Домоводство (Дом и семья) : Домоводство : Знакомьтесь - роботы ! : И Артоболевский

на главную страницу  Контакты  ФоРуМ  Случайная книга


страницы книги:
 0

вы читаете книгу

Серия "Эврика"

В книге рассказано о зарождении и развитии одного из важнейших направлений автоматизации, связанного с появ лением нового класса машин роботов которые моделиру ют двигательные функции человека

СОДЕРЖАНИЕ

От авторов

ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ

Что такое робот?

Океан энергии

Начало робототехники

"Наутилусы"

Пятый океан

Вместо человека

ПЛОДЫ ПРОСВЕЩЕНИЯ

Адам и Галатея

Обыкновенное чудо

Время с собой

"Я не мыслю - значит, меня нет?"

Четвертый тур

Можно все пересчитать За рулем

ТЕЛО, В КОТОРОМ МЫ ЖИВЕМ

Главный вопрос

У буфетной стойки

Живой механизм

Почему вы непохожи на папу Разные нужные чувства

МЕХАНИЗМЫ ИНТЕЛЛЕКТА

Клетки, органы, система

Конструкция мозга

Всё видящее око

Извне и изнутри

Кольцо управления

Тайм-аут

ПОЛУРОБОТЫ

Механическая рука

На поводу у человека В изолированной камере

Семейство растет

В подводном царстве

Полуроботы в космосе

СТОПОХОДЯЩИЕ

Сделаем один шаг

Шагающий грузовик

Многоногие машины

Шагающий поезд

Человек в футляре

БЕСЧУВСТВЕННЫЙ РОБОТ

У конвейера и станка

Смутные понятия технологии

Разум и логика

Первое поколение

Естественный отбор

За работой

ЖЕЛЕЗНЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ

Еще о механизмах интеллекта

Оптимизация

Первый опыт

Третье поколение

Первый диалог с роботом

Гармония

ЛЮДИ - КАК БОГИ

Эвристические диалоги

Диалог галилеевского типа

Монодиалог

Второй диалог с роботом

ОТ АВТОРОВ

Какова будет техника завтрашнего дня, какие машины будущего надо уже сегодня изобретать, разрабатывать, проектировать, строить?

В области современной науки и техники нет более важного вопроса. Важного во всех отношениях! Ведь от того, насколько правильно он будет решен, во многом зависит и благосостояние нашего государства, и его уверенность в завтрашнем дне.

И вероятно, нет более сложного вопроса Будущее измеряют разными масштабами. Будущее - это конец десятой пятилетки, будущее - это конец XX века, будущее - это еще более отдаленные времена. Каждому понятно, что чем дальше пытаться заглянуть и будущее техники, тем сложнее увидеть, разглядеть технику этого будущего. Но это необходимо

Техника конца десятой пятилетки создается сегодня. Мы уже знаем, какие машины, автоматы, автоматические линии и комплексы будут работать на благо советского человека в одиннадцатой пятилетке Партия и правительство, планируя будущее научно-технического прогресса в нашей стране, поставили перед учеными и им женерами задачу определить технические перспективы на 15-20-25 лет вперед!

Решить эту задачу - значит направить по правильному пути мысль и труд тысяч, миллионов людей - рабочих, инженеров, ученых. Правильность научного предвидения, точность технических прогнозов приобретают все большее значение по мере того, как развивается и совершенствуется человеческое общество.

Леонардо да Винчи в своих дневниках и записках рисовал и рассчитывал машины будущего - сложные грузоподъемные машины, самолеты и другие. Но его технические прогнозы мало интересовали его современников. Техника средневековья делалась руками ремесленника, технический прогноз был его личным делом, занимаясь им, он не хотел и не мог заглядывать далеко вперед.

В условиях капитализма технический прогноз - частное дело фирмы. Ее благосостояние, само ее существование во многом зависят от того, насколько успешно она сумеет утаить от конкурентов свои соображения по поводу конкретной техники будущего.

В социалистическом обществе вопросы прогнозирования приобретают общенародное государственное значение. Они решаются большими коллективами ученых и инженеров, требуют от них эрудиции, высокой квалификации, умения заглянуть вперед Технический прогноз - коллективное предсказание будущего техники, многократно взвешенное на обсуждениях и совещаниях различного уровня.

И вот что интересно. В какой бы научно-технический прогноз мы сегодня ни заглянули, обязательно встретим там среди наиболее перспективных технических средств машины и системы робототехники.

Роботы! Слово это давно нам знакомо по фантастическим рассказам и романам. А сегодня оно встречается в учебниках, монографиях, научных и газетных статьях, технических прогнозах.

Мы уже привыкли к тому, что термин, рожденный в той или иной области науки или техники, становится затем достоянием фантастической, популярной, художественной литературы. Вспомните такие слова, как "атом" и "спутник". Но чтобы слово, родившееся в фантастическом произведении, стало общепринятым научным и техническим термином - случается очень редко. Так произошло со словом "робот". Мы не смогли вспомнить других широкоизвестных терминов с такой удивительной судьбой.

Решив написать популярную книгу о роботах, мы встретились с уникальной ситуацией: мы взялись рассказывать о машинах и автоматах, в общем непохожих на тех роботов, которые "живут" в литературных произведениях, и в то же время должны объяснять, почему их все-таки называют роботами?

Обсуждая эту ситуацию, мы с сожалением вынуждены были отказаться от наиболее простого для нас выхода - не упоминая ни единым словом о роботах, которых вам рисует ваше воображение, окунуться в подробности устройства и действия тех роботов, о которых идет речь во всех технических прогнозах, и поступить иначе.

Прежде всего мы дали себе клятву, что в книге не будет ни одного уравнения и ни одной формулы и что она будет понятна каждому читателю, даже мало знакомому с актуальными современными техническими проблемами. А кроме того, нам хотелось, чтобы читать ее было не только легко, но еще и интересно, а иногда даже весело Но, конечно, книга ни в коем случае не должна терять при этом серьезности и содержательности Короче говоря, она должна быть серьезной не в ущерб занимательности, занимательной не в ущерб серьезности.

Воодушевленные этими благими намерениями, мы взялись за дело. И чтобы сразу же взять быка за рога, решили с самого начала ответить на вопрос: "Что такое робот?"

ЦЕПНАЯ РЕАКЦИЯ

ЧТО ТАКОЕ РОБОТ?

Некоего древнеримского схоласта (схоласт, латин.

scholasticiis - философ с уклоном в буквоедство, начетничество и бесплодное умствование), часто возвращавшегося домой в нетрезвом состоянии, супруга обычно встречала восклицанием: "Опять напился, винолентус!"

Однажды, вместо того чтобы пропустить привычную тираду мимо ушей, схоласт принял оскорбленный вид и попробовал доказать, что он не пьян. Будучи силен в дискуссии, он начал искать подходящую половицу, чтобы, пройдя по ней, показать свою способность сохранять равновесие, но разъяренная матрона не позволила увлечь себя на смутный путь аксиом, теорем и доказательств.

Вместо этого она схватила схоласта за тогу, подтащила к окну и обратилась с вопросом к проходившему мимо жрецу: "Скажи, отец, человек, которого я держу за шиворот, пьян или нет?"

Жрец посмотрел схоласту в глаза, кротко сказал:

"Да, пьян!" - и, качаясь, пошел дальше.

"Это не доказательство", - запротестовал схоласт.

Тогда женщина с тем же вопросом обратилась к знатному римлянину, шедшему с факелом под мышкой.

Тот молча достал спички из кармана тоги, зажег факел и приблизил его к схоласту. Дыхание схоласта вспыхнуло клубом огня, а знатный римлянин строго спросил:

"Зачем ты, женщина, задаешь мне глупые вопросы и заставляешь тратить спички, которые мне нужны для более важного дела?"

Но схоласт сказал: "Это не доказательство".

В это время мимо проходил патриций, ведший под уздцы коня. Остановленный вопросом женщины, он взглянул на своего спутника. Конь, почуяв дыхание схоласта, брезгливо поморщился и отвернулся.

"Ты видишь наш ответ, - произнес патриций,- не задерживай нас больше, мы спешим в сенат".

"Это еще тоже не доказательство", - пробормотал схоласт.

И тогда женщина тем же вопросом остановила трех пеших всадников, один из которых тащил на себе седло, второй нес уздечку, третий - шпоры.

Все трое, как один, завистливо потянули носами и хором сказали: "Твой муж, благородная матрона, уже пьян, а мы еще только идем на очень важный симпозиум". (Симпозиум в Древнем Риме - времяпрепровождение, сопровождавшееся выпивкой и беседами.)

Тут женщина торжествующе вскричала: "Если семеро экспертов утверждают, что ты пьян, - ложись спать!"

Такова приблизительная история изобретения простой древнеримской женщиной метода экспертных оценок, нашедшего отражение в древнеримском (и не только в древнеримском!) фольклоре.

Эту историю мы вспомнили в связи с историей другого изобретения, имеющего непосредственное отношение к нашей книге.

Свыше 50 лет назад чешский писатель Карел Чапек "изобрел" робота копию человека, выполненную по его образу и подобию, но обладающую нечеловеческими чувствами и свойствами, и сделал роботов главными действующими лицами литературного произведения. Они стали крайне популярными и начали размножаться с поразительной скоростью. Вскоре каждый мало-мальски уважающий себя фантаст обзавелся роботами, сотворенными по придуманному им образу и подобию. У каждого были свои роботы, непохожие на чужих, и в этом не было ничего необычного. Ведь множество других образов, понятий и терминов часто толкуются разными людьми по-разному без каких-либо вредных от этого последствий.

Но вот спустя еще некоторое время роботы неожиданно появились в технических записках, проектах, научных статьях, ими стали заниматься инженеры и ученые. И тут с самого начала робототехники дело сразу запуталось.

Пока робот существовал только в воображении людей и в литературных произведениях, кому могло прийти в голову требовать точного определения термина "робот" или тем более выяснять подробности его устройства?

Да и у кого требовать? У кого выяснять? И зачем?

Пусть о придуманном роботе каждый думает все, что хочет!

Однако, как только нечто воображаемое становится чем-то реальным, начинает представлять технический, экономический, социальный или научный интерес, сразу же возникает естественное желание знать, насколько это реальное похоже на воображаемое? На чье воображаемое, наше или ваше, оно похоже?

Чем больше обещает воображаемое, тем громче и настойчивее эти вопросы.

Роботы? Вот это здорово!!! А что такое робот?

На что он похож? Что он может? Часы - робот? Ах, роботы заменяют человека? А почему электромясорубка не робот? Она ведь работает вместо человека? А электростанция- робот? Почему нет? Что же такое робот?

Ах, вы в точности не знаете, что это такое? Значит, вы сами не знаете, чем занимаетесь? Вот как?

Замечаете, какие неприятные последствия стали возникать в результате того, что робот перекочевал из мира фантазии в реальный мир! А все из-за того, что точно рассказать, что такое робот, так же трудно, как, напри?лер, дать точное однозначное определение слова "домовой".

Вот в этот самый критический момент группа ученых всерьез задумалась: "Что же это такое? Уже 20 с лишним лет разрабатывается метод экспертных оценок, который специально предназначен, чтобы люди могли прийти к соглашению по поводу спорных или неясных вопросов. Так давайте применим этот новый (?) метод, если у нас по-другому ничего не получается!"

Сказано - сделано! Кликнули клич, на который отозвались ни много ни мало 156 экспертов. Это вам не:

"Когда семеро говорят!.." Это намного надежнее! Но метод был тот же самый.

Экспертам не стали морочить голову вопросами:

- "Что такое робот? Как он должен быть сделан?" и другими.

Были составлены описания нескольких различных систем, которые в современной научной и технической литературе фигурируют под кличкой "робот". Затем эти описания предъявили экспертам, подобно тому как древнеримская женщина предъявляла своего схоласта проходящим мимо окна, с тем же вопросом: "Да или нет?"

Каждого эксперта попросили, чтобы он, не общаясь со 155 другими экспертами, указал, какие из систем, по его мнению, действительно заслуживают этой клички.

Мы не будем здесь пересказывать описания всех систем, предъявленных экспертам. Лишь для примера укажем, что среди них фигурировали луноход и биорука, созданные советскими учеными и инженерами, система машинного перевода с языка на язык и даже система проверки денег и марок на случай мошенничества.

Наиболее достойными называться роботами были признаны системы, описанные так:

"Подвижные системы, способные "обучаться" и прокладывать кратчайший путь на площадке с произвольно расположенными препятствиями к назначенной цели без столкновений".

К этому "единогласному" мнению пришли 120 экспертов из 156. Все другие системы получили меньше или значительно меньше голосов, но без "голосов" не осталась ни одна. Даже систему проверки денег на случай мошенничества семь экспертов признали роботом.

Вы несколько разочарованы результатами опроса экспертов? Вам кажется уж очень "приземленным" описание "чемпиона" среди роботов? Слишком скромными его способности? Вам бы хотелось, чтобы оно действительно больше походило на воображаемое?

Прочтите остальную часть книги! Может быть, ваше разочарование пройдет. Мы постараемся вам показать, что реальности могут быть намного интереснее и умнее фантазий, не говоря уже о том, насколько они нужнее и полезнее. В этом состоит одна из главных целей, какие мы перед собой поставили.

Эта книга не учебник по робототехнике, она рассказ на тему, отражающую одно из новых, важных (и фантастических!) направлений научно-технического прогресса.

ОКЕАН ЭНЕРГИИ

Вряд ли в истории мировой науки можно назвать еще одну супружескую пару, которая сделала для человечества столько, сколько сделали супруги Кюри. Всемирную славу им принесли их исследования явления радиоактивности, которые начались на исходе прошлого века. Мы не собираемся здесь перечислять их огромные научные заслуги и упомянули супругов Кюри только, чтобы в дальнейшем читатель мог по достоинству оценить темпы, которыми способны развиваться наука и техника.

Итак, в 1903 году Пьер Кюри обнаружил самопроизвольное выделение тепла солями радия, связав радиоактивность с выделением значительных количеств энергии. Тем самым он способствовал пониманию процесса радиоактивности как результата атомных превращений, способствовал проникновению науки в глубь атома.

В 1919 году выдающемуся английскому физику Эрнесту Резерфорду удалось впервые в мире расщепить ядро атома азота. А спустя еще 11 лет он высказал гипотезу о существовании нейтрона - нейтральной (не имеющей электрического заряда) элементарной частицы, входящей наряду с прогоном (электрически заряженным) в состав атомного ядра.

В 1932 году это блестящее предвидение было экспериментально подтверждено английским физиком Дж. Чедвиком, открывшим нейтрон.

В 1938 году два немецких ученых Отто Ган и Фридрих Штрассман открыли новое явление-деление ядер атомов урана и тория. Они обнаружили, что атомы урана-235 можно "расколоть" на две примерно одинаковые части, бомбардируя их нейтронами, движущимися со скоростью порядка 400 метров в секунду. При этом получался удивительный результат. Суммарная масса осколков оказывалась несколько меньше массы целого ядра.

Зато разрушение его сопровождалось выделением энергии. И еще они обнаружили, что каждый акт деления ядра сопровождался испусканием в среднем более двух нейтронов взамен одного поглощенного. При некоторых условиях эти нейтроны вызывают деление двух ядер, ускоряя процесс распада, в результате которого освобождается гигантская энергия. Этот лавинообразный процесс получил название "цепная реакция". Так были созданы научные предпосылки к использованию атомной энергии.

Спустя всего лишь семь лет после открытия О. Гана и Ф. Штрассмана пережили трагедию японские города Хиросима и Нагасаки, на которые американские летчики сбросили две первые атомные бомбы. А спустя еще десять лет в Советском Союзе вступила в строй первая в мире атомная электростанция, затем первый в мире атомный ледокол...

И примерно тогда же созданная в США государственная комиссия по атомной энергии сообщите, что, по ее подсчетам, к концу XX века половину электрической энергии будут поставлять атомные реакторы, а через сто лет ими будет производиться почти вся электроэнергия, которой тогда понадобится во много раз больше, чем сейчас.

Мы напомнили несколько имен, которые уже внесены во все энциклопедии мира, и несколько событий, ставших важными вехами в истории научно-технического прогресса человечества. Теперь читатель может сам оценить масштабы той "цепной реакции", которой ответили наука и техника на первые открытия, первые изобретения, первые опыты в этой области.

Естественно поставить вспрос, насколько закономерна такая бурная реакция? Почему то, что 70-50-30-10 лет назад интересовало только небольшую группу ученых, с течением времени становится центром внимания миллионов людей? И не просто внимания, а центром приложения их творческих сил и способностей? Становится предметом заботы специальных ведомств, министерств, правительств, готовых нести гигантские затраты, заметные даже в бюджете целого государства?

Больше четырех пятых мирового потребления энергии дают уголь, нефть, газ, торф Их запасы из года в год сокращаются Уже сегодня видно, что может наступить время, когда при всевозрастающей потребности в энергии из земных недр придется, фигурально выражаясь, вычерпывать ложкой остатки нефти и вырубать последний кусок угля. Уже сеюдня все громче, злободневней и понятней становятся разговоры о назревающем "энергетическом кризисе". Конечно, каждый человек по отдельности может об этом не думать, успокаивая себя соображениями: "На мой век энергии хватит".

Но человечество в целом об этом думать обязано, обязано заранее найти пути и способы его предотвращения.

Конечно, супруги Кюри, делая свои открытия, совершенно не думали ни о каком "энергетическом кризисе".

Про Э. Резерфорда говорят, что в 1937 году, то есть за год до опубликования работ О. Гана и Ф. Штрассмана, на вопрос о том, когда его открытие найдет практическое применение, он ответил: "Никогда". Важно не это.

Важно, что их открытия и исследования, работа сотен и тысяч других ученых и исследователей, десятков и сотен тысяч рабочих и инженеров, одним словом, работа миллионов людей в конечном счете решает жизненно важные государственные, общечеловеческие проблемы.

В этом и только в этом случае возникает "цепная реакция", развивающаяся такими темпами и достигающая таких масштабов, которые нам порой трудно себе представить.

Ну хорошо, может сказать читатель, понятно, насколько жизненно важно решлть энергетическую проблему. Но ведь страницей раньше было сказано, что, проникнув в атом, человек оказался буквально у бездонного океана энергии. Казалось бы, черпай из этого океана сколько нужно, и все тут!

Для того чтобы добывать нефть, уголь и газ, нужны миллионы людей. Это и шахтеры, врубающиеся в лаву непосредственно в забое, и инженеры, проектирующие угольные комбайны, и нефтяники, работающие на бурильных установках, и геологи, разведывающие новые месторождения, и ученые, разрабатывающие способы транспортировки газа и нефти на тысячекилометровые расстояния, и строители нефте- и газопроводов...

Так надо ли удивляться, что для того, чтобы добывать атомную энергию в таких количествах, которые бы вносили существенный вклад в проблему предупреждения кризиса, тоже нужны миллионы людей, специалисты многих специальностей, уже привычных и совершенно новых. И нужна техника - уже привычная и новая, новейшая, сверхновейшая! Только тогда наука может стать реальной производительной силой, когда она шагает рука об руку с техникой. И чем более глубокие научные открытия приходят на службу человеку, чем более тонкие и сложные технологические процессы сопряжены с их использованием, тем все более сложные задачи возникают перед техникой, тем все более "квалифицированными" и разнообразными должны становиться установки, машины, приборы и автоматы, выполняющие эти процессы. Вот почему в наши дни, говоря о научно-техническом прогрессе, подчеркивают, что наука и техника сегодня неотделимы одна от другой, как неразделим тот вклад, который они несут в решение жизненно важных проблем, стоящих перед человечеством.

НАЧАЛО РОБОТОТЕХНИКИ

Вы, наверное, догадываетесь, что мы не случайно начали книжку о робототехнике с рассказа об атомной энергетике. И действительно, здесь никакой случайности нет!

Да, атомная энергетика уже стала одним из столпов технического прогресса, энергетической базой нашего ближайшего будущего. Но материалы, с которыми приходится иметь дело в этой области техники, обладают радиоактивностью - свойством, угрожающим здоровью и самой жизни человека, ужасным свойством, породившим трагедию Хиросимы. От лучевой болезни нет прививок и нет способов "закаливания" организма, предупреждающих заболевание при интенсивном облучении.

Опасны для человека не только сами радиоактивные вещества, но и оборудование, машины, инструменты, которые используются при их получении и обработке. Они сами под воздействием облучения становятся "заразными". А вместе с гем работы с радиоактивными веществами, процессы и технологии, связанные с научными исследованиями и производством ядерного горючего, ремонтом, монтажом и демонтажем реакторов, обслуживанием машин, приборов, устройств и систем ядерной энергетики, всего того оборудования, которое эксплуатируется в радиоактивных зонах, требуют непрерывного участия людей. О том, какого размаха уже достигли эти работы, процессы, технологии и каких масштабов они неизбежно достигнут в ближайшем будущем, только что говорилось.

Так возникло противоречие между потребностями человека, которые может удовлетворить только атомная промышленность, и опасностью для его здоровья и жизни, которую она несет. Оно возникло не сегодня и не вчера, а еще в ту пору, когда не было речи об атомной энергетике, когда велись первые опыты по изучению радиоактивности, когда первые ученые и исследователи "открыли" лучевую болезнь, на своем личном горьком опыте познали ее тяжелые последствия. И еще в ту пору стало ясно - профилактика этой болезни состоит в том, чтобы защитить человека от вредной радиации.

Значит, указанное противоречие можно было разрешить единственным способом: надо было отделить зону, где находится материал и оборудование, несущие смертельную угрозу, от зоны, где находятся люди. Но как же тогда производить манипуляции с этими материалами, манипуляции, с которыми сопряжены все опыты, научно-технические исследования, технические работы?

Может быть, следовало встать на путь создания специальных автоматических устройств, которые бы могли все это делать полностью без непосредственного участия человека?

Это было невозможно! И не потому, что тогда, когда атомная энергетика еще только зарождалась, теория и техника создания автоматических систем тоже были развиты еще недостаточно. Это невозможно сделать сегодня и, вероятно, невозможно будет сделать в обозримом будущем! Непосредственное участие человека было, есть и будет необходимым при выполнении бесчисленного множества операций, действий и процессов; слишком они разнообразны, нестандартны, заранее непредсказуемы, чтобы их выполнение можно было поручить автомату.

Единственно правильное решение, которое могло вывести из этого "тупика", опиралось на следующее рассуждение. Если нет технической возможности использовать автоматы, которые бы работали вместо человека, значит, следует создать машины, механизмы и устройства, которые будут работать вместе с человеком. Надо создать механические руки, которые можно будет устанавливать непосредственно там, где находятся радиоактивные материалы и оборудование, - в "горячей" камере, в изолированном помещении, одним словом, там, куда человеку доступ запрещен. А человека надо поместить в защищенную от ядерной радиации безопасную зону. И пусть он, находясь в этой зоне, управляет всеми движениями механических рук.

Конечно, в действительности дело обстояло не так, что сначала в такой четкой и ясной форме была сформулирована идея решения, а затем только начались технические разработки. Создание технических средств, без которых был невозможен никакой прогресс в этой области науки, началось сразу же, как только обнаружилась страшная угроза. Сначала эти средства были чрезвычайно просты. Радиоактивный материал помещался в ящик, стенки которого покрывались листами свинца, лучше других материалов задерживающего смертоносные лучи. А механическими руками служили простые инструменты, отдаленно напоминающие длинные щипцы, захват которых просовывался внутрь ящика. Через прорези, защищенные толстым кварцевым стеклом, можно было заглянуть в ящик и следить за тем, что там происходит, а выдвигая, втягивая, поворачивая, разводя и сводя рукоятки щипцов, можно было управлять движениями их захвата и с грехом пополам выполнять задуманные опыты. Почему с грехом пополам? А вы попробуйте длинными клещами взять чайник, поставить его на горящую конфорку, а когда он закипит, налить чашку кипятка. Тогда поймете, почему химики и физики, лаборанты и механики - люди самых разных специальностей - вынуждены одновременно овладевать еще одной специальностью, становиться специалистамиоператорами, умеющими действовать искусственными конечностями.

Шло время, место небольших помещений, где проводились первые опыты и первые исследования, заняли многочисленные атомные лаборатории; покрытые свинцом ящики превратились в камеры с бетонными стенами толщиной в несколько метров; иногда эти изолированные помещения больше напоминают самолетный ангар, чем камеру.

А неуклюжие и неудобные щипцы?.. Вместо них используются сложные машины и устройства, позволяющие передать движения человека-оператора из безопасной зоны внутрь камер, туда, где надо выполнять самые различные работы. Эти машины, предназначенные для передачи движений человека на расстояние, называют манипуляторами. Стальные руки в камерах действуют прямо-таки "по-человечески". Они берут коробок спичек, открывают его, достают спичку и зажигают ее. Квалифицированный оператор с помощью высокоточного манипулятора может продернуть нитку в игольное ушко.

Манипуляторы - первые машины, обладающие парой механических рук и умеющие выполнять этими руками человекоподобные движения Вот почему можно смело утверждать, что именно с них началась робототехника.

Почти за сорок лет, прошедших со времени появления первого манипулятора, семейство этих машин значительно расширитесь и усовершенствовалось. Сейчас их используется много тысяч, а их разработка и выпуск становятся отраслью промышленности, пока еще скромной по объему производства, но быстро развивающейся. Человечество все острее ощущает потребность в новом виде энергии, а для того, чтобы ее добыть и использовать, нужны новые машины-манипуляторы, роботы, умеющие работать вместе с человеком.

"Горячая" камера атомной лаборатории не единственное место, куда человек хочет, но не может проникнуть лично, либо, проникнув туда, в силу своих физиологических свойств вынужден надежно изолировать себя от окружающей среды и, значит, прибегать к помощи надежного и послушного посредника между собой и этой средой.

"НАУТИЛУСЫ"

Свыше ста лет назад вышел в свет очередной роман Жюля Верна "Двадцать тысяч лье под водой". (Лье - старая французская путевая мера, имевшая, как это ни странно, несколько значений. Судя по старым переводам этого романа, Жюль Берн имел в виду так называемое почтовое лье, приблизительно равное 4 километрам.)

Действие этого романа разворачивается на фантастическом подводном корабле "Наутилус", совершающем кругосветное путешествие.

Для техники того времени "Наутилус" был настоящим чудом. У него электрические двигатели. Он освещался и отоплялся электричеством. С помощью электричества готовилась пища, электрозащита предупреждала нападение на корабль, время отсчитывалось по электрочасам. Просто поразительно, что описание "Наутилуса" было сделано в то время, когда не существовало мощных источников электричества, не было электроосвещения, фактически еще не было электромоторов. Воистину в лице Жюля Верна научные фантасты имеют гениального родоначальника и первооткрывателя, сумевшего объединить науку и искусство, технику и литературу, увидеть в современности - будущее, в фантазии - реальность, в невозможном - возможное.

Хотя, правда, не он первый использовал для названия своего корабля греческое слово "наутилус", в переводе означающее "моряк".

Люди, тысячелетиями живущие у воды, у берегов рек, морей и океанов, всегда стремились проникнуть в их таинственные глубины, руководствуясь самыми различными целями. Они хорошо понимали, как мало может им рассказать о подводном царстве ныряльщик, умеющий погрузиться в воду всего на одну-две минуты на глубину в несколько метров, в крайнем случае на несколько десятков метров. Вот почему уже с давних пор изобретатели и инженеры делали попытки построить подводный корабль, и среди них Роберт Фултон, тот самый, который считается изобретателем парохода.

В 1801 году он построил подводную лодку, которую назвал "Наутилусом". В этой конструкции для надводного хода был использован парус, а для подводного - приводимый вручную винт.

А 17 января 1955 года под воду опустился еще один "Наутилус". Так конструкторы назвали первую атомную подводную лодку. С этого момента открылась возможность подводного плавания практически без ограничения времени пребывания под водой. Ведь на этом корабле для подводного хода, как и для надводного, служит одна и та же энергетическая установка: атомный реактор - паровая турбина, действующая по замкнутому циклу. Она не нуждается в кислороде воздуха, как двигатель внутреннего сгорания, и не требует перезарядки, как аккумуляторная батарея, питающая электродвигатель.

Почему же все-таки человека так тянет в глубь океана? И почему эта тяга становится со временем все сильнее?

Мировой океан занимает свыше 70 процентов площади всего земного шара. Его богатства неисчислимы. Вся толща вод океана и вся поверхность его дна населены самыми разнообразными животными: количество их видов достигает 150 тысяч. Только рыб насчитывается около 16 тысяч видов, разнообразных моллюсков - около 50 тысяч видов.

Подсчитано, что возможный ежегодный улов рыбы составляет около 80 миллионов тонн; это, по самым скромным оценкам, значительно перекрывает потребность человечества в белках. По данным американских ученых, рудные выходы (так называемые рудные почки) в Тихом океане могли бы обеспечить потребности нашей планеты в меди на 6 тысяч лет, в алюминии - на 20 тысяч лет, в кобальте -на 200 тысяч лет.

Гигантские продовольственные и сырьевые запасы хранит Мировой окещ|. Так удивительно ли, что любопытство и смутные догадки, которые породили сказание о Садко и наивные конструкции первых подводных лодок, постепенно переходят во все более глубокие знания океана и во все большую уверенность, что его систематическое освоение становится для человечества жизненно важной проблемой. Но изучение подводного царства фактически еще только началось. Причина этого - колоссальные глубины океана.

Его прибрежная часть - шельф, - окаймляющая сравнительно узкой полосой материки, имеет глубину до 200 метров. Далее следует материковый склон с глубинами от 200 до 2000 метров. Наибольшую часть площади океана составляет его ложе, находящееся на глубине 2-6 тысяч метров с отдельными впадинами глубиной свыше 10 тысяч метров.

Ныряльщикам, аквалангистам, водолазам доступна лишь малая часть шельфа. Чтобы проникнуть в глубины океана, человеку нужны более совершенные технические средства. И уже в течение многих лет ведутся работы по созданию глубоководных снарядов, специальных подводных кораблей, подводных лабораторий. Человек уже побывал на самых больших глубинах. Чтобы защититься от сокрушительных давлений, он забрался в стальную коробку. В ней можно жить и двигаться, можно наблюдать и изучать подводный мир, как это делали пассажиры "Наутилуса", "построенного" фантазией Жюля Верна. Но теперь человеку этого мало так же, как ему было бы мало, если бы он имел возможность только наблюдать за тем, что происходит в "горячей" камере атомной лаборатории, не вмешиваясь активно в происходящее там.

Как быть, если ему жизненно необходимо не просто наблюдать, а работать в глубинах океана и на его дне?

Жюль Берн решал этот вопрос просто. Пассажиры "Наутилуса" надевали водолазные костюмы, выходили из корабля и совершали длительные прогулки по дну океана. Но за сто лет, прошедших с тех пор, как он описал водолазный костюм, имеющийся на "Наутилусе", водолазная техника не сумела не только опередить фантазию писателя, но и сколько-нибудь к ней приблизиться.

Водолазы сегодня работают в специальных скафандрах, представляющих собой сложное сооружение, состоящее из водонепроницаемого комбинезона, шлема, устройств, питающих водолаза воздухом, кислородом или специальной газовой смесью; из телефонного устройства, обеспечивающего связь водолаза с надводным миром; из устройства, на котором его опускают на глубину и поднимают на поверхность; наконец, из специальных грузов и тяжелой обуви, гасящих плавучесть водолаза и обеспечивающих устойчивость его вертикального положения под водой.

Одного человека в глубине моря должны обслужи* вать несколько человек на поверхности. При этом нельзя сказать, что время пребывания водолаза под водой используется очень эффективно. Дело в том, что при спуске на глубину и подъеме на поверхность внутреннее давление в воздухоносных полостях организма человека должно выравниваться с изменяющимся наружным давлением воды; с этой целью приходится ограничивать скорость спуска и особенно подъема водолаза.

В результате время спуска и подъема растет по мере увеличения глубины погружения, занимая даже при не очень больших глубинах значительную долю рабочего дня водолаза. Достаточно сказать, что по существующим нормам после двухчасового пребывания на глубине 40 метров время так называемой декомпрессии водолаза составляет около 4 часов.

А что касается глубин в сотни и тысячи метров, то против их смертоносного воздействия на организм человека, так же как против воздействия радиоактивных излучений, существует лишь одно средство надежная изоляция человека от этой среды, от океана. Вот человек и забрался в стальную коробку. Ну а как же все-таки добывать металлы и полезные ископаемые, проводить исследования, строить, собирать образны породы, флоры и фауны в глубинах океана и на ею дне?

Только один ответ найден на этот вопрос - применение манипуляторов и роботов. Значит, опять возникает необходимость в том, чтобы передать движения человека на расстояние, в ту зону, ту область, куда непосредственный доступ ему закрыт навсегда.

Манипулирование в морских глубинах во многом напоминает работу оператора в атомных лабораториях.

Только в одном случае в камеру помещают объект манипулирования, опасный для человека, в другом случае в камере находится человек, и эта камера единственное относительно безопасное место для него в окружающем пространстве.

А все взаимодействия с внешним миром, все работы в подводном царстве, как и в "горячей" камере, человек выполняет, управляя механическими руками, установленными снаружи на корпусе аппарата.

ПЯТЫЙ ОКЕАН

Так иногда называют бесконечное пространство, в одном из уголков которого приютилась наша вселенная.

И известна совершенно точно дата, которой начинается история освоения этого пространства: 4 октября 1957 года был дан старт советскому спутнику - первому искусственному телу, выведенному в космическое пространство и ставшему сателлитом нашей планеты. Спустя еще три с половиной года в космическом пространстве появился первый человек, первый космонавт - наш Юрий Гагарин. А еще через восемь лет первый человек высадился на Луне. Ровно сто лет потребовалось, чтобы еще одну "сказку сделать былью", сказку, сочиненную тем же Жюлем Верном и рассказанную им в двух романах: "С Земли на Луну" и "Вокруг Луны".

Сейчас, спустя 20 лет (всего через 20 лет!) после первого "прорыва", в космосе находятся тысячи спутников-искусственных небесных тел. Практически реализована идея К. Э. Циолковского о создании долговременных орбитальных станций. Советский корабль "Салют" - первая космическая лаборатория, где космонавты назначают встречи, могут работать, отдыхать, готовиться к возвращению домой, на Землю. А может быть, спустя еще какое-то время эти станции будут служить просто пересадочными пунктами. Сложнейшие процедуры рейсов Земля - Луна - Земля или Земля - "Салют" - Земля разработаны во всех подробностях и выполнены с успехом. Так разве процесс освоения космического пространства по темпу продвижения вперед не напоминает цепную реакцию?

Искусственные спутники становятся привычными, крайне необходимыми техническими устройствами. Они начинены самой различной аппаратурой и сейчас помогают предсказывать погоду, служат для создания глобальных систем связи, телевидения, без них немыслимо проведение многих научных исследований. Создание орбитальных и лунных обитаемых и автоматических станций послужит дальнейшему расширению наших знаний о вселенной и выдвинет перед наукой и техникой ряд новых задач. Единожды начавшись, сложный процесс, который называют научно-техническим прогрессом, неудержимо развивается, каждый новый шаг, новое достижение ускоряют его темп, по мере ускорения темпа ЕС.- чаще возникают все более сложные задачи и все более плодотворными представляются результаты их решения

Космос - это еще одна область, привлекательная, ко запретная для человека, для его непосредственного там пребывания.

Подумать только, до чего много запретов встречает человек, как только пытается, образно говоря, сойти с проторенных троп!

В совсем еще недавние времена он совершенно не ощущал тягости этих запретов. Земля с ее лесами, луга ми, горами и пустынями казалась ему бескрайней, о путешествиях в глубь океана и в небо он только виде,, сны и сочинял сказки; и не было ни одной сказки, герои которой мог бы проникнуть внутрь атома и посмотреть, что там происходит. И вот меньше чем за сто лет все это становится для него реальностью, да еще жизненно важной.

Проникнуть в глубь атома, океана, космоса! Да, это жизненно важно. Важно с точки зрения сегодняшнего дня, ближайшего будущего, далекой перспективы.

Поэтому сейчас в космосе тысячи спутников, с течением времени их будет десятки тысяч... Но срок службы спутника ограничен. Не потому, чтл он перестает двигаться вокруг Земли. Просто с течением времени установленное на нем научное, исследовательское, регистрирующее, приемопередающее и всякое другое оборудование и аппаратура выходят из строя, изнашиваются, морально устаревают, требуют восстановления или замены. Как быть?

Можно, конечно, считать, что 5-10 лет службы - достаточный срок, и не пытаться продлевать его. Тогда с течением времени в космосе начнут скапливаться тысячи мертвых лабораторий, вместо которых потребуется запустить тысячи новых. Разумно ли так поступать? Конечно, нет!

Но кто и каким образом может продлить жизнь этих технических созданий: заменить аппаратуру, осмотреть, отремонтировать или заменить отдельные части, узлы и системы, выполнить внутри них или снаружи, разнообразные работы, которые не поддаются предрасчету, заранее непредсказуемы?

Для этого нужен человек, нужны его глаз и рука, его знания и опыт, в общем, нужно его участие в этих работах.

Опять складывается уже знакомая для нас ситуация: нужен человек, а доступ ему закрыт. Но теперь читатель уже сам, вероятно, может придумать, как решить эту проблему, если не побояться немного пофантазировать.

Ну конечно! Нужно сделать нечто вроде глубоководного корабля, который защищал бы человека, но уже не от очень больших давлений окружающей среды, а, наоборот, от космического вакуума, от страшно низкой температуры - от абсолютного нуля, отделял от царства пустоты и холода, столь же опасного, как давление подводного царства. Нужно уметь запустить этот корабль в пятый океан, нужно снабдить его системами автономного движения и, конечно, механическими руками, такими, с помощью которых он мог бы "пришвартоваться" к спутнику или космической станции, закрепиться там, передвигаться с места на место, и такими, которые бы могли вынуть приборы и системы, требующие ремонта, сменить отснятую фотокинопленку, установить новые детали, в общем, провести все необходимые работы.

А управлять движениями этих рук, дозировать развиваемые ими усилия смогли бы люди, операторы, члены экипажа этого корабля. Является ли сегодня такой космический "Наутилус" плодом безудержной фантазии?

Вроде бы да, если учесть, что таких кораблей сейчас не существует и еще ни один спутник никому не удалось отремонтировать в космосе. Но о них говорят, их разрабатывают, сведения об этом проникают в печать. Поэтому можно быть уверенным, ч го время создания таких кораблей не так уж далеко.

Атом, океан и космос уже служат человеку. Но от них не взято еще и малой доли того, что можно взять, что, безусловно, будет взято. А запреты, с которыми сопряжено освоение этих жизненных пространств, будут сняты. В этом человеку помогают его механические посланцы, которые доставят туда, куда ему нужно, его движения и действия, выполняют вместе с ним все необходимые работы.

С первых же страниц этой главы у человека, приготовившегося читать о роботах, может появиться на лице недоуменное выражение: мол, как же так? При чем здесь роботы? Роботы все делают сами: и у К. Чапека, и у С. Лема, и у А. Азимова, одним словом, у всех, кто писал о роботах. Последние могли быть более умными или более глупыми, но всегда умели жить и действовать самостоятельно. Иначе какие же это роботы? А в атомных лабораториях и на глубоководных и космических кораблях действуют люди, и только люди. Они и управляют, они и наблюдают. Механические руки лишь повторяют, копируют их движения и действия. Только и всего. Где же тут роботы?

Ну что же! Ответ на этот вопрос нельзя откладывать надолго. Чуть позже мы встретимся с роботами, которые работают не вместе с человеком, а вместо человека, без его непосредственного участия, как говорят, действуют автоматически. Однако хотим предупредить, что там речь будет идти не о тех роботах, с какими вы встречались и, наверное, еще будете встречаться в других книгах, полных вымысла и фантазии.

Само слово "робот" перекочевало на страницы научных и технических журналов и книг из фантастических рассказов и повестей. Но, конечно, робот, работающий у станка на машиностроительном заводе, и робот, "изобретенный" чешским писателем К. Чапеком, - два совершенно различных создания. Первый - сплошная реальность, уже даже не сегодняшний, а вчерашний день науки и техники. Робот К. Чапека - вымысел талантливого писателя, ожившая на страницах книги мечта человека.

Больше пятидесяти лет робот бродит из рассказа в рассказ, из романа в роман, и неудивительно, что в нашем интуитивном представлении он стал ассоциироваться с неким человекоподобным автоматом, действующим по образу и подобию своего живого прототипа.

Роботы, о которых рассказывается в этой книге, тоже продукт человеческого творчества. Но в их создании участвуют не писатели-фантасты, а ученые и инженеры Робототехника, как атомная, глубоководная и космическая отрасли техники, становится важным направлением научно-технического прогресса. Эшелон за эшелоном на помощь человеку движется целый класс машин нового типа - манипуляторов и роботов. Неважно, что их наружность далеко не человекоподобна. Важно, что они могут быть посланы человеком туда, куда он не может явиться лично; важно, что они умеют повторять его движения и действия. И не только повторять, но и самостоятельно их воспроизводить. Наша книга именно о таких машинах, об их особенностях и "норове", о том, как устроены их конечности, их механические руки и ноги, как эти машины связаны с человеком; как человек эти связи постепенно ослабляет, как учит машины действовать самостоятельно - превращает в автоматы, оснащает интеллектом и органами чувств, учит их строить движения, работать и "думать".

Нам придется при этом часто обращаться к живому прототипу, к "устройству" человека, действия и движения которого воспроизводят роботы и манипуляторы, вглядываться в конструкцию и устройство живых конечностей, органов чувств, в то, как строит движения человек, как он принимает решения.

ВМЕСТО ЧЕЛОВЕКА

Одним из главных "героев" научно-технического прогресса уже стали машины, которые сегодня называют по-разному: автоматические манипуляторы, манипуляторы с программным управлением, роботы, чаще всего - промышленные роботы.

Главная задача токаря, фрезеровщика, шлифовщика- управлять станком. Но, кроме этого, они должны также установить на станок заготовку и снять обработанное изделие. Многие же изделия, детали и заготовки имеют значительный вес: 10-30-50 килограммов. Операции их обработки на станке могут занимать всего лишь несколько минут, а значительная часть времени уходит на однообразную тяжелую работу, не требующую ни искусства, ни особого мастерства: на установку заготовок, на снятие изделий.

Многие изделия машиностроения изготавливаются с применением сварки, и сварщику в течение всей рабочей смены приходится орудовать тяжелым инструментом- специальными сварочными клещами...

В кузнечных цехах изделия куются из раскаленных заготовок. Заготовку надо взять клещами, ввести в зону обработки, правильно там ориентировать, поворачивать после одного или нескольких ударов. Нелегко работать кузнецу и его подручному даже при условии, что сам процесс ковки выполняет машина - молот.

Окраска изделий обычно производится набрызгиванием. Чтобы предохранять рабочего от вредного действия распыляемой краски, нужна специальная маска; помещение или рабочая зона, где производится окраска, оборудуется специальными защитными устройствами - сложными, дорогими и не устраняющими полностью вред для здоровья человека...

Стеклянные заготовки для больших телевизионных трубок - кинескопов могут весить 10-15 и больше килограммов. Сложный технологический процесс их изготовления требует многократной установки, съема, переноски. Сотни людей в пределах одного цеха заняты этой малопроизводительной работой...

Подобных примеров можно привести множество. Рабочих мест, на которых человеку работать тяжело, где труд утомителен и однообразен, где подчас создается угроза здоровью, а то и самой жизни человека, где возможности и способности человека используются не самым лучшим образом, - миллионы, десятки миллионов.

Теперь создано средство - автомат-робот, который может заменить человека на этих местах, загружать и выгружать станки, стоять у молотов, варить, красить, обслуживать самые разные машины и оборудование.

Почему столько времени понадобилось, чтобы автоматизировать, казалось бы, совсем простые человеческие движения и действия, - об этом речь впереди.

Сейчас же только заметим, что в конце 50-х годов это сделать удалось. Тогда были разработаны первые конструкции промышленных роботов. В 60-х годах они уже появились на рабочих местах, а затем... А затем началась "цепная реакция".

Сегодня промышленные роботы различных конструкций и различного назначения строят во многих стран.ах.

Само собой разумеется, что эти работы широким фронтом развертываются в странах социализма и в первую очередь у нас, в Советском Союзе.

Дело ставится всерьез и на широкую ногу. Речь идет не о сотнях и не о тысячах машин, их и сейчас уже больше. Сотни тысяч и миллионы роботов нужны, чтобы стал заметен экономический и социальный эффект робототехники.

Среди капиталистических стран впереди других идут США и Япония. (Пожалуй, сейчас правильнее говорить- Япония и США.) В Японию первый робот был привезен из США в 1967 году. Спустя шесть лет, то есть в 1973 году, в Японии было изготовлено 2500 роботов оригинальных конструкций, а всего их насчитывалось 7800 штук В 1972 году в Японии была создана национальная ассоциация по производству промышленных роботов, объединяющая десятки фирм, занятых их проектированием и изготовлением В США в 1974 году учрежден "Американский институт роботов". Объединяют свои усилия в этом направлении капиталистические страны Европы.

ПЛОДЫ ПРОСВЕЩЕНИЯ

АДАМ И ГАЛАТЕЯ

Согласно библейской легенде род людской начался с Адама, причем там описывается чрезвычайно простой технологический процесс его создания. Сначала бог изготовил из земного праха по своему образу и подобию точную копию, а затем оживил, вдохнув в ее ноздри дыхание жизни.

Библия создавалась в течение нескольких веков, предшествовавших наступлению нашей эры. Это были времена экономического и культурного расцвета и распада государств древнего мира - Египта, Древней Греции, Рима. Созданные тогда памятники скульптуры, архитектуры, декоративно-прикладного искусства обнаруживаются до сих пор. А в истории остались имена не только поэтов, музыкантов, политических деятелей, но и ученых, врачей, философов того периода.

В самые давние времена человек стремился познать самого себя, проникнуть в суть таинственных явлений природы, жизни, бытия. Но человек творец, и посему, помимо желания познать, он проявлял стремление увиденное повторить, воспроизвести в грубом паскальном рисунке, в деревянном идоле, в простых игрушках, в статуях, в чудесных скульптурах и произведениях живописи. И он же создавал сказки - мифы, которые легко и просто "объясняли" го, что всерьез понять никак не мог, в которых невозможное делалось без всяких трудностей, стоило только этого пожелать.

Библейский миф о происхождении Адама удивительно совпадает с историей, пересказанной римским поэтом Овидием, жившим круглым счетом две тысячи лет назад. В ней рассказывается о том, как король Кипра Пигмалион (кстати, тоже легендарная личность), почувствовав, очевидно не без причин, антипатию к женскому полу, посвятил себя искусству. Но и здесь его ждал подвох. Выбрал он, казалось бы, совершенно невинное занятие - ваяние. Как получилось, что в результате своих трудов он изваял в мраморе статую женщины необычайной красоты, и с чего это началось, в истории не рассказывается. Но кончились его занятия искусством тем, что он влюбился в свое произведение и начал приставать к греческой богине любви Афродите с просьбой оживить его Галагею, Эта сказка, как и большинство других, кончается хорошо. Пигмалион уговорил Афродиту, га оживила Галатею (метод оживления не указан!), и Пигмалион на ней женился.

В дальнейшем Галатея осчастливила Кипр очередным королем.

Шли сотни лет и тысячелетия, и вера человека в свои силы и творческие возможности крепла. Не зря он усердно питался яблоками с древа познания, которое так сильно разрасталось, как и думать не могли наши предки.

"Библейско-мифологический тур" попыток создать из подручных материалов "...по образу и подобию..." уже давно закончился, но сказки об Адаме и Галатее не забыты. Наоборот, и в не столь давние времена, и совсем недавно, и в наше время люди задумывались и задумываются о том, как бы "сказки сделать былью". Конечно, не из таких материалов, как прах земной или мрамор; и "одушевленных" не так, как был одушевлен Адам; и созданных не для того, для чего, оказалось, была создана Галатея. Но созданных! Созданных искусственно и умеющих искусственно воспроизводить такие движения и действия, которые бы нельзя было отличить от естественных движений и действий разумного человека.

Возможно это или невозможно?

Десятка полтора лет назад вокруг этого вопроса кипели страсти. И еще как кипели! Как много было сказано на тему "Да или нет"! И не только сказано, но и письменно предсказано и утверждено. И если еще раз вернуться к тому, что теперь "не вырубишь топором", и еще раз вспомнить, кем было сказано и кем было написано, то поначалу нельзя не удивиться тому, каких совершенно противоположных точек зрения по одному и тому же вопросу и в одно и то же время могут придерживаться признанные научные авторитеты! Только потом постепенно становится ясно, насколько сложен и многогранен этот вопрос, насколько много в нем недосказано и недоспрошено и насколько по-разному можно эго недосказанное и недоспрошенное понимать и истолковывать. Тогда удивление проходит

Ученые и инженеры трудятся в по re лица, чтобы человек мог летать в космос, жить и работать в глубинах моря, обогреть целое царство одним камнем, сотворить подобие Адама. А тем временем создаются новые сказки и мифы, правда, уже на высоком научно-фантастическом уровне. Об аппаратах, "видящих" все ваши мысли, о полетах в далекие созвездия, об инопланетных пришельцах и мыслящей материи и о роботах, роботах, роботах, роботах. В этом отношении все выглядит примерно так же, как две тысячи лет назад.

Тогда, как и сейчас, сосуществовали правда и вымысел. Конечно, что говорить: предметы правды и вымысла тогда и теперь несоизмеримы. Правды, над поисками которых бились лучшие умы древности, сегодня азбучные истины, а вымыслы, вера в которые тогда была непоколебима, сегодня наивны. Но тогда, как, впрочем, и сейчас, далеко не всегда и далеко не всем удавалось различать правду и вымысел.

ОБЫКНОВЕННОЕ ЧУДО

Имя древнегреческого ученого Герона, работавшего в Александрии и потому прозванного Александрийским, упоминается в современных энциклопедиях всего мира, кратко пересказывающих содержание его рукописей.

Две тысячи лет назад он завершил свой труд, в котором систематически изложил основные научные достижения античного мира в области прикладной механики и прикладной математики (причем названия отдельных разделов этого труда: "Механика", "Пневматика", "Метрика" - звучат вполне современно). Диву даешься, как много знали и умели его современники. Он описал устройства (которые до недавнего времени назывались "простые машины"), использующие принципы действия рычага, ворота, клина, винта, блока; он собрал многочисленные механизмы, приводимые в движение жидкостью или нагретым паром; изложил правила и формулы для точного и приближенного расчета различных геометрических фигур. Прямо-таки античная техническая энциклопедия, написанная одним человеком. Он не всегда, правда, указывал источники и руководства, которыми пользовался, работая над своим трудом, но так он поступал не по злому умыслу. Скорее всего имена многих изобретателей и мастеров древности были задолго до него стерты временем. Кем и когда были изобретены винт и блок, кто первым догадался использовать пар в качестве источника энергии привода? Вряд ли на эти и многие другие вопросы история техники когда-либо получит ответы.

Герона Александрийского мы здесь вспомнили не только, чтобы лишний раз удивиться, что примерно в одно и то же время и примерно в одном и том же месте на земном шаре писались и Библия, и Механика с Метрикой. Мы его вспомнили еще и потому, что в его трудах фигурировали описания не только простых машин, но и автоматов, действующих без непосредственного участия человека на базе принципов, используемых еще и в наши дни.

Ни одно государство, никакое общество, коллектив, семья, ни один человек никогда не могли существовать без того, чтобы так или иначе не измерять время. И способы таких измерений изобретались в самой глубокой древности. Сначала это были естественные способы, не требующие никаких специальных знаний и технических ухищрений. Восход солнца, заход солнца, его промежуточные положения - этими ориентирами должен был обходиться первобытный человек. И он, вероятно, прекрасно ими обходился. Сейчас даже трудно себе представить, какую пользу мог бы ему сослужить современный будильник или хронометр.

Во мраке тысячелетий погребено имя того, кто, воткнув палку в песок, не только заметил, что тень от палки меняет в течение дня свое положение и длину (это люди замечали, наверное, задолго до него), он сделал гораздо больше. Он не просто заметил нечто новое, но сумел по-новому посмотреть на, может быть, уже известное явление и сумел использовать его так, как прежде не сумел использовать никто. Тогда это было так же трудно, как и сейчас, и несомненно, что человек, придумавший первые солнечные часы, был гениальным изобретателем, независимо от того, какое он получил авторское вознаграждение

Мы не знаем, сколько сотен, а может быть, и тысяч лет людей устраивали солнечные часы со всеми возможными их усовершенствованиями. Но в конце концов стало ясно, что никакие усовершенствования не могли устранить их органических пороков. Днем их выводила из строя пасмурная погода, по ночам они вообще не действовали. А люди вошли во вкус, они жаждали возможности измерять время все более точно, днем и ночью, так как их, наверное, приглашали на ответственные совещания и в гости к ответственным лицам.

Как им удавалось сговариваться настолько точно, насколько это было необходимо, и какой смысл тогда вкладывался в понятие "точно" - сейчас никто не знает. Но уже в глубокой древности в Китае и Индии появилась клепсидра - водяные часы.

Этот прибор получил широкое распространение.

В Египте клепсидра применялась еще в XVI веке до нашей эры наряду с солнечными часами, ею пользовались в Греции и Риме, а в Европе она отсчитывала время до XVIII века нашей эры. Итого, почти 3,5 тысячелетия! Не правда ли, есть все основания отнести клепсидру к автоматам-долгожителям!

Герои упоминает своего современника, древнегреческого механика и изобретателя Ктезибия. Среди его изобретений и конструкций есть и клепсидра, которая и сейчас могла бы служить украшением любой выставки технического творчества.

Представьте себе вертикальный цилиндр, расположенный на прямоугольной подставке. На этой подставке установлены две фигуры. В одну из этих фигур, изображающую плачущего ребенка, подается вода. Слезы ребенка стекают в сосуд в подставке клепсидры и поднимают помещенный в этот сосуд поплавок, соединенный со второй фигурой - женщиной, держащей указатель. Фигура женщины поднимается, указатель дви* жется вдоль цилиндра, который служит циферблатом этих часов, показывая время. День в клепсидре Ктезибия был разделен на 12 дневных "часов" (от восхода до захода солнца) и 12 ночных "часов". Когда сутки кончались, открывался слив накопившейся воды, и под ее воздействием цилиндрический циферблат поворачивался на 1/365 полного оборота, указывая очередные день и месяц года. Ребенок продолжал плакать, и женщина с указателем вновь начинала свой путь снизу вверх, указывая дневные и ночные "часы", заранее согласованные с временем восхода и захода солнца в этот день.

"Чудо - всякое явление, кое мы не умеем объяснить по известным законам природы". Так определяет слово "чудо" толковый словарь В. Даля. Можно быть уверенным, что ни сам Ктезибий и никто из его современников понятия не имели о тех законах природы или законах механики, которые управляли движениями этого автомата. Ктезибий творил обыкновенное техническое "чудо", для этого ему служили его руки, его талант и уроки, полученные им от его учителей.

Автоматы, отсчитывающие время, по утверждению К. Маркса, были первыми автоматами, созданными для практических целей. Поэтому для нас они представляют особый интерес. А Герои в своих трудах описывает и другие автоматы, также использовавшиеся в практических целях, но совсем другого характера, в частности первый известный нам торговый аппарат - устройство, автоматически отпускавшее за деньги "святую воду" в египетских храмах.

Во все времена приверженцы всех религий больше или меньше верили в чудеса, которыми полны священные книги и изустные учения. Они верили в чудеса и жаждали чуда. Неудовлетворенный спрос обычно рождает разочарования. Это опасно потому, что за разочарованием может последовать неверие. Поэтому спрос должен был быть удовлетворен. Этой цели служили многие "рукотворные" чудеса, и в том числе описанный Героном торговый автомат.

ВРЕМЯ С СОБОЙ

Механические часы тоже автомат-долгожитель. Он изготовляется и совершенствуется добрую тысячу лет.

Этот длительный процесс оказал огромное влияние на развитие точных наук и на становление самых различных технологий. В связи с совершенствованием механизмов часов и созданием новых принципов их устройства было сделано множество научных открытий и технических изобретений.

Точное время нужно было, конечно, не только для того, чтобы точно являться на свидания и званые ужины. Определение местонахождения корабля в открытом море требует знания точного времени, которое можно хранить на корабле только при помощи достаточно точных часов. Знания точного времени требуют астрономические наблюдения, измерения скоростей движения экипажей, людей и животных, физические, механические, химические опыты, выполнявшиеся учеными, неисчислимое множество технологических процессов, сама жизнь человеческого общества. Точное время "добывали" изобретатели, механики, инженеры и ученые. Иногда все эти специальности совмещались и выступали в одном лице. Достаточно назвать хотя бы двух из числа таких лиц, чтобы понять, какое место всегда занимала проблема точного времени.

Первое упоминание о механических часах относится к VI веку нашей эры. Первые более или менее достоверные сведения о построенных часах приходят к нам из IX и X веков. До XVI века у часов была только одна часовая стрелка; в сутки они "врали" не меньше чем на пятнадцать минут, в качестве источника энергии в них использовался опускающийся груз. А затем темп усовершенствования часов сильно ускорился.

Великий итальянский физик Г. Галилей в одном лице совмещал первооткрывателя, ученого, изобретателя и инженера. На основании дошедших до него сведений из Голландии об изобретенной там зрительной трубе он в 1609 году построил подобную трубу, дававшую трехкратное усиление. Казалось бы, в этом особенное лишь то, что он выступал здесь в качестве инженера.

Но он первым в мире догадался направить эту трубу на ночное небо. То, что он увидел, представляло собой не одно, а целый спектр великих открытий. Он открыл ни много ни мало - новую неожиданную картину мира, увидел удаленность звезд, вращение Солнца, пятна на нем и многое другое, из чего складывается современная астрономия. Он догадался, что, увеличивая оптические возможности телескопа, человек будет видеть в ночном небе все больше и больше. Г. Галилей расширил нашу вселенную и изменил о ней вес представления своих современников, став великим открывателем в ту ночь, когда взглянул в свой телескоп на небо.

Г. Галилей тоже нуждался в точном времзни и изобрел (хотя и не построил) маятниковые часы, в которых колебания маятника и счет их числа производились автоматически. В этом изобретении, как в капле воды, проявляется удивительное стияние инженерного таланта с талантом ученого.

Г. Галилей - выдающийся ученый-механик. Его работы по формированию основных принципов механики имеют основополагающее значение для современной науки. Вместе с тем полученные им глубокие результаты он иллюстрировал на наглядных примерах решения практических задач. В качестве одного из таких примеров он рассмотрел задачу о качании маятника. И получил с первого взгляда явно неправдоподобный результат. Его выкладки показывали, что время одного полного качания, если можно так выразиться, время одного "тик-так", остается одним и тем же при различных размахах маятника, при условии, что они из очень бочьшие. Догадаться об этом чисто интуитивно, путем прямого изобретательства, просто невозможно! Было невозможно во времена Г. Галилея, так же как в наше время невозможно просто взять и догадаться, чему равна, например, первая космическая скорость.

Работа Г. Галилея по исследованию движения маятника, положившая основу всей современной теории колебаний, - работа выдающегося ученого. А дальше?

А дальше на первый план выступает искусство выдающегося инженера и изобретателя. Вот как можно представить себе ход его мысли.

Если время качания практически не зависит от величины размаха маятника, то, значит, каждое его качание отсчитывает один и тот же промежуток времени, каждое качание - точная единица времени, даже если размахи маятника не совсем одинаковы. И значит, считая число качаний, мы можем точно измерять время!

Все, что нужно было знать, чтобы изобрести маятниковые часы, Г. Галилей уже знал как ученый-механик. Остазалось "только" их изобрести! И если, следуя за рассуждениями и выкладками Г. Галилея, можно понять, как он обнаружил изохронность маятника (то есть постоянство времени его качания), то как он изобрел новый принцип действия часов, каков этот галилеевский "механизм" процесса изобретательства, понять нельзя и сегодня. По той простой причине, что сегодня, как и во времена Герона и Г. Галилея, изобретательство в значительной мере остается особым продуктом человеческого творчества, некоторой разновидностью искусства, требующей особого таланта, дарования. Маятниковые часы не мог бы изобрести ни один "просто ученый" и ни один "просто изобретатель". Г. Галилей совмещал обе эти "специальности", он мог изобрести часы, и он их изобрел!

И еще одно имя нельзя не вспомнить в связи с историей автоматов, отсчитывающих время. Это имя выдающегося голландского механика, физика и математика Христофора Гюйгенса, которому исполнилось 13 лет в год смерти Г. Галилея.

При всех положительных качествах маятниковых часов им свойствен тот существенный недостаток, что они очень чувствительны к изменениям положения, к всяческим сотрясениям и движениям их корпуса.

И вот X. Гюйгенс, на протяжении ряда лет занимавшийся усовершенствованием часов, предложил использовать в качестве источника периодических движений не маятник, а систему "баланс-спираль".

Представьте себе небольшое кольцо со спицами и втулкой, сидящее на свободно поворачивающейся оси,- это баланс. А спираль - спиральная пружинка, внутренний конец которой закреплен неподвижно, а наружный соединен с кольцом. Баланс и спираль образуют такую же колеблющуюся систему, как и маятник, обладающую тем же свойством изохронности. Но центр тяжести баланса в отличие от центра тяжести маятника совпадает с осью его качания. При этом на точность отсчета времени не влияют ни толчки, ни тряска, совершенно недопустимые для маятниковых часов. Теперь время можно было "носить с собой".

Свою систему X. Гюйгенс предложил ровно 300 лет назад. Если вы сегодня снимете заднюю крышку ваших наручных часов, то убедитесь, насколько долговечным может быть талантливое техническое решение. И постепенно часы, бывшие некогда драгоценным и уникальным прибором, стали сначала предметом роскоши, доступным только очень богатым людям, потом ими обзавелись люди просто богатые, затем зажиточные... В наше время семиклассник опаздывает на урок не только по школьным, но и по своим часам.

Часовщики - люди, которые строили первые автоматы, получившие широкое практическое применение.

Во времена X. Гюйгенса и много лет спустя часовщик производил часы сам с начала до конца. Вооруженный набором инструментов и приспособлений, он пилил, обтачивал, резал, сверлил... Он один владел десятками профессий, владел в совершенстве, фигурально выражаясь, умел "подковать блоху". Он изготовлял одни часы за другими, вносил в их конструкцию усовершенствования. Часы отсчитывали не только часы и минуты, но и дни и годы, они били, звонили, играли мелодии. Множество частей, движущихся с разными скоростями, давало простор фантазии часовщика. Ведь к каждой из них можно было с помощью простого механизма присоединить другие части уже не часового механизма, а искусно изготовленного зверька, птицы, куклы. Времени на их изготовление можно было не жалеть. Драгоценные уникальные часы заказывали короли и принцы, папы и цари. Все больше людей самых разнообразных специальностей привлекалось к изготовлению часов, необходимых для этого материалов и инструментов.

К середине XVIII века часовое дело стало целой отраслью производства, вероятно, тогда единственной, требовавшей столь широкого разнообразия технологических операций и точности их выполнения.

"Я НЕ МЫСЛЮ-ЗНАЧИТ, МЕНЯ НЕТ?"

Удивительно ли, что именно среди часовых дел мастеров появились выдающиеся умельцы, поражавшие своими изделиями весь мир. Их механические создания, внешне похожие на животных или на людей, были способны выполнять наборы разнообразных движений, подобных движениям животных или человека, а внешние формы и оболочка игрушки еще более усиливали ее сходство с живым существом. Именно тогда появился термин "автомат", под которым вплоть до начала XX века понимались, как это указывается в старинных энциклопедических словарях, "такие машины, которые подражают произвольным движениям и действиям одушевленных существ. В частности, называют андроидом машину, производящую движения, похожие на человеческие". (Заметим, что "андроид" - греческое слово, означающее человекоподобный.)

Годами длилась постройка такого автомата, и даже сейчас непросто понять, каким образом удавалось, действуя кустарными приемами, создавать уйму передач, размещать их в малом объеме, увязывать воедино движения многих механизмов, подбирать нужные соотношения их размеров Все детали и звенья автоматов были выполнены с ювелирной точностью; они были скрыты внутри фигур, приводя их в движение по довольно сложной программе.

Мы не будем сейчас судить о том, насколько совершенными "животноподобными" или "человекоподобны ми" казались тогда движения этих автоматов и андроидов. Лучше просто передадим слово автору статьи "Автомат", опубликованной круглым счетом 100 лет назад в энциклопедическом словаре, изданном в Санкт-Петербурге, как тогда назывался Ленинград.

Вот два отрывка из этой статьи с совершенно незначительными изменениями, дающие представление о том, как выглядели эти автоматы и какое впечатление они производили на зрителей:

"...Гораздо удивительней были автоматы, устроенные в прошлом веке французским механиком Вокансоном. Один из его андроидов, известный под именем "флейтиста", имевший в сидячем положении, вместе со своим пьедесталом, 2 арш. 5!/2 вершка вышины (то есть около 170 см), играл 12 разных пьес, производя звуки обыкновенным вдуванием воздуха изо рта в главное отверстие флейты и заменяя ее тоны действием пальцев на прочие отверстия инструмента.

Другой андроид Вокансона играл левой рукой на провансальской свирели, правой рукой играл на бубне и прищелкивал языком по обычаю провансальских свирельщиков. Наконец, бронзированная жестяная утка того же механика едва ли не самый совершенный из всех поныне известных автоматов - не только подражала с необычайной точностью всем движениям, крику и ухваткам своего оригинала: плавала, ныряла, плескалась в воде и пр., но даже клевала пищу с жадностью живой утки и выполняла до конца (разумеется, при помощи сокрытых внутри ее химических веществ) обычный процесс пищеварения. Все эти автоматы были публично показаны Вокансоном в Париже в 1738 году..."

"...Не менее удивительны были автоматы современников Вокансона, швейцарцев Дро. Один из изготовленных ими автоматов, девица-андроид, играл на форгепьяно, другой - в виде 12-летнего мальчика, сидящего на табуретке у пульта, - писал с прописи несколько фраз по-французски, обмакивал перо в чернильницу, стряхивал с него лишние чернила, соблюдал совершенную правильность в размещении строк и слов и вообще выполнял все движения переписчиков...

Лучшим произведением Дро считаются часы, поднесенные Фердинанду VI Испанскому, с которыми была соединена целая группа разных автоматов: сидящая на балконе дама читала книгу, нюхая временами табак и, видимо, вслушиваясь в музыкальную пьесу, разыгрываемую часами; крохотная канарейка вспархивала и пела; собака охраняла корзину с фруктами и, если ктонибудь брал один из плодов, лаяла до тех пор, пака взятое не было положено обратно на место..."

Что можно добавить к свидетельству старинного словаря? Что "писца" построил Пьер Дро - выдающийся швейцарский мастер-часовщик, что вслед за этим его сын Анри построил еще одного андроида - "рисовальщика", и что потом оба механика - отец и сын вместе - изобрели и построили еще и музыкантшу. Что музыкантша играла на фисгармонии, ударяя пальцами по клавишам; что, играя, она поворачивала голову и следила глазами за положением рук и что грудь ее поднималась и опускалась, как будто она дышала.

В 1774 году на выставке в Париже эти механические люди пользовались шумным успехом. Затем Анри Дро повез их в Испанию, где толпы зрителей выражали восторг и восхищение. Но здесь вмешалась святейшая инквизиция, обвинила Дро в колдовстве, посадила Анри в тюрьму, отобрав созданные им уникумы... Тяжелые испытания выпали на долю талантливой семьи Дро.

Сложный путь прошли их создания, переходя из рук в руки, и много квалифицированных часовщиков и механиков приложили к ним свой труд и талант, восстанавливая и ремонтируя поврежденное людьми и временем, пока в Швейцарии, в музее изящных искусств города Невшателя, эти андроиды не заняли почетного места.

Еще несколько имен помнит история часового дела, в том числе имя русского механика-самоучки Ивана Кулибина. Тридцати лет от роду он построил часы в форме яйца, затем планетные часы, показывавшие, кроме часов, минуты, секунды, месяцы, дни недели, фазы Луны, времена года. Человек выдающихся инженерных и изобретательских способностей, он был назначен императрицей Екатериной II заведующим механической мастерской Академии наук. Эта мастерская была во второй половине XVIII века центром в области приборостроения в России.

С XVIII веком заканчивался второй тур попыток создать нечто по образу и подобию, тур, проходивший хотя уже не на сказочном, но не больше чем на игрушечном уровне. Это были инженерные игрушки, на которых их создатели многому научились, но все же они были только игрушки, потому что никакою другого практического применения они не получили и не могли получить.

XIX век не оставил нам более совершенных плодов инженерного "игрушечного" мастерства. Но, конечно, мы не вправе укорять наших дедов и прадедов из прошлого века в научном и техническом безделье. Энергетика и машиностроение, телеграф и телефон, металлургия и горное дело, океанское судоходство и воздухоплавание, техническая физика и прикладная механика эти и многие другие отрасли человеческого знания и умения обязаны своим становлением прошлому веку.

Древо познания, к которому Адам не смел прикоснуться, уже затерялось в саду, выращенном его потомками.

В 1929 году на радиовыставке в Париже демонстрировалась забавная игрушка - электрическая собака.

Она была сделана из фанеры, покрыта фетром и, подобно живой, имела два глаза - два фотоэлемента, разделенных носом - непрозрачной перегородкой.

Когда ее освещали, она начинала двигаться на свет и лаять. Если лампочку отводили в сторону, не переставая освещать собаку, последняя поворачивалась и продолжала лаять, двигаясь к источнику света.

Устройство собаки теперь кажется чрезвычайно простым. Каждый глаз-фотоэлемент был включен в цепь реле, управляющего пуском электродвигателя, который вращал пару - левых или правых - колесиков в ногах собаки. При освещении правого глаза включался двигатель левых колес, и, наоборот - при освещении левого глаза начинали вращаться правые колеса. Аккумуляторы, питающие двигатели и механизмы передачи вращения колесам, были спрятаны в туловище игрушки.

Вспомните часы, которые поднес Пьер Дро испанскому королю, собаку, охранявшую корзину с фруктами и лаявшую до тех пор, пока взятое из корзины яблоко не было положено на место. Электрическая собака, построенная 45 лет назад, по принципу устройства не так уж сильно отличалась от собаки, построенной Дро круглым счетом два века назад.

Если бы Дро обладал современными познаниями в области теории управления и физиологии, он имел бы все основания утверждать, что одним из первых использовал в автомате так называемую обратную связь и построил, может быть, первую модель, обладающую не только внешним сходством с животным, но и воспроизводящую один из элементов его поведения: построенная им собака имела обратную связь с окружающим миром и лаем "реагировала" на воздействие внешней среды.

Дро не подозревал, что на его творчество можно взглянуть с такой точки зрения. Но это, конечно, не означает, что он не имел на этот счет своей собственной точки зрения, весьма прогрессивной для своего времени.

Ведь не зря первый из знаменитых андроидов - "писец" - писал: "Je ne pense pas, ne serais je donepas?" - "Я не мыслю - значит, меня нет?", как бы вступая в спор с выдающимся французским математиком, физиком, физиологом и философом XVII века Рене Декартом, которому принадлежат слова: "Cogito, ergo sum" - "Я мыслю - значит, существую".

Когда на парижской выставке демонстрировалась "фотоэлектрическая собака", идея обратной связи, как и многие другие идеи современной теории управления, учеными еще не были сформулированы, машиностроение еще не очень нуждалось в слове "автомат", а производство не было знакомо с понятием "автоматизация".

Но зато быстрыми темпами развивались радио, электроника, фотоэлектрические устройства, разрабатывались телевизионные системы, системы пневмо-, гидро- и электропривода - одним словом, многое из того, что сегодня называется средствами и системами автоматики и автоматизации. Возможности этих новых средств использовались при создании самых разнообразных автоматических устройств, полуавтоматов и автоматов различного назначения. И одновременно эти системы и средства "примерялись" не только на "фотоэлектрической собаке", но и на очередной серии андроидов - "Телевокс", "Эрик", "Альфа" и др., которые двигали руками, отвечали на вопросы, садились и вставали, стреляли из пистолета, восхищали и пугали зрителей, но по-прежнему были только игрушками.

Так прошел третий "тур" попыток создать "по образу и подобию". В этом туре, как и в двух предыдущих, использовались самые совершенные тогда научные методы и технические средства. Наши предки тренировались изо всех сил.

ЧЕТВЕРТЫЙ ТУР

Вся эта глава - совсем краткий "этюд" из истории технического прогресса. Только поэтому нам удалось, начав "от Адама", так быстро добраться почти до середины XX века. В сколько-нибудь полном виде такая история составила бы, вероятно, не одну сотню толстых томов. Она бы содержала бесчисленное количество удивительных фактов и событий трагических и смешных, невероятных и неправдоподобных, но вместе с тем абсолютно верных и документально подтвержденных Вся от начала до конца она представляла бы своеобразный свод биографий - биографий ученых и инженеров, техников и рабочих, людей образованных и са моучек, изобретателей по призванию, по необходимости и по "случаю". И конечно, значительное место в этих биографиях должны были бы занять рассказы об общественном, политическом и экономическом устройстве, об уровне науки и техники, культуры и образования в тех странах и в те времена, где и когда ,эти люди жили и работали. Это была бы в конечном счете история человечества, ибо историю технического прогресса невозможно отделить от истории человеческого общества.

А то, о чем мы рассказали в этой главе, - всего лишь нечто вроде "технического фона", на котором пунктиром намечена совсем краткая история давней мечты и многочисленных попыток человека, уподобившись библейскому богу, воспроизвести нечто "по образу и подобию своему". Проводя такой пунктир, мы хотели еще раз подчеркнуть, что идея робота не нова, что попытки реализовать эту идею люди делали неоднократно, что идея робота, может быть, ничуть не хуже и ничуть не лучше идей "ковра-самолета" и "скатерти-самобранки" и что по мере прогресса человеческого общества, расширения технических возможностей понятия "желаемое" и "достижимое" непрерывно сближаются. Все лучше удается предсказать реальность этого сближения, все быстрее и точнее рассчитать его скорость, все весомее и драгоценнее становятся "плоды просвещения".

Итак, технический "этюд", охватывающий период времени от "сотворения мира" почти до середины XX века, занял у нас меньше одной главы.

Вторую половину XX века, время, в котором мы живем, наши потомки также запомнят как важнейший этап в истории науки и техники. "Цепная реакция" в области робототехники есть прямое следствие взрывоподобного процесса развития науки и техники, начавшегося круглым счетом 30 лет назад.

Одной из важнейших примет нашего времени является все более сильный упор на использование человеческого ума, таланта, знаний. Наука уже стала непосредственной производительной силой - это означает, что в развитии каждой из ее бесчисленных отраслей и ветвей заинтересованы не отдельные группы и группки "кабинетных" ученых, а целые отрасли промышленности, подчас целые государства.

Научно-техническая революция - это в первую очередь качественные изменения во взглядах на науку, на то, что она может и что она должна. Такой качественный скачок накапливался исподволь, развивался вместе с развитием общества, его производительных сил, научных и технических возможностей.

Сто и даже еще тридцать лет назад главной задачей техники была замена мускульной силы человека "механическими силами" машины.

Научно-техническая революция началась с капитальных шагов в направлении автоматизации процессов умственного труда с целью повышения его производительности, избавления человека от утомительных, однообразных интеллектуальных операций. Человечество вступило в один из самых перспективных и увлекательных периодов своей истории; уже сегодня наука и техника стократно и тысячекратно увеличивают не только наши физические, но и умственные, интеллектуальные возможности. Стало это реальным с появлением электронной техники и технологии, созданием армии электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ или просто ЭВМ), которые служат человеку числом и уменьем.

Свыше десяти лет назад экономисты, оценивая влияние технического прогресса и темпов, характеризующих изменения в технике, рассмотрели историю внедрения в течение последних десятилетий 20 крупнейших техническкх нововведений, имевших значительные социальные и экономические последствия. В течение последнего десятилетия XIX века и первой половины XX века человечеству достались: алюминий, пластмассы, витамины, искусственные каучук и волокна, антибиотики, автомобильный и воздушный транспорт (чем не ковер-самолет?), электронные лампы и радиовещание, замороженные продукты (чем не скатерть-самобранка?). С началом второй половины XX века, а фактически за 15 лет, широкое внедрение получили электронно-вычислительная техника, телевидение и станки с цифровым, или, как часто говорят, с программным, управлением, полупроводники, интегральные схемы и производство ядерной энергии, титан и синтетическая кожа.

Масштабы и темпы технических нововведений непрерывно расширяются и растут. В своих исследованиях ученым уже приходится изучать технические, социальные и экономические последствия внедрения глобального и цветного телевидения, мазеров и лазеров, освоения трансплантации (пересадки) живых органов, развития так называемой инженерной генетики, глубоководной и космической техники, атомоходов, роботов, все новых и новых поколений ЭВМ, новой и новейшей техники, машин, автоматов, аппаратов, появление которых становилось возможным и целесообразным только с появлением каждого следующего поколения ЭВМ.

Для того чтобы жить, работать, изобретать, развлекаться, нужна энергия, которую мы получаем вместе с хлебом, овощами, фруктами от растений, вместе с мясом и молочными продуктами от животных. Животные, в свою очередь, также питаются растениями. Энергия, заключенная в стакане молока, перешла туда от растений, скормленных корове. Значит, в конечном счете всю энергию мы получаем от растений. Откуда она там появилась?

Поставщиком этой энергии служит Солнце. В живой природе все тесно взаимосвязано и взаимозависимо.

Сеть этих связей настолько сложна, цепочки зависимостей могут быть такими длинными и запутанными, что, потянув без разбору за одну из ниточек, рискуешь порвать сеть в совершенно неожиданном и крайне опасном месте.

Удивительная вещь - картина равновесия в природе! Асфальт, бетон и стекло, транспорт, водопровод и центральное отопление, шляпы, пальто и зонтики уже давно загораживают современному человеку эту картину, и постепенно она стала казаться ему совершенно нерушимой, вечной. А потом все вдруг заговорили о так называемом экологическом равновесии!

В технике дело с "равновесием" обстоит примерно так же, как и в природе. В ней все так же взаимосвязано и взаимообусловлено. Прежде чем, повернув выключатель, зажечь свет, нужно в патрон ввернуть лампочку, чтобы изготовить лампочку, нужна колба, цоколь и вся "начинка", чтобы их изготовить, нужно... Цепочка обрастает самыми различными материалами, машинами, автоматами, технологиями.

Научно-техническая революция - процесс развития, чрезвычайно сжатый во времени Он не меньше любого другого процесса в природе и технике требует гармонии и равновесия, особого равновесия - динамического, равновесия в движении!

Научно-технический прогресс - все его "пути-дороги": автоматизация производства, движение в глубь атома, океана, космоса - потянул сразу за множество нитей, привел в движение всю техническую сеть. И он же породил одно из наиболее могучих средств поддержания ее равновесия в этом движении - вычислительную технику, ЭВМ. Вот в каких новых условиях сегодня совершается уже четвертая попытка создать нечто "по образу и подобию", идет четвертый и, видимо, решающий тур. На фоне сказанного должно стать особенно ясно, что робот, такой, какой он есть сегодня или будет завтра, представляет собой не единственный и не исключительный продукт современной науки и техники, а одно из многих ее порождений, вызванных к жизни острой необходимостью.

Не приходит ли иногда вам в голову, дорогой читатель, что, может быть, они и не нужны совсем, эти новые "порождения", что, может быть, без промышленных революций и научно-технических прогрессов было бы лучше?

Нет, не было бы лучше. Останавливаться в своем развитии человеческое общество не может. Его научнотехнический уровень растет и будет расти, плоды просвещения становятся все более весомыми, а их урожай все более обильным Общественное устройство должно и будет становиться все более совершенным, приближаясь к коммунизму. Только при этих условиях каждый человек может получить равное с другими право и возможность работать и пользоваться плодами коллективного труда. Только такое общество может справиться с будущим "энергетическим кризисом", обеспечить экологическое равновесие, сделать будущие поколения еще более здоровыми и счастливыми.

Мы в книге подробно не останавливаемся на социальных последствиях, связанных с грядущим широким внедрением систем робототехнлки.

В социальном плане было бы совершенно неправильно выделять роботы в какой-то особый класс систем автоматизации человеческого труда, отличающийся от машин и автоматов всех других классов. Их технические, технологические и конструктивные особенности и окружающий их до сих пор ореол "чапековоких роботов" не дают на это никакого права. Они в этом плане не изменяют и не могут изменить соотношения сил в системе "общество - человек - машина" и не дают никаких оснований снова возвращаться к щекочущим нервы дискуссиям на тему "Кто - кого?": кто умнее - человек или машина? Не придется ли нам быть на побегушках у роботов?

Не придется! Ни при роботах второго, ни двадцатого, ни сотого поколения, какую бы часть человеческого труда они на себя ни взяли. А ожидаемые социальные последствия от их широкого внедрения те же самые, что и от других плодов науки и техники. Последствия, которые целиком базируются на возможности повысить производительность и качество нашего труда, избавить человека от таких видов тяжелого, однообразного и подчас вредного труда, какими он вынужден заниматься до сих пор, освободить его труд для других дел и занятий, более полезных обществу и доставляющих ему большее личное удовлетворение, - для дел творческих.

Иначе разве стали бы уделять проблемам робототехники такое внимание в нашей стране, разве они упоминались бы в важнейших партийных и правительственных документах и на решение этих проблем тратились бы время и силы советских людей, целых коллективов ученых, инженеров, рабочих?

МОЖНО ВСЕ ПЕРЕСЧИТАТЬ

Когда авторы еще только обдумывали план и содержание этой книжки, они собирались подробно рассказать о том, как устроены и как работают, считают, управляют ЭВМ, без которых роботы не могут быть роботами.

Они знали, что этот рассказ должен начаться с событий 30-летней давности, когда на электротехническом факультете Пенсильванского университета США к весне 1946 года была запущена первая ЭВМ, названная ЭНИАК. Построенная на 18 тысячах электронных ламп, она занимала большое помещение площадью около 200 квадратных метров, весила около 30 тонн и требовала 175 киловатт энергии.

Напишите на листке бумаги два десятизначных числа и попробуйте их перемножить. Вы увидите, что это отнимет несколько минут, если вам приходится обходиться одним только карандашом, без помощи других технических средств. Если вы умеете пользоваться арифмометром, это умножение займет 10-15 секунд.

Электромеханическая счетная машина на этот процесс затратит 2-3 секунды. ЭНИАК выполнял 300 таких умножений в секунду, сразу увеличив доступную человеку скорость вычислений круглым счетом в тысячу раз.

Показав с помощью этого простого и наглядного примера, как делала первые шаги научно-техническая революция и почему ЭВМ служит одним из ее основных орудий, дальше следовало бы рассказать, каким образом был достигнут такой гигантский скачок, объяснить, как считала первая ЭВМ, как она была устроена, для чего ЭНИАКу были нужны 18 тысяч ламп, 200 квадратных метров площади, 175 киловатт энергии? Но это можно и нужно было бы сделать, если бы следующие за ЭНИАКом ЭВМ были бы похожи на него. Но они не были похожи. ЭНИАК проработал всего около десяти лет, после чего был поставлен на вечное хранение в Национальном музее США в Вашингтоне.

Его техническое состояние позволяло ему работать еще и еще, но он уже морально устарел, стал музейным экспонатом, только начав свою жизнь. Уже тогда разрабатывались и строились несколько более совершенных конструкций ЭВМ, и сегодня рассказ об ЭНИАКе представлял бы интерес лишь с точки зрения истории науки и техники.

Новые машины были легче ЭНИАКа, занимали меньше места, были надежнее, а главное, они считали гораздо быстрее. В конце 50-х годов быстродействие ЭВМ достигало 100-150 тысяч операций в секунду. Они напоминали ЭНИАК только по своему названию, их конструкция, устройство были совершенно другими.

Наверное, и о них можно было бы рассказать много интересного, не меньше, чем об их предшественниках.

Но и эти машины, еле успев появиться на свет и проработать несколько лет, становились музейными экспонатами. Процесс развития и совершенствования ЭВМ продолжался такими темпами, за которыми не только научно-популярная, но и научно-фантастическая литература не могла угнаться. Быстродействие машин, создававшихся в 60-х годах, стало доходить уже до миллиона (!) операций в секунду, их вес и габариты буквально "таяли" на глазах.

Кубик со стороной в четверть метра, весом меньше 30 килограммов бортовая ЭВМ - выполняет все бесчисленные подсчеты, связанные с маневрированием корабля в космосе, навигацией, входом в плотные слои атмосферы. И другие "кубики" - мини-ЭВМ, производящие вычисления с бешеной скоростью, - продукт множества изобретений, разработки множества новых материалов и технологий.

Много интересного можно было бы рассказать и о мини-ЭВМ, об устройстве, конструкции, принципах действия таких "кубиков". О том, как на смену вакуумной электронной лампе пришел транзистор. О том, как сам транзистор проложил дорогу к так называемым интегральным схемам, в которых на кристалле кремния размером в пару сантиметров размещаются тысячи микроминиатюрных транзисторов. Лампа, транзистор, интегральная схема - три поколения электронных компонентов превратили 30-тонный ЭНИАК в 30-килограммовый кубик, работающий в тысячи раз быстрее своего "предка". А научно-техническая революция в области ЭВМ стала перманентной, она непрерывно продолжается.

Несколько лет идет работа над созданием уже не мини-, а микро-ЭВМ, "сердце" которой целиком умещается на кристалле того же кремния, имеющем примерно такие же размеры, как три напечатанные здесь буквы: ЭВМ. Считают, что такой средний по своим возможностям микрокомпьютер способен выполнять 100 тысяч вычислений в секунду. На одном кристалле не одна, а целый комплекс электронных схем - это новый электронный компонент, новое, четвертое поколение ЭВМ. Такую, можно сказать, целую ЭВМ можно разместить в уголочке пишущей машинки, кассового аппарата, в светофоре, в детской погремушке, где угодно!

Нет, не главка и не глава, а целые книги нужны, чтобы понятно и интересно рассказать об ЭВМ. Такие книги уже написаны, они пишутся сегодня и будут писаться завтра, поскольку "ЭВМ-революция" продолжается, новые идеи, новые решения и применения появляются и растут как грибы после дождя. В нашей же книге ЭВМ занимает важное, но не центральное место. И мы здесь расскажем о них только го, что сделает наглядным их широкие возможности и применения и что нам понадобится, когда речь пойдет о роботах.

У доисторических "инженеров", которые только еще изобретали солнечные часы, вычислительным инструментом служила рука. Человек давным-дав"но научился считать на десяти пальцах рук, и нам не надо далеко ходить на поиски прототипа нашей обычной десятичной системы счисления. Современная цифровая ЭВМ тоже считает "на пальцах", но не на десяти, а на двух, пользуется лишь двумя символами - нолем и единицей - вместо десяти.

О том, как устроена двоичная система счисления, как записывают двоичные числа, производят над ними все четыре действия арифметики и так далее, рассказывается во многих популярных книгах и рассказах об ЭВМ, в школьных кружках, на уроках. Наверное, скоро обычная десятичная система останется только в быту, в торговле, в предварительных инженерных прикидках, предварительных научных поисках: на десяти пальцах очень удобно.

Человеку удобно на десяти пальцах, машине - на двух: 0 и 1, "да" и "нет", "включено" и "выключено" - всего два сигнала нужно, чтобы представить и запомнить любое число, любую команду, любую информацию.

На 46 клавишах обычной пишущей машинки располагаются 59 символов; здесь буквы, цифры, знаки препинания, сложения, равенства, кавычки, скобки. Очень удобно человеку, но страшно неудобно ЭВМ, если мы хотим научить ее понимать и запоминать информацию, что несут все эти разнообразные символы. Ей желательно, чтобы вся информация выражалась все теми же двумя символами - нолем и единицей. Правда, при такой записи, например, всех чисел от 0 до 99, вместо двух знаков десятичной системы придется использовать семь знаков, представляющих ту или иную комбинацию нолей и единиц. С точки зрения экономичности записи очень невыгодно. Но эта проблема не беспокоит ЭВМ, она ее решает "не уменьем, а числом".

Большая Советская Энциклопедия, издание которой закончено в 1957 году, включает 50 томов. В каждом томе в среднем насчитывается круглым счетом 4 миллиона печатных знаков. Значит, все содержание энциклопедии изложено с помощью 200 миллионов знаков.

Пусть разнообразие этих знаков на разряд выше, чем у обычной пишущей машинки. Чтобы охватить это разнообразие двоичной системой, для каждого из знаков нужно восьмиразрядное двоичное число, комбинация восьми нулей и единиц. На всю энциклопедию, значит, понадобится 1 миллиард 600 миллионов нулей и единиц.

Мощной ЭВМ ничего не стоит запомнить всю эту информацию, причем в случае необходимости в ее "мозгу" можно предусмотреть место еще для одной энциклопедии. Гигантская автоматическая память - вот что такое ЭВМ. Но не только это!

Человек в процессе вычислений выполняет различные арифметические операции. Но это не все, что ему приходится делать, если он не просто учит наизусть, например, таблицу умножения. Обычно числа, над которыми надо выполнить эти операции, приходится выбирать из расчетов, инструкций, таблиц, прейскурантов, справочников. Чтобы знать, что делать с полученным результатом, нужно заглянуть куда-то, откуда видно, что, например, получив какой-то результат, нужно его теперь умножить на то или иное число из колонки 1, а умножив, занести в колонку 2. Наконец, окончательный и некоторые промежуточные результаты надо записать на бумаге.

Информация сама по себе бесполезна. ЭВМ, как и человеку, нужно сказать, что с ней делать - сложить или вычесть, умножить или разделить хранящиеся в ее памяти сигналы, из какого "угла" их взять, куда направить результаты. Поэтому в память машины всегда вводят инструкции, подготовленные человеком, определяющие порядок операций при решении той или иной задачи. Совокупность таких инструкций называют программой. ЭВМ может видоизменить данные ей инструкции Если задача не решается одним способом, машина "по роется в памяти" и попробует другой способ, третий - до тех пор, пока не придет к решению или не исчерпает всех способов, которые она знает. Проделывает она эти операции с гигантской скоростью. Логические цепи машин включаются и выключаются за одну миллиардную долю секунды. Складывается впечатление, что с помощью ЭВМ можно действительно пересчитать все, что угодно.

ЭВМ уже сегодня заменяют миллионы людей умственного труда, заменяют их в конторах и учреждениях, в исследовательских институтах и торговле, на транспорте и на производстве, заменяют их там и тогда, где и когда их труд, хотя его и называют умственным, по существу, сводится к выполнению массы вычислений, является однообразным, утомительным, не требующим воображения, творчества, инициативы, всех тех качеств, которые присущи человеческому уму.

Но автоматизация такого вычислительного труда не единственная "умственная" обязанность, которую уже сегодня возлагают на ЭВМ.

Длительное хранение любой информации - научной, технической, торговой, медицинской, технологической; выдача ее "в мгновение ока" по первому требованию, упорядочение этой информации по тем или иным признакам, которые вы пожелаете указать: по сортам, по видам, по диагнозам, стоимостям, размерам, цветам, мало ли что вам может понадобиться для дела, - вот еще одна специальность ЭВМ.

Хранение, упорядочение, выдача информации - все это не только и не столько вычислительные функции, сколько функции запоминания, выполнения логических действий, преобразований. И эти информационные функции, выполнением которых занята сегодня уйма людей, поддаются автоматизации, могут быть переданы и уже передаются ЭВМ. Не зря ЭВМ называют иногда роботами в белых воротничках, подчеркивая этим названием, что они заменяют людей, занимающихся "чистым", умственным трудом, работой, которую можно делать в белой рубашке.

ЗА РУЛЕМ

К оживленному перекрестку на большой скорости приближается такси. Водитель следит за сигналами регулировщика или светофора, наблюдает за машинами, движущимися впереди, слева, справа. Он не только следит - он действует, принимает решения, управляет машиной. Он должен предусмотреть все, что может произойти, решить, будет ли ждать вот этот пешеход, пока машина проедет, или очертя голову кинется через перекресток. Он должен рассчитать, с какой силой надо тормозить, чтобы обеспечить полную безопасность проезда перекрестка. Окружающий его внешний мир чрезвычайно сложен, стратегия и тактика этого мира слагаются из стратегий и тактик десятков машин и сотен людей. Он должен быстро ориентироваться в этом мире, безошибочно действовать в самых сложных ситуациях.

Не кажется ли вам, читатель, что понятие "физический труд" не очень подходит для описания всех этих обязанностей, составляющих процесс управления, хотя шоферов и относят к лицам физического труда?

Водитель, управляющий автомобилем, трактором, комбайном, - один из множества примеров, когда человек управляет машиной без вмешательства ЭВМ.

Понятно, что до появления ЭВМ так действовала вся техника, которой было вооружено человечество.

Прежде чем космический корабль отправится в путь, даже еще прежде, чем его начнут строить, он уже успевает много раз совершить то путешествие, для которого предназначен. Это путешествие он проделывает в формулах и расчетах. Его запускают с теоретической "стартовой площадки"; каждый этап, каждый маневр космического полета опирается на бесчисленные математические операции и выкладки, учитывающие особенности самого корабля и устройств его запуска, силы, действующие на него в полете, предусматривающие любые случайности, возможные при запуске, полете, посадке.

Но вот корабль отправляется в настоящий полет.

В этом полете его сопровождает специальная бортовая ЭВМ. Начинается настоящее управление кораблем, управление, в процессе которого время нельзя ни растянуть, ни сжать, ни повернуть вспять, нельзя "переиграть" заново аварийную ситуацию, нельзя ни на мгновение "оторвать руки от руля".

Орбитальные полеты, встречи в космосе, посадка на Луну, возвращение на Землю, маневрирование в космосе, навигация, вход в плотные слои атмосферы на пути домой и сопряженные со всеми этими и другими составляющими космического полета процессы управления требуют непрерывного участия или соучастия ЭВМ, требуют мгновенных решений и расчетов, превышающих способности человека.

Не думайте, что ЭВМ ведет космонавта за руку по космическим пространствам. У него уйма своих забот, но это заботы человеческие, с которыми он может справиться благодаря своим физическим и умственным возможностям (у космонавта эти возможности должны быть развиты в высшей степени!). А функции, требующие сверхчеловеческих возможностей, берет на себя ЭВМ.

Управлять космическим кораблем в одиночку человек не может. Без ЭВМ не было бы космических полетов, высадки на Луну, мы не знали бы, как она выглядит вблизи. И это только один пример того, чего мы были бы лишены без ЭВМ.

Управление - вот еще одно гигантское применение ЭВМ буквально во всех областях человеческой деятельности. Вывеску с надписью "ВЦ" вы можете увидеть в Госплане Союза ССР, там ЭВМ помогают управлять экономикой страны; в министерствах и ведомствах они обеспечивают управление деятельностью отрасли, на заводах - управление производством и используемым там оборудованием.

Человек вдвоем с ЭВМ может справиться с невероятно сложными процессами управления. Ну а с какими процессами управления может справиться ЭВМ без непосредственного участия человека в этом процессе?

Прокатный стан на сталелитейном предприятии катает из раскаленной заготовки (ее называют слябом) стальную ленту толщиной в бумажный лист и длиной 400 метров. Этой сложной работой управляет ЭВМ.

Но прокатный стан - машина узкоспециализированная. Его продукция всегда одна и та же - лента, даже если одна партия ленты должна быть немного толще, другая тоньше. Главная задача ЭВМ - обеспечить высокую производительность и высокое качество работы стана. А есть множество машин, продукция которых очень часто меняется. К их числу в первую очередь относятся металлорежущие станки. Они предназначены для обработки любых изделий, любой формы, самых различных размеров; их так и называют универсальными станками. 30 лет назад для управления этими станками были нужны люди - токарь, фрезеровщик, сверловщик.

Мы уже упоминали, что экономисты отнесли к "чудесам XX века" наряду с ЭВМ и ядерной энергией станки с цифровым управлением, на которых можно обработать любое изделие без участия человека. 20 лет назад уже тысячи таких станков обрабатывали металл в цехах машиностроительных заводов. Сегодня таких станков десятки, сотни тысяч, будут их миллионы.

Но прогресс в этой области не исчерпывается одной только количественной стороной.

ЭВМ рассчитывает программу, по которой должен работать станок. Эта программа наносится в определенном коде на тот или иной так называемый носитель информации, например, в виде "отметок" на магнитную ленту, изменяется обрабатываемое изделие - меняется лента.

При всей гибкости и универсальности такой системы ей свойствен существенный недостаток. Между станком и ЭВМ вклинивается нежелательный посредник - маг нитная лента, - требующий дополнительного оборудования и времени для записи и считывания программ, снижающий оперативность взаимодействия двух ма шин - технологической (станок) и управляющей (ЭВМ).

20 лет назад ЭВМ были громоздки и более дороги, чем сегодня. Тогда казалось недопустимо расточительным и технически невозможным соединять "напрямую" каждый станок или группу станков со своей "персональной" ЭВМ.

Сегодня все начинает выглядеть по-другому, причем не только в умах ученых и инженеров, но и в конкретных разработках, макетах, станках, целых участках станков, непосредственно управляемых ЭВМ.

Две машины работают в тесном контакте, непрерывно обмениваясь информацией, работают в таком темпе, в каком не можег работать ни один токарь или фрезе ровщик, ни один человек Можно не сомневаться, что многие из тех миллионов станков, что войдут в строй через 15-20 лет, будут иметь свои собственные ЭВМ - малогабаритные, быстродействующие, надежные, при дающие станкам многие из тех свойств и качеств, какими они обладали, когда ими управлял человек - то карь и фрезеровщик, и предающие им, кроме того, ряд других полезных качеств, какими не обладает ни один человек

Металлорежущие станки - машины с более высоким уровнем универсальности, чем прокатный стан. И для того чтобы в полном объеме использовать эти их свойства, управляющие ЭВМ должны осуществлять функции значительно более сложные, чем при управлении прокатным станом.

Несколько приведенных примеров, как кажется, до статочно наглядно иллюстрируют возможность ЭВМ находиться "за рулем" самых различных машин, управлять движениями всех их механизмов и устройств.

Не правда ли, какие разнообразные функции выполня ют ЭВМ? Они производят сложнейшие вычисления, запоминают гигантское количество информации и с колоссальной скоростью ее обрабатывают, они быстро и точно управляют машинами, осуществляя все более сложные функции управления без вмешательства человека.

Исполнительные механизмы различных машин, механические руки и управляющие ими системы, электронный "мозг" сращиваются все теснее и теснее. Они превращаются в единое целое - в автоматические машинные комплексы с цифровым управлением. Это уже предки тех машин, что сегодня называют роботами, это их ближайшие родственники, вместе с которыми они уже начали работать бок о бок.

Промышленные роботы - машины с цифровым управлением, не появились сами по себе, внезапно и неожиданно, их предшественники - самые различные системы цифрового управления Они наравне с другими системами техники неизбежное порождение научнотехнического прогресса, им предстоит занять важные позиции на фронте автоматизации самых разнообразных технологических процессов. Именно поэтому со словом "роботы" мы встретились только в конце этой гла вы, г которой попытались коротко рассказать о том, что служило и служит научной и технической "питательной средой" для их появления и совершенствования, об "ЭВМ-революции" и ее последствиях. И еще одно за мечание нужно сделать, прежде чем двигаться дальше Если бы вопрос: "Кто умнее - ЭВМ или чело век?" - сводился к тому, кто быстрее считает, больше помнит, точнее управляет, то человек из этого соревно вания выбыл бы уже сегодня Только вот он никак не соглашается, что живой человеческий ум, интеллект можно вместить даже в такие, казалось бы, очень широкие рамки и считать, и запоминать, и управлять!

Специально для ЭВМ, специально для того, чтобы отделить машину от человека, были придуманы новые по нятия - "искусственный мозг", "искусственный интел лект" В этих понятиях нам волей-неволей придется разобраться, тем более что искусственный интеллект дтя роботов - это как раз то, что придает им качества, ко торые все-таки напоминают человеческие.

Наука и техника начали новый, уже четвертый тур попыток создать нечто "по образу и подобию". Теперь мы знаем, что они располагают такими средствами и возможностями, накопили такой опыт, вооружены таки ми идеями, что попытки эти делаются с самыми серьезными намерениями. Учитывая это, нам теперь просто необходимо поговорить о том, что же представляет со бой тот живой оригинал, по которому собираются строить технические копчч.

Как он устроен, как устроены мы с вами, как мы движемся и действуем? Не зная этого, как можно судить о том, хороша ли копия, какими из свойств и качеств оригинала она обладает?

ТЕЛО, В КОТОРОМ МЫ ЖИВЕМ

ГЛАВНЫЙ ВОПРОС

Нам с вами, выписывающим журнал "Здоровье", регулярно слушающим радиопередачи на медицинские темы, знающим пользу витаминов и вред гриппозных заболеваний, трудно себе представить, что ученые и врачи, образно говоря, "открыли человеческое тело" позже, чем Колумб открыл Америку.

Нельзя, конечно, сказать, что человека не интересовала эта "часть самого себя", ее устройство, заболевания и лечение Наоборот, мы знаем, что очень интересовала, причем очень давно. История донесла до нас наряду с другими именами великих людей древности имя выдающегося врача Древней Греции Гиппократа, жившего в V веке до нашей эры.

Учение Гиппократа и его последователей составляет Удивительную смесь наивных представлений, здравых утверждений, полезных рекомендаций. Именно гиппократики выдвигали в качестве основного принципа медицины требование лечить не болезнь, а больного.

Но единственным источником анатомических и физиологических знаний у них служили вскрытия животных, поскольку вскрытия человеческого тела тогда и многие столетия спустя строго запрещались. Поэтому их конкретные знания были скудны, часто неверны и вели к ошибочным представлениям об устройстве человеческого тела и функциях его отдельных частей.

Школа Гиппократа учила, что жизненно важные задачи выполняют четыре разнородные "жидкости тела" (?!): кровь, слизь, желтая желчь и черная желчь.

Когда эти жидкости находятся в теле в гармоническом сочетании, тело здорово. Если же пропорция нарушается, наступает болезнь. "Оживотворяющим началом" тела, они думали, является природная теплота, причину которой составляет пневма, особый род тонкого эфирного вещества, циркулирующего в сосудах тела.

Старики отличаются от молодых тем, что имеют меньше природной теплоты и т. д. и т. п. На основании такой, мягко говоря, неточной картины устройства человеческого тела гиппократики делали неожиданный и удивительный вывод о зависимости количества жидкостей тела от внешних условий, климата, состояния атмосферы и др. А далее следовали совершенно здравые утверждения о том, что в лечении и предупреждении болезней большое значение имеют гигиена быта, режим жизни, диета; что исход болезни, ее прогноз зависят от природных сил организма; что все назначения врача, касающиеся лечения и режима больных, должны быть строго индивидуализированы. Суждение буквально сегодняшнего дня - прямо по журналу "Здоровье".

Наивный материализм древних греков во всех областях знаний господствовал и в области медицины и оказывал большое влияние на ее развитие в дальнейшем. Однако в последующие века земной шар стал обволакивать густой туман всяческих религий и мистики. Почти две тысячи лет прогресс человечества шел буквально черепашьим шагом. Опытное познание мира, эксперименты подменялись схоластическими умствованиями. Помощь болящим оказывалась молитвами и заклинаниями, снадобьями, мазями, зельями и порошками, полученными методами черной и белой магий, и подкреплялась оптимистическим: "Бог дал - бог взял".

Время, когда этот туман стал рассеиваться, назвали эпохой Возрождения. Это была эпоха Леонардо да Винчи, Христофора Колумба, Галилео Галилея. Она донесла до нас также и имя Андрея Везалия, уроженца города Брюсселя, реформатора анатомии, развившего новый метод ее изучения, основанный на неоспоримых фактах, добытых путем вскрытий человеческого тела.

Его книга "О строении человеческого тела" явилась началом современной анатомии. Опубликованная в 1543 году, на 50 лет позже того, как X. Колумб на своих каравеллах подошел к берегам Америки, она впервые открыла человеку человеческое тело.

Художники под руководством А. Везалия рисовали то, что он увидел, понял, изучил. Эти рисунки производили на современников неизгладимое впечатление, ты* сячи людей учились на них, освобождались от пут средневековой схоластики и теологии.

Как и многим другим выдающимся личностям эпохи Возрождения, А. Везалию тяжело достались его неуемное любопытство и жажда правды. Непрерывная борьба с тяжелым гнетом церкви создала ему много врагов, а инквизиция нашла поводы для обвинения его в ереси, судила и приговорила к паломничеству в Палестину. Тогда это было трудное и опасное путешествие. А. Везалий попал в кораблекрушение, больной был выброшен на один из островов Средиземноморья, где и умер.

Кажется, трудно поверить, что большинство фактов анатомии человека, известных сегодня студентам и школьникам, 400 лет назад не были известны никому.

Но это может показаться только тому, кто мяло представляет, как трудно шла и идет наука к глубокому познанию живого, и, в частности, к познанию тела, в котором мы живем, и как еще мало мы его знаем.

Все, что составляет окружающий нас мир, можно классифицировать по самым различным признакам: вещества - по их состояниям, металлы и материалы - по химическому составу, растения и животных - по семействам и родам, сотрудников учреждений - по занимаемой должности, книги - по формату, объему, лошадей - по породам, колбасу - по сортам.

Но есть признак, который самым существенным образом разграничивает все, что было, есть и будет в нашем мире. Этот признак - живое и неживое.

Вместе с животными и расгенилми человек стоит по одну сторону грани, а по другую - ссгоания рук человеческих вместе с неживой природой. Две главнейшие особенности образуют эту грань.

Любой живой организм должен питаться и иметь пищу, чтобы жить. Пища и питание обеспечивают ему тот постоянный процесс обмена веществ с окружающей средой, с прекращением которого прекращается сама жизнь. Растения питаются через корни, животное питаются растениями либо другими животными, которьг используют растительную пищу. Этот порядок остается неизменным для полумиллиона видев растении и полутора миллионов видов животных, насоляюишх наш мир Любой живой организм обладает свойством воспроизведения по своему образу и подобию, обеспечивающим непрерывность и преемственность жизни. Береза, сосна и яблоня, пшеница, морковь и крапива размножаются семенами. Курица несет яйца, из которых вылупляются цыплята. Лошади и собаки приносят благородный приплод, который до появления на свет снабжают родословными, насчитывающими десятки поколений.

Родильные дома, ясли, детсады и школы полны наших ближайших потомков, которые едят и пьют, плачут и смеются, учатся ходить и падать, читать и писать, разговаривать к работать, чтобы затем заменить нас в том процессе, который называется "смена поколений".

Растения с давних времен отличали от животных по признакам неподвижного образа жизни и по отсутствию у них "чувствительности". Выдающийся шведский натуралист Карл Линней 200 лет назад писал: "Растения растут и живут, животные растут, живут и чувствуют". Эти признаки сейчас носят лишь приблизительный характер. Со времен К. Линнея обнаружено много животных, прикрепленных к месту своего обитания; существуют растения, ведущие подвижный образ жизни.

И раздражимость оказалась в большей или меньшей степени свойственной не только животным, но и растениям.

Однако, попав в мир живого, не следует забывать о том, зачем мы сюда пришли. Нас интересует человек - живое существо, способное не только жить, расти и чувствовать, но еще и наблюдать и мыслить, вслух и членораздельно излагать свои мысли, производить орудия труда и использовать их, воздействуя на окружаюший мир.

Не будем отвлекаться рассуждениями о том, что здесь перечислено далеко не все, на что способно и к чему призвано это существо, представляющее высшую ступень развития живых организмов. Что, например, по уровню подвижности оно иногда мало отличается от растений, что иногда оно ест и пьет больше, чем надо, наблюдает и мыслит меньше, чем следует, излагает вслух совсем не то, что мыслит, производит орудия труда и ширпотреб низкого качества, а воздействуя на окружающий мир, ухудшает его, вместо того чтобы улучшать.

Это все бывает только иногда, это нетипично, и, главное, совсем не эти особенности имеются в виду, когда речь идет об искусственном воспроизведении способностей человека, о работе технической колии живого оригинала. Копия ведь не может и не должна в точности повторять все свойства и особенности оригинала.

Скульптурный портрет не может передать естественной окраски и тепла живого тела и всей гаммы чувств, которые может выражать человеческое лицо. Жлвотмсный портрет не копирует реальную перспективу и пространство, а лишь "обманным" путем создает у нас впечатление пространства, объема. Скульптурный и живописный портреты могут вызывать у нас ощущение движения, но воспроизвести само движение оригинала они бессильны.

"Животноподобные" и "человекоподобные" создания В. Дро, И. Кулибина не только внешне копировали живой оригинал. Андроиды - писцы, флейтисты, музыканты - не только по внешнему виду, по размерам и окраске были похожи на настоящих людей. Они, кроме того, еще умели двигаться, двигать руками и ногами, играть на флейте и писать гусиным пером. И все эти движения они умели совершать в реальном пространстве. Так почему же они так и остались игрушками?

В чем копия должна повторять оригинал, чтобы стать его полезным помощником, а не просто игрушкой? Каковы все-таки особенности и свойства живого прототипа, которые стремятся воспроизвести ученые и инженеры, работающие в области робототехники? Вот павный вопрос, ответив на который мы поймем, какую цель они ставят перед собой, на что они, так сказать, замахиваются.

У БУФЕТНОЙ СТОЙКИ

Очередь медленно, но верно продвигается вперед, и вы приближаетесь к буфетной стойке. Совсем немного времени прошло с тех пор, как оторвались от своего дела, в которое были погружены с головой, но этого времени хватило, чтобы рассредоточиться, расслабиться и оглядеться.

Впереди еще несколько человек, и еще несколько минут пройдет прежде, чем можно будет заняться меню.

Рассеянный взгляд скользит по длинному прилавку, часть которого занята застекленной витриной. В витрине большой противень с жареной рыбой, бутерброды с сыром и колбасой, несколько сортов сдобы, конфет и шоколада. Витрина справа от буфетчицы, а слева от нее за прилавком два ящика: с яблоками и апельсинами. Позади буфетчицы еще один прилавок. На его ближнем к вам конце - прямоугольный бак с электроподогревом, полный сосисок, дальше стоят весы, большой поднос со стаканами, горки тарелок и тарелочек, два титана - с чаем и кофе. И единственное действующее лицо - буфетчица, женщина средних лет в белом халате с закатанными по локоть рукавами.

Вы замечаете, что по мере того, как очередь приближается к прилавку, разговоры вокруг вас стихают. Все смотрят, как работает буфетчица. И вы смотрите. Вы не слышите очередного заказа, но вам и не надо его слышать. Вы все видите.

Вот она поворачивается к прилавку позади себя и делает пару шагов к бачку с сосисками. В это же время начинают двигаться ее руки. Левая рука берет очередную тарелочку из горки, а правая - плоские щипцы, лежащие на тарелке около бака. Скупыми и быстрыми движениями, по одному на сосиску, она выуживает их из бака, укладывая на тарелочку, затем щипцами прижимает сосиски, сливая воду, набравшуюся в тарелочку, ставит тарелочку на платформу весов, бросает взгляд на циферблат. Поворачивается, ставит тарелочку на прилавок и вновь поворачивается, теперь уже в другую сторону - к блюдцам, стаканам и титану с кофе. Она еще только кончает поворачиваться, а в ее левой руке оказывается блюдце, в правой - стакан. К моменту, когда поворот тела окончен, стакан стоит на блюдце, а правая рука тянется к крану титана. В стакан льется кофе, правая рука точными движениями отмеряет две ложечки сахарного песка, ложечка снова в тарелке с сахаром, кран закрыт, стакан кофе вместе с полагающимся к нему облачком пара уже стоит на прилавке рядом с сосисками, а в руках у буфетчицы очередная тарелочка, в которую ложится сдобная булочка. Эта тарелочка еще не коснулась стойки, а буфетчица совершает полуповорот налево и полунаклон к ящику с апельсинами, ее пальцы откатывают несколько плодов (пожалуйста, помельче!), захватывают один, другой, тело выпрямляется и заканчивает поворот к весам. Апельсины на платформе весов. Легким прикосновением руки буфетчица останавливает их движение, бросает взгляд на циферблат. Весь заказ на стойке, щелкают с


Содержание:
 0  вы читаете: Знакомьтесь - роботы ! : И Артоболевский    
 
Разделы
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


электронная библиотека © rulibs.com




sitemap