НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

Библиотечка «За страницами учебника»


Увлекательная кибернетика. Комский, Гордин. — 1969 г.

Давид Матвеевич Комский
Аркадий Борисович Гордин

Увлекательная
кибернетика

*** 1969 ***


DjVu


 

PEKЛAMA

Услада для слуха, пища для ума, радость для души. Надёжный запас в офф-лайне, который не помешает. Заказать 500 советских радиоспектаклей на 9-ти DVD. Ознакомьтесь подробнее >>>>


СОДЕРЖАНИЕ

О чем эта книга 5
«ЖЕЛЕЗНЫЕ ЛЮДИ»
Все началось с мечты
Родичи часов и музыкальной шкатулки
«Электрические люди» 15
Кибернетический зверинец 16
Для чего нужны «железные люди»? 20
Знакомьтесь — КИН 22
Анатомия робота 26
рукотворный мозг
Машины-математики 38
Двоичная арифметика 40
Шифраторы и дешифраторы 43
«ИЛИ», «И» и «НЕ» — три кита машинной логики 45
Модель одноразрядного релейно-контактного двоичного сумматора 49
Как устроена ЭЦВМ? 50
Семья электронных математиков 53
На вычислительных центрах Свердловска 57
Приоткроем завесу времени 60
электронные эрудиты
Книжные Гималаи 64
Информирует машина 67
Электронный диагност 70
Вечный календарь 74
Развлечения не без пользы 83

СЕРЬЕЗНЫЕ ЗАБАВЫ
Игры на каждом шагу 93
Игры бывают разные 96
Кто победит? 98
Иван Иванович покупает дрова 101
Когда исход игры предрешен 104
Игроком становится машина 106
«Набери чет» 109
На девяти клетках 116
Автомат для игры в «Крестики и нолики» 119
Машины играют все лучше 127
кибернетика помогает учиться
В поисках «царской дороги» 130
Трудно ученику, нелегко и учителю 132
Программированное обучение и обучающие машины 134
Машины консультируют, тренируют, экзаменуют 136
Учит «Свердловск-1» 140
Как устроена обучающая машина «Свердловск-1» 142
Экзаменатор «Мысль-1» 147

ПОЮЩАЯ РАДУГА
Триумф в Лондоне 151
В поисках связи 154
«Прометей» и кибернетика 156
Пути цветомузыкального синтеза 160
Свет и экраны 163
Простой цветомузыкальный инструмент 167
Цветомузыкальная установка «Радуга-2» 170
Взгляд в завтра 180

ШТУРМ ВЕЛИКОГО ТАИНСТВА
Спор длиною в сто пятьдесят лет 182
Сердце — генератор электрических колебаний 184
Мозг «зажигает звезды» 186
Токи, рожденные в мышцах 193
Видящий «Марсианин» 202
Прощаясь с читателем 210

НАШЕ СПРАВОЧНОЕ БЮРО
Литература 211
Условные обозначения для радиотехнических схем 213



      Современная наука может быть понятна всякому, кто имеет живую душу, самоотвержение и подходит к ней просто.
      А. И. Герцен
      Создание модели — та начальная ступень лестницы, по которой можно подняться до вершин науки и техники.
      А. И. Микоян
     

      Вы, дорогой читатель, наверное, уже полистали книгу, просмотрели иллюстрации. И, надо полагать, вас немало озадачила пестрота действующих лиц и предметов, которые по воле авторов и художника оказались на ее страницах.
      В самом деле, кого, только здесь нет! Средневековый рыцарь в доспехах и древний император, возлежащий на троне, седовласые ученые старцы и молодые люди наших дней... И почти на каждой странице — чертежи, таблицы, схемы. Неужели все это. можно связать с содержанием книги, в названии которой модное в наши дни слово — «кибернетика»?
      Произнося его, многие подразумевают нечто ультрасовременное, чуть ли не волшебное. Но попросите того, кто произнес это слово, точно и ясно объяснить его смысл. И нередко в ответ вы услышите нечто туманное, апеллирующее скорее к эмоциям, чем к логике.
      Впрочем, не удивляйтесь: даже среди крупнейших ученых наших дней нет пока еще единого мнения о том, как правильнее определить термин «кибернетика».
      Но немного — о самом слове. Происходит оно от древнегреческого ... (кибернетес) — рулевой, кормчий, управляющий. Кстати, таково же происхождение слов «губернатор» и «гувернер». Когда-то древнегреческий философ Платон называл «кибернетикой» искусство управления кораблем, а в прошлом столетии французский физик Андре Ампер использовал эта слово для обозначения науки об управлении государством. Была это давно, и знали о «кибернетике» Ампера лишь немногие.
      Но вот двадцать лет назад известный американский ученый-математик Норберт Винер снова ввел в употребление это забытое слово. Он предложил назвать «кибернетикой» новое научное направление — «науку об управлении и связи в животном и машине». С тех пор слово это приобрело большую популярность и действительно стало вездесущим.
      Не следует, однако, думать, что «кибернетика» — всего лишь модное, гипнотическое словечко. Вовсе нет.
      Кибернетика — отрасль науки, которая живет, развивается и оказывает огромное влияние на научно-технический прогресс. Кибернетика — повсюду, где к анализу давно известных явлений природы и общества применяется новый метод, в основе которого лежат математические идеи теории информации и теории управления, а также широкое использование средств вычислительной техники.
      Кибернетические системы, оснащенные быстродействующими электронными вычислительными машинами, управляют производством и ведут конторские дела, обрабатывают результаты научных экспериментов и предсказывают погоду, переводят с одного языка на другой и ставят диагнозы заболеваний, составляют графики движения поездов и обучают школьников правилам грамматики, сочиняют стихи и играют в шахматы...
      Можно было бы еще долго перечислять, на что способны созданные человеком кибернетические системы уже в наши дни. И все же неизмеримо большие возможности раскрывает перед человечеством кибернетика в будущем, даже в ближайшие годы. Здесь может оказаться недостаточно богатым воображение самых смелых фантастов! Однако чтобы реализовать эти огромные возможности, недостаточно усилий узких специалистов-киберне-тиков — ученых и инженеров. Нужно, чтобы тысячи рядовых тружеников — рабочих, колхозников, служащих — овладели основами кибернетики и подружились с этой наукой надолго и всерьез.
      Наша книга — одна из тех, которые должны помочь в этом пытливым и любознательным, всем, кто интересуется достижениями науки и техники. Читатель найдет здесь рассказы о роботах, о математической логике и теории игр, о работе вычислительных, информационно-логических, обучающих и других «умных» кибернетических машин, о биоэлектрических системах и о цветомузыкальных установках, с помощью которых можно не только слушать, но и смотреть музыку. Авторы надеются, что эти рассказы заинтересуют тех, кто желает больше узнать о кибернетике и ее применении.
      Однако не только этой категории читателей адресована наша книга. В отличие от других подобных популярных изданий в ней поставлена еще одна задача: помочь тем читателям, которые желали бы своими руками построить простые кибернетические устройства и модели. С каждым годом растет армия энтузиастов технического творчества. Прежде всего, это наша молодежь, учащиеся школ и технических училищ, студенты техникумов и вузов, молодые рабочие и колхозники. Немало и людей постарше, которые техническому творчеству охотно посвящают часы своего досуга, сделав это увлекательное занятие своим хобби. Авторы наденься, что эта книга удовлетворит запросы и этой весьма обширной категории читателей всех возрастов и профессий. Они найдут здесь описания многих самодельных кибернетических моделей, приборов и устройств, которые можно использовать в учебе, на производстве, в быту и в часы досуга.
      Книга может оказаться полезной для учителей и руководителей физико-технических кружков школ и внешкольных учреждений. Она поможет им в выборе тематики работы кружков и в решении вопроса о конкретном содержании их деятельности.
      Все описанные в книге устройства и модели были сконструированы и построены в последние годы энтузиастами технического творчества и юными умельцами в технических кружках школ, вузов, Домов пионеров Свердловска под руководством и при непосредственном участии авторов. Многие из описанных моделей и устройств неоднократно демонстрировались на республиканских, всесоюзных и международных выставках и были отмечены дипломами и медалями.
      Может оказаться, что отдельные термины и обозначения на схемах будут незнакомы молодому читателю. На этот случай в нашем «Справочном бюро» (в конце книги) приводятся основные графические условные обозначения на электрических схемах. Если и этих сведений окажется недостаточно, мы надеемся, что читатель сумеет найти ответы на возникшие у него вопросы в учебной и справочной литературе.
     
      «ЖЕЛЕЗНЫЕ ЛЮДИ»
     
      Рано или поздно человек находит пути к искусственному повторению всего, что когда-нибудь и где-нибудь создала природа.
      А. Г. Ивахненко
      Новое развитие техники... дает человеческой расе новый, весьма эффективный набор механических рабов для выполнения ее работы.
      Я. Винер
     
      ВСЕ НАЧАЛОСЬ С МЕЧТЫ
      «...Огромный автоматический трактор, тяжело громыхая, надвигался на Глорию. В считанные доли секунды Вестон опомнился. Но эти доли секунды решили все. Глорию уже нельзя было догнать. Вестон мгновенно перемахнул через перила, но это была явно безнадежная попытка. Мистер Стразерс отчаянно замахал руками, давая знак рабочим остановить трактор. Но они были всего лишь людьми, и им нужно было время, чтобы выполнить команду.
      Один только Робби действовал без промедления и точно. Делая гигантские шаги своими металлическими ногами, он устремился навстречу своей маленькой хозяйке. Дальше все произошло почти одновременно. Одним взмахом руки, ни на мгновенье не уменьшив своей скорости, Робби поднял Глорию так, что у нее захватило дыхание. Вестон не совсем понимал, что происходит, он скорее почувствовал, чем увидел, как Робби пронесся мимо него, и растерянно остановился. Трактор проехал по тому месту, где должна была находиться Глория, на полсекунды позже Робби, прокатился еще метра три и, заскрежетав, затормозил».
      Так современный американский писатель А. Азимов в сборнике фантастических рассказов «Я, робот» описывает поведение искусственного, «железного человека», выполняющего в семье инженера Вестона роль чуткой и внимательной электронной няньки.
      Пожалуй, нянька — несколько необычная профессия для робота. А впрочем — почему бы и нет? Ведь выполняют «железные люди» на страницах научно-фантастических рассказов обязанности монтажников, вычислителей, сторожей, диспетчеров, пилотов, разведчиков, исследователей... Чем же хуже мечта о роботе-няньке?
      Кибернетические и искусственные живые существа — умные, сильные, ловкие помощники человека — стали почти обязательными персонажами художественных произведений писателей-фантастов. Человекоподобные роботы трудятся в шахтах и рудниках, опускаются на дно морей и океанов, поднимаются в заоблачные высоты, улетают в неведомые космические дали, всюду выполняя для человека самую трудную, а порой — и самую опасную работу. Читаешь рассказы об этом, и невольно возникает вопрос: а нельзя ли действительно,
      используя достижения науки и техники, создать искусственный организм, который выглядел бы и действовал как человек?
      Мечта о создании искусственных живых существ волнует человечество на протяжении многих веков. Человеку всегда хотелось иметь рядом с собой «существо», похожее на него, но обладающее большой силой, находчивостью, мудростью, — послушного помощника и надежного друга. Эта мечта нашла отражение в многочисленных античных мифах и легендах средневековья, в художественных произведениях писателей и поэтов разных времен (Э. Гофман, X. Андерсен, И. Гете, А. Толстой, К. Чапек и многие другие).
      Интересна древняя легенда, записанная чешским писателем Алоизом Ирасеком. Во времена императора Рудольфа II жил в Праге ученый мудрец по имени Лев Бен Бецалель. Этот ученый создал глиняного раба — Голема — дровосека и водоноса, обладавшего необычайной силой. Ученый мог оживлять Голема, вкладывая ему в рот записку с каббалистическими заклинаниями — глиняный раб послушно колол дрова и носил воду. Но однажды Лев Бен Бецалель ушел из дому, позабыв вынуть записку, и Голем изрубил всю мебель и затопил жилище. Никто не мог его остановить. Голем вскоре стал грозой всей округи, люди в страхе бежали от него. Испуганный Лев Бен Бецалель вынужден был уничтожить свое детище.
      Другая древняя легенда рассказывает, что в XIII веке философ и алхимик Альберт Великий построил железного человека и сделал его привратником в своем доме. Железный привратник открывал дверь и приветствовал входящего поднятием руки. Был он так похож на человека, что однажды очень напугал ученика Альберта Великого — Фому Аквинского, и последний в страхе перед «нечистой силой» разрушил его.
      В средние века среди ученых-алхимиков было широко распространено учение о «гомункулюсе», маленьком искусственном человечке, которого якобы можно создать в лаборатории химическим путем. Попыток создать «гомункулюса» было в те времена не меньше, чем попыток получить «философский камень», обладавший якобы чудесным свойством обращать все металлы в золото.
      До нашего времени дошло немало преданий о талантливых мастерах древности, которые создавали забавные механические игрушки, имитировавшие внешний вид и движения человека, а также различных животных: летающих птиц, бегающих и рычащих зверей. Герон Александрийский, живший в I веке
      до нашей эры, в книге «Театр автоматов» описал даже устройство целого театра, представление в котором разыгрывали -фигурки-куклы, приводимые в движение с помощью системы зубчатых колес, блоков и рычагов. Пьеса, которую исполнял «Театр автоматов» Герона Александрийского, передавала легенду о Навплии, относящуюся к временам Троянской войны, — месть Навплия грекам, побившим его сына Паламеда камнями. Пьеса содержала пять актов и восемь картин.
      В первом акте зритель видел, как данайцы строят корабли перед походом: они пилят, строгают, бьют молотками; слышны соответствующие звуки. Во втором акте люди тянули построенные суда с помощью веревок в воду. В третьем акте перед зрителями открывалась картина спокойного моря с кильватерной колонной парусников и резвящимися в воде дельфинами. Следующая сцена изображала шторм, строй кораблей нарушался, они собирались вместе. В четвертом акте показывалась месть Навплия, который зажигал факел, стоя на скале; при этом присутствовала Афина. Мореплаватели, приняв огонь факела за свет маяка, направляли корабли на скалы. В последнем, пятом акте развертывалась картина кораблекрушения. В волнах появлялся плывущий Аякс, слышался удар грома и сверкала молния, которой Афина поражала Аякса. Аякс скрывался в волнах, фигура Афины исчезала, и представление заканчивалось.
      В период расцвета античной механики существовало немало других автоматических игрушек подобного рода, созданных талантливыми мастерами.
     
      РОДИЧИ ЧАСОВ И МУЗЫКАЛЬНОЙ ШКАТУЛКИ
      С развитием механики и в особенности часового производства в XVI — XVIII веках механические модели живых существ стали очень популярными, над их конструированием и изготовлением увлеченно трудились многие мастера-часовщики. Создание такой модели-автомата было тогда как бы экзаменом на аттестат технической зрелости механика, сулило ему известность и славу. Собственно говоря, многих мастеров-механиков того времени даже неправильно называть часовщиками. Это были настоящие ученые, талантливые инженеры-конструкторы. Некоторые из них достигали в своей работе столь высокого мастерства и совершенства, что их изделия представляли собой замечательные произведения искусства.
      В Музее изящных искусств швейцарского города Невшателя хранятся удивительные машины-автоматы — «механические люди», построенные в XVIII веке талантливыми часовщиками Пьером-Жаком Дро и его сыном Анри Дро. Искусным швейцарским мастерам удалось добиться поразительной слаженности, живости и правдоподобия движений холодных и мертвых механизмов, приводимых в действие обычным часовым устройством с заводной пружиной.
      ...За столиком на скамейке сидит большая кукла, ростом с пятй-шестилетнего ребенка. Это писец. В его правой руке гусиное перо, перед ним на столике — чернильница и лист бумаги. Писец аккуратно макает перо в чернильницу и, наклонив голову, старательно выводит на бумаге красивыми крупными буквами ровные строчки. Окончив писать, он на несколько мгновений задумывается, поворачивает голову, берет песочницу, посыпает лист песком для просушки и, спустя несколько секунд, стряхивает песчинки.
      Рядом с писцом — художник с карандашом в руке. Склонившись над бумагой, он не спеша рисует на листе различные фигурки, время от времени останавливаясь и созерцая нарисованное, размышляет, дует на бумагу, чтобы удалить с нее соринки.
      Третий «механический человек» часовщиков Дро — девушка-музыкантша. Это кукла, таких же размеров, как и ее «братья», сидит за фисгармонией. Пальцы ее рук бегают по клавишам, голова поворачивается, как бы следя глазами за движениями рук. Музыкантша четко и легко играет трели и быстрые пассажи, ее грудь подымается и опускается, словно она не в силах сдержать волнения, навеянного музыкой. Окончив игру, исполнительница слегка наклоняет голову, благодарит слушателей.
      Андроиды (так были названы эти выдающиеся произведения механики в честь их талантливых создателей) и в наши дни вызывают большой интерес и неизменное восхищение посетителей Невшательского музея. Хотя «механические люди» имитируют лишь внешнее сходство с человеком и некоторые его движения у зрителей сохраняется чувство, будто перед ними настоящие живые существа.
      Не меньшую популярность в XVIII веке завоевал другой создатель диковинных «механических» людей-автоматов — французский механик Жак Вокансон. Из его работ наиболее известен флейтист — кукла величиной с человека, державшая у губ флейту. Вдувая воздух и перебирая пальцами в определенной ПОСЛедовательности клапаны флейты, автомат исполнял 11 различных мелодий.
      Другой шедевр Вокансона — утка могла воспроизводить довольно ^большой комплекс различных движений. Она не только крякаДа и передвигалась, переваливаясь с боку на бок, но также плавала и плескалась в воде, двигала головой, расправляла крылья и приводила в порядок перья с помощью своего клюва. Кроме того, утка пила воду и клевала зерна, «переваривая» их с помощью химических веществ (для этого у нее в брюшке была устроена своеобразная химическая лаборатория).
      Рассказывают, что Вокансон однажды встретился с молодым Анри Дро после того, как последний с большим искусством сделал пару механических рук для юноши, получившего увечье на охоте. Ознакомившись с механизмом этих рук, Вокансон сказал, обращаясь к Дро: «Молодой человек, вы начинаете с того, чем я хотел бы кончить».
      Вокансон много ездил по Европе, демонстрируя всюду свои замечательные автоматы. Побывал он и в России. Здесь одна из его уток сгорела во время пожара на Макарьевской ярмарке в Нижнем Новгороде. В настоящее время некоторые из известных автоматов Вокансона хранятся в кабинете его имени в Парижской консерватории искусств и ремесел.
      XVIII век дал миру ряд других выдающихся конструкторов механических автоматов. В Венском техническом музее и сейчас находится и действует один из первых механических самописцев, изготовленных в те годы придворным механиком Фридрихом Кнауссом. Этот автомат представляет собой аллегорическую фигуру сидящего на шаре человека, который может писать на листе бумаги текст, содержащий до 79 букв. А в Государственном Эрмитаже в Ленинграде хранится относящийся к этой же эпохе интересный и оригинальный автомат — часы «Павлин» Кокса с подвижными фигурами, изображающими клетку с совой, петуха, павлина, грибы, под шляпками которых помещены цифры, указывающие время. Механизм подвижных фигур заводится и устанавливается на определенное время, при наступлении которого клетка с совой вращается, колокольчики, окаймляющие ее, мелодично звенят, сова хлопает глазами, петух поднимает голову и поет, а павлин распускает хвост и вращается вокруг своей оси. Часы «Павлин» были отремонтированы русским механиком И. П. Кулибиным в самом конце XVIII века и действуют до настоящего времени.
      И. П. Кулибин создал ряд любопытных автоматов, в том числе знаменитые часы «яичной фигуры», которые также хранятся теперь в Государственном Эрмитаже. Часы эти по внешнему виду и величине напоминают гусиное яйцо. В золотом корпусе художественной работы находится не только часовой механизм; здесь же встроен целый миниатюрный театр автоматов, где крохотные фигурки разыгрывают сцену, сопровождаемую мелодичным перезвоном. Чтобы представление началось, Надо повернуть специальную стрелку. Ровно в полдень часы играют гимн, а в течение второй половины суток вызванивают мелодию, сочиненную самим Кулибиным. Каждый час, полчаса и четверть часа отмечаются особым перезвоном.
      В XVII — XVIII веках на Руси было немало других мастеров-умельцев, проявивших чудеса изобретательности и таланта. В известном рассказе русского писателя Н. С. Лескова «Левша» описана история такого умельца, тульского мастерового человека. С мягким юмором рассказывает писатель, как механик Левша ухитрился подковать заводную стальную блоху — миниатюрный механический автомат, привезенный из Англии. Гвоздики, которые выковал для этой цели мастер, нельзя было разглядеть ни в какой «мелкоскоп».
      Увлечение заводными автоматами — механическими подобиями человека и животных — продолжалось и в XIX веке и даже в начале XX столетия. Механические игрушки-автоматы стали предметом развлечения взрослых и детей. В одном из номеров журнала «Нива» за 1879 год можно было прочесть, например, такие объявления:
      «Продается клетка чудесной конструкции, в ней две райские птицы, поющие как нежный соловей. Цена — 300 руб.»
      «Павлин, ходящий и распускающий перья. Цена — 50 руб.»
      «Концерт обезьян. Цена — 250 руб.»
      Особенно распространены были заводные поющие птицы в клетках. Мехи, нагнетающие воздух в звуковой прибор, приводились в движение все тем же часовым механизмом со стальной пружиной.
      Однако «большая» наука в XIX веке заметно охладела к механическим моделям живых организмов, а потом и вовсе потеряла к ним интерес. Андроиды сыграли к тому времени свою роль в развитии техники. Опыт, накопленный поколениями ма-стеров-механиков при конструировании и постройке всевозможных игрушек-автоматов, помог разработать и проверить на практике основные принципы и технические средства машиностроения и автоматики, что позволило перейти к машинному производству. Машины и механизмы — потомки «механических людей» Дро и Вокансона, оснащенные тепловыми, а позднее — и электрическими двигателями, заняли решающие позиции в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте. Теперь взору восхищенных обывателей все чаще представлялись уже не диковинные машины-игрушки, созданные для забавы и развлечения, но деловые и серьезные машины-труженики. Андроиды и другие механические подобия человека и животных нашли свой последний приют в тихих залах технических музеев.
     
      «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЛЮДИ»
      Новые цремена принесли с собой и новые идеи. Электричество, радио, достижения физики и техники неизмеримо расширили возможности моделирования живых существ. На смену «механическим людям» — андроидам — пришли «электрические люди» — роботы.
      Слово «робот» обязано своим появлением талантливому чешскому писателю Карелу Чапеку.
      С его легкой руки название «робот» прочно закрепилось за всевозможными самостоятельно работающими техническими системами — от простейших автоматов, торгующих спичками, до сложных систем автоматической ориентации современных ракет. Сегодняшние, роботы не похожи на человекообразных роботов, описанных Чапеком. Это сложные и тонкие приборы, созданные на основе новейших достижений науки и способные совершать огромное количество операций с быстротой и точностью, недоступной человеку и даже группе людей.
      Однако понятие «робот» имеет и более узкий смысл — устройство, подражающее внешнему виду и некоторым чертам поведения человека или животных. Такие роботы создаются не для производственных нужд, а в рекламных, учебных и других специальных целях.
      Одним из первых человекоподобных роботов был «мистер Телевокс», построенный американским инженером Венсли. Конструктор придал своему творению внешнее схематическое сходство с человеком. «Телевокс» управлялся на расстоянии с помощью свистков. По сигналам свистка он мог пускать в ход пылесос и вентилятор, зажигал лампы в комнате, открывал окна и двери и выполнял некоторые другие элементарные действия. Кроме того, он мог произносить несколько фраз, записанных на пленку. Впоследствии, после переделки, «Телевокс? был использован в качестве бессменного «дежурного» при водопроводной системе одного из нью-йоркских небоскребов. Он следил за уровнем воды, пускал в ход насосы, отвечал на телефонные запросы о состоянии водопроводной системы и т. п.
      Другой «электрический человек» — «Эрик» — был изготовлен в 1928 году английским инженером Ричардсоном. Этот робот, внешне похожий на закованного в доспехи средневекового рыцаря, также управлялся на расстоянии. Выполняя команды, он мог садиться, вставать, отвечал на простые вопросы; при ответе у него светились глаза и во рту загорались маленькие зеленые лампочки.
      В 1932 году англичанин Гарри Мэй сконструировал огромный двухтонный робот «Альфа», который умел не только садиться, вставать и двигать руками, но говорил, свистел, пел и даже стрелял из револьвера, причем с расстояния 20 метров всаживал все пули в «яблочко» мишени.
      В 1933 году на выставке «Столетие прогресса» в Чикаго робот использовался в качестве лектора. Начиная лекцию о процессе пищеварения, он расстегивал жилет, открывая грудь и живот, стенки которого были прозрачными, и показывал пальцем пищевод, желудок, кишечник и печень, объясняя строение внутренних органов.
      Ряд роботов, управляемых по радио, сконструировал и построил в Австрии инженер Август Губер. Эти роботы ходили, двигали головой и руками, мигали, курили, разговаривали по телефону. Немало других конструкторов последних десятилетий отдали дань идее о создании искусственного электрического человека, могучего и покорного слуги своего хозяина. При этом многие из них всерьез полагали даже, что именно такие роботы заменят в будущем (подобно роботам в пьесе Чапека) на заводах и фабриках живых рабочих и служащих. Однако в дальнейшем стало ясно, что подобные роботы — это, в сущности, такие же игрушки, какими были андроиды XVIII века, хотя они и построены с применением последних достижений электроники и автоматики.
     
      КИБЕРНЕТИЧЕСКИЙ ЗВЕРИНЕЦ
      В 50-х годах нашего столетия конструкторы роботов стали наделять свои создания некоторыми новыми способностями, такими, каких не было у их старших механических и электрических собратьев: эти роботы получили способность выполнять не только «жесткую», заранее заданную программу, но и действия, определяющиеся обстановкой, окружающей средой. Саммй простой из такйх роботов был построен едва ли не в первые годы рождения кибернетики по предложению Норберта Винера. В зависимости от характера регулировки это кибернетическое «животное» можно было рассматривать либо как стремящуюся к свету «моль», либо как бегущего от света «клопа».
      Модель представляла собой небольшую тележку с электродвигателем, питающимся от батарейки, помещенной на этой же тележке. Управление движением тележки осуществлялось с помощью двух фотоэлементов и электронных усилителей. При одинаковой освещенности обоих фотоэлементов управляющая система находилась в равновесии, двигатель оставался выключенным, и модель была неподвижна. При более сильной освещенности одного из фотоэлементов равновесие нарушалось, срабатывало реле, включая двигатель. В зависимости от направления вращения двигателя тележка начинала двигаться либо в одну, либо в другую сторону до тех пор, пока не уравнивались освещенности обоих фотоэлементов. «Моль» была отрегулирована так, что при срабатывании реле тележка двигалась в сторону более яркого света. «Клоп» же, наоборот, стремился спрятаться от света и обшаривал комнату в поисках темного угла.
      Английский физиолог Грей Уолтер сконструировал несколько более сложных устройств, получивших впоследствии название «черепах», так как они действительно напоминали этих животных своим внешним видом и медлительностью действий. Черепаха «Эльмер» (электромеханический робот) была выполнена в виде небольшой трехколесной тележки, на которой были установлены два мотора (ход вперед и поворот), несколько электромагнитных реле, электронная аппаратура и питающий аккумулятор. Несмотря на простоту устройства этой черепахи, поведение ее было довольно сложным. Пока аккумулятор ее был заряжен, она вела себя как «сытое» животное; при слабом освещении или в темноте она медленно передвигалась по комнате, при столкновении с каким-либо препятствием (буфетом, ножкой стола и пр.) она останавливалась, сворачивала в сторону и обходила это препятствие. Если в комнате; появлялся яркий источник света, «Эльмер» вскоре замечал егq и направлялся к свету, но не подходил к лампе слишком близко, боясь «ослепления». По мере разряда аккумулятора чередашка начинала проявлять все больший «интерес» к источнику света, так как он освещал «кормушку» — место для зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор был разряжен настолько, чтсУ нуждался в подзарядке, черепашка смело направлялась к источнику света и подключалась к питающим контактам зарядного устройства. Получив «пищу» — новый запас электроэнергии, — она отходила от зарядного устройства и вновь блуждала по комнате в поисках неосвещенного угла.
      Поведение «Эльмера» можно было еще больше усложнить, прикрепляя к «панцирю» черепахи горящую электрическую лампочку. Если в комнате помещали зеркало, черепашка устремлялась к нему, так как «узнавала» себя в зеркале. Она могла часами «рассматривать» себя в зеркале, то приближаясь к нему, то удаляясь и поворачиваясь перед ним.
      Позднее Грей Уолтер построил новую черепашку «Эльзи» (Electro-Licht-Sensitiv — электро-светочувствительный робот), которая являлась копией своего «братца», но вела себя немного иначе: более активно реагировала на малейшие изменения освещенности, быстрее и больше двигалась, расходовала больше энергии и чаще посещала «кормушку». Если обе черепашки были в одной комнате, они быстро находили друг друга, сближались и начинали кружиться в своеобразном танце.
      Еще более интересной была черепашка Грея Уолтера — «Кора», как он ее называл (Conditional Reflex Automat — автомат условного рефлекса). Этот кибернетический зверек обладал не только «зрением» и «осязанием», как его предшественники, но еще и «слухом»: к его органам чувств конструктор добавил микрофон. Кроме того, его можно было обучать, вырабатывая у него что-то вроде условного рефлекса (благодаря наличию элемента памяти в виде конденсатора, способного в течение некоторого времени сохранять накопленный электрический заряд).
      Как известно, условный рефлекс — результат обучения, привычки. Недаром англичане называют его learned reflex, то есть «наученный», «выученный» рефлекс. Если много раз повторять демонстрацию условного рефлекса, не подкрепляя его, то есть не проводя время от времени совместного действия безусловного и условного раздражителей, то условный рефлекс затухает (забывается) и в конце концов исчезнет совсем.
      Грей Уолтер вырабатывал у своей черепашки «Коры» условный рефлекс, обучая ее останавливаться перед препятствием и сворачивать^ в сторону по звуковому сигналу — свистку. Для этого он подавал свисток всякий раз, когда «Кора» при своем движении по комнате натыкалась на какую-либо преграду. Вначале черепашка не обращала внимания на свистки. Однако вскоре у нее стал вырабатываться условный рефлекс: по сигналу свистка она останавливалась, отступала назад и сворачивала в сторону, даже если перед ней никакого препятствия не было.
      Выработанный таким образом условный рефлекс вскоре исчезал, если «Кору» часто «обманывали», подавая сигнал свистка при отсутствии перед ней преграды.
      Своеобразные черты поведения описанных кибернетических игрушек придавали им большое сходство с настоящими живыми существами, отличительной способностью которых является именно умение действовать целесообразно, с учетом окружающей обстановки. Поэтому в дальнейшем роботы, моделирующие поведение живых организмов, стали предметом пристального внимания и изучения ученых-кибернетиков, да и не только ученых. В течение нескольких лет был создан целый «зверинец» кибернетических животных: черепах, лисиц, белок, собак и т. п. Принцип действия этих «зверюшек» был общий, и отличались они, главным образом, внешним оформлением. Их изготовляли радиолюбители, студенческие научные общества, научные лаборатории и кружки юных техников во многих странах.
      Широкую известность получили «мышь», отыскивающая дот рогу в лабиринте, которую построил американский инженер Клод Шеннон; «белка», собирающая орехи и относящая их в гнездо, созданная американцем Эдмундом Беркли; «лисицы» Барбара и Джоб, построенные французским кибернетиком Аль-бером Дюкроком, и другие. В Ленинградском электротехническом институте был построен «щенок», реагировавший на «пищу» и свет. Вместо свистка в качестве условного раздражителя было использовано... нажатие на его хвост. Оригинальную «черепаху» сконструировали сотрудники Института автоматики и телемеханики АН СССР Р. Р. Васильев и А. П. Петровский. Большую известность получил кибернетический робот «Ваня», построенный студентами и преподавателями Свердловского пединститута. Перечисление таких моделей можно было бы продолжить.
      Конструирование различных кибернетических моделей живых существ продолжается. Последние достижения электроники и кибернетики, успехи биологических наук позволяют сегодня моделировать работу отдельных органов человеческого тела, действие нервной системы, процессы обучения, запоминания и узнавания. Впереди — много интересных и важных открытий.
     
      ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ «ЖЕЛЕЗНЫЕ ЛЮДИ»?
      Когда человек создает машину — умного, сильного и ловкого слугу и помощника в его делах, вовсе нет необходимости в том, чтобы этот слуга и помощник был внешне похож на человека или какое-либо другое живое существо. Важно не то, как он выглядит, а как исполняет возложенные на него обязанности.
      Нужно ли, например, чтобы «стальной конь» — трактор — был похож своим внешним видом на живую лошадь? Или, скажем, чтобы автомат для продажи газированной воды имел внешность миловидной продавщицы? Стоит лишь задать подобный вопрос, как сразу же станет ясной нелепость чего-либо подобного.
      Для чего же нужны человекоподобные роботы? Почему с времен Герона Александрийского до наших дней многие поколения энтузиастов трудились и продолжают трудиться, создавая подобия искусственных животных и человека, используя для этого все известные им достижения науки и техники, делая при этом зачастую новые изобретения и открытия.
      Мы уже упоминали о том, что во времена Дро и Вокансона талантливые мастера созданием «механических людей» демонстрировали свое умение и опыт. Вспомним еще раз Левшу Н. С. Лескова, который ухитрился подковать «аглицкую» блоху, чтобы показать англичанам, что и русские умельцы «не лыком шиты». Многие «электрические люди» первой половины XX века также были построены, по сути дела, в целях рекламы. В наши дни роботы создаются тоже, главным образом, в учебных, рекламных и других специальных целях.
      Например, робот-экскурсовод, «работающий» в отделе автоматики, телемеханики и кибернетики Московского Политехнического музея (рис. 1), сам рассказывает посетителям музея о себе:
      «...Я родился 1 января 1963 года. Мои отцы — инженеры Марк Александров и Марк Горохов — в течение ряда недель думали над тем, каковы смысл и цель моей жизни. И вот, в соответствии с их решением, я — робот — должен выступать как экскурсовод Политехнического музея. В залах автоматики, телемеханики и кибернетики я сопровождаю посетителей от экспоната к экспонату и отвечаю на вопросы любознательных. Являюсь ли я каким-то чудом техники? Вовсе нет. Я функционирую на общеизвестных основах телемеханики и разговариваю при помощи магнитофонной установки. После того как я ознакомлю посетителей со многими отраслями промышленности, в которых применяются системы телемеханики, я еще рассказываю и о своей собственной конструкции.
      Таким образом, я выполняю одновременно две роли: музейного экскурсовода и экспоната».
      Этот робот-экскурсовод, которому его авторы («отцы») дали смешное имя «Се-пулька», приводится в движение электромотором. В «груди» его установлен микрофон и электронный усилитель. «Голова» также начинена электронной аппаратурой. Электропитание робота обеспечивается серебряно-цинковыми аккумуляторами.
      На Выставке достижений народного хозяйства в Москве большой популярностью пользовался «коллега» Сепульки — робот «Сибиряк-2», также выступавший в роли экскурсовода.
      А вот еще один человекоподобный робот специального назначения (рис. 2).
      Его создатель — американский инженер А. М. Аттон — избрал для него «профессию» киноактера. Эта кукла-робот была изготовлена для исполнения главной роли в одном из кинофильмов для детей. Она могла передвигаться в любом направлении, двигать руками, встряхивать и кивать головой, глаза ее, как живые, могли двигаться вправо и влево. Управление всеми движениями куклы во время киносъемок производилось по радио: внутри нее и в специальной тележке, связанной с ней, размещалась радиоаппаратура и аккумуляторы. Рэйнбоу (так назвали куклу, по-английски rainbow — радуга) прекрасно справилась с порученной ей ролью.
      Приведенные примеры иллюстрируют возможности практического использования человекоподобных роботов. Почти все искусственные живые существа, созданные человеком, — андроиды, роботы, кибернетические черепахи и другие животные — это не только забавные игрушки. Они ценны для людей как своеобразный сплав инженерной мысли и искусства народных умельцев. Не случайно многие из этих игрушек хранятся в музеях и считаются шедеврами.


      KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

НА ГЛАВНУЮТЕКСТЫ КНИГ БКАУДИОКНИГИ БКПОЛИТ-ИНФОСОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИЗА СТРАНИЦАМИ УЧЕБНИКАФОТО-ПИТЕРНАСТРОИ СЫТИНАРАДИОСПЕКТАКЛИКНИЖНАЯ ИЛЛЮСТРАЦИЯ

 

Яндекс.Метрика


Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru