И. Артоболевский - Знакомьтесь - роботы!

• Название: Знакомьтесь - роботы!
• Автор: И. Артоболевский
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Детская образовательная литература
• Год: 1979

В книге рассказано о зарождении и развитии одного из важнейших направлений автоматизации, связанного с появлением нового класса машин — роботов которые моделируют двигательные функции человека.

---

Обыкновенное чудо

Имя древнегреческого ученого Герона, работавшего в Александрии и потому прозванного Александрийским, упоминается в современных энциклопедиях всего мира, кратко пересказывающих содержание его рукописей.

Две тысячи лет назад он завершил свой труд, в котором систематически изложил основные научные достижения античного мира в области прикладной механики и прикладной математики (причем названия отдельных разделов этого труда: "Механика", "Пневматика", "Метрика" — звучат вполне современно). Диву даешься, как много знали и умели его современники. Он описал устройства (которые до недавнего времени назывались "простые машины"), использующие принципы действия рычага, ворота, клина, винта, блока; он собрал многочисленные механизмы, приводимые в движение жидкостью или нагретым паром; изложил правила и формулы для точного и приближенного расчета различных геометрических фигур. Прямо-таки античная техническая энциклопедия, написанная одним человеком. Он не всегда, правда, указывал источники и руководства, которыми пользовался, работая над своим трудом, но так он поступал не по злому умыслу. Скорее всего имена многих изобретателей и мастеров древности были задолго до него стерты временем. Кем и когда были изобретены винт и блок, кто первым догадался использовать пар в качестве источника энергии привода? Вряд ли на эти и многие другие вопросы история техники когда-либо получит ответы.

Герона Александрийского мы здесь вспомнили не только, чтобы лишний раз удивиться, что примерно в одно и то же время и примерно в одном и том же месте на земном шаре писались и Библия, и Механика с Метрикой. Мы его вспомнили еще и потому, что в его трудах фигурировали описания не только простых машин, но и автоматов, действующих без непосредственного участия человека на базе принципов, используемых еще и в наши дни.

Ни одно государство, никакое общество, коллектив, семья, ни один человек никогда не могли существовать без того, чтобы так или иначе не измерять время. И способы таких измерений изобретались в самой глубокой древности. Сначала это были естественные способы, не требующие никаких специальных знаний и технических ухищрений. Восход солнца, заход солнца, его промежуточные положения — этими ориентирами должен был обходиться первобытный человек. И он, вероятно, прекрасно ими обходился. Сейчас даже трудно себе представить, какую пользу мог бы ему сослужить современный будильник или хронометр.

Во мраке тысячелетий погребено имя того, кто, воткнув палку в песок, не только заметил, что тень от палки меняет в течение дня свое положение и длину (это люди замечали, наверное, задолго до него), он сделал гораздо больше. Он не просто заметил нечто новое, но сумел по-новому посмотреть на, может быть, уже известное явление и сумел использовать его так, как прежде не сумел использовать никто. Тогда это было так же трудно, как и сейчас, и несомненно, что человек, придумавший первые солнечные часы, был гениальным изобретателем, независимо от того, какое он получил авторское вознаграждение.

Мы не знаем, сколько сотен, а может быть, и тысяч лет людей устраивали солнечные часы со всеми возможными их усовершенствованиями. Но в конце концов стало ясно, что никакие усовершенствования не могли устранить их органических пороков. Днем их выводила из строя пасмурная погода, по ночам они вообще не действовали. А люди вошли во вкус, они жаждали возможности измерять время все более точно, днем и ночью, так как их, наверное, приглашали на ответственные совещания и в гости к ответственным лицам.

Как им удавалось сговариваться настолько точно, насколько это было необходимо, и какой смысл тогда вкладывался в понятие "точно" — сейчас никто не знает. Но уже в глубокой древности в Китае и Индии появилась клепсидра — водяные часы.

Этот прибор получил широкое распространение. В Египте клепсидра применялась еще в XVI веке до нашей эры наряду с солнечными часами, ею пользовались в Греции и Риме, а в Европе она отсчитывала время до XVIII века нашей эры. Итого, почти 3,5 тысячелетия! Не правда ли, есть все основания отнести клепсидру к автоматам-долгожителям!

Герон упоминает своего современника, древнегреческого механика и изобретателя Ктезибия. Среди его изобретений и конструкций есть и клепсидра, которая и сейчас могла бы служить украшением любой выставки технического творчества.

Представьте себе вертикальный цилиндр, расположенный на прямоугольной подставке. На этой подставке установлены две фигуры. В одну из этих фигур, изображающую плачущего ребенка, подается вода. Слезы ребенка стекают в сосуд в подставке клепсидры и поднимают помещенный в этот сосуд поплавок, соединенный со второй фигурой — женщиной, держащей указатель. Фигура женщины поднимается, указатель движется вдоль цилиндра, который служит циферблатом этих часов, показывая время. День в клепсидре Ктезибия был разделен на 12 дневных "часов" (от восхода до захода солнца) и 12 ночных "часов". Когда сутки кончались, открывался слив накопившейся воды, и под ее воздействием цилиндрический циферблат поворачивался на 1/365 полного оборота, указывая очередные день и месяц года. Ребенок продолжал плакать, и женщина с указателем вновь начинала свой путь снизу вверх, указывая дневные и ночные "часы", заранее согласованные с временем восхода и захода солнца в этот день.

"Чудо — всякое явление, кое мы не умеем объяснить по известным законам природы". Так определяет слово "чудо" толковый словарь В. Даля. Можно быть уверенным, что ни сам Ктезибий и никто из его современников понятия не имели о тех законах природы или законах механики, которые управляли движениями этого автомата. Ктезибий творил обыкновенное техническое "чудо", для этого ему служили его руки, его талант и уроки, полученные им от его учителей.

Автоматы, отсчитывающие время, по утверждению К. Маркса, были первыми автоматами, созданными для практических целей. Поэтому для нас они представляют особый интерес. А Герон в своих трудах описывает и другие автоматы, также использовавшиеся в практических целях, но совсем другого характера, в частности первый известный нам торговый аппарат — устройство, автоматически отпускавшее за деньги "святую воду" в египетских храмах.

Во все времена приверженцы всех религий больше или меньше верили в чудеса, которыми полны священные книги и изустные учения. Они верили в чудеса и жаждали чуда. Неудовлетворенный спрос обычно рождает разочарования. Это опасно потому, что за разочарованием может последовать неверие. Поэтому спрос должен был быть удовлетворен. Этой цели служили многие "рукотворные" чудеса, и в том числе описанный Героном торговый автомат.

Время с собой

Механические часы тоже автомат-долгожитель. Он изготовляется и совершенствуется добрую тысячу лет.

Этот длительный процесс оказал огромное влияние на развитие точных наук и на становление самых различных технологий. В связи с совершенствованием механизмов часов и созданием новых принципов их устройства было сделано множество научных открытий и технических изобретений.

Точное время нужно было, конечно, не только для того, чтобы точно являться на свидания и званые ужины. Определение местонахождения корабля в открытом море требует знания точного времени, которое можно хранить на корабле только при помощи достаточно точных часов. Знания точного времени требуют астрономические наблюдения, измерения скоростей движения экипажей, людей и животных, физические, механические, химические опыты, выполнявшиеся учеными, неисчислимое множество технологических процессов, сама жизнь человеческого общества. Точное время "добывали" изобретатели, механики, инженеры и ученые. Иногда все эти специальности совмещались и выступали в одном лице. Достаточно назвать хотя бы двух из числа таких лиц, чтобы понять, какое место всегда занимала проблема точного времени.

Первое упоминание о механических часах относится к VI веку нашей эры. Первые более или менее достоверные сведения о построенных часах приходят к нам из IX и X веков. До XVI века у часов была только одна часовая стрелка; в сутки они "врали" не меньше чем на пятнадцать минут, в качестве источника энергии в них использовался опускающийся груз. А затем темп усовершенствования часов сильно ускорился.

Великий итальянский физик Г. Галилей в одном лице совмещал первооткрывателя, ученого, изобретателя и инженера. На основании дошедших до него сведений из Голландии об изобретенной там зрительной трубе он в 1609 году построил подобную трубу, дававшую трехкратное усиление. Казалось бы, в этом особенное лишь то, что он выступал здесь в качестве инженера.

Но он первым в мире догадался направить эту трубу на ночное небо. То, что он увидел, представляло собой не одно, а целый спектр великих открытий. Он открыл ни много ни мало — новую неожиданную картину мира, увидел удаленность звезд, вращение Солнца, пятна на нем и многое другое, из чего складывается современная астрономия. Он догадался, что, увеличивая оптические возможности телескопа, человек будет видеть в ночном небе все больше и больше. Г. Галилей расширил нашу вселенную и изменил о ней все представления своих современников, став великим открывателем в ту ночь, когда взглянул в свой телескоп на небо.