Алексей Боголюбов - Творения рук человеческих (Естественная история машин)

• Название: Творения рук человеческих (Естественная история машин)
• Автор: Алексей Боголюбов
• Издательство: Знание
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1988
• ISBN: 5-07-000028-4

История создания машин началась очень давно, и за две с половиной тысячи лет своего существования они прошли путь от элементарной водяной мельницы до машины автономного действия — робота, наделенного некоторыми способностями, присущими только человеку. Пользуясь биологической терминологией, можно сказать, что машины в процессе своего исторического развития непрерывно эволюционировали, и так как они созданы человеком и в определенном смысле моделируют движения его органов, то поиск общего между машинами и биологическими объектами оказывается совершенно правомерным, особенно при популярном изложении теории машин и механизмов.

---

Эта идея не нова. Мечты о создании механического человека встречаются в греческой мифологии, в сочинениях средневековых алхимиков и в трудах философов-просветителей. Еще два века назад многие механики работали над созданием автоматов, которые в большей или меньшей степени напоминали человека

и животных.

Создание систем, в чем-то схожих с человеком, стало возможным, когда высокой степени совершенства достигли ЭВМ. Роботы и манипуляторы появились в промышленности в первые годы второй половины века. Сначала они применялись там, где непосредственное участие человека в рабочем процессе было невозможным или опасным, — в атомной энергетике, в космосе, на морских глубинах, в некоторых химических производствах.

Только три десятилетия назад в США был выдан патент на автомат, который впервые назвали промышленным роботом, там же были всего за несколько лет построены первые образцы таких машин, вскоре попавшие в Японию. Теперь Япония ведущая страна по производству промышленных роботов, в котором заняты более ста фирм.

В нашей стране созданы роботы как универсального, так и специализированного применения. Их конструкции непрерывно совершенствуются. Семейства роботов и манипуляторов постоянно пополняются новыми образцами. Лишь несколько десятков лет отделяет нас от того времени, когда на Луне начала работать советская космическая станция, обладавшая системой искусственного зрения, которая смогла исследовать спутник Земли в непосредственной близости к нему. Американский луноход уже мог передвигаться по поверхности Луны по командам с Земли. В 1970 г. на Луну был доставлен с помощью автоматической межпланетной станции советский самоходный аппарат «Луноход-1», который имел шасси высокой проходимости и принимал команды с Земли. Через три года уже начал работать «Луноход-2» — автоматический аппарат с целым рядом усовершенствований.

Это было началом нового направления техники — космической техники, которая в течение последнего десятилетия развилась в важное универсальное направление.

Вообще же машины автоматического действия — это машины будущего. Постепенно они осваивают все большее и большее число функций человека и живого организма, очевидно, с их помощью будут решены не только специальные задачи машинной техники, но и одна очень важная, общая многим отраслям промышленности задача механизации трудоемких и тяжелых работ, которая до настоящего времени создает разрывы в цепи полной автоматизации производственных процессов.

Мы говорили уже о некоторых аналогиях между миром живых существ и миром машин. Обратим внимание на тот факт, что совершенствование живых существ, приобретение ими новых качеств и переход в «новое состояние» требуют многих миллионов лет. Сам человек развивался не менее двух миллионов лет. Машина же — результат человеческого творчества, напряженной и непрерывной работы мысли и умения целого ряда сменявших друг друга поколений, как уже говорилось, прошла свой путь совершенствования всего за две с половиной тысячи лет.

В настоящее время много работ по обслуживанию человека на производстве и даже в быту переложено на машины. Уже есть основание к общеизвестным «царствам» природы — растительному и животному — добавить «царство» машин.

В последние годы специалисты в области генетики далеко продвинулись в понимании сущности живых средств. Возникло новое научно-техническое направление — генная инженерия, исследующая возможность изменения биологической природы живого существа. Операции генной инженерии по своей сущности в чем-то подобны операциям совершенствования машины: и в том, и в другом случае объект приобретает навые свойства, отсутствующие у исходного.

Еще два века назад естествоиспытатели хотели подойти к животному и к человеку как к машинам. Но о сущности машины ясного представления еще не было, да и о человеке познания были весьма неполными. Поэтому подобным утверждением ставили знак равенства между двумя неизвестными объектами и из этого выводили далеко идущие следствия.

В настоящее время оба объекта — и человек, и машина — изучены значительно лучше. Поэтому попробуем выяснить то общее, что присуще обоим этим объектам, но с другой точки зрения. Принимая во внимание, что машины — это результат интенсивного человеческого труда и человеческой мысли, а также и то, что они создавались как искусственное продолжение (и развитие) того или иного органа человека, можно, стало быть, говорить об их естественной истории. Наш краткий экскурс в эту историю показал, что развитие машин шло, несмотря на кажущуюся хаотичность, по строгим закономерностям. Все излишнее, ненужное, возникающее на протяжении срока такого краткого по сравнению с жизнью человечества отбрасывалось и оставалось в памяти лишь как курьезы, не заслуживавшие серьезного внимания. Впрочем, здесь, как и в других областях человеческой деятельности, случались и ошибки: отброшенные «курьезы» оказывались интересным решением технической задачи, и к ним возвращались, но уже на новом техническом уровне.

Так как машины являются усовершенствованными и целенаправленными органами человека, то, очевидно, принципиальное подобие между живым существом и его механическим отображением все время возрастает. В особенности это относится к машинам автономного действия. Возникают машины с искусственным интеллектом, самообучающиеся машины и, очевидно, появятся в ближайшее время еще новые классы этих машин. Возможно, что в дальнейшем искусственный интеллект будет создаваться не на электронной, а на биологической нейронно-волоконной основе. Но все это — дело будущего.

В целом можно так сформулировать основные этапы эволюции машин: 1) от времени изобретения первых механизмов до конца первой трети XVIII в. — машина заменяет физическую силу человека, ее составляют двигатель, передача, рабочий орган; 2) с середины XVIII в. до середины XX в.— машина заменяет физическую силу человека и его умение; в ее состав начинают входить элементы регулирования и управления; 3) с середины XX в. до настоящего времени — машина заменяет физическую силу человека, его умение и некоторые его физиологические и психические функции; в ее структуру входят элементы регулирования, управления, искусственного интеллекта.

Строение механизма или "анатомия» машин

В конце XIX — начале XX в. в Англии жил и творил выдающийся художник-юморист Хит Робинсон. Объектом своих насмешек он избрал... машину. Он выдумывал машины для самых разнообразных и самых невозможных целей. Как правило, машины на его рисунках поражают своими размерами, грубостью техники исполнения и явным несоответствием между затраченной и получаемой работой. Сделаны они «из-под топора», связаны веревочками, карикатурны в прямом смысле этого слова, и несмотря на все это, их можно выполнить «в натуре» и даже заставить работать, что иногда и делалось, в частности, самим же художником. Более того, у него среди машиностроителей была такая высокая репутация, что они неоднократно «пользовались» его идеями.

В годы первой мировой войны карикатурист «перешел» на создание военной техники. Существует мнение, что он имеет несомненный приоритет в таких делах, как камуфляж, использование дымовых завес. Известно также, что его приглашал для разговора один из руководителей британского генерального штаба.

Генерал этот упорно старался узнать у художника, откуда он получил информацию относительно одного чрезвычайно секретного военного изобретения, и никак не хотел поверить, что художник сам додумался до него. Говорили даже, что сотрудники немецкого генштаба также не пропускали ни одного номера тех журналов, в которых карикатурист публиковал свои рисунки.

Выходит, что, несмотря на свой неприглядный внешний вид и крайнюю грубость конструкции, машины, нарисованные художником, обладали чем-то, что свойственно вообще всем машинам, — у них был присущий им «организм». Ведь, по мнению специалистов, машина есть устройство, создаваемое человеком для использования законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его производительности путем частичной или полной замены человека в процессе труда. Это устройство так или иначе занимается преобразованием энергии и материалов, переработкой информации.

Вычленяя то общее, что присуще любой машине, мы неизбежно придем к двум понятиям — машина и механизм. Оба эти понятия иногда перекрывают друг друга, но и в этом случае они описывают один и тот же объект, с двух, естественно, различных точек зрения. В только что приведенном определении машины на первом месте стоит ее «динамическая» сущность, т. е. то, что она производит работу, заменяя при этом человека.

Механизм — это приспособление для передачи и преобразования движения, а движение, в свою очередь,— обязательный атрибут машины; в этом ее существенное сходство с живым организмом.