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.

---

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.

Г. Галилей тоже нуждался в точном времени и изобрел (хотя и не построил) маятниковые часы, в которых колебания маятника и счет их числа производились автоматически. В этом изобретении, как в капле воды, проявляется удивительное слияние инженерного таланта с талантом ученого.

Г. Галилей — выдающийся ученый-механик. Его работы по формированию основных принципов механики имеют основополагающее значение для современной науки. Вместе с тем полученные им глубокие результаты он иллюстрировал на наглядных примерах решения практических задач. В качестве одного из таких примеров он рассмотрел задачу о качании маятника. И получил с первого взгляда явно неправдоподобный результат. Его выкладки показывали, что время одного полного качания, если можно так выразиться, время одного "тик-так", остается одним и тем же при различных размахах маятника, при условии, что они из очень большие. Догадаться об этом чисто интуитивно, путем прямого изобретательства, просто невозможно! Было невозможно во времена Г. Галилея, так же как в наше время невозможно просто взять и догадаться, чему равна, например, первая космическая скорость.

Работа Г. Галилея по исследованию движения маятника, положившая основу всей современной теории колебаний, — работа выдающегося ученого. А дальше?

А дальше на первый план выступает искусство выдающегося инженера и изобретателя. Вот как можно представить себе ход его мысли.

Если время качания практически не зависит от величины размаха маятника, то, значит, каждое его качание отсчитывает один и тот же промежуток времени, каждое качание — точная единица времени, даже если размахи маятника не совсем одинаковы. И значит, считая число качаний, мы можем точно измерять время!

Все, что нужно было знать, чтобы изобрести маятниковые часы, Г. Галилей уже знал как ученый-механик. Оставалось "только" их изобрести! И если, следуя за рассуждениями и выкладками Г. Галилея, можно понять, как он обнаружил изохронность маятника (то есть постоянство времени его качания), то как он изобрел новый принцип действия часов, каков этот галилеевский "механизм" процесса изобретательства, понять нельзя и сегодня. По той простой причине, что сегодня, как и во времена Герона и Г. Галилея, изобретательство в значительной мере остается особым продуктом человеческого творчества, некоторой разновидностью искусства, требующей особого таланта, дарования. Маятниковые часы не мог бы изобрести ни один "просто ученый" и ни один "просто изобретатель". Г. Галилей совмещал обе эти "специальности", он мог изобрести часы, и он их изобрел!

И еще одно имя нельзя не вспомнить в связи с историей автоматов, отсчитывающих время. Это имя выдающегося голландского механика, физика и математика Христофора Гюйгенса, которому исполнилось 13 лет в год смерти Г. Галилея.

При всех положительных качествах маятниковых часов им свойствен тот существенный недостаток, что они очень чувствительны к изменениям положения, к всяческим сотрясениям и движениям их корпуса.

И вот X. Гюйгенс, на протяжении ряда лет занимавшийся усовершенствованием часов, предложил использовать в качестве источника периодических движений не маятник, а систему "баланс-спираль".

Представьте себе небольшое кольцо со спицами и втулкой, сидящее на свободно поворачивающейся оси, — это баланс. А спираль — спиральная пружинка, внутренний конец которой закреплен неподвижно, а наружный соединен с кольцом. Баланс и спираль образуют такую же колеблющуюся систему, как и маятник, обладающую тем же свойством изохронности. Но центр тяжести баланса в отличие от центра тяжести маятника совпадает с осью его качания. При этом на точность отсчета времени не влияют ни толчки, ни тряска, совершенно недопустимые для маятниковых часов. Теперь время можно было "носить с собой".

Свою систему X. Гюйгенс предложил ровно 300 лет назад. Если вы сегодня снимете заднюю крышку ваших наручных часов, то убедитесь, насколько долговечным может быть талантливое техническое решение. И постепенно часы, бывшие некогда драгоценным и уникальным прибором, стали сначала предметом роскоши, доступным только очень богатым людям, потом ими обзавелись люди просто богатые, затем зажиточные… В наше время семиклассник опаздывает на урок не только по школьным, но и по своим часам.

Часовщики — люди, которые строили первые автоматы, получившие широкое практическое применение.

Во времена X. Гюйгенса и много лет спустя часовщик производил часы сам с начала до конца. Вооруженный набором инструментов и приспособлений, он пилил, обтачивал, резал, сверлил… Он один владел десятками профессий, владел в совершенстве, фигурально выражаясь, умел "подковать блоху". Он изготовлял одни часы за другими, вносил в их конструкцию усовершенствования. Часы отсчитывали не только часы и минуты, но и дни и годы, они били, звонили, играли мелодии. Множество частей, движущихся с разными скоростями, давало простор фантазии часовщика. Ведь к каждой из них можно было с помощью простого механизма присоединить другие части уже не часового механизма, а искусно изготовленного зверька, птицы, куклы. Времени на их изготовление можно было не жалеть. Драгоценные уникальные часы заказывали короли и принцы, папы и цари. Все больше людей самых разнообразных специальностей привлекалось к изготовлению часов, необходимых для этого материалов и инструментов.

К середине XVIII века часовое дело стало целой отраслью производства, вероятно, тогда единственной, требовавшей столь широкого разнообразия технологических операций и точности их выполнения.

"Я не мыслю-значит, меня нет?"

Удивительно ли, что именно среди часовых дел мастеров появились выдающиеся умельцы, поражавшие своими изделиями весь мир. Их механические создания, внешне похожие на животных или на людей, были способны выполнять наборы разнообразных движений, подобных движениям животных или человека, а внешние формы и оболочка игрушки еще более усиливали ее сходство с живым существом. Именно тогда появился термин "автомат", под которым вплоть до начала XX века понимались, как это указывается в старинных энциклопедических словарях, "такие машины, которые подражают произвольным движениям и действиям одушевленных существ. В частности, называют андроидом машину, производящую движения, похожие на человеческие". (Заметим, что "андроид" — греческое слово, означающее человекоподобный.)

Годами длилась постройка такого автомата, и даже сейчас непросто понять, каким образом удавалось, действуя кустарными приемами, создавать уйму передач, размещать их в малом объеме, увязывать воедино движения многих механизмов, подбирать нужные соотношения их размеров. Все детали и звенья автоматов были выполнены с ювелирной точностью; они были скрыты внутри фигур, приводя их в движение по довольно сложной программе.

Мы не будем сейчас судить о том, насколько совершенными "животноподобными" или "человекоподобны ми" казались тогда движения этих автоматов и андроидов. Лучше просто передадим слово автору статьи "Автомат", опубликованной круглым счетом 100 лет назад в энциклопедическом словаре, изданном в Санкт-Петербурге, как тогда назывался Ленинград.

Вот два отрывка из этой статьи с совершенно незначительными изменениями, дающие представление о том, как выглядели эти автоматы и какое впечатление они производили на зрителей:

"…Гораздо удивительней были автоматы, устроенные в прошлом веке французским механиком Вокансоном. Один из его андроидов, известный под именем "флейтиста", имевший в сидячем положении, вместе со своим пьедесталом, 2 арш. 5½ вершка вышины (то есть около 170 см), играл 12 разных пьес, производя звуки обыкновенным вдуванием воздуха изо рта в главное отверстие флейты и заменяя ее тоны действием пальцев на прочие отверстия инструмента.

Другой андроид Вокансона играл левой рукой на провансальской свирели, правой рукой играл на бубне и прищелкивал языком по обычаю провансальских свирельщиков. Наконец, бронзированная жестяная утка того же механика едва ли не самый совершенный из всех поныне известных автоматов — не только подражала с необычайной точностью всем движениям, крику и ухваткам своего оригинала: плавала, ныряла, плескалась в воде и пр., но даже клевала пищу с жадностью живой утки и выполняла до конца (разумеется, при помощи сокрытых внутри ее химических веществ) обычный процесс пищеварения. Все эти автоматы были публично показаны Вокансоном в Париже в 1738 году…"