Юный техник, 2004 № 01

Долгое время люди не имели ни малейшего представления о строении и принципах действия своего тела. (Даже кровообращение человека и роль сердца были открыты Гарвеем только в XVII веке.) Отличие живого от неживого виделось прежде всего в способности или неспособности двигаться. Поэтому кукла, совершающая движение под действием скрытого в ней механизма, совершенно логично рассматривалась как живая. Не следует удивляться, что при таком толковании механические игрушки порождали легенды.

Рассказывают, что епископ, граф Больштедтский (1193–1280), более известный как философ Альберт Великий (рис. 2), построил автомат, способный двигаться и говорить.

«Он сделал его из металла и неизвестной субстанции, выбранной по велению звезд, и наделил духовными качествами посредством магических формул и заклинаний» — так говорит легенда. Но вот как выглядел факт.

Однажды граф пригласил в тайную мастерскую своего бывшего ученика, великого богослова Фому Аквинского, и показал ему механическую женщину. Она всего лишь поприветствовала Фому восклицанием и поднятием руки, но он счел это наваждением дьявола и разбил ее палкой. Альберт Великий успел лишь воскликнуть: «Фома, Фома, что ты наделал? Ты уничтожил мою тридцатилетнюю работу!»

Католическая церковь резко осудила такие опыты. Альберт Великий был на десять лет лишен сана епископа.

Но автоматы, хоть и не столь сложные, все же делали. Так, в одном из немецких музеев хранится механический жук, изготовленный в XIV веке. По размерам он не больше живого. Но даже сегодня его можно завести ключом, и он поползет, шевеля всеми своими шестью ножками.

Изредка делались протезы рук или ног, которые могли совершать простейшие движения за счет управления при помощи оставшейся части органа. К ним относились с таким же страхом и почтением, как и к куклам-автоматам. Это подтверждает мрачная немецкая сказка о рыцаре Гец фон Берлихенгеме. Он в бою потерял руку, но искусный мастер сделал ему новую, железную. Она верно служила своему хозяину словно живая.

Когда рыцарь умер, рука выползла из могилы и… Чем она занялась, уж догадайтесь сами.

Однако XVIII век приносит расцвет автоматостроения. Он был облегчен успехами точной механики и вызван небывалой потребностью аристократии в роскоши и развлечениях. Появляются механические люди, животные, птицы. Их показывают на праздниках, в цирках, в специальных «кабинетах чудес».

Так, лондонский часовщик Кристофер Пинчбек в 1732 году создал механический театр с различными пьесами. В одной из них был концерт с механическими музыкантами, на другой — панорама Гибралтара. Там плавали корабли и маршировали войска. Была пьеса, где происходила игра графа с собакой в реке. В действе одновременно участвовало около ста фигур.

Подобных театров появилось немало. До той поры программа управления автоматами задавалась при помощи вала с кулачками или диска с отверстиями. Это были весьма громоздкие устройства.

Но в 1728 году француз М.Фалькон высказал идею о возможности управления станками при помощи перфокарт. Так назывались кусочки картона с пробитыми в них отверстиями. Их прощупывали «механические пальцы», включавшие и выключавшие движение различных механизмов автомата. Перфокарты занимали в сотни раз меньше места, чем кулачки и диски, да к тому же были просты в изготовлении.

Широко применял их знаменитый создатель автоматов, француз Жак де Вокансон (1709–1782). Его «флейтист» и «барабанщик» (рис. З) имели рост взрослого человека, отличались изяществом манер и прекрасной игрой.

Рис. 3

Созданная им утка (рис. 4) крякала, махала крыльями, клевала зерно и даже его переваривала…

Рис. 4

Изобретатель понял, что эпоха безудержного веселья приходит к концу, а сам принцип управления при помощи перфокарт пригоден и для целей серьезных. В конце жизни он попытался создать действующую с их помощью машину для изготовления узорчатых тканей, но закончить ее не успел.

После революции правительство Франции предложило французскому изобретателю Ж.-М.Жаккару восстановить машину Вокансона. Однако Жаккар предпочел сделать машину заново. Она могла ткать узоры любой сложности и перенастраиваться путем простой смены перфокарт. Это был первый автомат, принесший человечеству практическую пользу. Подобные машины применяются и поныне.

С изобретением перфокарт «интеллект» автоматов резко возрос, но это по-прежнему был всего лишь интеллект попугая, монотонно повторяющего одни и те же фразы, звуки, движения. Однако монотонные операции присутствуют и в таком действительно высоком умственном труде, как, например, составление государственного бюджета или вычисление планетных орбит.

Для этих целей английский математик Чарльз Бэбидж в 1822 году предложил построить вычислительную машину, управляемую при помощи перфокарт. Практически это был компьютер, но только не на транзисторах, а на шестеренках. Построив его благодаря экспериментам с механическими куклами, люди могли вступить в век кибернетики на 120 лет раньше. Однако полная машина Бэбиджа оказалась слишком сложна для техники своего времени, и построили лишь макет.

В конце XIX века в создании человекоподобных (антропоморфных) механических автоматов воцарилось затишье. Но идея универсального антропоморфного автомата возродилась в XX веке уже на новой — «электрической» почве.

Машины и приборы как бы начинают обретать органы чувств, присущие человеку. Появляются электрический глаз — фотоэлемент, электрическое ухо — микрофон и искусственная гортань — телефон. А изобретение компьютера и развитие микроэлектроники позволило создать для роботов компактные системы управления, которые, впрочем, так и не превзошли мозг человека, хотя бы в том, что им не по силам изобрести что-то новое.

А. ИЛЬИН

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

«Комп» в кармане, или Авторучка для Джеймса Бонда

Еще недавно суперагентов, в карманах которых помещается не только целый арсенал оружия, но и собственный вычислительный центр с практически неограниченными возможностями, описывали лишь фантасты. Сейчас подобная техника доступна многим, полагает старший научный сотрудник Института информатизации образования Российской академии образования Д.Ю. УСЕНКОВ. Ему и слово.

Художник Ю. СТОЛПОВСКАЯ

От настольного к переносному

Помните девиз капитана Немо? Mobilis in mobile — подвижное в подвижном. Ныне им могут руководствоваться многие из нас. Подвижность или мобильность, то есть способность быстро реагировать на изменения в окружающем мире, — одно из деловых качеств, без которых сложно достичь успехов в карьере. Современный инженер или научный работник проводит немало времени в командировках и деловых поездках, и всюду он должен иметь возможность полноценно работать, общаться с коллегами, получать доступ к ресурсам глобальной компьютерной сети. А значит, должны стать мобильными — компактными, легкими, надежными — и персональные компьютеры, без которых сегодня ну просто никуда.

С настольным компьютером (или, как его называют специалисты, «десктопом») многие уже знакомы не понаслышке. Если у кого-то нет своего собственного «электронного друга», то наверняка он есть у кого-то из знакомых или, например, в школьном классе информатики.

Современный компьютер — существенное подспорье и в работе, и в учебе, и в отдыхе: с его помощью можно набрать, отредактировать и сверстать текст доклада, произвести необходимые вычисления, просмотреть Web-сайты и переслать информацию по электронной почте…

Компьютер, к тому же, — это и целая библиотека «электронных книг» — справочников, энциклопедий, учебников и развлекательного «чтива». И конечно же, «персоналка» позволяет просматривать любые рисунки, слушать звукозаписи, смотреть видеофильмы, играть в самые разные компьютерные игры. А некоторые хитрецы, дополнив свой «комп» специальной платой «ТВ-тюнера», смотрят на дисплее и телепередачи…

Современный ноутбук.

Варианты «разумного телефона».

Но, увы, все это доступно, только пока вы находитесь дома. Никто не рискнет взять с собой громоздкий ящик дисплея с системным блоком в придачу, да еще клавиатуру и мышку! Тяжело и неудобно. Да и работать на принесенном, а скорее привезенном компьютере можно только там, где есть электросеть и достаточно места, чтобы «развернуть» компьютер из «транспортного» положения в «боевое».

Учитывая все это, разработчики электронной аппаратуры несколько лет назад разработали действительно переносные компьютеры, получившие название «лэптоп» — дословно — «наколенник». Они представляют собой нечто вроде чемоданчика-«дипломата». На откидывающейся верхней крышке изнутри размещен монохромный жидкокристаллический дисплей, в самом чемоданчике — стандартная клавиатура, а под ней вся электронная «начинка». При необходимости к лэптопу подсоединяется дополнительная аппаратура, блоки памяти, дисководы и т. д.

Со временем мощность такого компьютера существенно выросла. Нынешнее поколение переносных компьютеров, получившее теперь новое название «ноутбук» — «записная книжка», — куда легче и тоньше своих предшественников. Современный ноутбук, умещающийся в небольшой дорожной сумке и весящий какой-нибудь килограмм «с хвостиком», по своим возможностям уже ничуть не уступает настольным компьютерам. Миниатюризация, правда, стоит дорого, а потому хороший ноутбук обходится его владельцу в 3–5 раз дороже, чем настольный компьютер.

Вычислительный центр на ладони

Дороговизна не единственный недостаток ноутбуков. Они все же великоваты. Поэтому многие предпочитают пользоваться электронными записными книжками, или «палмтопами» («наладонниками»).

Современный палмтоп и вправду умещается на ладони. Почти всю площадь корпуса занимает жидкокристаллический экранчик, клавиатуры же нет вообще никакой, кроме нескольких кнопочек. Вместе с тем, это тоже полноценный компьютер. На нем можно обрабатывать тексты, графику, звукозаписи и даже видео. С его помощью можно принимать и отправлять электронную почту, а в последнее время появились палмтопы и со встроенной цифровой фотокамерой.

А вот клавиатура и мышь для работы с палмтопом излишни. Роль клавиатуры выполняет сам сенсорный экран. Он чувствителен к нажатию, так что указать операционной системе нужный пункт меню или ярлычок можно простым касанием специального «стила» (похожего на карандаш стерженька со скругленным концом), а то и пальцем.

Если нужно ввести текст, то на экранчик выводится изображение клавиатуры, и достаточно вводить символ за символом прикосновениями к нарисованным «клавишам». Впрочем, некоторые современные палмтопы умеют распознавать даже рукописный текст (если, конечно, у их владельца не слишком скверный почерк), «рисуемый» стилом прямо на экране.

«Шариковые ручки» — компьютеры.

«Вселенская шпаргалка»

Хотя палмтопы относительно недороги, они пока для многих — экзотика. Сотовый телефон куда распространеннее. И конечно же, владельцам «мобилок» или «сотиков» тоже хотелось бы иметь возможности, о которых говорилось выше. Поэтому «продвинуты» модели «мобильников» уже снабжаются «полнокнопочной» приставной мини-клавиатурой, получают и отправляют электронную почту, заменяют радиоприемник, аудиоплейер, фотоаппарат и телевизор.

Такие сотовые телефоны, по сути, почти превратившиеся в микрокомпьютеры, получили название «смартфон» — «разумный телефон». В самом ближайшем будущем предполагается, что такие приборы станут нашими верными помощниками. С их помощью можно не только общаться, но и ориентироваться в незнакомом месте, благодаря встроенной спутниковой системе позиционирования. А их память способна вместить даже «универсальную книгу» или «вселенскую шпаргалку» сразу по всем предметам школьного или институтского курса.

Зачем компьютер в ручке?

Очередная мечта— разместить полноценный компьютер, например, в шариковой ручке. Пока эти мечты реализованы лишь в виде лабораторного прототипа. Тем не менее, предполагаемые возможности впечатляют. Например, устройство P-ISM, придуманное японской компанией NEC, — это персональный компьютер, оснащенный клавиатурой и дисплеем, сканером и планшетом, а заодно мобильный телефон и кредитная карточка. И все это — в корпусе размером в обычную шариковую ручку!

Самое забавное, что этой ручкой можно писать. При этом встроенный в ее пишущий узел миниатюрный сканер способен распознавать написанное (либо напечатанное, если провести ручкой вдоль строки текста) и сохранять текст во встроенной памяти. Кроме того, любая информация, хранящаяся во внутренней памяти этого устройства, может быть считана по радиоканалу и передана «электронному секьюрити», который откроет вам кодовый замок, кассиру при оплате покупки в магазине или же турникету в общественном транспорте. Наконец, несколько таких устройств, соединяясь по радио в своеобразную вычислительную сеть, смогут заменить собой обычный компьютер. Причем встроенный миниатюрный лазерный проектор одной из «ручек» будет передавать «полноразмерное» экранное изображение на стену, а другой — «нарисует» на столе виртуальную световую клавиатуру, «нажатия» на которую пальцами устройство воспринимает как работу на обычных клавишах.

Согласитесь, такой техники нет пока даже у самого Джеймса Бонда.

ПАНОРАМА

«ГОЛОВОЛОМКА» НА ШОССЕ

Недавно компания Bombardier продемонстрировала последнюю разработку — прототип моноцикла EMBRIO, который фирма позиционирует как «средство индивидуального передвижения в развлекательных целях».

Моноцикл с объемом двигателя 1000 куб. см отличается прежде всего тем, что не засоряет окружающую среду (источником питания служит водородный элемент). А в отличие от нашумевшего устройства под названием Segway, которое снабжено двумя колесами, у моноцикла, как следует из названия, всего одно.

Не падает же моноцикл потому, что, как и Segway, снабжен системой гироскопов и, в принципе, способен удерживать равновесие даже без седока, балансируя на месте. Впрочем, на стоянке и при длительном хранении для удобства можно выдвинуть еще два дополнительных колеса. При старте дополнительные колеса убираются, и это «чудо техники», как уверяют его создатели, сможет развить скорость 250–300 км/ч.

Что будет с водителем моноцикла, когда ему вдруг понадобится резко затормозить перед каким-нибудь препятствием? Это пока не известно, поскольку проект существует только на бумаге и в компьютере, а в «железе» может появиться лить в 2025 году. Если, конечно, появится вообще. Ведь широко разрекламированный Segway уже столкнулся с неприятностями. На шоссе его не пускают, поскольку автомобили могут сбить водителя этой двухколесной тележки. И на тротуар тоже» поскольку водители тележек могут сбить пешеходов.

ЕЩЕ ОДИН САМЫЙ БОЛЬШОЙ

Во Франции спущен на воду и начал ходовые испытания самый большой в мире пассажирский океанский лайнер «Куин Мэри-2». В отличие от своего предшественника «Куин Мэри», спущенного на воду в 1934 году, новое судно обладает почти вдвое большим водоизмещением (150 000 т), берет на борт почти на 500 пассажиров больше и имеет соответственно большие размеры (длина корпуса — 345 м).

Таким образом, печально известный «Титаник» оттеснен теперь на третье место в мировой табели о рангах. Интересно, какова будет судьба нового лайнера? Ведь его предшественники прожили не очень счастливую жизнь. «Титаник», как известно, утонул в первом же рейсе. «Куин Мэри», совершившая до начала Второй мировой войны несколько успешных рейсов через Атлантику, во время военных действий была переоборудована в плавучий госпиталь, а после войны так и не смогла вернуть себе былой славы. Через океан начали летать самолеты, и многие пассажиры уже предпочли пересекать Атлантику за несколько часов, а не за несколько дней.

Правда, создатели нынешней «Мэри» полагают, что смогут привлечь пассажиров комфортом — на борту есть спортплощадки, бассейны, киноконцертный зал, планетарий и даже собственный пивзавод.

И все же им вряд ли удастся потягаться и по размерам, и по комфорту с «плавучим городом» — кораблем «Фридом», строительство которого начато в США. Длиной он будет около 500 м. Предполагается, что этот корабль будет совершать кругосветные рейсы, время от времени заходя в те или иные порты. На его борту будет постоянно проживать от 15 до 30 тысяч человек.

У СОРОКИ НА ХВОСТЕ

УЗЕЛКИ НА ПАМЯТЬ.

…Физики из Пенсильванского университета экспериментально доказали, что на основе углеродных нанотрубок можно создать запоминающие устройства невиданной ранее емкости.

…Загрязнение воздуха над крупными городами приводит к тому, что молнии там ударяют на 30–40 процентов чаще, чем в сельской местности, утверждают исследователи из Техаса.