# Вместе или врозь

Леонид Александрович Ашкинази

Вместе или врозь


Любое техническое устройство, любая вещь, от авторучки до космического корабля, состоит из частей, деталей, узлов и т. д. И может - или не может - быть на эти части разобрано. Точнее, разобрано способами, предполагаемыми конструктором. Например, если создателя авторучки вы спросите, можно ли ее разобрать, заменить стержень и собрать, он только подивится вопросу, ответ на который очевиден. А разобрать штаны? Да, это можно сделать, и, наверное, даже можно собрать потом из ниток и пуговиц обратно - реставраторы еще и не то делают. Но такие манипуляции со штанами изготовителем явно не предусмотрены. Современные методы анализа, позволяющие установить наличие и положение отдельных атомов, и современные же методы "синтеза", позволяющие перемещать и ставить на место отдельные атомы, дают возможность в принципе разобрать и собрать все. Но там, где употреблено слово "все", кончается наука; ибо наше понимание - это построение моделей, структур, в которых каждая вещь отличается от другой. Поэтому оставим пока поатомные методы в покое и вернемся в сферу классической техники. Посмотрим, с какой целью вещь может делаться разборной и неразборной, а потом - как это делается.


Что оправдывает цели


Первая цель, ради которой вещь делается разборной, - ремонт. Если я предполагаю, что внутри что-то может выйти из строя, то я, вероятно, предприму меры для возможности замены. Нелепо из-за одного перегоревшего проводничка выкидывать самолет. Но ремонт может оказаться дороже изделия. Где граница? Она определяется чисто экономически: если замена блока дешевле его ремонта - его заменяют целиком. Разумеется, в стоимость надо включать все. Сюда входит стоимость и самого блока, и его хранения, и его доставки, и установки. А в стоимость ремонта - и оплата более квалифицированного труда, и оплата времени простоя аппаратуры во время ремонта. Причем бывают ситуации, когда простой вообще недопустим, то есть цена бесконечно высока. На практике часто применяются комбинированные варианты: блок заменяют на новый, а вышедший из строя спокойно ремонтируют. Это обычная ситуация в случаях, когда, как сказано выше, простой недопустим. Однако для нас ничего принципиально нового в ней нет, ибо блок в этом случае должен быть разборным - его будут разбирать, хотя и позже. Вторая цель, ради которой вещь делается разборной, - пополнение расходуемых материалов или замена расходуемых узлов - также ситуация для техники обыденная: от снаряжения магазина для автомата до замены (или заправки) картриджа в принтере или ксероксе. Заметим, впрочем, что и здесь встречаются неразборные решения - это вопрос удобства и экономии. Для инженера середины прошлого века "разовый" фотоаппарат - дикость и нонсенс, ныне они существуют. И опять, как и в предыдущем примере, возможен комбинированный вариант. Когда фотоаппарат является "разовым" для потребителя, который сдает его в фотолабораторию целиком, не открывая, но там его перезаряжают и тем или иным способом используют дальше. Третья цель, ради которой вещь делается разборной, - удобство транспортировки. На этом основан один из принципов ИКЕА, а также множества фирм, изготавливающих кукольную мебель, - хотя последние об этом и не говорят. В технике не уникальна ситуация, когда изделие собирают на заводе-изготовителе, испытывают и контролируют (нередко и изучают, если вещь уникальна), а потом разбирают для транспортировки к месту назначения. Бывают вещи, которые собрать на месте нельзя - для этого требуется специализированное производство. В таком случае изделие - например, крупные турбины и трансформаторы - приходится везти по железным дорогам и просто дорогам, тщательно выясняя ширину тоннелей, грузоподъемность мостов и т. д. Но транспортники не любят негабаритных грузов, и их можно понять.


Какой странный ящик!


Противоположная ситуация - когда что-то надо сделать неразборным. Тому может быть несколько причин. Первая - секретность, военная или коммерческая. Враг или конкурент не должен узнать, как устроена эта вещь. Это традиционная цель, но достичь ее трудно - современные способы "потрошения" позволяют разобраться в крайне сложных устройствах. Поэтому заявление, что найдено шпионское устройство, без сообщения, что именно это за устройство, на каких частотах работало и какую информацию передавало, выглядит неправдоподобно. Кроме, разумеется, ситуации, когда загадочная "вещь" была снабжена устройством для самоликвидации. Например, путем подрыва, поджига или растворения (как в "Коде да Винчи", или в "Made in..." Н.Томана). В области коммерческой тайны такие решения, кажется, не применяются, а в военной сфере - на каждом шагу. Соседнее с неразборностью решение - контролируемое вскрытие. Когда изделие в принципе вскрыть можно, и это даже не сложно, но сам факт вскрытия будет зафиксирован. Решение, известное как из истории, так и из кино (вспомним хотя бы Штирлица) - засвечиваемая фотопленка. Возможны и другие варианты: нечто, окисляющееся при попадании воздуха, теряющийся при перелистывании волосок и т. п. Широко применяется пломбирование, когда контролируемо вскрываемый блок защищается - разумеется, не бумажкой с печатью, наклеенной на дверь подвала, а пломбой, которую легко снять, но очень трудно поставить на место или восстановить. Наконец, последняя причина для выполнения какого-либо блока неразборным - это подозрение изготовителя, что дурак-потребитель полезет внутрь что-то там менять, усовершенствовать или настраивать, а потом, когда у него все сломается, предъявит еще претензию. Теперь, когда нам примерно ясно, зачем может потребоваться разборность и неразборность, отвлечемся от вопроса "зачем" и перейдем к вопросу "как".


Как сделать неразборным


Первое, очевидное решение - поместить готовую вещь в неразборный или опломбированный кожух. Второе, также применимое к готовой вещи, - залить ее полимеризующейся смолой (например, эпоксидной), "замонолитить". У обоих этих способов есть ограничения. Во-первых, чисто функциональные - если у устройства есть доступные снаружи движущиеся части, его заливать смолой нельзя; если это фотоэлектронный прибор - кожух должен иметь "окошки" и т. д., словом - наше решение не должно мешать прибору жить. Во-вторых, кожух, заливки и т. д. не должны ухудшать условия охлаждения прибора или его электроизоляцию. Казалось бы, заливаем хорошим диэлектриком, эпоксидкой, но ухудшение изоляции все же может произойти, поскольку пробой по поверхности диэлектрика происходит при напряжениях, на порядок меньших, чем пробой по объему. Это способы сделать неразборным то, что изначально было сделано разбирающимся. Есть, однако, способы сделать вещь неразборной сразу. Для этого применяются так называемые неразборные соединения. То есть детали соединяются не винтами, болтами и гайками, и даже не пайкой, а клепкой или сваркой.


Неразборность как следствие


Неразборность может возникнуть как побочное следствие какого-либо иного технического решения. Простейший пример - электронная схема, залитая эпоксидкой ("замоноличенная") для увеличения вибростойкости, ударопрочности и влагостойкости. Второй пример - некоторые электровакуумные приборы СВЧ (лампы бегущей волны, ЛБВ) требуют индивидуального подбора напряжений питания. Заводы-изготовители в этом случае выпускают лампы со своими личными блоками питания, которые имеют индивидуально установленные напряжения на выходе и намертво соединены с питаемым прибором, - просто потому, что этот блок годится для работы только с этим экземпляром лампы. Изготовитель "для простоты" и соединяет его с лампой. То есть в данном случае неразборность возникла почти случайно - можно было сделать и так, и этак, но сделали как дешевле (при одинаковых собственно технических параметрах). Впрочем, изделие с соединением "намертво" в данном случае надежнее - нет проблемы перекрученных при монтаже проводов, сломанного разъема и т. д. На заводе все соединили и все проконтролировали. Таким образом, становится очевидна еще одна причина неразъемности - требования к квалификации персонала. Соединение блоков требует определенного навыка, имеет своим следствием какой-то процент ошибок, как и всякое действие, нуждается в контроле. В условиях специализированного производства квалификация работников обычно выше, процент ошибок меньше, контроль надежнее. Это все - доводы за неразборность. Однако не все в технике собирается из деталей. Кое-что... выращивается - и мы не имеем в виду кактусы, защищающие от излучений монитора.


Выращивание против сборки


Принципиальная разница между техникой и биологией состоит в том, что биологические объекты выращиваются, а технические - собираются. То есть в природе из одного более простого, с меньшими возможностями и т.д. получается один же, но более сложный и с большими возможностями. Из личинки - комар или бабочка, из яйцеклетки - человек. А в технике из нескольких собирается один. Из деталей - узел, из узлов - изделие. Это - разница качественная, если угодно - "пороговая": "один в один" и "несколько в один" - вещи принципиально разные. Эту разницу еще недавно можно было попробовать использовать для различения живого и неживого. Критерий "обмен веществ" для этого различения, к слову сказать, применить трудно - обмен веществ у камня просто намного медленнее, чем у человека, но порога здесь нет. У черепахи в зимней спячке обмен может быть медленнее, чем у некоторых минералов ("Химия и жизнь" о таких писала). У автомобиля, кстати, он интенсивнее, чем у человека, однако человек автомобиль живым все-таки не считает. Можно попробовать усложнить критерий, разделив обмен веществ на анаболизм - синтез сложных молекул из простых с затратой энергии - и обратный ему катаболизм, разложение крупных молекул, преимущественно окислительное, с выделением энергии. Но во-первых, это процессы, идущие внутри организма или устройства, а не собственно обмен. А во-вторых, анаболизм, который естественно считать признаком живого, в технике встречается - например, в установках для фиксации атмосферного азота. Насчет белков - это тоже, мягко говоря, уязвимо для критики: похоже, что это критерий ad hoc. То есть да, мы не знаем другой жизни, но нет никаких доводов за то, что ее не может быть. Посмотрим прежде всего, насколько строго соблюдается в природе принцип "один в один", а в технике - "несколько в один". С природой ситуация относительно проста. Единственный чистый пример применения метода "несколько в один" - лишайник - симбионт гриба и водоросли, причем для многих водорослей показана возможность жить в свободном виде, вне лишайника. Но это чуть ли не единственный случай на всю биологию. Хотя еще митохондрии можно вспомнить: органеллы, которые снабжают наши клетки энергией, до сих пор размножаются независимо от ядра клетки, их даже выращивают в культуре. Так или иначе, в биологии монтаж одного организма из нескольких остается экзотическим приемом.. На взгляд не-биолога, примером соединения нескольких в один являются колонии (типа кораллов), муравейники и ульи. Но биологи все-таки ни коралл, ни улей организмом не считают. Поэтому можно сказать, что в биологии (кроме фантастической) два и более организмов в один не сливаются. Да и в фантастике это не слишком частый сюжетный ход. Из великих подобный ход использовал, кажется, только Лем (роман "Эдем"). То, чего не предусмотрела природа, вполне может попытаться реализовать человек. Замена органов донорскими или искусственно выращенными - вполне технический прием, понемногу внедряемый в использование на природных объектах. Правда, пока из двух организмов хирурги один не делают (скорее наоборот - сиамских близнецов разделяют), но человеческая фантазия не знает ограничений, и, может статься, о таком эксперименте мы когда-нибудь прочитаем. Сначала - в трудах очередной международной конференции, а потом - в качестве очередной страшилки в разделе "Наука" какой-нибудь бывшей центральной, а ныне желтой газеты. Но пока это - фантазии. В технике принцип "несколько в один" до какого-то момента соблюдался неукоснительно. Возможно, что одно из первых нарушений - это сплавной транзистор Шокли. Понятия базы, эмиттера и коллектора уже существовали и у точечного транзистора, они и были почти отдельными деталями. Почти - потому что, строго говоря, деталями были не они, а контакты к ним. Но даже если отказаться от примера со сплавным транзистором, то первая же микросхема окажется нарушением принципа "несколько в один". Она не собирается из деталей, она выращивается - как и все последующие. Таким образом, в современной технике возникла ветвь "выращивания", ветвь изделий, к которым понятие сборки неприменимо. И это не какая-то тупиковая ветка на задворках вокзала, это стержневое направление, это мэйнстрим! Техника нарушила старый-престарый принцип и вторглась, в некотором смысле, на методологическую территорию живого. Вполне возможно, что сфера "выращивания" в технике будет со временем расширяться, и мы увидим воплощенную в пластик, металл и керамику идею Стругацких и Лема о "механозародышах" (у Лема - в том же "Эдеме"). Но пока львиную долю техники по-прежнему собирается с помощью разборных и неразборных соединений, изделия выполняют допускающими и не допускающими разборку. И конструктор на каждом шагу должен принимать решение. И, как все чаще и чаще бывает, он должен принимать решение, зная в совершенстве не только собственно технику, конструирование и технологию, но и принимая в расчет экономику и человеческий фактор (помните - насчет навыков персонала?). Усложнение современной техники требует роста квалификации тех, кто ее создает. И те, кто этого не понимает, кто не вкладывает силы и средства в образование и не создает для молодежи соответствующих стимулов, окажутся в третьем мире.


И не потому, что не хватит ракет, а потому, что не хватит тех, кто умеет делать. Хоть ракеты, хоть утюги - сегодня разборными и неразборными, завтра выращенными.