Кто — кого?

Черепахи Уолтера вызвали подражание; семья электрических «животных» стала быстро плодиться. Их свойства и поведение варьировались, они оснащались устройствами выработки условных рефлексов. В течение нескольких лет «животных» строили ученые, потом студенты, потом школьники. В большинстве случаев авторы игрушек стремились уже не столько к внешнему сходству и не к тому, чтобы продемонстрировать возможность современных средств автоматики. Главная цель состояла в том, чтобы наиболее удачным образом промоделировать простейшие схемы поведения животного.

Подробные описания подобных «кибернетических» игрушек имеются практически во всех научно-популярных книжках по кибернетике и научно-популярных журналах. Поэтому вряд ли имеет смысл здесь повторять их. В последние годы увлечение этими игрушками стало проходить. Однако, несмотря на то, что непосредственного приложения в автоматостроении они не получили, нельзя считать, что время и труды, потраченные на их проектирование и постройку, затрачены впустую. Эти механические модели поведения живых «автоматов» были, наверное, необходимым этапом на пути создания автоматов будущего, и им вполне можно отвести местечко на верхней полке.

В подтверждение сказанному в 1962 году появилось сообщение, что в США построен макет манипулятора, непосредственно управляемого вычислительной машиной, обладающего свойством целесообразного «поведения» при взаимодействии с внешним миром. Поскольку этот макет является, очевидно, первым техническим устройством подобного типа, имеет смысл о нем рассказать настолько подробно, насколько это возможно, используя опубликованные материалы.

Идея построить такой манипулятор была высказана в конце 1958 года двумя американскими математиками и инженерами Клодом Шенноном, в частности немало времени занимавшимся «поведением» механических животных, и Марком Минским, специалистом в области так называемой интеллектроники — одной из молоденьких родственниц кибернетики.

В 1960 году молодой швейцарец Генрих Эрнст, аспирант Массачусетского технологического института, взялся за реализацию этой идеи под руководством ее авторов. В конце 1961 года макет был построен и прошел первые испытания.

Еще одна рука

Этот манипулятор представляет собой механическую руку, обладающую семью степенями свободы: двумя поступательными движениями в направлениях, показанных прямыми стрелками, тремя вращательными движениями — в соответствии с дуговыми стрелками. Непосредственно сам схват, состоящий из двух «пальцев», может выполнять еще два движения: 1) открытие — закрытие и 2) поворот относительно оси, сочленяющей его с вертикальной трубой.

Схват «очувствлен» и обладает «зрением» и «осязанием». В передней части каждого из пальцев расположено по «глазу» — фотодиоду, реагирующему на тени, отбрасываемые зачерненными объектами. Верхняя, нижняя и наружная грани каждого из пальцев оснащены контактными датчиками, работающими в двоичном коде: включен — выключен. Эти датчики сигнализируют о том, что рука наткнулась на объект нерабочими участками. Аналогичный датчик установлен в нижней части схвата; он включается, когда рука касается стола или пола.

На внутренней грани и переднем торце каждого пальца расположено по восемь датчиков, работающих уже не в двоичном коде, а генерирующих сигнал, величина которого пропорциональна силе нажатия на этот датчик.

Шесть датчиков собирают информацию о том, какие участки пальцев участвуют в схватке и с какой силой пальцы хватают объект. Два датчика, расположенные по бокам «глаза», регистрируют силу сопротивления объекта и получают косвенную информацию о том, что этот объект собой представляет.

И наконец, еще семь датчиков, для каждой из семи степеней свободы, обеспечивают обратную связь, сигнализируя о том, как механизмы отрабатывают программы действия.

Вся информация, собираемая рукой в процессе ее действия, передается в вычислительную машину. Там она обрабатывается и используется в процессе выработки программы, необходимой для выполнения поставленной задачи, например… собрать рассыпанные по полу кубики и сложить их в коробку. Эта программа поступает в исполнительные двигатели и механизмы, осуществляющие движения во всех подвижных сочленениях. Рука движется, собирает информацию, и… весь круговорот начинается сначала.

Электронно-механическое «существо» обладает подобием скелета и подобием мышц, подобием рецепторов и подобием мозга! Чем не зародыш Ирапожиса? Но к действию он еще не готов.

Поручая ребенку собрать кубики в коробку, вы должны быть уверены, что он вас правильно поймет. Он должен знать, что такое кубик и что такое коробка. Другими словами, ребенок может выполнить задание при условии, что его внутренний мир приведен в соответствие с окружающей средой и отражает ее настолько правильно, насколько это необходимо, чтобы правильно с ней взаимодействовать.