Боде, Хендрик Уэйд

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Хендрик Уэйд Боде

англ. Hendrik Wade Bode
Файл:Hendrik Wade Bode.png


Дата рождения
24 декабря 1905 года
Место рождения
Мадисон, США
Дата смерти
21 июня 1982 года
Место смерти
Кембридж, США


Род деятельности
системы управления, физика, математика, телекоммуникации





Награды и премии

Премия Ричарда Беллмана (1979)
Медаль Руфуса Ольденбургера (1975)
Президентский сертификат заслуг
Медаль Эдисона (1969)
Премия Эрнеста Лоуренса (1960)

Хендрик Уэйд Боде ([Нет даты!]) — американский инженер, исследователь, изобретатель и учёный. Известен как пионер современной теории управления и электронных телекоммуникаций. Внёс вклад в разработку систем противовоздушной обороны во время Второй мировой войны, а также в теорию систем управления, разработав диаграммы Боде.

Биография[править]

Боде родился в Мадисоне. Его отец был профессором образования и преподавателем в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне. Хендрик окончил среднюю школу в возрасте 14 лет[1][2].

После окончания школы он подал заявление на поступление в Иллинойсский университет, но получил отказ из-за возраста. В 1977 году этот же университет присвоил ему почётную степень доктора наук[1].

Он поступил в Университет штата Огайо, где преподавал его отец. В 1924 году, в возрасте 19 лет, он получил степень бакалавра, а в 1926 году — степень магистра математики[3]. После получения степени магистра он остался в университете, работая ассистентом преподавателя в течение года[1].

Ранние работы в Bell Labs и докторская степень[править]

После окончания аспирантуры он был принят на работу в Bell Labs в Нью-Йорке, где начал карьеру в качестве разработчика электронных фильтров и эквалайзеров[4]. В 1929 году он был переведён в группу математических исследований[5], где занимался исследованиями в области теории электронных сетей и её применения в телекоммуникациях. При поддержке Bell Laboratories он вернулся в аспирантуру, на этот раз в Колумбийский университет, и в 1935 году получил степень доктора философии по физике[6][7].

В 1938 году[8] он разработал асимптотические графики фазы и амплитуды, известные сейчас как диаграммы Боде, которые наглядно отображали частотную характеристику систем. Его работа над системами автоматического управления с обратной связью внедрила методы изучения стабильности систем, что позволило инженерам исследовать стабильность во временной области с использованием концепций частотной области, таких как запас по амплитуде и фазе[8]. Его метод сделал анализ стабильности более быстрым и простым по сравнению с традиционным методом во временной области. Вместе с Гарри Найквистом он также разработал теоретические условия стабильности схем усилителей[7].

Вторая мировая война и новые изобретения[править]

С началом Второй мировой войны Боде переключился на военные применения своих исследований в области систем управления. Он работал над проектом Director Project в Bell Labs[9], разрабатывая автоматические системы зенитного управления. Информация с радара использовалась для получения данных о местоположении вражеских самолётов, которые затем передавались на сервомеханизмы зенитной артиллерии, обеспечивая автоматическое отслеживание целей[10]. Сервомоторы имели электрический и гидравлический привод, последний использовался в основном для позиционирования тяжёлых зенитных орудий[9].

Сигнал радара фиксировался на цели, и данные передавались на наземный приёмник, подключённый к системе управления сервомеханизмом артиллерии. Это позволяло сервоприводу изменять угловое положение и поддерживать его для стрельбы по предсказанным координатам цели[9].

Прогнозирование координат выполнялось директором T-10, электрическим компьютером, который рассчитывал среднюю скорость цели на основе данных радара и предсказывал её будущее местоположение[9]. Эта система функционировала как ранняя версия современной модели противоракетной обороны[11]. Статистический анализ также применялся для вычисления точного положения вражеского самолёта и сглаживания данных, полученных от цели, из-за колебаний сигнала и шумовых эффектов[9][12].

Боде реализовал первую беспроводную петлю обратной связи в истории систем автоматического управления, объединив беспроводную передачу данных, электрические компьютеры, принципы статистики и теорию систем управления с обратной связью. Он назвал эту связь «браком по залёту»[13], ссылаясь на военное происхождение своего изобретения[14][15][16].

Автоматизированное артиллерийское орудие можно рассматривать как роботизированное оружие. Его функция требовала обработки данных, передаваемых на датчики, и принятия решения на основе полученных данных с использованием бортового компьютера.

Боде применил свои навыки работы с усилителями с обратной связью для проектирования сетей сглаживания данных о цели и предсказания положения улучшенной модели директора T-10, названной директором T-15. Работа над директором T-15 проводилась в рамках нового проекта в Bell Labs под названием Fundamental Director Studies в сотрудничестве с NDRC под руководством Уолтера Макнейра[9].

Его исследования в Bell Labs привели к разработкам в смежных областях. В области теории управления это способствовало дальнейшему развитию проектирования и управления сервомеханизмами. Разработка Боде теории беспроводной передачи данных привела к таким изобретениям, как мобильные телефоны и беспроводные сети.

Директор T-10 сталкивался с трудностями при вычислении скорости цели путём дифференцирования её положения. Из-за разрывов, вариаций и шума в сигнале радара производные положения иногда сильно колебались, что вызывало неустойчивое движение сервомеханизмов орудия[9]. Это можно было смягчить путём сглаживания или усреднения данных, но это вызывало задержки в петле обратной связи[9]. Алгоритмы директора T-10 требовали преобразований из декартовых координат в полярные и обратно, что вносило дополнительные ошибки отслеживания[9].

Боде спроектировал сети вычисления скорости директора T-15, применив метод конечных разностей вместо дифференцирования[9]. Координаты положения цели сохранялись в механической памяти, обычно в потенциометре или кулачке[9]. Скорость вычислялась путём взятия разности между координатами текущего положения и координатами предыдущего показания, сохранёнными в памяти, и деления на разность их соответствующих времён[9]. Этот метод сглаживал помехи сигнала, так как конечный размер временного шага был менее чувствителен к случайным импульсам сигнала[9]. Он также впервые внедрил алгоритм, более подходящий для современной теории цифровой обработки сигналов, известный как алгоритм обратной разности[17]. Директор T-15 работал только в прямоугольных координатах, устраняя ошибки, связанные с преобразованием координат. Директор T-15 был в два раза точнее своего предшественника и сходился на цели в два раза быстрее[9].

Реализация алгоритма управления огнём и его работа с усилителями с обратной связью привели к разработке электронного аналогового компьютера.

Автоматизированные зенитные орудия, в разработке которых участвовал Боде, успешно применялись во время войны. В феврале 1944 года автоматизированная система управления огнём на базе директора T-10 (или директора M-9) впервые приняла участие в боевых действиях в Анцио, Италия, где помогла сбить более ста вражеских самолётов. В день «Д» 39 подразделений были развёрнуты в Нормандии для защиты союзных войск от люфтваффе[9].

В июне 1944 года немецкие инженеры при содействии Вернера фон Брауна создали летающую бомбу Фау-1[18]. Её полётные характеристики подходили под критерии проектирования цели директора T-10 — самолёта, летящего прямо и ровно с постоянной скоростью[9]. Во время лондонского блица сто 90-мм автоматизированных орудийных установок с директором T-10 были установлены к югу от Лондона по специальной просьбе Уинстона Черчилля. Зенитные подразделения включали радарную установку SCR-584 и механизм неконтактного взрывателя, разработанный Мерлом Тьювом[9]. В период с 18 июня по 17 июля 1944 года было сбито 343 бомбы Фау-1. С 17 июля по 31 августа количество сбитых автоматизированными орудиями ракет Фау-1 возросло до 1286[9]. Автоматизированные системы, в разработке которых участвовал Боде, оказали влияние на сражения Второй мировой войны[19], а Лондон во время блицкрига стал полем битвы роботов.

В 1945 году NDRC выпустил сводку технических отчётов. В томе, посвящённом управлению огнём, эссе под названием Data Smoothing and Prediction in Fire-Control Systems, написанное в соавторстве с Ральфом Бибом Блэкманом, Хендриком Боде и Клодом Шенноном, представило проблему управления огнём как частный случай передачи, манипулирования и использования информации[9][12]. Шеннон, считающийся отцом теории информации, находился под влиянием этой работы[9].

В 1944 году Боде возглавил группу математических исследований в Bell Laboratories.

Его работа над электронными коммуникациями, особенно над проектированием фильтров и эквалайзеров, продолжалась. В 1945 году была опубликована его книга Network Analysis and Feedback Amplifier Design, которая использовалась в качестве учебника во многих университетах и на внутренних курсах в Bell Labs[20]. Он также был автором исследовательских статей, опубликованных в научных и технических журналах.

В 1948 году президент Гарри Трумэн наградил его Президентским сертификатом заслуг[6].

Вклад в мирное время[править]

После окончания войны его исследовательские интересы сместились на гражданские проекты. В военной сфере он продолжал исследования баллистических ракет, включая противоракетную оборону и связанные с ней вычислительные алгоритмы, а в гражданской сфере сосредоточился на современной теории связи. Он работал над проектом ракеты Nike Zeus в составе команды с Douglas Aircraft[7], а позже над проектированием противоракет[21].

В 1952 году он был назначен директором математических исследований в Bell Labs. В 1955 году стал директором по исследованиям в области физических наук, а в 1958 году — вице-президентом, отвечающим за военные разработки и системную инженерию[3][7]. Он также стал директором Bellcomm, компании, связанной с программой «Аполлон»[7].

Его прикладные исследования в Bell Labs привели к запатентованным изобретениям. К моменту выхода на пенсию он имел 25 патентов в различных областях электротехники и связи[1].

Он ушёл из Bell Labs в октябре 1967 года в возрасте 61 года.

Вскоре после выхода на пенсию Боде был избран на должность профессора системной инженерии имени Гордона Маккея в Гарвардском университете[22].

Во время работы там он занимался исследованиями алгоритмов принятия военных решений и методов оптимизации на основе стохастических процессов. Он также изучал влияние технологий на современное общество и преподавал курсы по этому предмету на семинаре по науке и государственной политике в Гарварде[22].

Он работал над новой книгой, которую опубликовал в 1971 году под названием Synergy: Technical Integration and Technological Innovation in the Bell System[23]. Он анализировал технические и философские аспекты системной инженерии, применяемые в Bell Labs[23]. Он объяснил, как различные области инженерии сливаются воедино[24].

В 1974 году он во второй раз вышел на пенсию, и Гарвард присвоил ему почётное звание почётного профессора. Он продолжал работать в Гарварде в качестве советника правительства по вопросам политики[3].

Хобби и семья[править]

В свободное время Боде много читал[6]. Он также написал в соавторстве со своей женой Барбарой вымышленный рассказ Counting House, который был опубликован в журнале Harper's Magazine в августе 1936 года[25]. Боде увлекался катанием на лодках. В начале своей карьеры он плавал на лодке по проливу Лонг-Айленд[6]. После Второй мировой войны он исследовал верховья Чесапикского залива на переоборудованном десантном корабле[6]. Он также увлекался садоводством[6]. Был женат на Барбаре Боде. У них было двое детей: доктор Кэтрин Боде Дарлингтон и Энн Хэтэуэй Боде Аарнес[3][6].

Награды[править]

В 1960 году он получил Премию Эрнеста Лоуренса[26].

В 1969 году IEEE наградил его Медалью Эдисона[1].

В 1975 году Американское общество инженеров-механиков наградило его Медалью Руфуса Ольденбургера[27][1].

В 1979 году он стал первым лауреатом Премии Ричарда Беллмана от Американского совета по автоматическому управлению.

Посмертно, в 1989 году, Общество систем управления IEEE учредило премию имени Хендрика У. Боде.

Он был членом IEEE, Американского физического общества, Общества промышленной и прикладной математики и Американской академии искусств и наук[28].

В 1957 году он был избран членом Национальной академии наук США[28].

С 1967 по 1971 год он был членом Совета Национальной академии наук. Он внёс вклад в три исследования COSPUP: Basic Research and National Goals (1965), Applied Science and Technological Progress (1967) и Technology: Processes of Assessment and Choice (1969)[3].

Файл:Bode and NACA.JPG
Хендрик Уэйд Боде на заседании Специального комитета по космическим технологиям 26 мая 1958 года (четвёртый слева). Вернер фон Браун находится во главе стола лицом к камере.

Специальный комитет NACA по космическим технологиям координировал работу различных ветвей федерального правительства, частных компаний и университетов в США для разработки космической программы В состав комитета входили Боде и Вернер фон Браун.

Боде, участвовавший в разработке роботизированного оружия, сбивавшего немецкие летающие бомбы Фау-1 над Лондоном во время Второй мировой войны, работал в одном комитете с Вернером фон Брауном, который руководил командой, разработавшей Фау-2[18][19].

Наследие[править]

Он является одним из основателей Национальной инженерной академии[29][30][31].

Хендрик Уэйд Боде умер в возрасте 76 лет в своём доме в Кембридже.

Примечания[править]

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Van Valkenburg, M. E. University of Illinois at Urbana-Champaign, "In memoriam: Hendrik W. Bode (1905-1982)", IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. AC-29, No 3., March 1984, pp. 193–194. Quote: "Something should be said about his name. To his colleagues at Bell Laboratories and the generations of engineers that have followed, the pronunciation is boh-dee. The Bode family preferred that the original Dutch be used as boh-dah."
  2. ↑ Leal Elementary School
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 National Academies Press Tribute by Harvey Brooks.
  4. ↑ Filter Design
  5. ↑ Mathematical Research Group at Bell Laboratories via Internet Archive
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 Bode biography at IEEE Global History Network.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 7,4 Biographical Dictionary of the History of Technology. — Taylor & Francis. — P. 134–135. — ISBN 978-0-203-02829-2.
  8. ↑ 8,0 8,1 Practical Electrical Engineering. — Springer. — ISBN 978-3-319-21173-2.
  9. ↑ 9,00 9,01 9,02 9,03 9,04 9,05 9,06 9,07 9,08 9,09 9,10 9,11 9,12 9,13 9,14 9,15 9,16 9,17 9,18 9,19 Mindell, David A., "Automation's Finest Hour: Bell Labs and Automatic Control in World War II", IEEE Control Systems, December 1995, pp. 72–80.
  10. ↑ History of the MIT Servomechanisms Laboratory. MIT Institute Archives and Special Collections. Архивировано из первоисточника 11 марта 2010. Проверено 1 июля 2026.
  11. ↑ Antiballistic Defence.
  12. ↑ 12,0 12,1 From Communications Engineering to Communications Science: Cybernetics and Information Theory in the United States, France, and the Soviet Union by David Mindell, Jérôme Segal, Slava Gerovitch pp. 1–19. (From the book: Science and Ideology: A Comparative History, sous la direction de Mark Walker, Routledge, London, 2003, pp. 66–95.)
  13. ↑ U.K. Gonville & Caius College Engineering student tribute. Архивировано из первоисточника December 1, 2005..
  14. ↑ Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. — American Society of Mechanical Engineers, 1976. — Т. 09-99.
  15. ↑ Feedback control of dynamic systems. — Pearson, 2010. — Т. 10. — ISBN 9780136019695.
  16. ↑ Feedback thought in social science and systems theory. — University of Pennsylvania Press, 1991. — ISBN 978-0-8122-3053-6.
  17. ↑ Eric W. Weisstein. "Backward Difference". From MathWorld—A Wolfram Web Resource.
  18. ↑ 18,0 18,1 IEEE Global History Network. Quote: "Von Braun soon went to work at a secret laboratory called Peenemünde near the Baltic Sea, working on the V-1 missile, which would terrorize Londoners". Retrieved January 14, 2009.
  19. ↑ 19,0 19,1 Rocket Men: The Epic Story of the First Men on the Moon. — Penguin. — ISBN 978-0-14-311716-2.
  20. ↑ First Dozen Control Books in English.
  21. ↑ Shearer Benjamin F. Home front heroes: a biographical dictionary of Americans during wartime. — Greenwood Publishing Group, 2007. — P. 98–99. — ISBN 978-0-313-33420-7.
  22. ↑ 22,0 22,1 Harvard Crimson: Bell Researcher Named Professor Quote: Harvard announced yesterday that it has named Hendrik Wade Bode, about to retire as vice-president of the Bell Telephone Laboratories, to be Gordon McKay Professor of Systems Engineering here. Published On 13 October 1967 12:00:00 a.m. No Writer Attributed. Retrieved March 10, 2007.
  23. ↑ 23,0 23,1 Synergy: technical integration and technological innovation in the Bell system. — Bell Laboratories, 1971.
  24. ↑ A Conversation with Ramanathan Gnanadesikan Jon R. Kettenring and Ramanathan Gnanadesikan Statistical Science, Vol. 16, No. 3 (Aug. 2001), pp. 295-309 Published by: Institute of Mathematical Statistics Quote: What do I mean by the culture at Bell Labs? As Hendrik Wade Bode who wrote a book called Synergy: Technical Integration and Technological Innovation in the Bell System, described it, the essence of success of Bell Labs was the synergy that brought together people of very different skills, very different approaches, experiences and training and who shared a certain value for this interaction across borders.
  25. ↑ Counting house from Harper's archive.
  26. ↑ Hearings. — 1965.
  27. ↑ Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. — American Society of Mechanical Engineers, 1976.
  28. ↑ 28,0 28,1 Memorial tributes By National Academy of Engineering p. 53
  29. ↑ The National Academy of Engineering: the first ten years. — National Academies, 1976. — ISBN NAP:14721.
  30. ↑ Founding members of the National Academy of Engineering. National Academy of Engineering. Проверено 1 июля 2026.
  31. ↑ National Academies website.

Литература[править]

  • Network Analysis and Feedback Amplifier Design (1945)
  • Synergy: Technical Integration and Technological Innovation in the Bell System (1971)
  • Counting house (Fiction) Hendrik W. (Hendrik Wade) Bode and Barbara Bode Harper's Magazine The Lion's mouth dept. pp. 326–329, August 1936

Ссылки[править]

Рувики

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Боде, Хендрик Уэйд», расположенная по адресу:

—https://ru.ruwiki.ru/wiki/Боде,_Хендрик_Уэйд

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.

Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Боде,_Хендрик_Уэйд&oldid=2695092