Знакомьтесь - роботы!

Что такое робот?

Некоего древнеримского схоласта (схоласт, латин. scholasticiis — философ с уклоном в буквоедство, начетничество и бесплодное умствование), часто возвращавшегося домой в нетрезвом состоянии, супруга обычно встречала восклицанием: "Опять напился, винолентус!"

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

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

Жрец посмотрел схоласту в глаза, кротко сказал:

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

"Это не доказательство", — запротестовал схоласт.

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

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

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

Но схоласт сказал: "Это не доказательство".

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пусть о придуманном роботе каждый думает все, что хочет!

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

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

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

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

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

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

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

Сказано — сделано! Кликнули клич, на который отозвались ни много ни мало 156 экспертов. Это вам не: "Когда семеро говорят!.." Это намного надежнее! Но метод был тот же самый.

Экспертам не стали морочить голову вопросами: "Что такое робот? Как он должен быть сделан?" и другими.

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

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

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

Наиболее достойными называться роботами были признаны системы, описанные так:

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

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

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

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

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

Океан энергии

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Начало робототехники

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

"Наутилусы"

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пятый океан

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Само слово "робот" перекочевало на страницы научных и технических журналов и книг из фантастических рассказов и повестей. Но, конечно, робот, работающий у станка на машиностроительном заводе, и робот, "изобретенный" чешским писателем К. Чапеком, — два совершенно различных создания. Первый — сплошная реальность, уже даже не сегодняшний, а вчерашний день науки и техники. Робот К. Чапека — вымысел талантливого писателя, ожившая на страницах книги мечта человека. Больше пятидесяти лет робот бродит из рассказа в рассказ, из романа в роман, и неудивительно, что в нашем интуитивном представлении он стал ассоциироваться с неким человекоподобным автоматом, действующим по образу и подобию своего живого прототипа.

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

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

Вместо человека

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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