

到了17世紀(jì)中葉，工業(yè)生產(chǎn)突飛猛進(jìn)，科學(xué)技術(shù)日新月異。這一時(shí)期。英國(guó)工人哈格里夫斯發(fā)明了紡紗機(jī)。哈格里夫斯的妻子是一個(gè)紡紗工人，每天辛苦工作卻織不出多少布。于是他想為妻子制造一個(gè)效率高的紡車，但是總也沒有好的主意。有一天他不小心將妻子的紡車碰倒了，奇怪的是，原來水平放置的紡錘直立了起來，但是線卻沒有斷，紡錘還在動(dòng)，看到了這個(gè)情景，他有了靈感。他在原來的紡車上加了好幾個(gè)紡錘，再用一個(gè)輪子帶動(dòng)它們，老紡車一下子成為了一個(gè)一次可以紡出很多紡線的新紡車。

這種紡車的問世，打響了機(jī)械化生產(chǎn)的第一炮，也加快了自動(dòng)化的發(fā)展。我國(guó)古代也有類似的紡織機(jī)，其中，蜀錦機(jī)是我國(guó)古代織造技術(shù)最高成就的代表。織造時(shí)上下兩人配合，一人拉花，一人踏桿，引緯織造。

炮火中的發(fā)展

自動(dòng)化技術(shù)從產(chǎn)生到現(xiàn)在，它的發(fā)展是與人們對(duì)武器裝備的需要同步的。

在第二次世界大戰(zhàn)中，同盟國(guó)軍隊(duì)的主要作戰(zhàn)武器是火炮。當(dāng)時(shí)的火炮威力大、射程遠(yuǎn)，但是命中精度比較差。比如當(dāng)時(shí)的高射炮打飛機(jī)，平均要3000發(fā)炮彈才能擊中一架飛機(jī)。為了解決這一問題，美國(guó)成立了以維納為代表的科學(xué)家集團(tuán)，運(yùn)用當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)汽車駕駛的原理，借鑒人的行為，設(shè)計(jì)了一系列的自動(dòng)控制裝置和系統(tǒng)。這些裝置和系統(tǒng)，大大提高了火炮射擊的精度，改善了雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的能力，還解決了魚雷、飛機(jī)等導(dǎo)航的關(guān)鍵問題，大大提高了盟國(guó)軍隊(duì)的作戰(zhàn)能力。

自動(dòng)化技術(shù)在抗擊德軍空中飛機(jī)轟炸、水下潛艇攻擊等方面發(fā)揮了巨大作用，為二戰(zhàn)的最后勝利做出了巨大貢獻(xiàn)。同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中得到不斷發(fā)展，逐步走向了理論化和系統(tǒng)化，維納的名著《控制論》正是在二戰(zhàn)期間寫成的。如果沒有二戰(zhàn)這個(gè)巨大的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，自動(dòng)化技術(shù)也不會(huì)有如此大的發(fā)展。因此，可以說“軍事裝備是自動(dòng)化之父，二戰(zhàn)是自動(dòng)化誕生的產(chǎn)房”。

如果說軍事設(shè)備是自動(dòng)化之父，那么工業(yè)生產(chǎn)就是自動(dòng)化之母。自動(dòng)化生產(chǎn)，是人們夢(mèng)寐以求的事情。一則關(guān)于自動(dòng)化生產(chǎn)的趣聞是，1789年，美國(guó)政府要求工廠廠主惠特尼在15個(gè)月中生產(chǎn)一萬(wàn)支滑膛槍，這樣的生產(chǎn)任務(wù)，依靠傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法根本沒辦法完成。于是，惠特尼采用了一個(gè)新的方法，他把每個(gè)造槍的工作化整為零，每個(gè)工作只生產(chǎn)其中的一種部件，然后把每種部件都放在一個(gè)袋子里，每個(gè)袋子都編上號(hào)。最后從不同的袋子里各取出一個(gè)零件，就可以組裝成一支槍。惠特尼的這種方法，為后來的流水線自動(dòng)化生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。

福特發(fā)明的汽車生產(chǎn)線，是早期最成功的自動(dòng)化生產(chǎn)線。1913年，福特創(chuàng)建了由專用機(jī)床組成的“運(yùn)動(dòng)中的組裝線”，在這種生產(chǎn)線上，要組裝的部件由傳送帶運(yùn)到一個(gè)個(gè)工人面前，每一個(gè)工人只完成一種操作。組裝汽車就像流水一樣運(yùn)行得有條不紊，大大提高了生產(chǎn)效率。這種生產(chǎn)線使福特成為“汽車大王”，也使汽車走入了普通百姓的家中。從流水線問世至今，生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展跨越了幾個(gè)階段，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到漸趨完善的階段——即無人工廠，也就是CIMS技術(shù)。

自動(dòng)化技術(shù)的問世，極大地推動(dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了人們擺脫繁重勞動(dòng)的愿望，同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)也在工業(yè)應(yīng)用中也得到了不斷發(fā)展和完善。

（來源：中國(guó)科普博覽網(wǎng) 責(zé)任編輯/南之嶺）