Знакомьтесь - роботы!

Главный вопрос

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

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

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

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

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

Когда эти жидкости находятся в теле в гармоническом сочетании, тело здорово. Если же пропорция нарушается, наступает болезнь. "Оживотворяющим началом" тела, они думали, является природная теплота, причину которой составляет пневма, особый род тонкого эфирного вещества, циркулирующего в сосудах тела. Старики отличаются от молодых тем, что имеют меньше природной теплоты и т. д. и т. п. На основании такой, мягко говоря, неточной картины устройства человеческого тела гиппократики делали неожиданный и удивительный вывод о зависимости количества жидкостей тела от внешних условий, климата, состояния атмосферы и др. А далее следовали совершенно здравые утверждения о том, что в лечении и предупреждении болезней большое значение имеют гигиена быта, режим жизни, диета; что исход болезни, ее прогноз зависят от природных сил организма; что все назначения врача, касающиеся лечения и режима больных, должны быть строго индивидуализированы. Суждение буквально сегодняшнего дня — прямо по журналу "Здоровье".

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

Время, когда этот туман стал рассеиваться, назвали эпохой Возрождения. Это была эпоха Леонардо да Винчи, Христофора Колумба, Галилео Галилея. Она донесла до нас также и имя Андрея Везалия, уроженца города Брюсселя, реформатора анатомии, развившего новый метод ее изучения, основанный на неоспоримых фактах, добытых путем вскрытий человеческого тела. Его книга "О строении человеческого тела" явилась началом современной анатомии. Опубликованная в 1543 году, на 50 лет позже того, как X. Колумб на своих каравеллах подошел к берегам Америки, она впервые открыла человеку человеческое тело.

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

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

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

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

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

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

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

Любой живой организм должен питаться и иметь пищу, чтобы жить. Пища и питание обеспечивают ему тот постоянный процесс обмена веществ с окружающей средой, с прекращением которого прекращается сама жизнь. Растения питаются через корни, животное питаются растениями либо другими животными, которые используют растительную пищу. Этот порядок остается неизменным для полумиллиона видов растений и полутора миллионов видов животных, населяющих наш мир. Любой живой организм обладает свойством воспроизведения по своему образу и подобию, обеспечивающим непрерывность и преемственность жизни. Береза, сосна и яблоня, пшеница, морковь и крапива размножаются семенами. Курица несет яйца, из которых вылупляются цыплята. Лошади и собаки приносят благородный приплод, который до появления на свет снабжают родословными, насчитывающими десятки поколений. Родильные дома, ясли, детсады и школы полны наших ближайших потомков, которые едят и пьют, плачут и смеются, учатся ходить и падать, читать и писать, разговаривать и работать, чтобы затем заменить нас в том процессе, который называется "смена поколений".

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

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

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

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

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

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

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

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

У буфетной стойки

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

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

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

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

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

Какое множество самых разнообразных движений она совершила за одну-две минуты! Чайную ложечку, блюдце, стакан, апельсин, щипцы нужно взять по-разному, по-разному сложить пальцы, развить разные усилия. Как точно нужно рассчитать движения рук, чтобы тарелочки не ударялись о платформу весов, а мягко на нее ставились, чтобы сосиски не соскальзывали с тарелки, чтобы щипцы их не раздавливали, чтобы кофе не выплескивался из стакана за время его движения от титана к сточке! Как удается так складывать движения и ног, и корпуса, и рук, и пальцев, чтобы налитый почти до края стакан все время занимал горизонтальное положение?

— Ну да, обычно говорят — привычка, тренировка. Но когда буфетчица наливала кофе одному покупателю, она стояла на одном расстоянии от бака и от прилавка, а наливая другой стакан, она стояла в другом месте, наливая чай, она снова изменила положение, каждый стакан она несла по-разному. Одним и тем же был всегда только результат — очередной стакан, не пролив из него ни капли, она быстро и точно ставила на прилавок так, чтобы покупателю было удобно его взять. Каждый раз, казалось бы, одно и то же движение ей приходилось выполнять по-разному, разные сочленения живого механизма двигались по-разному, с разными амплитудами и скоростями.

— Да, да, понятно! Значит, когда говорят о привычке, тренировке, то включают в это понятие умение мгновенно и нужным образом варьировать привычные, натренированные движения, управлять ими так, чтобы каждый раз достигать нужного результата. Да, но как и где производится оценка этих вариаций и как решается вопрос, за счет каких движений нужно их выполнять — шагнуть ли, наклониться или вытянуть руку?..

Ваши размышления внезапно прерваны. Очередь подошла!

— Что, что? Ах, извините, пожалуйста, я немного задумался! Мне, пожалуйста, кусочек жареной рыбы, сто граммов колбаски, вон той, полукопченой…

И начинается следующая часть "немого фильма".

Левая рука удобно ухватывает батон колбасы, а правая уже держит острый нож. Два этих предмета — колбаса и нож — встречаются на рабочем месте — специальной доске. Опять все новые и новые движения, мелкие и размашистые, быстрые и плавные, легкие и сильные, движения, в которых участвуют то одни только пальцы, то вся рука, а то и ноги, и все тело.

И все эти разнообразные движения и действия умеет совершать и совершает один и тот же человек, один и тот же! Вот, оказывается, в чем состоит одна из главнейших особенностей того живого прототипа, механическую копию которого уже давно окрестили роботом.

Легко представить себе автомат, который только отпускает кофе, или только взвешивает апельсины, или только режет колбасу. Человека дома и на работе, на земле и в воздухе, на фабриках и заводах окружают такие автоматы. Они выполняют сравнительно узкий круг обязанностей, совершают наперед определенный, обычно очень скромный набор движений. За "железный порядок" и организованность работы в популярных книгах эти машины часто называют роботами. Но они все-таки не то, что отвечает нашему интуитивному представлению о роботе как о машине, чем-то напоминающей человека, и постепенно их перестали так называть.

Этим автоматам, как игрушечным андроидам, не хватало того главного, что свойственно человеку: двигательного богатства, способности к воспроизведению бесконечного множества самых разнообразных движений, способности по своему желанию бесконечно их изменять.

30 лет назад мы не могли и мечтать о том, чтобы создать машину, по свободе движений хотя бы в первом приближении напоминающую живое существо. В "начинку" машины можно было поместить целый комплекс самых разнообразных механизмов и получить таким образом богатый набор ее движений. Но это был бы один и тот же, наперед заданный набор, изменить который можно, только изменив "начинку" машины.

А затем появились ЭВМ — особый класс машин, для которых и "сырьем" и "готовой продукцией" является информация, одни только числа и сигналы.

В "начинке" этих машин нет механизмов, раз навсегда связывающих их "входы" и "выходы" неизменным образом. Они действуют на цифровых механизмах — универсальных и гибких, и эти механизмы и их свойства оказалось возможным использовать не только для автоматизации сложных вычислений и решения сложных математических задач, но также и для автоматизации процессов управления машинами. Мы теперь уже знаем, что это за машины. Это в первую очередь самые разнообразные станки и машины с программным управлением.

"Рука" станка, держащая инструмент, теперь может относительно заготовки совершать множество различных движений. В смысле богатства движений станок с программным управлением ушел далеко вперед от станков традиционного типа. Однако вся его конструкция в целом и функции, которые он выполняет, остались прежними. Если это фрезерный станок, то он только фрезерует, если токарный — только точит, если сверлильный — только сверлит.

Образно говоря, дело было сделано только наполовину: новый способ управления был применен к машинам традиционного типа. Это дало гигантский технический и экономический эффект, но к станкам с цифровым управлением так и не привилось название "роботы в синих воротничках", несколько лет тому назад мелькавшее на страницах зарубежных журналов.

Лишь когда гибкую и универсальную систему управления "спарили" с гибким и универсальным рабочим органом, когда цифровые механизмы использовали для управления "механическими руками", тогда возникла возможность попытаться техническими средствами воспроизвести систему, обладающую высокими двигательными возможностями. Вот тогда повсюду, где бы ни работали над созданием таких машин — машин нового типа, — хором прозвучало слово "робот"…

— Что, что? Сколько я должен?

Крайне досадно, но стройный порядок ваших размышлений опять нарушен. Весь заказ уже налицо.

И колбаса, нарезанная аккуратными ломтиками, и кусочек жареной рыбы, и хлеб, и масло, и чай с лимоном и облачком пара. Удивленное лицо буфетчицы, глухой ропот очереди вынуждают со спешкой и неуклюжестью, недостойной царя природы, добывать из многочисленных карманов не приготовленные заранее деньги.

Живой механизм

"Все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится окончательно к одному лишь явлению — мышечному движению. Смеется ли ребенок при виде игрушки, улыбается ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине, дрожит ли девушка при первой мысли о любви, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге — везде окончательным фактом является мышечное движение. Чтобы помочь читателю поскорее примириться с этой мыслью, я ему напомню рамку, созданную умом народов, в которую укладываются все вообще проявления мозговой деятельности, рамка эта — слово и дело.

Под делом народный ум разумеет, без сомнения, всякую внешнюю механическую деятельность человека, которая возможна лишь при посредстве мышц. А под словом уже вы вследствие вашего развития должны разуметь, любезный читатель, известное сочетание звуков, которые произведены в гортани и полости рта при посредстве опять тех же мышечных движений".

Такими словами великий русский физиолог И. Сеченов выражал более 100 лет назад материалистический взгляд на психическую, интеллектуальную деятельность человека. Посредством движений человек взаимодействует с окружающим миром, движениями выражает свои ощущения, движениями реализует свои намерения.

Эти слова — из его книги "Рефлексы головного мозга", изданию которой противилось царское правительство и которая навлекла на ее автора неудовольствие властей предержащих. Против И. Сеченова было даже возбуждено судебное преследование.

Каким же образом наше тело обеспечивает такое великое множество движений, каким механизмом снабдила его природа и как этот механизм действует?

Согните пальцы правой руки в кулак. А теперь разогните указательный палец и взгляните на него так, будто видите первый раз в жизни. Подвигайте им и, если хотите, ощупайте его пальцами левой руки. Убедитесь, что он состоит из трех косточек, которые могут сгибаться одна относительно другой. Пользуясь терминами механики, можем назвать указательный палец трехзвенным механизмом, его фаланги — звеньями, а суставы, соединяющие фаланги, — шарнирными сочленениями или просто шарнирами. Крайняя, третья фаланга пальца — конечное звено механизма — может поворачиваться относительно следующей, второй, только одним способом — в направлении ее сгибания и разгибания; как говорят в механике, она обладает одной степенью подвижности. И вторая фаланга относительно первой тоже может сгибаться и разгибаться только в одном направлении — еще одна степень подвижности.

Первая фаланга может поворачиваться относительно пясти — еще одна степень подвижности. Закрывая палец в кулак, вы используете одновременно все три степени подвижности.

А теперь откройте кисть, поверните ее ладонью вверх и попробуйте отвести указательный палец вправо. Удалось? Вот еще одна степень подвижности. Так устроены четыре пальца руки — каждый имеет четыре степени подвижности. Пятый палец — большой, состоит из двух костей, сообщающих ему две степени подвижности, а благодаря подвижности кости пясти, с которой он шарнирно соединен, получает еще две степени подвижности и, таким образом, тоже обладает четырьмя степенями подвижности. Итак, только пальцы и только одной руки обладают двадцатью степенями подвижности.

Откройте теперь пальцы и подвигайте всеми имя, расслабив кисть. Заметьте, как свободно движется пясть, к которой присоединены все пять пальцев, и как благодаря этому значительно расширяется подвижность всей кисти. Пясть состоит из восьми костей, которые в очень небольших пределах, но все-таки могут двигаться одни относительно других.

Из 206 костей, составляющих скелет нашего тела, свыше 50 образуют кисти рук. Свыше 50 звеньев, обладающих большой, ограниченной или малой подвижностью, образуют механизмы кистей с пальцами! В технике таких механизмов нет.

Вот почему буфетчице удавалось так легко и быстро брать блюдце и чайную ложечку, нож и стакан, апельсин и щипцы. Вот почему человек с одинаковой легкостью берет щепотку соли, молоток и напильник, шариковую ручку, перо и винтовку, иголку, горсть песка и ручку мясорубки.

Рука состоит из кисти, предплечья и плеча. Кисть присоединена к предплечью сложным сочленением, позволяющим сгибать ее в двух направлениях и поворачивать относительно продольной оси — еще три степени подвижности. Чрезвычайно подвижным сочленением является плечевой сустав; будучи шаровой конструкцией, он обеспечивает большую свободу движений в трех направлениях. Три сустава — три шарнира руки: лучезапястный, локтевой и плечевой — добавляют 7 степеней подвижности к тем 20 степеням, какими обладают пальцы кисти. Итак, механизм руки имеет ни много ни мало 27 степеней подвижности. Такой свободой движений не обладает ни одно техническое устройство, и ни одно даже не приближается к такому уровню подвижности. И вторая рука обладает еще 27 степенями свободы.

Но это еще не все, если говорить о подвижности нашего тела в целом. Она ведь достигается не только за счет рук. Человек — позвоночное животное Его руки посредством лопаточных костей, ключиц, ребер присоединены к основе скелета, к позвоночнику, составленному из 33 массивных костей — позвонков. Из них 24 позвонка обладают хотя и очень ограниченной, но все-таки определенной подвижностью один относительно другого. Позвоночный столб — гибкая, гнущаяся в любых направлениях колонна, сообщающая телу, всем его отделам чрезвычайно высокую устойчивость и вместе с тем подвижность. И наконец, большой вклад в подвижность тела вносит еще один механизм опорно-двигательный аппарат — ноги, которые по своему устройству напоминают устройство рук и также состоят из десятков костей, обладающих относительной подвижностью. Остается только удивляться тому, с какой щедростью, с каким избытком подвижности "сконструировала" природа "живой механизм".

Скелет нашего тела, этот живой механизм, покрыт мышцами, обеспечивающими сгибания и разгибания каждого из подвижных сочленений. Одну только кисть с пальцами обслуживают 28 мышц, а вся скелетная мускулатура насчитывает не одну сотню мышц — двигателей этой невероятно сложной и подвижной машины. И здесь природа не поскупилась, обеспечив человека такими широкими возможностями двигаться и строить движения при самых различных нагрузках и сопротивлениях, в самых необычных условиях, что до сих пор вопрос о предельных возможностях человеческого организма является предметом острых дискуссий физиологов, медиков, специалистов по спорту.

Человеческий организм наряду с прочими его качествами — своеобразный двигатель внутреннего сгорания, потребляющий в день приблизительно 2 килограмма пищи, такое же количество жидкости и до 1 килограмма кислорода. Ни один из существующих сегодня искусственных источников энергии не может сравниться с человеческим организмом в отношении той рациональности, с какой горючее в нем превращается в энергию.

Путем тщательных, длительных тренировок можно добиться от этой "машины", 40 процентов веса которой составляют мышцы, самых невероятных результатов. Об этом сегодня знают миллионы любителей спорта, об этом свидетельствует история циркового искусства, умельцы "подковать блоху" всех профессий и специальностей.

Кому из любителей цирка не известно имя Олега Попова, выдающегося циркового артиста, стяжавшего мировую славу, в частности, одним из своих номеров, который называется "эквилибр (равновесие) на ненатянутой проволоке"!

Между двумя стойками провисает тонкий гибкий металлический канатик длиной 4–5 метров. К середине его подходит внешне неуклюжий человек в клетчатой кепке с гигантским козырьком и в тесном пиджачке, ставит ногу на проволоку; проволока натягивается, принимая форму латинской буквы V с широко разведенным раствором. Мгновение — и артист на раскачивающейся проволоке. Он ходит по ней, смещаясь далеко от середины, поворачивается, садится и ложится; стоя на проволоке, снимает пиджачок, жонглирует, все это с необычайной легкостью, не пользуясь никакими специальными предметами для поддержания баланса.

Он выполняет трюк, выполнить который, кажется, совершенно невозможно!

Анналы истории цирка хранят имя Эриха Вейса, венгра, проживавшего в США свыше 100 лет тому назад. Он выступал в цирке под именем Гарри Гудини, и при жизни его называли "человеком, творящим чудеса", "королем магов".

Среди его многочисленных трюков были трюки со всевозможными так называемыми освобождениями.

Путем постоянных специальных тренировок он научился делать со своим телом все или почти все, что ему заблагорассудится, складываться пополам, значительно увеличивать или уменьшать объем мышц и даже смещать кости в суставах.

Особенно ярко Гудини продемонстрировал свое искусство владения телом однажды в Канзас-Сити перед тысячами зрителей, будучи подвешенным за ноги в строгой смирительной рубашке на высоте 5 метров перед зданием почтамта. Начальник полиции перед этим заявил, что ни одному человеку в мире не удастся освободиться от нее, сколько бы он ни бился, и предложил пари на крупную сумму.

На следующий день в местных газетах появился отчет о небывалом представлении:

"Тысячи любопытных сограждан в молчании наблюдали, как блок медленно поднимал туго спеленатое тело мага. Наконец, слегка раскачиваясь, оно повисло высоко в воздухе. И почти сразу заключенный в жесткий брезентовый кокон Гудини начал извиваться, словно его охватили страшные конвульсии. Казалось, что у него просто нет костей, ибо связанные узлом рукава смирительной рубашки вскоре уже свободно болтались ниже его головы… По мере того как маг извивался и крутился, брезентовый кокон все больше сползал по телу к голове. Несколько энергичных рывков и конвульсий, и вот он уже собрался вокруг шеи, наподобие толстенного воротника. Освободившимися руками Гудини мгновенно развязал узлы шнуровки и сбросил смирительную рубашку вниз. По свидетельству очевидцев, эта процедура освобождения заняла у Гудини две с половиной минуты".

Почему вы не похожи на папу

Помните знаменитую сказку о мудреце — изобретателе шахмат, который на вопрос о вознаграждении, какое он хотел бы получить за свое изобретение, попросил положить на одну клетку шахматной доски одно зернышко риса, на вторую — два зернышка, на третью — четыре, на четвертую — восемь и т. д., при переходе на каждую следующую клетку каждый раз удваивая количество зернышек? Помните, какое астрономическое количество риса понадобилось бы, если попытаться до конца выполнить "скромное" пожелание мудреца и все 64 клетки доски заполнить по навязанному им правилу?

Давайте немного переиначим эту задачу. На каждой клетке шахматной доски (а их всего 64, то есть гораздо меньше, чем подвижных сочленений в нашем теле) укрепим электрическую лампочку. Пусть ее включению условно соответствует "включение" движения в одном из подвижных сочленений тела. Тогда та или иная комбинация включенных лампочек будет представлять то или иное сложное движение тела, или, как говорят физиологи, ту или иную двигательную синергию.

Сколько разнообразных движений сможет совершать механизм, составленный "всего лишь" из 64 подвижных сочленений? Каково разнообразие движений змеевидной цепочки, состоящей "всего лишь" из 64 звеньев, если каждое из звеньев обладает независимым приводом, который может включаться и выключаться по чьему-то желанию? Сколько времени надо, чтобы перебрать всевозможные комбинации движений, все варианты включенных и выключенных лампочек на шахматной доске?

Легко подсчитать, что если, например, перебор этих комбинаций поручить ЭВМ и если она будет его производить со скоростью миллиона комбинаций в секунду, то на полный перебор ей понадобится круглым счетом миллион лет!

Подвижность нашего тела иначе чем астрономической не назовешь. За всю жизнь — на производстве, в быту и при занятиях спортом — мы используем ничтожную долю всех доступных нам движений, ту их часть, какую успели освоить в период обучений и тренировок — в первые годы жизни чрезвычайно интенсивных, а затем все более редких и скудных, нацеленных не на приобретение все новых и новых двигательных навыков, а на поддержание на приемлемом уровне уже освоенных. Поддержание их силы, плавности, скорости выполнения. Ведь движения в действительности различаются не только потому, какие подвижные сочленения в них участвуют. Два движения, в которых участвуют одни и те же суставы, можно выполнять с различными скоростями и ускорениями так, что даже на глаз будет видна их полная непохожесть.

Именно вследствие избыточной подвижности, неимоверного разнообразия двигательных возможностей, заложенных в живом организме, его движения могут быть нежными и грубыми, грациозными и неуклюжими, собранными и расхлябанными. Именно поэтому рука человека — уникальное орудие труда, обладает универсальнейшими возможностями, может не только держать резец, карандаш и газовый резак, хирургический нож, паяльник и штурвал, но и работать ими, строить их движения и управлять этими движениями, регулировать их амплитуды, скорости и ускорения, дозировать усилия. Именно поэтому бури восторга вызывали и вызывают Уланова, Плисецкая и Павлова, и поэтому одному человеку за стойкой буфета удается за считанные секунды выполнить десятки сложнейших движений, еще и еще десятки, сотни, тысячи их, обслуживая вас, и тех, кто до вас, и тех, кто за вами.

Множество — очень удобное слово, которое особенно охотно применяют математики. У них оно имеет совсем не тот смысл, который ему часто приписывают в обыденной жизни, говоря, например: "множество посетителей заполнило выставочный зал", "я перебрал множество вариантов" и т. д. Число посетителей и количество вариантов можно пересчитать, пусть даже не на пальцах, а, например, по числу проданных билетов.

А математики под множеством понимают такие количества, какие невозможно сосчитать. За примером такого бесчисленного множества далеко ходить не надо.

Полностью разогните руку в локте, а затем согните ее.

Угол сгибания руки в локте составляет примерно 135°.

В локтевом суставе нет механизма, который бы делил этот угол на 10, 100 или 1000 частей, определяющих конечное число возможных положений предплечья относительно плеча. В пределах между двумя крайними положениями оно может занимать множество промежуточных — множество именно в том смысле, в каком это слово понимают математики, то есть бесчисленное множество.

Точно так же обстоит дело в любом другом шарнире живого механизма. В каждом из них, будь то плечевой сустав, коленный сустав или межпозвоночное сочленение, владельцу этого механизма доступно получить множество (бесчисленное множество!) относительных положений двух смежных костей.

В математике наряду с термином "множество" есть еще один термин "подмножество". Выражаемая этим термином как бы подчиненность подмножества множеству совершенно не означает, что подмножество в отличие от множества можно пересчитать. Ничего подобного! Просто этим подчеркивается, что данное подмножество входит в состав некоторого множества, как его часть. Например, множества возможных положений локтевого сустава, коленного сустава, других подвижных сочленений являются подмножествами возможных положений нашего тела — возможных его поз, как говорят физиологи. То же самое рассуждение относится к возможному множеству не только поз, но и движений тела, которое складывается из подмножеств возможных движений во всех его подвижных сочленениях.

Да, действительно! Из множества доступных поз и движений мы за всю жизнь успеваем освоить и использовать только малую часть. Но зато эта малая часть составляет наше "личное подмножество" поз и движений, оно наше и только наше, оно составляет и определяет многие черты нашей индивидуальности во всех проявлениях внешней деятельности.

В театре смотрят спектакль сотни зрителей. Приглядитесь к вашим соседям, к тому, как они сидят, как у них поставлены ноги, сложены руки и пальцы, как выпрямлена или согнута спина, как опущена или поднята голова; приглядитесь — и будете удивлены, как по-разному все они сидят.

Воинское подразделение движется парадным шагом.

Все меры приняты, чтобы все шагали как один. Одинаковые одежда и оружие, натренированные движения, которые с первого взгляда кажутся совершенно одинаковыми. Но приглядитесь и увидите, что, несмотря на все меры и усилия, каждый из солдат хотя и делает то же, что и его соседи, но по-своему. Каждый человек по-своему работает, говорит и смеется. Целых четыре миллиарда разных людей живут сегодня на свете, но потенциальное богатство поз и движений настолько велико, что если их было бы не 4, а 40 или 400 миллиардов, то и тогда все они были бы разными, каждый из них работал и двигался бы по-своему.

Нет, вы непохожи на вашего папу, начиная с того, что обязательно отличаются подмножества ваших с ним поз и движений. И он и вы не получили их в наследство, а благоприобрели в результате процессов обучения, тренировки, работы, жизни. А эти процессы протекали по-разному у вашею папы и у вас. Подозрение вызывает не тот факт, что вы на него непохожи, а попытка убедить, что вы с ним "как две капли воды".

Да, правда, ваше сходство с папой существует, оно заложено глубже, чем во внешних проявлениях двигательной активности, но и ваша непохожесть на него, как мы увидим дальше, не ограничивается непохожестью только поз и движений.

Когда речь идет о роботах, никто из их создателей думать не думает о том, чтобы оснащать их подвижностью с такой щедростью, с какой оснащен человек.

Сейчас не думают и в обозримом будущем не станут.

Но робот не будет роботом — человекоподобной, или, как говорят, антропоморфной, машиной, — не обладая высокой подвижностью, свойством избыточности, Ведь именно оно прежде всего необходимо, если хотим, чтобы машина была универсальной, годилась без переделок ее "начинки" для выполнения самых различных движений и работ. Только обладая этим свойством, робот в одиночку, может быть, когда-нибудь сумеет вас обслужить, находясь за буфетной стойкой. Конечно, если кому-нибудь когда-нибудь придет в голову так прямолинейно и бездумно автоматизировать человеческий труд.

Свойство множественности доступных поз и движений является одним из главных, какие стремятся воспроизвести ученые и инженеры в роботах.

В каком объеме и какими средствами они этого достигают? Об этом разговор впереди. Мы его откладываем на потом по той простой причине, что тело, в котором мы живем, обладает, помимо высокой подвижности, по меньшей мере еще двумя важными особенностями, которыми в том или ином объеме должны обладать антропоморфные системы — роботы.

Чтобы двигаться и работать в реальном мире, человек должен уметь чувствовать и мыслить. Только при этих условиях его движения могут быть рациональными, осмысленными. И робот, если он предназначен двигаться и работать в реальном мире, тоже должен уметь "чувствовать" и "мыслить". Конечно, по-своему, по-технически, не зря эти слова взяты нами в кавычки. Но как-то очувствлен он должен быть, и как-то должен мыслить его искусственный интеллект!

Разные нужные чувства

В очень беспокойном мире мы живем, непрерывно подвергаемся многочисленным раздражениям. Открывая глаза, видим движущихся вокруг нас людей, животных, машины, видим предметы и сооружения, облака и листву деревьев, ярко освещенные солнцем и затемненные.

Окружающий мир не немой фильм. Поток звуков — речи, музыки, сигналов, шумов — обрушивается на наши органы слуха, ароматы и запахи раздражают обоняние. Нам то тепло, то холодно, то кисло, то горько, то сладко, в транспорте иногда ощущаем головокружение или тошноту, в часы "пик" испытываем в толпе давления, ощущаем голод и жажду, когда время подходит к обеденному перерыву, ощущаем тяжесть кирпича или портфеля. Кажется, что в этом океане ощущений жить, может быть, и можно, но получать удовольствие от жизни трудно, можно работать, но трудно творить, и кажется, насколько лучше было бы жить в мире абсолютного покоя!

Но вот в Чикагском университете группу добровольцев "подвергли" полному покою. Их поместили в особый резервуар с теплой водой, на руки им надели перчатки, которые не давали возможности к чему-либо прикасаться, их уши слышали только легкий постоянный гул, а глаза были покрыты особым полупрозрачным материалом, пропускающим лишь постоянный тусклый свет. Что же оказалось?

Результаты опыта свидетельствовали, что при отсутствии внешних раздражений, какой бы то ни было стимуляции испытуемые не могли сосредоточиться. Добровольцы, решившие отдохнуть от массы впечатлений, очень быстро обнаружили, что лишь в течение нескольких часов могут выдержать полную изоляцию от внешнего мира. Потребность человека во взаимодействии с беспокойным миром является такой же необходимостью, как и потребность в воздухе, воде, пище и движениях.

Само свое существование человек ощущает, лишь поскольку органы чувств связывают его с окружающим миром и собственным телом.

Невозможно посадить человека в комфортабельный ящик, чтобы он ничего не делал и не подвергался никаким воздействиям и чтобы он при этом оставался в здравом уме и доброй памяти.

Даже для самых эгоистически настроенных людей ощущений собственного "я", приходящих изнутри, непрерывных размышлений на тему "как я себя сейчас чувствую" оказывается недостаточно, чтобы сделать их счастливыми.

Лишь сознание своей причастности к внешнему миру, которое дается непрерывным восприятием поступающих извне воздействий, отражением их в сознании, активным взаимодействием с окружающими людьми и окружающей средой, дает человеку ощущение полноты жизни.

А как же все-таки быть с тем океаном ощущений, воздействий и взаимодействий, в который вынужден вновь и вновь окунаться современный человек, открывая поутру глаза? Где та грань между абсолютным внешним покоем, который не устраивает никого из нас, и таким потоком информации, воздействий и взаимодействий, который подчас вызывает у нас желание поступить подобно тем анекдотическим боксерам, которые прекратили состязание, утверждая, что они не могут поспеть за судьями и комментаторами?

Надо сказать, что в определенной мере природа предусмотрела необходимость в установлении такой грани. Как ни один человек не может полностью использовать те двигательные возможности, то потенциальное богатство движений, которыми он располагает, как он всего лишь на малую долю, примерно на 1/10, использует свои мышечные возможности, точно так же он не использует, не может использовать полностью возможности своих органов чувств, тех входных каналов, через которые поступают потоки информационных воздействий.

Эти каналы всегда частично прикрыты, автоматически предохраняя организм от перегрузки, перевозбуждения. Открывая глаза, мы смотрим на все, нас окружающее, — смотрим на все, но видим далеко не все, а из того, что мы видим, замечаем лишь немногое. Каждый человек по-разному смотрит на открывающийся перед ним мир, реагирует лишь на малую часть той богатейшей информации, которая достигает его органов чувств и воздействует на них.

На оживленной улице города домохозяйка, держащая в руке сумку для провизии, замечает лишь продуктовые магазины, шофер такси — движущийся транспорт, пешеходов и своих будущих пассажиров, молодые люди — интересных девушек, иностранные туристы — памятники архитектуры, регулировщик уличного движения — нарушителей.

Весьма характерен в этом отношении эпизод, рассказанный одним французским психологом. В этом эпизоде речь шла о парижанке, которая чуть было не попала на улице под машину и обратилась с жалобой в полицию.

— Вы не запомнили номер машины? — задал ей естественный вопрос дежурный полицейский.

— Нет, — ответила пострадавшая, — но я могу сообщить следующие подробности: за рулем сидела некрасивая, немолодая женщина в белой шляпке с розовой вуалью, в темно-зеленом платье, в перчатках из свиной кожи.

Вероятно, если бы нашлись другие свидетели этого происшествия, то полицейский узнал бы другие подробности; не исключено, что кто-нибудь из них сообщил бы номер машины, а на вопрос: "Кто был за рулем — мужчина или женщина!" — недоуменно пожал бы плечами. Было бы странно, если бы дело обстояло по-другому, если бы все участники этого разбирательства дали одинаковые показания. Ведь каждый из них смотрит на окружающий мир по-разному, чувственные восприятия оценивает бессознательно, руководствуясь своими привычными представлениями, своими интересами, своим жизненным опытом. Трудно представить себе хотя бы двух людей, которые бы обладали одинаковыми представлениями обо всем их окружающем, одинаковыми интересами, пусть даже эти два человека — вы и ваш папа. Нет, вы непохожи на вашего папу не только потому, что обладаете разными наборами поз и движений, и посторонний человек, глядя на вас обоих со спины, почти наверняка никогда не догадается, что видит отца и сына. Вы с ним непохожи еще и потому, что из бесконечно разнообразного океана ощущений и впечатлений, в котором вы живете с момента появления на свет и до последнего вздоха, вы и ваш папа замечаете, отбираете, впитываете совершенно разное. И так же дело обстоит с четырьмя миллиардами других людей, так же оно обстояло, если бы их было 40 или 400 миллиардов.

В вагоне электрички, в автобусе, в магазине и в ВЦ обычно одновременно и непрерывно происходит множество разговоров. Но пассажиры, покупатели и операторы воспринимают главным образом только то, что представляет интерес лично для них, улавливают смысл и содержание слов только собеседника, приятеля. Остальное для них "пустой звук", подобный стуку колес, уличному шуму или шуму кондиционера. Небольшая тренировка в сочетании с желанием и неизбежной необходимостью позволяет пассажиру в вагоне спокойно читать книгу, машинистке в машинописном бюро безошибочно печатать рукопись, утомленному москвичу спать в комнате, открытые окна которой выходят на широченную и перегруженную транспортную магистраль, которую он до сих пор продолжает называть Садовым (?) кольцом.

Человек обладает многочисленными чувствами, связывающими его с внешним миром. Это не только те пять чувств, которые вошли в литературный обиход, не только зрение, слух, осязание, обоняние и вкус. Человек обладает чувствами равновесия, температуры, боли, голода, положения, движения, атмосферного давления и другими важными и нужными чувствами. Каждое из них обслуживается специальным прибором. Через посредство этих приборов беспокойный внешний мир непрерывно воздействует на тело, в котором мы живем, посредством их получаем извне всю информацию, которая необходима, чтобы вести нормальную человеческую жизнь.

Основу каждого из таких приборов составляют специальные чувствительные элементы, которые называют рецепторами. Именно на них воздействуют микроскопические порции энергии, в форме которых получают информацию наши органы чувств. А каждый из рецепторов в соответствии со своей "специальностью" отфильтровывает и пропускает порции энергии, характеризующие определенные изменения внешней среды. Нельзя заставить электрическую лампочку загореться, стуча по ней молотком, как нельзя забить гвоздь в доску, прикладывая к нему электрическое напряжение. Глаз человека подвергается воздействию света, звука и запаха, а реагирует только на свет.

Органы чувств человека, его нервная система точно так же, как скелетная и мышечная системы, обладают большими потенциальными возможностями, которые в условиях нормальной "эксплуатации" не перегружаются и используются далеко не полностью. Именно поэтому живые механизмы, двигатели, приборы могут служить своим владельцам десятки лет без замены, служить мягко и ненавязчиво, десятки лет не напоминая о себе и не привлекая внимания.

Но, конечно, при соблюдении многочисленных условий "нормальной эксплуатации", тут уж ничего не поделаешь! Эти условия содержатся в книгах о вкусной и здоровой пище и брошюрах о вреде обжорства, пьянства и курения, в правилах внутреннего распорядка в коммунальной квартире, служебных помещениях, домах отдыха, санаториях и вытрезвителях, в нормах ГТО, спортивных комплексах для лиц молодого, среднего и пожилого возраста. Одним словом, правил, инструкций, рецептов и советов касательно норм "эксплуатации" тела, в котором вы живете, уйма — дело только за вами. Как говорится: "Как аукнется, так и откликнется!"

Роботы не предназначаются для человеческой жизни, нормы их эксплуатации совершенно другие, но "чувства" необходимы и им. Конечно, сразу можно сообразить, что роботу не нужны чувства боли, голода и многие чувства, без которых человек не может обойтись. Не нужны, если, конечно, не прибегать к спекулятивнофантастическим интерпретациям, например, чувства голода как выключения подвода электроэнергии, а чувства боли как выхода из строя реле или обрыва проводника.

Но если уж мы замахнулись создать нечто по нашему образу и подобию, то ведь совсем нелишне будет поточнее узнать, как устроены и действуют эти живые приборы, каковы механизмы их использования, когда мы живем, движемся, работаем.