Наш коллега - робот

ТАМ, ГДЕ ТРУДНО, ВРЕДНО, ОПАСНО

Ежегодно шахтерами выдается на-гора более 70 миллионов тонн угля, количество, конечно, впечатляющее.

Однако средний прирост добычи из года в год снижается, и есть тому объективные причины. Главная — в том, что добывать уголь из-под земли становится все трудней. Поэтому в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР (1981 г.) «О мерах по ускорению технического перевооружения шахт Министерства угольной промышленности СССР» сказано, что надо уделить самое серьезное внимание созданию и внедрению автоматизированных средств добычи угля без постоянного присутствия людей в забоях.

В чем же состоит техническая сторона вопроса?

В 30-е годы шахтерский мир всколыхнул рекорд А. Стаханова. Тогда же появились тысячи его последователей, верно уловивших суть: если раньше забойщик сначала отбивал уголь, а затем сам же укреплял кровлю забоя деревянными стойками, то А. Стаханов рубил и рубил уголь, молотка из рук не выпуская, кровлей же занимались шедшие за ним крепильщики.

Так пришло в шахты разделение труда — первая предпосылка автоматизации.

Вскоре мощные угольные комбайны вытеснили отбойные молотки, а деревянные стойки заменила гидравлическая механизированная крепь. Комбайн ходил вдоль штрека, слой за слоем снимая уголь.

Изобретатели, оценив этот процесс с точки зрения его комплексной автоматизации, отметили главные недостатки. Первый: добыча угля в каждый момент времени сосредоточена около единственной точки пласта, где в него «вгрызается» бешено вращающаяся головка комбайна. И второй: крепежные секции перемещаются независимо друг от друга. Отсюда вывод: чтобы полностью автоматизировать такой процесс, необходимо связать комбайн и крепь в единый комплекс системой датчиков, управляющих и исполнительных узлов.

И вот появился первый проект робота-шахтера. Его двенадцать резцов движутся по забою, снимая уголь уже по всей кромке пласта. Непрерывную подачу агрегата в забой осуществляют части секций крепи, которые в данный момент подпирают кровлю. Оставшиеся ни во что не упираются, а подтягиваются вслед за комбайном.

Догнав его, крепи занимают рабочее положение и теперь сами толкают систему. Затем наступает черед шагать другим опорам, домкраты которых раньше были основным держателем. И так далее. Получается, что крепь движется в забое, как червяк в грунте, непрерывно продвигаясь вперед.

Таким агрегатом, высвободившим труд многих горняков, управляет всего один человек, да и тот переместился в штрек, куда вынесен пульт управления.

Это в общих чертах идея робота-шахтера. Однако прежде, чем она стала реальностью, предстояло рассчитать ее конкретные узлы, «привязать» их параметры к условиям забоя. Ведь пласт имеет сложную, порой весьма искривленную конфигурацию, в которую должен вписаться умный агрегат. Кроме того, ему необходимо двигаться в пласте с заданной скоростью по определённой траектории.

Но вот появились и первые успехи: «Мировой рекорд добычи из крутых пластов! С помощью робота-шахтера АК-3 выдано на-гора 2595 тонн в сутки».

Агрегат зарекомендовал себя отлично. Он может заменить работу восьми участков шахты численностью 450 человек.

Его изобретатель А. Долинский стал победителем Всесоюзного конкурса Минуглепрома СССР, создав лучший проект безлюдной выемки. Появился приказ о серийном изготовлении АК-3 на Киселевском машиностроительном заводе. В 1980 году право на изготовление агрегата приобрела одна из западногерманских фирм.

Агрегат А. Долинского — первое поколение роботизации подземных работ. Пока еще при АК-3 должен, правда, в штреке находиться человек. Но конструктивные особенности агрегата таковы, что он близок к тому, чтобы стать истинным роботом. Прежде всего ему необходимо очувствление для определения границы «порода — уголь». Здесь самым перспективным считается изотопный метод, позволяющий вести анализ границы с помощью радиоактивного излучения.

Очувствление роботу-шахтеру необходимо еще и потому, что обстановка в забое меняется практически каждую минуту: может измениться угол наклона пласта, прорваться вода или обрушиться свод. Чтобы робот мог ориентироваться в любой ситуации, следить за тонкостями процесса, ему нужен телеглаз. Но электроаппаратура, в том числе и телевизионная в традиционном исполнении, для шахт неприемлема: она взрывоопасна.

Здесь вполне подойдут гибкие световоды. Обрабатывать информацию от датчиков и управлять всем процессом работы станет микро-ЭВМ, вынесенная из опасной зоны в штрек. А свяжут компьютер с агрегатом те же световоды.

Разработка всех этих средств управления намечена программой Минуглепрома СССР по созданию и внедрению автоматических манипуляторов (промышленных роботов). Естественно, агрегат А. Долинского только часть этой обширной программы. В ней также предусмотрено освоение в 1990 году серийного производства многих видов добычного и проходческого оборудования с автоматическим управлением. Кроме того, будут выпущены манипуляторы и для вспомогательных операций: транспортировки, погрузки и разгрузки угля.

И наконец, две шахты к 1990 году станут шахтами будущего: управление здесь полностью передадут автоматике.

Существуют и другие роботы-шахтеры, добывающие, например, руду. Но здесь есть масса специфических проблем. Уголь — порода сравнительно мягкая. Комбайн рубит его непрерывно. В рудниках же основным добывающим «инструментом» пока является взрыв. Без него, увы, не обойтись. Технологическая схема добычи давно устоялась, хотя отрицательных моментов хватает.

Скажем, на проветривание штрека после взрыва уходит не меньше смены. В это время все замирает, ведь работать в пыли людям невозможно. Раньше все происходило так: рабочий нес на плече перфоратор — сверлильное устройство, напоминающее отбойный молоток; высверливал в стене штрека несколько отверстий. Следом приходил взрывник, закладывал в отверстия взрывчатку, подсоединял проводку, уходил в безопасное место. Взрыв! Густое облако пыли заволакивало все вокруг. Когда штрек проветривался, приезжал экскаватор и грузил отколотую взрывом породу.

Первая волна механизации и автоматизации началась лет пятнадцать назад. Перфоратор стал самоходным, повышенной мощности, а значит, и производительности. Рабочий толкал впереди себя тележку, жало перфоратора вгрызалось в породу. Все-таки это лучше, чем таскать железную махину на плечах и держать на весу при сверлении. Появились скреперные лебедки, диспетчерские системы связи и многое другое.

Но вот появился и робот-рудокоп, уже не просто перфоратор, а целая система, которая автоматически «прицеливается» в стену штрека, предварительно датчиками нащупав его верхнюю кромку. Разводит буры на нужные расстояния друг от друга. Процесс бурения контролирует мини-компьютер «Электроника-60». Он реагирует на крепость породы, ведь она часто меняется по мере углубления бура, регулирует число оборотов, усилие подачи бура, дает команды на переход от вращательного к ударно-вращательному способу сверления.

Программой предусмотрены специальные меры против заклинивания и поломки бура. Производительность повышается в три-четыре раза, условия труда, естественно, улучшены, человеку остаются лишь функции наблюдателя.

Рабочий макет такого робота создан и испытан. Это первый представитель первого поколения шахтных роботов-рудокопов. Он наделен гибкой программой, действует в забое сообразно обстановке. Человеку остается контролировать его труд на расстоянии, ремонтировать и, наконец, совершенствовать.

Сейчас этот робот проходит полупромышленные испытания, после чего будут изготовлены промышленные образцы. Организаторы проекта с самого начала расчленили технологическую цепочку на отдельные звенья.

Каждое звено разрабатывается самостоятельно. Для бурения — свой робот, для погрузки руды — свой, для учета и контроля рудодобычи — свой. Целая бригада роботов. Они должны зарекомендовать себя на деле.

После очередного взрыва требуется погрузить и вывезти куски отломанной породы. Наибольшая опасность подстерегает человека в забое именно в этот период.

Задача: с помощью робота полностью автоматизировать погрузку и вывозку руды. Разработчики уже демонстрируют лабораторный макет такого робота второго поколения. Это колесная тележка с ковшом, снабженная телекамерой. Граница груды камней на экране отображается сплошной линией. Она дает иной отсвет, чем окружающие пол и стены. Информация обрабатывается бортовым компьютером. Определяется расположение взорванной массы в забое, ее конфигурация. Тележка сама подъезжает к камням и начинает погрузку в бункер. Загрузившись, уезжает из забоя. Вместо телекамеры разработчики попробовали установить инфраприемник, выяснилось, что температура взорванной массы выше пола и стен штрека, значит, стоит попробовать ориентироваться по тепловому излучению. Выигрыш несомненный, телекамера, как и человек, не видит в пыли, которая поднимается после взрыва. Приходится ждать. А инфраглазу эта пыль не помеха.

У шахтного робота давно не стало противников.

А у директора института Ш. Болгожина новые заботы.

Найден полигон — давняя мечта директора. До сих пор все испытания проводили в действующей шахте. У шахтеров план, а тут ученые со своими поделками мешают.

Теперь будет иначе. В сотне километров от Алма-Аты, возле Копчегайской плотины, ученым дали несколько гектаров каменистой местности. Испытания и доводки роботов будут проводиться там. Только потом готовый робот придет в шахту.

Добыча полезных ископаемых ведется не только под землей, но и под водой, их запасы там огромны и нетронуты. Вот характерный пример: по прогнозам геологов, под дном океана между побережьем Южной Африки и Бразилии находится алмазная жила, превосходящая все мировые запасы во много тысяч раз.

Мировой океан. Он занимает большую часть нашей планеты, так что с чисто формальной точки зрения ее нужно было бы назвать не Земля, а Вода. Человек уже давно вступил в сношения с этой частью своего космического дома, черпая из нее прежде всего пищу и другие продукты обихода. Сравнительно недавно добыча полезных ископаемых сначала робко, а затем все более уверенно переместилась в океан. Вспомним целый город Нефтяные Камни, отвоевавший у Каспия не одну тысячу квадратных метров.

Хронологически непромышленная подводная роботология даже опережает промышленную. Взять хотя бы первые манипуляторы, предназначенные для подводных работ на глубине, где пребывание человека обходится во много раз дороже, чем любая хитроумная автоматизация. Сейчас потомки этих роботов-первопроходцев активно осваивают «голубой космос».

Робот для подводной добычи нефти с глубин до 600 метров испытан французской компанией «Эльф-Аквитэн». Хотя основные машины и агрегаты при разработке нефти в море находятся над водой, на платформе для бурения, и под водой хватает работы. Между тем водолазы с трудом справляются со сложными монтажными и ремонтными работами на глубинах более трехсот метров. Заменить их и должен робот, который будет действовать на месторождении нефти у берегов Габона. Масса робота, который получил название ТИМ, 12 тонн, он снабжен двумя руками с усилием по сто килограммов и подъемной стрелой с грузоподъемностью полторы тонны.

В США сконструирован робот-водолаз, очищающий днища судов. Повинуясь программе, робот, снабженный воздушными двигателями и магнитными гусеницами, ползает по днищу судна и скребет его вращающейся щеткой. Экономия явная. Не нужно ставить судно в док, не потребуется бригада водолазов.

Сейчас более двадцати разновидностей роботов-подводников ведут научные исследования дна морей и океанов.

Из недр космоса «голубого» роботы «нырнули» в космос межпланетный, ведь условия там поистине космические: космический холод, космический вакуум, космическое излучение.

Есть ли жизнь на других планетах? Одиноки ли мы во вселенной? Ответ на эти вопросы предстоит впервые получить не человеку, а роботу. Великая честь представлять нашу планету на космической встрече «в верхах» принадлежит потомкам автоматических промышленных манипуляторов космическим киберам. Жители других планет впервые увидят роботов как наших полномочных посланников. И по их образу и подобию будут судить о нас. Представляете, какая ответственность!

Самым ярким примером прорыва робототехники в космические сферы является выдающаяся победа в освоении межпланетного пространства советскими станциями «Венера-13» и «Венера-14». Эти межпланетные роботы проникли туда, куда прежде проникало лишь воображение человека. И это не прогнозы и не фантастика, а впечатляющая реальность сегодняшнего дня.

Путь «Венеры-13» был долгим и сложным — дорогу длиной в триста с лишним миллионов километров станция преодолела за четыре земных месяца, дважды по командам с Земли корректировалась ее орбита, чтобы обеспечить встречу станции с планетой.

Задача осложнялась тем, что спускаемый аппарат решено было посадить именно на освещенной стороне планеты, так, чтобы высота Солнца над местным горизонтом была не меньше 70–80 градусов. Этим обеспечивались наилучшие условия для телефотометра — «глаза» спускаемого аппарата. Но при соблюдении таких жестких условий посадки наземные пункты не могли вести прямое управление полетом спускаемого аппарата. Надежда была на автоматику, и она «нашла выход из положения» — за двое суток до подлета к планете спускаемый аппарат автоматически отделился от орбитального отсека и продолжал двигаться по траектории, которая привела его прямо в атмосферу Венеры в заданном районе. Орбитальный же отсек был автоматически переведен на такую орбиту, что, пролетая мимо планеты, он одновременно «видел» и Землю, и спускаемый аппарат, выполняя роль ретранслятора-«связника» между ними.

Раскаленный шар спускаемого аппарата, приближаясь к поверхности Венеры, постепенно усмиряет свой бег. Вот сброшена сферическая теплозащитная оболочка, посадочный аппарат повисает на парашюте, вот сброшен и он… На экранах Центра управления полетом вспыхивают первые результаты измерений: температура, давление, высота… И вот в зале раздаются дружные аплодисменты — на экране появляются уже чем-то знакомые, но все-таки новые камни Венеры.

Не скоро еще человек сам полетит на Венеру — очень уж негостеприимна эта небесная красавица. Но он поставил себе на службу верных помощников в освоении вселенной — автоматических космических роботов.

И сейчас ученые ждут от посланцев Земли новых успех~«в. Вращаются вокруг Венеры новые роботы — „Венера-15“ и „Венера-16“. Счастливой работы вам, космические коллеги.

Да, слово „Земля“ недаром вызывает у нас, современников космической эры, ассоциации с голубым шариком, так прекрасно выглядящим из космоса. Однако эта ассоциация свойственна лишь последним десятилетиям, до начала космической эры «Земля» означала всего лишь землю, то есть почву и грунт, поле, пашню и ниву. Роботология наших дней, несмотря на всю «занятость» высокими проблемами космоса, нет-нет да и посмотрит «себе под ноги» на землю.

Вот несколько фактов. На Украине уже прошел испытания автоматический свеклоуборочный комбайн.

Агрегат уверенно двигается вдоль грядок, хотя его ведет не человек, а робот — специальная следящая система. Аналогичная машина создана для уборки хлопчатника. Уже работают полностью автоматизированные теплицы и системы орошения, включающие климатроны — установки искусственного климата в зависимости от погодных условий.

Появился и робот-колхозник, хотя телосложением он совершенно непохож на человека и с виду кажется неказистым и неуклюжим, но впечатление это обманчиво.

В отделе робототехники Московского института инженеров сельскохозяйственного производства по инициативе члена-корреспондента ВАСХНИЛ, заместителя министра сельского хозяйства СССР Б. Рунова для него выбрали профессию животновода. А чтобы ею овладеть, нужны мобильному автономному роботу немалая сноровка и ловкость.

Именно на эти качества первенца животноводческой робототехники особенно обращал внимание начальник отдела В. Васянин. Трудно представить, как, например, станет какой-то металлический шкаф ухаживать за живой коровой. Все-таки ферма не цех, где роботу достаточно выполнять заданный набор механических движений. Тут будут рядом с ним беспокойные животные со своим нравом, привычками, капризами. Чтобы к ним приноровиться, нужна еще и элементарная сообразительность, а у созданного первенца-робота даже головы нет. На месте ее в верхней части «шкафа» поблескивают линзы телеобъективов.

Переключены клавиши на пульте управления — робот оживает. Сигнал «действовать» он получает от мини-компьютера, скрытого в его механическом корпусе.

Вот он бойко покатился по комнате. Хоть всех присутствующих при демонстрации и предупредили, что он никогда не заденет живое существо, человек невольно отступает в сторону, когда мимо проезжает металлический корпус 185-сантиметрового роста. Робот быстро и аккуратно объехал столы, стулья. Целенаправленно устремился в угол комнаты, где стояло ведро. Резиновые пальцы подцепили ведро за край, другая рука опустилась на дно, к тряпке. Взаправду должен бы он вымыть стены каустиком — ведь именно им дезинфицируют фермы. Пока же обходится он обычной водой. Похожие на щупальца руки плавно, быстро, круговыми движениями моют стены. Скованности в действиях машины не чувствуется. У каждой руки восемь степеней свободы. А проще — поворачиваются и сгибаются в любую сторону. Двигается вокруг своей оси и верхняя часть «тела».

Такая мобильность позволяет роботу выполнять все обязанности скотника. Он умеет накормить животное, проверить, все ли животные здоровы, может следить за температурой и влажностью воздуха на ферме, взвешивать, маркировать свиней или коров, переводить их в другое помещение.

Чтобы робот смог это сделать, для него пришлось разработать подсистемы распознавания образов, множество сенсорных органов, гибкую память и многое другое. Кстати, конструкторы применили впервые для памяти видеомагнитофонную ленту, благодаря чему робот научился сличать образы разных животных и даже одних и тех же, но в разные периоды роста.

Конструкторам пришлось немало сил отдать сельскохозяйственной подготовке, изучить нрав животных, их физиологию и биомеханику. Они с секундомером следили за скоростью передвижения свиньи и коровы, узнавали, как далеко они могут отставлять ногу вперед и в сторону, определяли, с какой силой нужно брать в руки поросенка или теленка, чтобы не повредить ему.

Но вот он появился на свет. И начались новые проблемы: оказалось, все предусмотреть заранее просто невозможно. В первый же «выход в свет» на объектив телекамеры — глаз робота — села муха, и он ослеп.

Пришлось делать устройство, имитирующее действие человеческого века.

Когда робота впервые ввели в загон к свиньям, они отъели у него резиновые части кистей рук. Видимо, животных чем-то привлек их запах. Значит, следовало придумать что-то, что заменило бы роботу железы, выделяющие защитный аромат.

А как должен вести себя робот в конфликтной ситуации, например, когда дерутся быки?

«Что вы делаете в это время?» — спрашивали инженеры у опытных животноводов.

«Убегаем», — полушутя отвечали те.

Робот не должен знать страха. И его создатели стали искать аналог поведения человека в сходной ситуации. Кто-то вспомнил, как в деревне задир-собак разливают холодной водой. Роботу вручили в руки брандспойт. Ледяная струя успокоит разгоряченных животных.

Разработаны принципы построения роботов и робототехнических комплексов для разных отраслей сельского хозяйства: растениеводства, хлопководства, овощеводства в закрытом и открытом грунте и других. Есть проекты роботов для технического обслуживания и малого ремонта автотракторной техники, например проект робота-заправщика. Двадцать четыре модификации спроектированной в отделе техники позволили бы заменить весь парк машин и механизмов, который сейчас занят в сельском хозяйстве страны.

Однако, чтобы робот-животновод стал реальностью, необходимо не только изготовителям, но и потребителям быть заинтересованными в его внедрении. Готовы ли колхозы дать такому роботу посильную работу? Где его следует применить в первую очередь?

Вот что думает по этому поводу председатель одного из передовых в Волынской области колхоза «Имени XXVI съезда КПСС» Е. Вощук. «Внедряя роботов, следует прежде всего думать о людях. В сельскохозяйственном производстве еще много не только тяжелой, но и вредной и даже опасной работы. Это — уборка навоза, работа с химическими удобрениями и гербицидами.

Вот куда бы в первую очередь направить такую технику. Примем ее с распростертыми объятиями».

Ведутся разработки сельскохозяйственных роботов и компьютеризованных киберов и за рубежом.

Одна английская фирма начала производить пугала-роботы. Они не только непрерывно издают различные пронзительные звуки, но и излучают ночью разноцветный свет. Однако самое главное их достоинство в том, что они умеют ходить — перемещаются по полю или огороду согласно определенному маршруту. Будем надеяться, что такая борьба с пернатыми вредителями эффективнее, чем традиционные пугала, к которым птицы быстро привыкают и перестают их бояться.

Австралийские инженеры заняты в настоящее время проблемой создания автоматических устройств — роботов для стрижки овец. Управление роботами производится ЭВМ. Уже созданы первые приспособления этого типа.

Специалисты стремятся выявить наиболее эффективные положения овцы по отношению к роботу-стригалю, способствующие сокращению времени стрижки до минимума. Пока скорость стрижки овец с помощью автоматов не превышает тридцати сантиметров в секунду, но ученые надеются довести эту скорость до одного метра в секунду, что позволит состригать девятнадцать килограммов шерсти в минуту. При такой скорости робот должен «видеть», что находится на пути движения его режущего инструмента. Поэтому инженеры Аделаидского университета сейчас исследуют методы ультразвукового обнаружения сосков и рогов животного, прежде чем к ним приблизится рабочий инструмент. Необходимо также создание системы точных датчиков для предотвращения порезов овец, которая обеспечила бы перемещение инструмента на расстоянии нескольких миллиметров над поверхностью кожи.

Одна австралийская фирма создает сейчас экспериментальную модель робота-стригаля на основе известного автоматического манипулятора ПУМА. Иммобилизацию овец, то есть сохранение их неподвижного состояния во время стрижки, специалисты этой фирмы предлагают производить электрическим током. Однако при этом требуется специальное оборудование для постоянного контроля за состоянием животных, так как применяемый для этой цели пульсирующий ток может вызвать остановку дыхания.

РОБОТЫ У НАС ДОМА

Робот промышленный и робот непромышленный призваны заменить человека там, где ему трудно, вредно, опасно. Тогда какое отношение имеют роботы к нашему дому? Разве дома вредно? Разве опасно? Разве трудно? Мы возвращаемся домой после работы, приходим туда отдохнуть, заняться любимым делом, пообщаться со своими близкими. Зачем нам тут робот? Рассуждающий так никогда, вероятно, не сталкивался с домашним хозяйством, скорее всего это мужчина или юноша, живущий по весьма удобному принципу разделения труда. Мужские занятия — привык думать он — ходить на работу (на охоту, за добычей), женские — сидеть дома (хранить домашний уют, поддерживать огонь в очаге).

Однако стоит вспомнить, что большинство современных женщин тоже работают, как эти «вековые» аргументы рассыпаются как карточный домик. Чисто женские занятия — это и «ходить на работу», и «поддерживать огонь в очаге», и «воспитывать детей», и, самое важное, «оставаться женщиной» привлекательной и нежной.

Заглянем в глубь домашней технологии. Сейчас в быту используется масса всевозможных приборов, упрощающих домашний труд: стиральная машина (полуавтомат или автомат), электромясорубка или кухонный комбайн, соковыжималка, кофемолка, кофеварка, картофелечистка, хлеборезка, тостер, печь «Электроника», холодильник, электрокамин, пылесос, посудомоечная машина и многое другое. Облегчают ли эти устройства труд женщины? Безусловно, облегчают! Легко ли сейчас женщине в домашнем хозяйстве? Нет! Может быть, даже еще труднее.

Ситуация у нас дома в некотором смысле моделирует ситуацию в промышленности. Действительно, имеются довольно совершенные автоматы, кухонные комбайны (своеобразные обрабатывающие центры), но загружать и выгружать, ставить, вынимать и вставлять, расставлять и развешивать должна женщина.

Если теперь ответ на вопрос, зачем нужен домашний робот, еще не созрел в мозгу читателя, то мы напрасно вели наш рассказ о поколениях роботов.

Президент компании «Юнимейшн», ведущей производство промышленных роботов, Дж. Энгельбергер обещает, что уже в 1985 году специалисты его фирмы выпустят на рынок робота-слугу. Его уже окрестили Айзеком в честь А. Азимова, писателя — фантаста и популяризатора науки. Что будет делать этот робот?

Например, повинуясь устным командам, подойдет к буфетной стойке, возьмет своими длинными механическими пальцами кофейник и поставит его на плиту.

Достанет с полки и поставит на стол тонкую фарфоровую посуду, поставит молоко и сахар, после чего, заварив кофе, голосом или специальным музыкальным сигналом возвестит о начале ужина. Это, конечно, будет впечатляющее зрелище, и ваши гости будут иметь тему для разговора за едой. Такой робот-слуга будет способен не только накрыть на стол и убрать с него, но и помыть посуду, приготовить постель, открыть окно, произвести в квартире уборку (от стирания пыли до чистки ванны и раковины), может стирать, сушить, гладить белье, чистить овощи.

А вот и воплощенные замыслы. На фотографии, помещенной в колумбийском журнале «Кромос», робот «Эро» выгуливает собаку. Внешне этот робот выглядит как невысокий пуфик на маленьких колесиках, сбоку которого манипулирует небольшая, около полуметра, рука. Собака, по-видимому, совершенно безразлична к своему кибернетическому «двойнику», который крепко держит поводок в руке. Еще этот небольшой помощник может убирать постель, вызывать полицию, накрывать на стол, мыть стены, содержать в порядке библиотеку.

Причем память робота настолько совершенна, что он выполняет все это с безукоризненной точностью. Программа всех необходимых операций и детальный план комнат закладывается в компьютер, установленный в- корпусе робота.

Выпущенный в США домашний робот «Комро-1» — еще один довод в пользу того, что мечты фантастов начинают сбываться. Он может открывать и закрывать двери, подавать гостям напитки, выносить мусор, прогуливать собаку, развлекать своих хозяев радио- и телевизионными программами.

Конструкторы утверждают, что, хотя многим новое изделие кажется игрушкой, на самом деле оно открывает новый этап на пути полной автоматизации домашнего хозяйства. Единственная рука механического слуги обладает несколькими степенями свободы и легко манипулирует даже мелкими предметами. На случай непредвиденного столкновения с мебелью и стенами имеется специальная система защиты. Управляется робот дистанционно, а при надобности программируется.

Но, как бы то ни было, факт остается фактом: первый серийно выпускаемый робот стучится в дверь в прямом и переносном смысле.

Нельзя не отметить, что собратья этих механических домработников уже освоили несколько чисто человеческих профессий. Японские инженеры, например, сконструировали робота для изготовления национального японского блюда «суси» — специально обработанных рисовых колобков с кусочком рыбы, осьминога, морскими водорослями. Ресторан-робот открылся в японском городе Мацудо, чьи повара славятся искусством приготовления традиционного «суси». Посетителям предлагают отметить электронным «карандашом» название понравившегося блюда на экране специального телевизора, вделанного в столик. Через некоторое время манипуляторы механического официанта ставят перед клиентом заказанное «суси». Одновременно на экране появляется его цена. Все операции в таком ресторане контролирует мини-ЭВМ.

Издавна музыканты, играющие в оркестре, сталкиваются, казалось бы, с простой, но трудноразрешимой проблемой: как переворачивать страницы нот, не прекращая игры. Своеобразное решение этой каверзной проблемы на самом современном уровне предложила группа швейцарских изобретателей. Они создали для этой цели маленький робот, который выполняет роль третьей руки музыканта и по его приказу переворачивает страницу — необходимо лишь нажать ногой педаль.

Японская фирма «Токио кэки» сконструировала робот, играющий на пианино. В отличие от магнитофонной звукозаписи робот-пианист создает музыкальный эффект присутствия играющего мастера. Достигается это с помощью мини-ЭВМ, которая управляет электрогидравлической приводной системой робота, воздействующей на клавиши и педали пианино.

Впрочем, совсем не обязательно роботу нажимать клавиши, можно сделать это изнутри, «из пианино».

«Самые лучшие пианисты мира готовы прийти к вам домой и играть только для вас! После 15-летних экспериментов нам удалось преобразовать механическое пианино, изобретенное в 1904 году, в электронное!» Так разрекламировала свои поиски фирма «Марантц» (ФРГ).

Механическое пианино сейчас можно увидеть, пожалуй, только в музее. Управлялось оно с помощью бумажной перфоленты. Каждое отверстие служило приказом для нажатия той или иной клавиши. Хотя исполнение было несколько жестковатым и ему порой недоставало эмоциональной окраски и душевности, тем не менее механические пианино пользовались большой популярностью — до 1903 года их было выпущено пять миллионов.

Фирма «Марантц» утверждает, что ее электронное устройство можно поставить на пианино любого типа, причем это не помешает обычной ручной игре. В чем же суть новшества? Кассета с магнитной записью исполнения какого-либо произведения музыкантом устанавливается в воспроизводящий аппарат, внешне напоминающий обычный магнитофон. Благодаря тому что сама запись (в цифровом виде) делалась на подобном инструменте, она содержит подробные данные о всех параметрах игры — скорости, силе удара, отрезках времени вплоть до тысячных долей секунды, работе педалей и так далее. Компактная вычислительная система переводит эту информацию в сигналы для точно действующих реле, связанных с механизмом инструмента, и они в нужное время нажимают на нужную клавишу. Несколько выдающихся музыкантов уже подтвердили, что компьютерная репродукция неотличима от реального «живого» исполнения.

Уже выпущено в продажу свыше десяти тысяч кассет всех музыкальных жанров, начиная от концертов знаменитых пианистов и кончая легкой музыкой «под настроение». Особенно широкие возможности открываются перед «электронным» пианино в музыкальных и театральных школах и балетных студиях.

Японские инженеры фирмы «Ямаха Кº» пошли дальше. Они сконструировали робот в помощь композиторам. Это автоматический нотописец. Он фиксирует на нотной бумаге все, что проиграл музыкант на инструменте. Микрокомпьютер преобразует звуки инструмента в электроимпульсы, подаваемые на специальную пишущую машинку, которая печатает нужный ключ, тактовые черточки, диезы, бемоли, указывает ритм и запечатлевает аккорды и мелодии. Автоматика позволяет переходить на запись с различных инструментов, от пианино до гитары и виолончели.

Раз уж роботы освоили сферу искусства музыки, то почему бы им не попробовать себя и в изобразительном искусстве?

Известно, что существуют роботы, «умеющие» рисовать. В Англии, пишет газета «Санди тайме», сейчас идет подготовка программ для кибернетического роботаскульптора, работающего по мрамору.

Американские инженеры сконструировали робота, который по снимкам «вылепливает» скульптуры. Лицо человека фотографируют восемь аппаратов, затем его «объемное» изображение переводится в сигналы, по которым машина делает скульптурный портрет — сначала из мягкого, потом из твердого материала.

Эти роботы-творцы перешагнули уже известную грань между первым и вторым поколением. Их интеллект и чувствительный аппарат достигли высокого совершенства. Еще более интеллектуален домашний робот-шахматист. Он не только легко обыгрывает среднего шахматиста-любителя, но и сам передвигает фигуры на доске миниатюрной механической рукой — манипулятором.

Какие только функции не выполняет сегодня многочисленная команда бытовых роботов! Но вот эта конструкция фирмы «Дайнити Кико» (Япония), пожалуй, одна из самых необычных. Дело в том, что новое устройство призвано восполнить дефицит… больничных сиделок. Сегодня мало кто соглашается за небольшую плату ухаживать за лежачими больными. «Железная нянька» умеет распознавать приказания, отданные голосом, подает воду и точно по расписанию — лекарства Управление роботом осуществляется с помощью ЭВМ. Пока еще цена его великовата — опытный экземпляр обошелся в девятнадцать тысяч долларов, — но фирма надеется, что в будущем затраты на производство таких механизмов удастся свести к минимуму.

В Бостонской больнице робот ведет прием больных, выясняет их недуги и составляет подробную историю болезни, более подробную и систематизированную, чем это делают врачи, обычно сокращающие записи из-за недостатка времени.

В штате пожарного департамента города Иокогама в Японии числится робот, который может самостоятельно передвигаться в пламени и ядовитом дыму и, орудуя руками-захватами, тушить огонь. В случае пожара он устремляется в самые опасные места и, не щадя себя, борется с огнем.

В западногерманской полиции «служит» робот. Он умеет подниматься на гусеничном ходу по лестнице, отпирать двери, вскрывать упаковки. Благодаря дистанционному управлению, телекамере и «водяному ружью» успешно обезвреживает установленные взрывные устройства.

225-килограммовый курьер-робот питается от батарей и бесшумно катит на резиновых колесах по коридорам громадного здания почтамта вдоль проложенных под линолеумом пола проводов низкочастотного излучения. Робот останавливается по световому сигналу ила же в заданном месте, получая и сдавая корреспонденцию. Если на его пути встречается препятствие, он ждет, потом сигналит и начинает двигаться только после того, как освободится дорога.

У бытовых роботов блестящие перспективы. Весьма перспективно их использование в плане автоматизации и механизации сферы торговли: можно предполагать применение роботов для доставки товаров, а также доставки на рабочие места горячего чая, питьевой воды и т. д.

В отелях целесообразно использование роботов в качестве барменов, кельнеров, посыльных и другого обслуживающего персонала. Перспективно также обслуживание в парках и других местах массового отдыха.

Возможно использование роботов по проверке билетов, по уборке территории, при размене денег и т. д. и т. п.

Каждый из нас, просматривая периодическую прессу, сможет пополнить коллекцию таких, пока еще курьезных, сообщений. Вот один из таких курьезов: робот-конь. Наездник, как обычно, седлает коня, но, вместо того чтобы пришпорить его, нажимает кнопки. Копь легко «встряхивается» и пускается по дорожке ипподрома. Речь идет о тренажере, созданном группой японских инженеров. Они сконструировали электрическую лошадь, которая способна развивать скорость до 20 километров в час. Управляется робот с помощью кнопок, вмонтированных в его «шею». Нажимая их, спортсмен может моделировать самые сложные ситуации, которые могут произойти, если он оседлает уже настоящего коня.

РОБОТ: ЧИТАЮ И МОГУ ИЗЪЯСНЯТЬСЯ

Постоянно «общаясь» с человеком, робот вынужден научиться понимать человеческий язык, реагировать на команды, задаваемые не только нажатием кнопок, но и команды, отдаваемые голосом. Это куда более «привычное» для человека средство общения и верный путь для расширения популярности роботов. Однако проблема «взаимопонимания» человека и машины куда сложнее, чем трудности общения даже двух людей, говорящих на разных языках. История сохранила немало курьезов подобного «понимания». Так, английский капитан Дж. Кук, вторично «открывший» Австралию, писал в своем дневнике о «странном существе, которое скачет на задних лапах, как прыгающая мышь». Когда Дж. Кук справлялся о нем у местных жителей, туземцы отвечали одним словом «кенгуру». Современные языковеды установили, что на языке туземцев «кенгуру» означает всего лишь «я тебя не понимаю»! А ведь язык человека и язык компьютера разнятся буквально как «лед и пламень».

Надо сказать, что человеческий язык уже давно «волновал» умы машин. Приборы, читающие печатный текст и являющиеся, как правило, частями других, более сложных устройств, уже перестали быть технической новинкой. Достаточно вспомнить почтовые автоматы, сортирующие корреспонденцию в зависимости от шестизначного почтового индекса. Однако такие примитивные устройства способны «понимать» лишь сильно стилизованный текст, написанный по заданному трафарету. А как же простой печатный шрифт? Неужели нужно специально переписывать для робота миллионы человеческих книг?

Вот последнее достижение в этой области — читающий компьютер третьего поколения. Он «умнее» своих предшественников — читает тексты, отпечатанные шрифтами двадцати пяти различных видов. «Тренировочная фаза» в течение 15–20 минут позволяет прибору переходить на другой вид шрифта. Машина работает по принципу «оптического ощупывания» со скоростью 20–30 печатных знаков в секунду. Существуют и разработки, нацеленные на распознавание рукописного текста.

Однако проблема восприятия информации «с голоса» гораздо сложнее. Печатный текст формируется из четких знаков — букв, живая речь из атомов речи — звуков или, как их называют специалисты, — фонем (отсюда «фонетика» — наука о правильном произношении). Как объект физического анализа каждый звук речи отличается от другого и частотой, и продолжительностью, и интенсивностью. Кроме того, в речи нет четких границ между звуками, как между буквами в тексте, и это сильно затрудняет распознавание по сравнению с любым печатным текстом. Одни специалисты пытаются распознавать речь по частотным характеристикам, присущим звучанию каждой буквы (заметим, что в некоторых буквах несколько фонем). Другие — по группе фонем, составляющих слог, так как распознавание многих фонем вне контекста очень трудно.

Для того чтобы понять, сколь сложна проблема звукового распознавания человеческой речи, уместно привести такой почти анекдотический пример. В одном научно-исследовательском институте, расположенном на Кавказе, была построена кибернетическая черепаха, которая выполняла фиксированный набор команд, подаваемых голосом. На торжественную демонстрацию съехались гости. Черепаха была послушна своим создателям, но «принципиально» отказалась слушаться гостей. Как выяснилось в результате пристрастного разбирательства, гостям она не повиновалась по одной простой причине… команды нужно было произносить с «кавказским акцентом». То, что мы называем кавказским акцентом, всего лишь связано с повышенным участием в произношении некоторых звуков гортани.

Проблема машинного слуха настолько сложна, что не имеет имитационных аналогов механического моделирования в глубинах истории. Анналы техники не сохранили нам достоверных сведений о слушающих андроидах. То ли слуховой аппарат человека оказался слишком замысловатым для чисто механического подражания, то ли роль мозга оказалась слишком велика в слуховом процессе, по крайней мере, проблема машинного слуха так же, как и зрения, стала актуальной лишь на электронном уровне. К сожалению, известный нам микрофон еще меньше напоминает человеческое ухо, чем телекамера человеческий глаз.

Имевшиеся в распоряжении ученых ЭВМ поначалу с трудом справлялись с предлагаемым им объемом «распознавательных» работ. Они реагировали далеко не на каждый голос, а лишь на тот, на который они настроены заранее. К тому же у них был ограниченный словарный запас.

Загвоздка состоит в следующем: число возможных вариантов спектра фонем, учитывая словарное богатство каждого языка, выражается астрономической величиной, и это не считая того, что спектры даже одинаковых слов разнятся в зависимости от индивидуума, их произносящего. Более того, даже один и тот же человек в течение одной недели, даже нескольких часов будет произносить одни и те же слова совершенно по-разному.

Первые акустические системы безошибочно распознавали лишь отдельно сказанные буквы алфавита, следующие — отдельные слова команд, четко произнесенные в микрофон. Однако понимающий робот «слушался» лишь голоса своего «хозяина» и делал это очень хорошо. Во время работы он самостоятельно приспосабливался к «постоянно меняющейся языковой манере человека». Другим людям, которые вступали в контакт с роботом и произносили в микрофон буквы или цифры, удавалось его «обмануть». Но это бывало лишь тогда, когда голос говорящего напоминал голос «хозяина». Конечно, «привыкание» машины к другим голосам не связано с какими-то непреодолимыми трудностями, просто компьютер вырабатывает «модель голоса данного индивидуума». Для этого необходимо ввести в память ряд звуковых проб со словами, которые машина должна понимать.

Можно не сомневаться, что в будущем понимающие наш язык аппараты, если мы хотим, чтобы они утвердились в производстве и быту, должны обладать такой степенью приспособляемости, чтобы узнавать голоса любых людей и выполнять любые команды.

В настоящее время уже нашли применение около пятисот систем распознавания речи. Они используются при контроле качества продукции на конвейерах, при управлении станками, сортировке товаров и багажа в аэропортах, с целью включения электроприборов, вызова врача или медсестры, в системах программированного обучения, опознавания личности и т. д. и т. п.

Имеются практические примеры применения понимающих речь роботов и в непромышленной сфере.

Системы, распознающие печатный текст, уже не новость. Но вот эта особенная. Сконструированы роботы, которые работают в паре — один переворачивает страницы текста, а другой… читает слова приятным женским голосом. Точность распознавания 99,5 процента. Эти роботы могут излагать последние известия по радио и отвечать на вопросы по телефону. Конструкторы создали механического чтеца вовсе не для рекламы, ему уже уготовано рабочее место — он будет служить в автоматизированной телефонной справочной службе.

Конечно, можно и специально ввести в компьютер всю необходимую справочную информацию; но зачем делать еще раз то, что уже однажды сделано, ведь телефонные книги и справочники уже отпечатаны, они и в будущем будут переиздаваться и корректироваться, ими будут пользоваться люди… а теперь еще и роботы.

Да! Общение с человеком пошло роботу на пользу, он получил еще одну чисто человеческую привилегию — заговорил. Таким образом, к привычным механическим эффекторам робота добавилось еще одно немаловажное устройство — синтезатор речи.

Машина, которая «говорит», не такая уж новинка, к примеру обыкновенный магнитофон. Однако он, к сожалению, «говорит» только то, что записано на пленку, то, что заранее «наговорил» ему человек. С подобной говорящей машиной можно легко «побеседовать», достаточно лишь набрать номер московских «говорящих часов» 100.

А что, если наговорить кучу самых разных слов и поручить компьютеру находить и воспроизводить нужные слова в нужной последовательности в процессе разговора? Получится ли правильная человеческая речь?

Вряд ли. Ведь одно и то же слово участвует в предложениях разного типа с десятком интонаций, сотнями вариантов произношения. Чтобы такая речь мало-мальски «ласкала слух», потребуется слишком большая куча вариантов произнесения слов и, следовательно, слишком длительный поиск нужного варианта. Все это окажется слишком дорого. Хорошо бы, задумались конструкторы, создать машину, которая бы не воспроизводила заранее записанные фрагменты, а говорила сама, то есть синтезировала речь, подобно человеку.

Историю говорящих машин следовало бы начать с глубины веков. Самые первые были тщательными моделями человеческого речевого аппарата. Кузнечный мех вдувал мощную струю воздуха в кожаную гортань, язычки и резонаторы, управляемые набором рычагов, вибрировали, и машина «говорила». Достоверно известна одна из конструкций такого типа, построенная В. фон Кемпелиа в конце XVIII века. Она неплохо имитировала человеческую речь, хотя не совсем правильно произносила некоторые звуки. В 1920 году Р. Пэджет демонстрировал акустическую модель речевого аппарата, которая удивляла слушателей целыми фразами, например: «О Лейла, я люблю вас!» или: «Алло, Лондон, Вы слушаете?» Изобретатель, манипулируя руками, очень искусно изменял форму резонирующей полости механической гортани — и одна фраза менялась на другую.

Как это неоднократно происходило в истории техники, механический принцип копирования благополучно завершил серию тщетных потуг и новая фаворитка человечества — электроника прочно уселась на его место.

Исследованиями было установлено, что подавляющая часть «звуковой энергии» человеческой речи сосредоточена в пяти типовых областях частот: от 200 до 3500 герц. Эта шкала разбивается на пять фонем, каждая из которых генерируется своей специально настроенной звуковой схемой. Управление частотой и амплитудой каждой схемы, а также очередностью их срабатывания поручается компьютеру. В результате определенных последовательностей включения генерирующих схем и возникают необходимые звуки «человеческого голоса».

Однако качество работы машины, полностью синтезирующей речь, в большой степени зависит от того, насколько удачно удается электронная имитация смеси переходных шумов между отдельными звуками, поскольку эти шумы играют определяющую роль для понимания языка вообще и, следовательно, искусственного языка в частности. Еще более усложняет все дело то, что они бывают чрезвычайно разнообразными, зависят от того, в какой последовательности произносятся гласные и согласные, от скорости и громкости произнесения слов и т. д. и т. п.

Еще недавно как великую экзотику демонстрировали кибернетики системы, полностью синтезирующие человеческую речь, а уже поступают сообщения о серийном выпуске говорящих часов, фотокамер и светофоров.

Это следствие появления на рынке близкого родственника современного микропроцессора — который назван voiceprocessor (от английского слова «voice» — голос).

Что-то вроде «процессор для синтеза голоса» или «голосистый процессор». Такое устройство программируется как обычный компьютер и может синтезировать электронную копию волнового спектра, возникающего при произнесении слов. Этим машина похожа на читающего, который, правда, не имеет понятия о смысле прочитанного.

Лингвистические способности роботов не только «оживили» безгласные вещи, но и помогают человеку в его «разговорной деятельности»; например, созданы карманные компьютеры, используемые в качестве помощников при переводе, которые «выговаривают» отдельные слова с правильным произношением на нужном языке; или целые роботы-переводчики, которые могут осуществлять перевод международных разговоров несложного бытового содержания. Такова, например, система перевода английский — японский. Память робота содержит около восьми тысяч фонем слов, четыреста идиом, примерно тысячу грамматических правил обоих языков. Она почти не отличается от аналогичных интеллектуальных переводчиков. Шагом вперед явилось ее объединение с распознавателем и синтезатором речи.

Одна из фирм в ФРГ, занимающаяся выполнением заказов по пересылке, давно использует в своей деятельности компьютер, который отвечает на звонок человеческим голосом, робот подтверждает получение заказа или же сообщает о невозможности его выполнения, закончив разговор, говорит «спасибо» и «до свидания».

Хорошо трудится вот уже почти два года «Карлуша» — крупная железнодорожная справочная система: абонент называет вокзал назначения и без промедления получает устную справку о поездах, следующих в данном направлении, времени и вокзалах, в которых можно сделать удобную пересадку.

Постоянно растущий объем информации требует новых путей и методов ведения информационно-справочной работы. Все острее ощущается нехватка людей, времени и средств для компетентных ответов на вопросы из всех областей знания. В будущем тут могут помочь лишь понимающие язык и могущие «изъясняться» роботы, снабженные «банками памяти».

Серьезные усилия, прилагаемые в области создания машин, понимающих человеческую речь и отвечающих людям, наглядно свидетельствуют о том, что речь при этом идет не о каких-то игрушках. Взаимодействие с машиной на языковом уровне позволит людям, не обладающим специальными знаниями, эффективно пользоваться компьютерами и роботами.

МИДИ, МИНИ, МИКРО…

В одном из номеров журнала «Техника — молодежи» была помещена красочная фотография: симпатичная девушка расположилась на удобном коврике 2×2 метра с пестрым современным рисунком. Подпись под фотографией гласила: «Так выглядит одна из секций большой интегральной схемы, размер которой в натуре составляет 250 микрон в поперечнике». Пестрота этого коврика объясняется тысячами нитей, квадратиков, прямоугольников, каждый из которых представляет собой транзистор, проводок или другой элемент микромодуля. На таком коврике переплетаются около миллиона электронных компонентов. Это в десять раз больше, чем их было в одном из первых компьютеров ЭНИАК — 30-тонном монстре, который начал работать в 1946 году. Несколько последних десятилетий инженеры практически ежегодно, грубо говоря, удваивали число электронных узлов в одном микрокристалле. При этом — примите как парадокс или как закономерность — с ростом плотности «упаковки» микроэлементов снижается их стоимость и размеры. К 1990 году инженеры намерены разместить в одном модуле 10 миллионов транзисторов. В результате столь потрясающей эволюции интегральные схемы стали сверхнадежными. Достаточно сказать, что ЭВМ на радиолампах такой же сложности вряд ли смогла бы проработать до первого отказа даже несколько секунд. Из-за предельной близости элементов схемы друг к другу электрические сигналы пробегают от одного элемента схемы к другому по таким коротким путям, что это почти не требует затрат электроэнергии и происходит за минимально возможное время. Отсюда качественные шедевры быстродействия и объема памяти. Современный микропроцессор реализует что-то около миллиона операций в секунду, а такого же размера блок памяти хранит около 64 тысяч единиц информации.

На рекламной фотографии изображены рядом два одинаковых по размеру муравья: один из них наш «лесной друг», другой — миниатюрный блок памяти, «вмещающий» толстую телефонную книгу.

Мода на пресловутые мини-юбки давно канула в прошлое, «мода» на мини-компьютеры буквально захлестнула нашу планету. Сейчас в мире эксплуатируется более двух миллионов мини-компьютеров, и их доля в общем объеме ЭВМ, по прогнозам специалистов, будет и дальше увеличиваться примерно на 35 процентов в год.

В Москве, на Ленинском проспекте, где находится фирменный магазин Министерства электронной промышленности «Электроника», можно увидеть не только самую современную магнитофонную, видеомагнитофонную и проигрывающую технику, но и новое чудо — персональную ЭВМ, которую можно приобрести в личное пользование. Большинство ее обладателей так и не ведает, как происходит работа этих ближайших родственников гигантских компьютеров, да и не нуждается в подобных знаниях.

Эта ЭВМ, снабженная дисплеем и клавиатурой пишущей машинки, пригодна для любых целей. Когда писалась эта книга, домашний компьютер помогал автору ее править, заменяя, вставляя или выкидывая на экране отдельные слова, строчки, абзацы и целые страницы текста, а затем с помощью специальной приставки отпечатал набело отредактированную рукопись. Он также ведал хранением используемых справок и фактов и корректировал правописание слов. Для этих целей он был оснащен специальной программой для обработки словесных текстов.

Брезжит на горизонте еще один «сладкий плод» антропоморфного электронного моделирования — фонетическая пишущая машинка, которая печатает произносимый текст с голоса со скоростью, превышающей возможность нормального его произнесения. Несколько моделей таких машинок уже сконструировал научный сотрудник Женевского университета Д. Граф. В таком устройстве голос человека, воспринимаемый микрофоном, преобразуется в электрические колебания соответствующих частот. После усилений речевой сигнал поступает на анализатор — 8 полосовых фильтров от 200 до тысячи герц, а затем на систему детекторов сравнения.

Система детекторов устроена так, что реле, соответствующее данному каналу, срабатывает тогда, когда уровень в нем больше среднего уровня в двух соседних каналах.

Когда система узнала произнесенный слог, включается блок, управляющий работой буквопечатающего устройства. Этот блок, пожалуй, самая хитрая часть фонетической пишущей машинки. Именно он заведует орфографией, то есть тем, чтобы слова были напечатаны не так, как они произнесены, а так, как они пишутся по законам конкретного языка. Интересно отметить, что печатная форма русских слов отличается от фонетической значительно меньше, чем, скажем, английских или французских. Это облегчает работу советских ученых, работающих над этой проблемой, и достигнутые успехи вселяют уверенность, что в ближайшее время появятся промышленные образцы компьютерных роботов-машинисток.

Еще одна мощная новинка компьютеризации — информационный робот, так называемая электронная домашняя газета. Зачем печатать газету, «портить» бумагу, если через день, буквально через несколько часов она станет «вчерашней». Телегазета — вот вечно динамичный и экономный вид издания, она существует всего в одном экземпляре и в то же время «издается» миллионным тиражом. Подобная система позволяет отображать на экранах телевизоров не только новости, но и тексты с разнообразной справочной информацией, с расписанием движения транспорта, сведения о репертуаре театров и кино, сводки погоды и т. п.

Футурологи утверждали, что телевизионные информационные газеты и справочники появятся после 1985 года. Однако болгарская электронная промышленность опередила все сроки. Уже действует экспериментальная система «Бултекст», которая способна по заказу из дома выносить на экран обычного телевизора 999 страниц справочного текста с иллюстрациями. Достаточно нажать клавишу приставки — и вы получаете возможность увидеть страницу вечерней газеты еще до того, как вам ее принесет почтальон. При этом не требуется ни мощных печатных машин, ни одного загубленного на бумагу деревца. Кроме того, в любое время дня вы узнаете погоду, расписание вылета самолетов, репертуар театров, результаты спортивных матчей. Можно еще проверить лотерейные билеты, заказать библиографические справки по новинкам литературы, «полистать» медицинские и технические справочники, словом, получить массу полезной информации.

Передачи ведутся из специальной студии, оборудованной ЭВМ с блоком памяти. При этом система «Бултекст» не занимает отдельного канала, домашняя компьютерная приставка позволяет убирать изображение идущей программы и вводить на экран с помощью машинописной клавиатуры текст любого запроса. В недалеком будущем удастся увеличить количество заказываемых страниц до шестнадцати тысяч. Даже энциклопедию можно будет листать, не заходя в библиотеку.

Высказывают мнение, что лет через двадцать значительная часть из нас будет работать на дому, используя компьютеры и вступая в деловые отношения с помощью электронной почты.

Для этого конструкторы разрабатывают экспериментальный телетерминал: комбинацию телефона, компьютерного терминала и телевизора с компактной клавиатурой и экраном. Настольное устройство отыскивает телефонные номера, делает вызовы, посылает и принимает послания и отображает хранящуюся информацию.

Такой робот-телефон в состоянии запомнить имена и фамилии тридцати ваших абонентов, произнесенных вслух громким голосом. Достаточно при этом однажды набрать их номер телефона, чтобы в дальнейшем вызывать нужных собеседников простым произнесением фамилии.

Как полагают специалисты, дистанционные копировальные устройства, до сих пор применявшиеся лишь в таких областях производства, как автоматизированное проектирование или подготовка управляющих программ для станков с числовым программным управлением, вскоре получат довольно широкое распространение. Мыслится это так. Нуждающиеся в «документированной» связи потребители подключат к своим телефонам копировальные установки. Документ или письмо, которое надо передать, закладывается в установку, после чего по телефону набирается номер адресата. Все остальное делается компьютером автоматически в течение нескольких минут. Документ прочитывается, информация кодируется в цифровой вид и передается на установку адресата, где снова превращается с помощью микропроцессора и чертежного устройства в документ.

Миниатюрная ЭВМ не только уютно расположилась у нас дома, но и «забралась в карман» современного специалиста не в переносном, а в самом прямом смысле. В ближайшем будущем там появится множество разнообразных и очень полезных электронных устройств.

Например, электронная «записная книжка» — миниатюрная комбинация пишущей машинки и компьютера.

В ней есть сорок слов внутренней памяти, по пятнадцать знаков каждое, и память легко можно расширить. Размер ее 30×5×0,5 см. Используется это устройство в служебных целях: составление памятных записок, рассылка приглашений, подсчеты, графики, расписание и прочее. Всю информацию можно в любой момент напечатать, подсоединив его к электронной пишущей машинке.

Другое устройство официально называют планирующим компьютером, а неофициально — электронным секретарем. Он «запоминает» тридцать семь сигнальных меток для контроля мероприятий за день: в заданное время раздается звонок, и на небольшом экране появляется сообщение. «Электронный секретарь» позволяет составить себе расписание на три года вперед.

И наконец, электронный переводчик — машинка не больше пачки сигарет. Набираешь слово на клавиатуре, и на экранчике небольшого дисплея получаешь перевод на любой из десяти языков, да еще со звуковым сопровождением правильного произношения на иностранном языке.

Появился и наручный компьютер. Размером и формой он напоминает часы. Однако… Такую штуковину часами и не назовешь, ведь часы в соответствии со своим этимологическим смыслом должны отмерять часы, минуты, ну, наконец, секунды, и все. Конечно, некоторые показывают и число, и день недели — этим никого не удивишь.

Но вот та японская фирма, которая, выпуская на рынок новый образец товара, уже не захотела называть его часами. «Многоцелевой прибор времени» — глубокомысленно окрестила она его!

Такой «прибор» показывает и фиксирует секунды, минуты, часы, дни недели, число, месяц и даже год.

— Ну, это уж слишком, зачем год-то, ведь забыть его трудно.

Очень просто, если не фиксировать в памяти месяц, то число дней в месяце необходимо «переставлять» самостоятельно 30–31; 28–29. Если фиксировать месяц, то пересчет дней месяца происходит автоматически, за исключением календаря на февраль, ведь один раз в четыре года февраль имеет не 28, а 29 дней. Вот для этого нужно фиксировать год. Итак, пересчет всех параметров времени происходит автоматически, без вмешательства человека.

Кроме указанных функций, такой прибор имеет будильник — звуковой сигнал, который можно установить на любой час и минуту суток, и он разбудит вас мелодичным «динь-динь» или нежным «бип-бип-бип»… или даже сыграет любимую мелодию. Кроме того, эти «часы» в начале каждого часа легким «динь-динь» сообщают, что еще один час «канул в Лету». Можно зафиксировать и вызвать из памяти «второе время», скажем местное или московское. Кроме того, в часах находится секундомер с точностью до 1/100 секунды. Секундомер имеет специальную кнопку для считывания показаний, при ее нажатии бег цифр останавливается, а сам секундомер в это время работает. Моменты включения и выключения секундомера для самоконтроля сопровождаются звуковым сигналом «бип». Но вот и все, что касается функций времени. Немало, но это, впрочем, типовой набор современных «хороших» часов.

Теперь компьютер. Это обыкновенный калькулятор, он имеет 12 клавиш цифр и 5 клавиш действий +, −, X. Производимые операции +, −, X высвечиваются на дисплее — экране, где раньше были часы и минуты. Еще можно использовать компьютер как записную книжку для всяких номеров: телефон, дата и тому подобное. И наконец, эти компьютеро-часы имеют… игру. Игру, в которую можно играть с компьютером (не зачатки ли это интеллектуальности?).

При нажатии на «игровую» клавишу на дисплее начинается бег цифр, цифры эти случайные, и игра состоит в том, чтобы сбить эти цифры до того, как они достигнут противоположного края экранчика часов. Чтобы сбить цифру, нужно набрать аналогичную в специальной позиции того же дисплея. Набор цифр осуществляется путем нажатия на одну из клавиш часов.

Причем, если на экране цифры появляются в случайном порядке, то в специальной позиции цифры появляются только в порядке возрастания: 1, 2, 3…, 0, и затем опять, начиная с 1 до 0. В несовпадении этих последовательностей и состоит изюминка игры. Часы играют несколько туров, причем следующий начинается только в том случае, если в предыдущем игрок набрал не менее определенной суммы очков, иначе компьютер сочтет вас слишком слабым игроком и не станет больше тратить на вас свой интеллект.

Если вы шли от тура к туру достойно, не набрав ни одного штрафного очка, — это значит, что вы сбили все цифры, не дав им дойти до противоположного края дисплея, компьютер несколько меняет стратегию игры, цифры теперь идут быстрее, и порядок их запуска становится все «противоположнее» естественному порядку набора: 1, 2, 3, 4… Если и эти трудности вы преодолели, включается третья стратегия игры, при которой цифры появляются уже на позицию ближе к противоположному краю, и возникает еще более хитрая их последовательность. Во время игры компьютер подбадривает правильное нажатие клавиши одобрительным «дзинь», а ошибочный набор печальным «динь», окончание тура и всей игры сопровождается своими особыми сигналами.

Игра сама по себе предназначена для игры, однако применять ее можно для следующих бытовых целей:

— тренировка внимания, реакции, сообразительности;

— сброс напряжения, расслабление, заполнение паузы;

— самооценка-самоконтроль: если игра ведется по постоянной стратегии, то сумма очков, набранная в каждый момент времени, характеризует общее состояние реакции, внимания и сообразительности.

Существуют и другие чудо-часы: с радиоприемником, с телевизионным экраном (сам телеприемник помещается в кармане), часы, выговаривающие время, часы-переводчик со словарем на несколько тысяч слов и таблицей неправильных глаголов.

Все эти роботы-часы уже выпускаются серийно и могут быть приобретены, правда, за сравнительно высокую плату.

Совсем скоро можно будет говорить и о мощной центральной микро-ЭВМ, управляющей всем комплексом ведения домашнего хозяйства — от стирки белья и приготовления пищи до регулирования температуры и влажности воздуха в квартире.

Эти чудеса микроэлектроники не являются фантастикой: вот последние известия с фронта компьютеризации.

Компьютер для домашних работ, который сможет обучать детей по заданной программе, управлять электроплитой и стиральной машиной, следить за расходом электроэнергии, самостоятельно выписывать счета и делать десятки других домашних работ, — эта мечта скоро станет реальностью для многих болгарских домохозяек. Такой прибор будет производить приборостроительный завод в городе Правец после окончания его реконструкции.

По мере того как БИСы преобразовывают ЭВМ в товары массового потребления, они становятся достаточно простыми, чтобы ими могли пользоваться буквально все!

И сейчас уже нет сомнений, что микропроцессоры и микро-ЭВМ найдут широчайшее применение в быту, а также в автоматизации технологических процессов практически любой отрасли народного хозяйства. Это будет не только управление отдельными станками и роботами, но и целыми производственными комплексами в машиностроении, в обрабатывающих отраслях промышленности. Они примут участие в создании гибких производственных систем. Они облегчат управление не только отдельными тракторами, комбайнами и другими агрегатами, но и целыми комплексами в сельском хозяйстве.

Они освоят диагностику, наблюдение за больными, проведение анализов в медицине или уплотнение каналов связи и ускорение передачи информации в технике связи. Трудно назвать сейчас такую отрасль, где бы микрокомпьютеры не совершили или не совершали революцию.

УМНЫЕ ВЕЩИ

Если бы микропроцессор не сделал ничего более, кроме уменьшения размеров существующих компьютеров, и то он был бы достоин глубокого уважения. Однако микропроцессор сделал больше — он преобразил лицо обычных вещей. Благодаря низкой стоимости стало возможным включить микропроцессор в большинство обычных машин и аппаратов. Любую машину микропроцессор наделил способностью принимать решения, хранить в памяти программу работы и инструкции на различные случаи «жизни», автоматически регулировать свою работу в зависимости от складывающихся условий. За это чудесное преображение микропроцессор достоин самого величественного памятника.

Наша электронная промышленность уже в течение ряда лет выпускает несколько наборов микропроцессоров и типов микро-ЭВМ. Они нашли широкое применение в технологическом оборудовании для производства электронных изделий, и сейчас настал черед внедрения их в различные массовые объекты народного хозяйства. В чем принципиальные преимущества использования в массовых объектах управления микропроцессоров и микроЭВМ?

Главное, пожалуй, состоит в малых габаритах, небольшой потребляемой мощности и в более низкой стоимости микропроцессорных вычислительных систем, которая еще более снижается при использовании однокристальных моделей, где в одной кремниевой пластинке объединены микропроцессор и запоминающие устройства. Уже одно это позволяет применять микровычислительную технику в тех областях, где ранее вычислительные и управляющие машины были недоступны из-за «барьера стоимости» и невозможности организовать выпуск десятков и сотен тысяч машин в год.

Благодаря минимальным размерам микропроцессорную систему можно разместить под суппортом станка, в кабине трактора, в корпусе робота-манипулятора, в магнитофоне, в телефонном аппарате. В сочетании с доступностью это позволяет вводить микропроцессоры в устройства, где ранее применение вычислительной техники было невозможным или нерентабельным.

С применением микропроцессоров уже выпускаются некоторые типы измерительной, связной (в том числе телеграфной), медицинской, бытовой аппаратуры, систем электронного управления металлообрабатывающими станками, автоматизированных систем управления технологическими процессами — АСУТП.

«Одномодульная» ЭВМ внутри кассового аппарата сама оформляет чеки и счета, сама, если нужно, контролирует наличные запасы товаров. В электронных стимуляторах сердечной деятельности она регулирует число ударов сердца. Она устанавливает рабочую температуру в термостатах, настраивает радиоприемники, перекачивает газ по магистральным трубопроводам, управляет режимом работы автомобильных двигателей… Ей доверяются роботы. То же самое можно сказать и о научно-исследовательской аппаратуре, такой, как установка для синтеза генов. Машины теперь сумеют работать гибко и осмысленно, и это вызовет взрывообразный рост производительности труда, о котором мы потом в один прекрасный день будем, вероятно, говорить как о «второй промышленной революции».

Еще пример — автомобильный двигатель. Оптимизируя режим его работы, микропроцессор может обеспечить экономию не менее 10 процентов горючего. С его помощью можно создать систему автоматического включения и выключения светильников в жилых помещениях и на лестничных клетках, которая реагирует на присутствие человека. Внедрение таких систем только в крупных городах может обеспечить годовую экономию не менее 1,3 миллиарда киловатт-часов электроэнергии.

Другое перспективное направление использования микропроцессорной техники в быту — устройства, позволяющие отображать на экранах телевизоров тексты с разнообразной справочной информацией, с расписанием движения транспорта, сведения о репертуаре театров и кино, сводки погоды и т. п. Широкое применение найдет микровычислительная техника и в других бытовых радиоэлектронных приборах.

Сейчас уже нет никаких сомнений, что микропроцессоры и микро-ЭВМ найдут широкое применение в быту, в автоматизации технологических процессов практически любой отрасли народного хозяйства, в самых разных сферах обслуживания человека. Это управление не только отдельными станками, но и сложными производственными линиями в машиностроении, в обрабатывающих отраслях промышленности и создании гибких производств с применением роботов.

Микропроцессор преображает лицо обычных вещей.

Мы давно привыкли к словам «АСУ заводом», «АСУ цехом», «АСУ транспортными потоками». Сейчас приходится привыкать и к таким, как «АСУ стиральной машиною», «АСУ сверлом», «АСУ лифтом», «АСУ автомобилем». Вот некоторые примеры.

Парижская фирма «Отис» начала производить лифты еще в прошлом веке. Словом, опыт есть. Последняя разработка — вертикальное средство транспорта со специализированной мини-ЭВМ «Элевоник» и синтезатором человеческого голоса. Говорящее устройство сообщает направление движения, предупреждает о перегрузке кабины, советует, как лучше вести себя в скоростном лифте. Всего предусмотрено 110 фраз, включая и приветствие. Но основная функция ЭВМ — экономить энергию.

Блок логики учитывает этажи здания, где больше всего входит людей, и около них держит свободные кабины.

Радиотелефон в автомобиле — далеко не новость.

Финские и шведские инженеры установили в такси еще и небольшой ящичек, в котором скрыто печатающее устройство, заимствованное у компьютерных систем телеобработки данных. Теперь водитель получает радиозаказ на вызов в виде напечатанного текста с точным адресом и фамилией, временем необходимого прибытия и маршрутом. Это гораздо удобнее, чем самому записывать, держа одну руку на баранке руля и приживая трубку плечом к уху. Дальность такой связи 25 километров.

Роль микропроцессора, печатающего текст телеграммы, на этом не кончается. Он служит еще и электронным счетчиком, и сверхбыстрым бухгалтером. В конце рабочего дня он сам подсчитывает всю выручку, количество посадок, километраж пробега, часы простоя, расход бензина, среднюю скорость за день. Водитель нажимает кнопку, получает чек с отпечатанными данными и отправляется в диспетчерскую.

Инженеры комбината РФТ (ГДР) снабдили свою новую АТС электронной машиной третьего поколения. Тем самым и весь телефонный узел перешел в разряд третьего поколения. Электроника уменьшила габариты АТС и увеличила число абонентов. Она на 40 процентов экономит электроэнергию по сравнению с прежними типами и берет на себя весь анализ неисправностей, сообщая на центральный пульт координаты места повреждения.

Что касается выгод для абонентов, то их даже трудно перечислить. К примеру, можно, набрав вечером код на домашнем телефонном аппарате, заказать на утро акустический сигнал, заставляющий вас проснуться. Когда вы разговариваете с одним человеком, а вам звонит другой, ЭВМ обращает ваше внимание на это, вызывая предупреждающее постукивание. Не вешая трубку, вы можете попрощаться с первым и начать переговоры со вторым абонентом. А потом нажатием одной кнопки снова вызвать первого.

Дрель — инструмент универсальный, им пользуются люди самых разных профессий, не говоря уже об умельцах. Западногерманский завод механизированного инструмента «Фаин» первым снабдил электродрель компактным микропроцессором. Что же это дает, кроме удорожания?

Прежде всего чудеса электроники повышают долговечность этого ручного инструмента, и высокая цена быстро окупается. Дело в том, что маленький компьютер как бы чувствует сопротивление материала — четко отличает, например, бетон от древесины, пластмассу от алюминия и бесступенчато регулирует обороты и величину вращательного момента. Это особенно важно, когда отверстие сверлится в нескольких наложенных друг на друга деталях из разных материалов. Кроме того, он экономит электроэнергию. Если вы дрелью завинчиваете шурупы, то мотор автоматически отключается при малом усилии, то есть при холостом ходе в конце операции.

Такие «интеллектуальные» машины теперь смогут работать гибко и осмысленно, и это вызовет взрывообразный рост производительности труда, о котором в один прекрасный будущий день мы, вероятно, будем говорить как о «второй промышленной революции». Такой рост производительности делает экономически выгодным использование устаревших, казалось бы, безвозвратно канувших в Лету машин, например паровоза, парусника и ветряных мельниц. Трудно в это поверить, но ветряная мельница с микропроцессором или паровоз, или паруса, управляемые мини-ЭВМ, — это не шутка.

Вот характерные примеры. Голландия — классическая страна ветряных мельниц. Еще около ста лет назад там насчитывалось десять тысяч деревянных ветряных мельниц, которые и зерно мололи, и выкачивали воду с полей, расположенных ниже уровня моря. Теперь в стране осталось около 900 этих ветеранов, но они не столько работают, сколько служат украшением ландшафта на радость туристам. Между ними жужжат уже своими пропеллерами тысячи новых мельниц, современных, экономичных, предназначенных только для выработки электроэнергии. Владельцы теплиц и небольших предприятий охотно пользуются теперь ветряками, чтобы не платить электроконцернам огромные деньги за энергию. Эксперты полагают, что в Голландии можно установить до 400 тысяч небольших ветряков с диаметром крыльев 10 метров. Идут разговоры о создании «парков ветряных мельниц», где несколько десятков ветряков, управляемых компьютерами с гидравлически переставляемыми пропеллерами, могли бы использовать энергию ветра самым эффективным образом. А в городке Паттен недавно вступила в строй опытная ветротурбина высотою 22 метра, ее роторные пропеллеры имеют в диаметре 25 метров.

Многие попытки возродить «эру парусов» на морях продиктованы лишь ностальгией по быстроходным — клиперам прошлого. Но есть и другие мотивы. Одна из английских фирм начала разработку парусной оснастки для современных торговых судов в качестве вспомогательной «силовой установки». По заявлению руководства фирмы при проектировании используются последние достижения в аэрокосмической промышленности и судостроении. Ставится цель создать систему парусов, полностью управляемую ЭВМ, что обеспечит постоянную наивыгоднейшую их установку с помощью сервомоторов.

Таким образом, не потребуется большой команды для ее обслуживания. По расчетам, внедрение этой системы позволит судовым компаниям экономить до 20 процентов топлива.

Уже год на регулярных торговых линиях в Китайском море ходит танкер «Син Аитоку мару» с автоматизированными парусами и двигателем. Обследованы разные комбинации скорости танкера и мощности двигателя — паруса всегда оказывались выгодными. Так, по одной из записей в вахтенном журнале: при скорости 20,4 км/ч при убранных парусах от двигателя требовалась мощность 612 кВт (834 лошадиные силы), при поднятых — скорость повышалась на 2,8 км/ч, а мощность уменьшалась на 73,5 кВт, то есть на 12 процентов. Топлива за год сэкономлено на 180 тысяч долларов.

Две мощные железнодорожные компании США — «Берлингтон Нортерн» и «Чесси Систем Рейлроуд» — в настоящее время серьезно заняты проблемой внедрения паровозов нового поколения на угольном топливе в качестве перспективной альтернативы дизелям и электровозам. В основе такой переоценки поездной тяги лежат два соображения: высокая стоимость нефти и техническая возможность создания совершенно новых паровозов с использованием автоматики и электроники.

Новый локомотив «АСЕ 3000» будет иметь мощность 2200 киловатт, длину пробега без пополнения топливом 800 километров, скорость 130 километров в час. Он не будет дымить, как прежде. Это будет достигнуто благодаря двухступенчатому циклу с применением оптимального четырехцилиндрового парового двигателя и управлению процессом сжигания топлива с помощью микропроцессора. Так удастся избежать потерь пара, тепла, а значит, и потерь энергии. Существующие паровозы даже при благоприятных условиях имели к.п.д. 7 процентов. У нового он будет достигать 13.

РОБОТЫ ВНУТРИ НАС

Несколько лет назад 22-летняя Нэн Дэвис из Детройта, штат Огайо (США), попала в автомобильную катастрофу, следствием которой стал поперечный миелит.

Нэн была обречена на неподвижность, сообщает журнал «Изобретатель и рационализатор» (1983, № 6). «С помощью компьютера д-р Дж. Петровский вновь научил девушку ходить. К ножным мускулам были прикреплены 30 электродов и сенсорных датчиков. Электрические импульсы, посылаемые компьютером, стимулируют мышцы. С мускулов сигналы снова возвращаются на ЭВМ, чтобы машина могла координировать движения ног. Сейчас изобретатель работает над компактным компьютером размерами не больше 25X15 сантиметров, чтобы больной мог носить его с собой на спине. В дальнейшем д-р Петровский собирается вживлять микропроцессоры непосредственно в мышцы больных».

Идея создания искусственных «запчастей» к организму человека для замены больных или поврежденных органов не нова. Но только в наши дни тесное сотрудничество специалистов различных областей — от химии полимеров и аэрокосмической техники до микроэлектронной роботологии и биологии позволило предоставить медикам набор технических «чудес»: искусственную кожу, искусственную кость и искусственную кровь, управляемые микропроцессором конечности, внутриглазные линзы, миниатюрные насосы, заменяющие поджелудочную железу, искусственные почки и кровеносные сосуды.

Здесь робототехническое моделирование человеческой природы становится опять самой природой.

Однако то, что выглядит легким в теории, на практике часто оказывается неимоверно трудным. Сердце, например, — это, попросту говоря, обыкновенный насос.

Однако он «обслуживает» около ста тысяч километров кровеносных «трубопроводов», делая по сто тысяч ударов ежедневно все 365 дней в году. И так в продолжение семидесяти лет и более! Несмотря на два десятилетня интенсивных и дорогостоящих исследовательских работ, достойное искусственное сердце все еще не стало реальностью. В университете штата Юта было разработано полностью искусственное сердце «Джарвик», насос из полиуретана и алюминия, приводимый в движение воздухом, но применяться на практике оно сможет самое раннее после 1987 года.

«К 1996 году бегуны на марафонские дистанции, снабженные высокоэффективными искусственными сердцами, могут быть дисквалифицированы из-за своего несправедливого преимущества над остальными», — говорит доктор У. Колф из университета штата Юта.

Появились и другие не менее интересные изделия.

Электрокардиостимуляторы (электронные стимуляторы сердечной деятельности) уже носят в себе сотни тысяч пациентов, которым их вживили в организм для регулирования сердечных сокращений. Искусственные кровеносные сосуды из полиэфирного волокна используются для помощи пациентам, страдающим сужением просвета артерий. Многим делается замена больного тазобедренного сустава искусственным. Эта операция теперь почти всегда проходит успешно после того, как начали применяться конструкционные материалы из акриловой пластмассы и высокопрочных сплавов. Другим общеупотребительным устройством является искусственное стремечко из нержавеющей стали и тефлона (фторопласта) для замены крохотной ушной косточки, по форме похожей на стремя и располагающейся внутри среднего уха. С его помощью восстанавливают слух больным, страдающим глухотой из-за отосклероза (патологического разрастания костной ткани).

С появлением микроэлектроники стали возможными революционные изменения в области создания искусственных конечностей. У истоков кибернетического протезирования стояли советские специалисты. Первая биоэлектрическая рука, созданная А. Кобринским, с успехом демонстрировалась на многих международных конференциях. Развитие этого направления в наши дни также не остается незамеченным. Оно воплощено в новом изобретении студентов и молодых инженеров МВТУ имени Н. Баумана, получившем премию Ленинского комсомола за 1981 год, — механической руке, управляемой биопотенциалами мышц. Рука послушно и точно повторяет движение своего повелителя-оператора. Тот, в свою очередь, при перегрузке робота ощущает электрические сигналы. Почувствовав, что машине приходится слишком тяжело, оператор может вовремя уменьшить нагрузку.

Это уже второе, очувствленное поколение биорук.

Активно ведутся эксперименты по созданию запчастей человеческих конечностей и за рубежом. Были разработаны так называемые «рука из Юты» и «бостонский локоть» (в создании которого участвовали четыре университета и исследовательских центра города Бостона).

Эти искусственные конечности, имеющие привод, изготовлены преимущественно из легких композитных материалов на основе графита и пластмасс. Они снабжены аккумуляторными батареями, микроэлектронными схемами и наборами электродов, которые прикрепляются к плечевым мышцам. Люди с ампутированными руками учатся управлять этими устройствами в значительной мере так же, как естественными конечностями, — используются биологические обратные связи. Мозг посылает мышцам команду двигаться. Сокращаясь в ответ на эти сигналы, мышцы вырабатывают импульсы биотоков, которые можно зарегистрировать с помощью электродов на поверхности кожи. Отсюда сигналы передаются к искусственной конечности и преобразуются в движения.

Чтобы поднять тяжелый предмет, весящий, скажем, 20 килограммов, инвалид просто напрягает мышцу.

«С помощью этой руки нельзя играть на фортепиано или на скрипке, говорит разработчик „руки из Юты“ С. Джекобсен, — однако многим она эффективно заменяет утраченную конечность».

Инженеры-биомеханики создали также управляемый ЭВМ коленный сустав с голенью, известный под названием «колено МТИ» (МТИ — Массачусетский технологический институт). Внутри его имеется встроенный микропроцессор, осуществляющий приспособление устройства к индивидуальной походке человека.

Быстрый прогресс микроэлектроники является причиной революции в медицинской технике, которая приведет к созданию новых искусственных органов. Программируемые «инсулиновые насосы», которые носятся на ремне или вживляются в организм, заменяют поджелудочную железу, контролируя уровень сахара в крови у диабетиков. Также создано экспериментальное «электронное ухо» для больных, страдающих некоторыми разновидностями глухоты. Во внутреннее ухо им вживляются электроды, которые соединяются с крошечным микрофоном и интегральной схемой, носимыми на теле. Звук, преобразованный в электросигналы, возбуждает слуховой нерв, посылая в мозг электрический образ, воспринимаемый им в виде речи.

Но для более сложных органов даже современной техники недостаточно. Имплантируемое искусственное легкое, например, появится не скоро. Самое совершенное, чего удалось достичь на пути к искусственному легкому, — это клиническая плазмофоретическая установка для очистки крови от токсических веществ. Тем не менее некоторые специалисты убеждены, что большинство важных органов тела получит в конечном счете свои искусственные «двойники». «К исходу века каждый значительный орган, за исключением мозга и центральной нервной системы, будет иметь искусственные заменители», говорит доктор У. Добелл. Его институт искусственных органов в Нью-Йорке проводит работы по замене поджелудочной железы, сердца, уха и глаза.

Один из самых интригующих экспериментов связан с электронным зрением. Исследователи из университета Западного Онтарио вживляли электроды в зрительную зону коры головного мозга. ЭВМ, соединенные с электродами, затем передавали в мозг электрические импульсы, и пациенты «видели» звездообразные образы, носящие название фосфенов. У. Добелл, который был пионером этих работ, говорит, что они, возможно, и не приведут к созданию «электронного глаза», но он представляет себе будущую модификацию подобного устройства с сотнями электродов, вживленных в мозг, с миниатюрной телекамерой внутри искусственного глазного яблока и с микро-ЭВМ, размещенной внутри оправы очков.

Но пока до этого еще далеко, во многих странах ведутся работы по созданию портативных переносных радарных устройств, чтобы облегчить слепым ориентирование в окружающем пространстве.

Уже созданные конструкторами аппараты действуют в ультразвуковом или микроволновом диапазонах, которые не воспринимаются человеческим ухом. Основная трудность создания подобного зрительного аппарата состоит в разработке устройства, способного четко и однозначно сообщить слепому результаты измерений, так как вся информация должна быть передана лишь в виде слуховых или осязательных сигналов. Ученые института визуализации данных в городе Сан-Франциско (США) работают над тем, чтобы расшифровку схематической «картинки», получаемой с помощью телекамеры, возложить на микропроцессор. Разработанное ими устройство способно распознавать воспринимаемое телеглазом изображение и трансформировать полученную информацию в синтезированную человеческую речь. Компьютер называет характер опознанного препятствия, его угловое положение относительно пути следования человека и расстояние до него.

Чтобы уличный шум не заглушил голосовую информацию, она дублируется с помощью вмонтированного в специальный пояс электромеханического вибратора.

Легкое постукивание о тело сообщает о направлении на объект. В первом опытном образце компьютерного зрения миниатюрную телеустановку носят за плечами.

Изображение в числовом коде обрабатывается процессором. Например, две близко расположенные параллельные вертикальные контурные линии обозначаются термином «столб». Это и дерево, и фонарь, и труба. Связанные между собой вертикальные и горизонтальные контуры обозначаются термином «куб». Это и автобус, и почтовый ящик, и ларек. Микропроцессор формулирует соответствующую условную фразу и возбуждает в поясе один из шестнадцати вибрирующих элементов, расположение которого соответствует направлению, а высота тона — расстоянию. Согласно заложенной программе микропроцессор сообщает данные о препятствиях на пути каждые полсекунды, то есть при нормальной скорости пешехода через каждые полметра.

Кажется, что создание «искусственного человека» не такая уж далекая перспектива. Тогда окажется, что ситуация, описанная в рассказе Рэя Брэдбери «Судебный процесс», не так уж фантастична. Там шла речь о том, что фирма, занимающаяся протезированием, допротезировалась до того, что в ее клиенте, известном гонщике, уже не осталось ни одной «живой части», и так как он не оплатил в срок задолженность, фирма настаивала, что он теперь является ее собственностью.

По крайней мере «полноразмерные» копии человека, созданные в настоящее время, ведут себя, на зависть Анри Дро, совершенно «естественно». Вот, например заметка из парижской газеты «Интернешнл геральд трибюн» под названием «Роботы из семейства Мицуно».

Посреди лаборатории стоит С. Мицуно, а рядом с ним кукла в человеческий рост, точное подобие Мэрилин Монро — блондинка, с томными голубыми глазами, в платье с глубоким вырезом. Подобно заботливому отцу, С. Мицуно любовно разглаживает ее локоны, поправляет колье. Но вот «Мэрилин», как по волшебству, оживает. Она лучезарно улыбается, отвешивает поклон и, подыгрывая себе на гитаре, начинает петь. В такт дыханию у куклы поднимаются и опускаются розовые плечи, а когда она поет о чем-то грустном, то прикрывает глаза. Кончив петь, «Мэрилин» игриво подмигивает.

С. Мицуно, 44-летний художник и изобретатель, создал, кроме нее, еще девять кукол-роботов.

Первым его творением был «Томас Эдисон». За ним последовали «двойники» Джона Ф. Кеннеди, знаменитого артиста театра Кабуки Томасабуро Бандо и неизвестной японки, потом появилась целая семья фантастических существ феи, русалки и свирепый самурай.

«Семейка С. Мицуно» мгновенно завоевала популярность. С середины 1970-х годов его куклы регулярно появляются на всех промышленных ярмарках и на экранах телевизоров. А токийский универмаг Кобэ взял «Мэрилин Монро» напрокат на все лето, чтобы привлекать покупателей.

Изготовлением роботов С. Мицуно начал заниматься в 60-х годах, когда японская электроника переживала бум. В ту пору уже существовали радиороботы. Но, по его мнению, они были «слишком медлительны и примитивны». С. Мицуно решил сконструировать своего робота, и через восемь лет появился «Томас Эдисон». Больше всего времени, как ни странно, потребовалось для воссоздания искусственной кожи, которая, по замыслу автора, не должна была отличаться от человеческой.

С. Мицуно занялся химией и наконец получил мягкую, эластичную кожу из винила, которую он запатентовал.

Внутри «Мэрилин Монро» действует 80 соленоидов, «Именно столько мускулов занято в движениях живого человеческого тела и лица, которые кукла имитирует», — поясняет С. Мицуно.

Разумеется, до человеческого уровня этим игрушкам еще далеко, они всего лишь искусно копируют механические движения человека, однако свойства программируемоеT на ту или иную «манеру поведения» позволяют вполне оправданно относить их к роботам первого поколения.

Совсем другое дело — кибер, разработанный группой исследователей одной из токийских лабораторий робототехники. Это человекоподобный робот с руками, ногами, зрительным, слуховым и речевым аппаратом и обладающий «интеллектуальными» способностями на уровне двух-трехлетнего ребенка. Он может, в частности, выполнить просьбу отыскать что-либо в помещении и принести, а также отвечать на вопросы. Здесь, как читатель, вероятно, сумеет сам разобраться, мы имеем типичный пример робота третьего поколения, однако его антропоморфность ставит перед нами некоторые дополнительные философские проблемы.