Современное состояние исследований по данному направлению.

До настоящего времени не существовало общей теории оптимального управления, которую можно было бы применять в различных областях науки и техники. Общеизвестные положения теории информации не позволяют системно решать ряд актуальных научно-технических задач. Вследствие этого, в различных областях, развитие техники идет бессистемно - методом проб и ошибок. Время от времени появляются, новые “удачные” технические решения, но они не реализуются на рынке повсеместно – всеми производителями высокотехнологичной продукции.
Показательным примером этого может служить современное состояние дел в области звуковоспроизведения.
Отсутствие до недавнего времени строго научно обоснованной и понятной теории высококачественной передачи звуковых сигналов приводит к тому, что до сих пор подавляющее большинство специалистов и экспертов не пришли к единому мнению в отношении основных принципов построения систем высококачественного звуковоспроизведения.
На протяжении последних десятилетий постоянно происходят споры по вопросам, что лучше ламповый усилитель или транзисторный, нужна обратная связь или нет. Что лучше, купить высококачественный усилитель, акустическую систему или источник сигнала, как скомпоновать систему воспроизведения звуков, чтобы предельно точно услышать музыкальные записи и т.д.
Экспертиза качества работы систем звуковоспроизведения до сих пор происходит с привлечение экспертов. Прослушивая звуковые сигналы, они делают субъективные суждения и выводы о качестве и совершенстве системы или устройства. В качестве конечного критерия истинны, их мнение принимают все остальные люди – инвесторы, аналитики рынков потребители продукции.
Инвесторы, производители продукции и огромная армия потребителей радиотехнической продукции, в этой ситуации, становятся заложниками, этой неопределенной ситуации, и зависят от мнения этих людей.
Эти эксперты не всегда объективно оценивают качество работы систем звуковоспроизведения, что прямо доказывает необходимость создания строго научных, объективных методов синтеза звуковоспроизводящих систем и методов объективной оценки качества работы подобных систем.
Производители подобной продукции, рекламируя свою продукцию, ссылаются на мнения экспертов и не редко вводят в заблуждение потребителей, общественность, инвесторов. Путь развития техники в этой области техники, фактически, зависит от случайных обстоятельств – субъективного мнения небольшой группы экспертов.
Таким образом, отсутствие универсальной теории оптимального управления наносит ущерб большой группе потребителей продукции и часто приводит к бесполезной трате значительных финансовых средств инвесторов, которые тратятся на разработку, порой, низкокачественной продукции и не дают высокой прибыли инвесторам.
Общеизвестно, что в современной звуковоспроизводящей технике существуют высокий, неудовлетворенный спрос на системы, так называемого, HI-End класса, системы высшей группы сложности, класса качества или высшей формы организации. В разных странах эти системы и устройства называются по-разному.
Потребители этой продукции готовы платить за такую аппаратуру весьма не малые суммы - порядка 5 000 – 100 000 USD. Но приобретаемая ими продукция не всегда обеспечивает высокое качество воспроизведения звуковых сигналов. Например, в том помещении, где ее установит потребитель. Акустические свойства такого помещения могут быть неудовлетворительными. Ожидания потребителя услышать достоверный, качественный звук в таком помещении не реализуются.
Автором проекта разработана общая теория оптимальной передачи сообщений и оптимального управления, которая применима для решения различных задач, в частности в области звуковоспроизведения.
В РФ разработаны и запатентованы устройства и системы, позволяющие осуществить предельно возможно точную передачу сообщений из одной точки или области пространства в другую точку или область пространства.
Эти технические решения изложены в патентах РФ № 2038704, 2106073, 2106074, 2145446, 2106075, 2211491, 2235370. А также в заявках РФ на изобретения №: 20044100094; 2004117755; 2005105421.
Отличительной особенностью нового подхода, является то, что в устройствах или системах связи наряду с собственно передачей сообщений, параллельно, в реальном масштабе времени, осуществляют ряд принципиально новых действий. У системы связи появляются новые функции.
Эти действия и функции направлены на исследование и минимизацию искажающих свойств канала связи и всех других элементов системы связи (устройств), находящихся от точки передачи сигнала до точки его получения.
Эти действия и функции универсальны и могут осуществляться в любой высокоорганизованной системе связи или управления безотносительно к физической природе передаваемых сигналов или управляемых процессов. Эта теория применима для передачи звуков, электромагнитных, тепловых волн, механических действий и т.д.
Кратко, суть этой теории можно изложить на примере решения задачи повышения качества звуковоспроизведения.
Во-первых, в процессе передачи сообщения конкретной физической природы, например, звукового сигнала, осуществляют его прием в точке получения сообщения (вблизи органа слуха человека) и формируют вспомогательные электрические сигналы обратной связи. Эту операцию можно реализовать посредством малогабаритного микрофона, расположенного рядом с органом слуха слушателя, например, установленного на подголовнике автомобильного или домашнего кресла.
Такое действие целесообразно осуществлять только в тех системах связи или управления, где подобное усложнение системы оправдано, например, повышенными требованиями к качеству передаваемых сигналов и экономически целесообразно.
Во-вторых, электрический сигнал обратной связи передают по линии обратной связи в специальный узел – блок обработки сигналов.
На другой из входов этого блока подают электрический сигнал передаваемого сообщения (“опорный” сигнал). Например, подают сигнал с выхода источника звукового сигнала – с выхода проигрывателя CD, магнитофона, FM радиоприемника и т.д. При этом “опорный” сигнал считается идеальным и не искаженным. То есть в процессе его (предварительной, высококачественной, студийной) записи и воспроизведения в источнике сигнала минимизированы всевозможные виды искажений спектра сигнала и помехи.
Обязательным условием в подобной системе является требование к высокому качеству линии обратной связи. Линия обратной связи должна обеспечивать существенно меньшие искажения сигнала обратной связи, чем собственно сам канал передачи сообщения и другие устройства, например, усилитель и громкоговоритель. За счет этого условия, в конечном счете, и удается повысить точность передаваемого сообщения по основному каналу связи. Эта линия связи может быть выполнена, например, в виде закрытого канала связи (кабеля).
В блоке обработки сигналов осуществляют многополосную фильтрацию передаваемого “опорного” и принимаемого “искаженного” сигналов и анализируют различные параметры компонентов этих сигналов в каждой из множества соответствующих полос анализа.
Например, анализируют соотношения энергий компонентов, попавших в соответствующие полосы анализа, относительный сдвиг различных компонентов сигнала в точке получения сообщения по отношению к компонентам (“опорного”) сигнала передаваемого сообщения, а также определяют участки частот, на которых присутствуют помехи и на этих частотах формируют сигналы для активного понижения помех (о чем ниже).