Двуликий электронный Янус

Молекулярная биология и генная инженерия тоже находятся под влиянием средств машинной графики. Они, например, позволяют ученым разрабатывать порошки с улучшенными моющими свойствами. В Сан-Франциско ведущий разработчик молекулярных моделей Роберт Лангридж использует компьютер для наглядного изучения белков и ДНК, создавая их компьютерные изображения, которые говорят об их структуре и взаимодействии больше, чем длинные словесные описания.

Современные киноманы, привыкшие к буйству красок на экранах телевизоров и кинотеатров, часто сетуют, что старые черно-белые фильмы, даже снятые лучшими мастерами кинематографа, производят на них удручающее впечатление. На заре кинопроизводства, когда еще не было цветной пленки, иногда малым тиражом выпускались раскрашенные фильмы: кадрики расцвечивались вручную анилиновыми красками. Сколько же времени и усидчивости требовалось!

Канадский инженер У. Маркл более двадцати лет назад создал систему, которая с помощью ЭВМ переписывает старые черно-белые фильмы на магнитную пленку, одновременно придавая изображению цвет. Оператор системы, рассматривая первый кадр фильма на экране телемонитора, дает указания, какому объекту какой цвет придать. При этом в его распоряжении «электронная палитра» из 4080 тонов и оттенков. Дальше компьютер действует сам, придавая каждому объекту выбранный цвет и даже учитывая игру светотени. Когда в кадре появляется новый предмет или картина полностью меняется, звуковой сигнал привлекает внимание оператора, и тот дает новые указания.

На «оцвечивание» одного кадра тратится три секунды, на полуторачасовой фильм у тренированного оператора уходит 72 часа рабочего времени. «Оцвеченные» видеокопии старых фильмов Маркл продает для домашних видеотек. Нет принципиальных препятствий и к тому, чтобы перевести магнитную запись на цветную кинопленку, пригодную для демонстрации в обычных кинотеатрах.

– Ах как нам их не хватает, – вздыхают поклонники кинематографа, просматривая старые ленты с любимыми Мэрилин Монро, Фернанделем, Анной Маньяни. Видимо, то же чувство скорби по ушедшим из жизни актерам руководило канадцами Дэниелем и Надей Тальманн, когда они в 1989 году взялись за создание компьютерного видеофильма. Семиминутный ролик «Место встречи – Монреаль» передает на экране такой сюжет: Мэрилин Монро беседует с известным американским актером Хамфри Богартом. Сходство компьютерных образов с реальными персонажами заставило адвокатов двух бывших кинозвезд предъявить претензии программистам. Правда, все закончилось миром.

Дэниель поделился секретами создания своего компьютерного сюжета. По фотоснимкам и кадрам из фильмов были изготовлены гипсовые фигуры актеров. Компьютер «считал» все параметры с этих образов… «Нам нужен был лишь исходный вариант, – пояснил Дэниель. – Это компьютер заставил актера на дисплее двигаться, говорить и улыбаться. Улучшенная программа позволяет закладывать образы действующих лиц прямо с фотографий, а если герой вымышленный – то из компьютерного каталога…»

Более совершенная программа воссоздает образы столь похожие на истинных героев, что лишь настоящий ценитель кино может распознать подделку. Актерам же, невзирая на титулы и звания, видимо, придется хорошенько постараться, чтобы выдержать конкуренцию со своими электронными двойниками.

В начале декабря 2005 года по НТВ был показан фильм Эндрю Никкола «Симона», в котором роль главной героини играет виртуальная женщина. Этот показ стал поводом вернуться к событиям десятилетней давности, когда в Санкт-Петербургском Доме журналиста прошла пресс-конференция бывших наших соотечественников Вики Арсеньевой и Марка Левина. Подобно многим своим коллегам-программистам, оставшись в начале 90-х годов без работы, эти талантливые ребята перебрались в США, где попытались заняться новомодным перспективным делом – компьютерным обеспечением кино– и телеиндустрии. Вместе с ранее оказавшимися за океаном соотечественниками они образовали творческую группу «Альфа», названную так по первым буквам фамилий ее членов.

Чтобы встать на ноги и наработать стартовый капитал, ребята из «Альфы» вначале сделали пробный рекламный ролик для шляпной индустрии, где роль привередливого покупателя, примерявшего шляпы разных фасонов, исполнял виртуальный Чарли Чаплин.

К несчастью для себя, творческая группа жила еще советскими категориями и не успела познать все «прелести» рынка. Образец виртуальной рекламы был в пробных целях прокручен по одному из частных телеканалов, и тут же возник прецедент: кто-то из многочисленных наследников любвеобильного Чарли подал на «Альфу» в суд за использование его дедушки в рекламных целях. А точнее, поставил вопрос ребром: хотите дедушку – платите!

На пресс-конференции волшебники «Альфы», оживившие на экране давно умершего киногероя, рассказывали об этом без улыбки, – судебная тяжба была в разгаре и грозила обернуться крахом всех их дальнейших планов. Правда, у их адвоката был главный козырь: ролик с Чаплином еще не был зарегистрированной рекламной продукцией, а лишь демонстрацией возможностей новейших компьютерных технологий.

Впрочем, «Альфа», несмотря на название, вовсе не была лидером в сфере виртуального кино. Еще в конце 80-х известный немецкий режиссер Вольфганг Петерсен, автор фильмов «Подлодка» и «Бесконечная история», снял киноленту «Любимый враг» с использованием компьютерной симуляции: космический корабль летит во Вселенной, а у зрителя создается впечатление, что съемка велась камерой, летящей рядом с кораблем. Затем камера проникает сквозь его стены и демонстрирует интерьеры его помещений и палуб. Но это не макеты и не комбинированная съемка, – корабль существовал лишь в памяти компьютера. Шесть суток подряд работали новейшие по тем временам ЭВМ, чтобы создать виртуальный интерьер виртуального космического корабля.

Но компьютер способен создавать не только мертвые интерьеры. С его помощью можно делать все, что угодно человеческой фантазии, или имитировать то, что существует, существовало или будет существовать в природе. Недаром девизом «Альфы», образованной бывшими нашими соотечественниками, стала строчка из известной советской песни: «Мы рождены, чтоб сказку сделать былью». И речь, естественно, не идет только об «оживлении» сказочных или фантастических персонажей, хотя нынешняя голливудская космическая и прочая кинофантастика уже не может существовать без компьютерных технологий. «Альфа» замахнулась на следующий этап: оживить на экране давно умерших кинозвезд и заставить их играть роли в современных фильмах.

Разумеется, и до «Альфы» предпринимались подобные попытки. В частности, Дэниель и Надя Тальманн сделали небольшой ролик, в котором встретились за столом и общались Богарт и Мэрилин Монро. К сожалению, эта имитация была довольно грубой, смахивающей на мультипликацию, поскольку «оживлялись» гипсовые фигуры актеров. «Альфа» же сразу начала работать с фото– и кинокадрами, чтобы виртуальный персонаж был неотличим от своего прообраза. И эта процедура намного сложнее, чем оживление сказочного или доисторического персонажа вроде динозавра или птеродактиля. Наши читатели сами могут убедиться, купив в любом киоске видеодиск, что эти давно вымершие существа в научно-популярных английских фильмах выглядят и ведут себя как живые. Но создателям этого виртуального «Парка юрского периода» было несомненно проще, – зрителям не с чем сравнивать их работу.

Иное дело – оживший на экране всеми легкоузнаваемый киногерой. И хотя первые попытки создания виртуальных персонажей тоже относятся к концу 80-х, в них были использованы некие безликие образы. Так, в Англии на телеэкране появился виртуальный доктор, а звездой среди американских компьютерных персонажей стала дама «Секси Робот». Поразительно естественные движения виртуальной женщины были скопированы у живой танцовщицы. Но уже следующий шаг – синтезирование живого или уже давно умершего персонажа, требовал существенно больших затрат компьютерного времени. А поскольку компьютерная техника в последние десятилетия развивалась стремительно и давно пройден рубеж быстродействия в миллиард операций в секунду, для реализации подобной возможности понадобилось всего несколько лет, особенно в связи с развитием новых систем цифрового телевидения.

Для сравнения хочу напомнить, что первые виртуальные персонажи создавались на киностудии «Бавария» с помощью суперЭВМ научно-исследовательской лаборатории авиации и космонавтики с быстродействием в несколько миллионов операций в секунду. При этом одна-единственная секунда фильма состоит из 24 фазовых кадров, а для создания одного фазового кадра обычный компьютер должен работать целый час. Однако специалисты по виртуальному кино полагают, что решающую роль в их деле могут сыграть не скорость быстродействия и объем памяти компьютера, а программное обеспечение и ноу-хау сотрудников.

Конечно же, ныне здравствующие кинозвезды категорически против, чтобы их потеснили на экране ожившие мертвецы. Но у режиссеров, продюсеров и авторов фильмов прямо противоположное мнение. Виртуальным киногероям не надо платить фантастические гонорары, они не капризничают, не напиваются во время съемок и не садятся на иглу. А главное, не умирают внезапно в разгар съемок фильма. Не выдам большого секрета, если напомню, что уже в нескольких голливудских фильмах по этим причинам роли доигрывали виртуальные персонажи. А в одном из них актрису, категорически отказавшуюся сниматься в постельных сценах, безропотно заменила виртуальная дублерша.

Создатель «Симоны» строит сюжет своего фильма на том, что в разгар съемок отказалась дальше работать капризная кинозвезда, и режиссеру приходится заменить ее компьютерной программой. Так рождается виртуальная женщина – Симона. Кстати, сам Эндрю Никкол обеими руками за виртуальных актеров. По его словам, «они идеальные исполнители воли режиссера. Они не болеют, не умирают, не капризничают и всегда готовы к работе». По-видимому, для большей интриги фильма фамилия исполнительницы роли Симоны в титрах не значится. А вот ребята из «Альфы» хотят пойти дальше.

Компьютерные изображения теперь можно встретить повсюду: на телевидении в качестве заставок видеоканалов, в рекламных роликах в виде пляшущих фруктов или поющей зубной пасты, в журналах с ультрасовременными иллюстрациями, на дисплеях практически всех научных и производственных лабораторий мира.

А вот другой вариант. Лондонская картинная галерея Хайп весной 2004 года обратилась к художникам и дизайнерам всего мира с предложением прислать по электронной почте (или по обычной, но на цифровых носителях) свои произведения. Было обещано, что все работы будут распечатаны, а затем развешаны на стенах залов галереи. Организаторы утверждали, что располагают принтерами огромных размеров и широким набором чернил, поэтому могут гарантировать полное сохранение первоначального замысла автора.

Цель выставки – дать возможность малоизвестным художникам показать свои работы. Первыми пришли файлы из Китая, Индии и Гонконга. С экспонатами выставки можно ознакомиться не только в Лондоне – они есть и на сайте галереи в Интернете.

А вот вариант попроще. Редко навещаете маму и бабушку? Одна американская компания весной 2007 года предложила такое решение – виртуальный семейный прием пищи. Видеопанель и камеры, установленные над столом, позволяют создать иллюзию совместной трапезы или чаепития, как бы далеко вы ни находились от своих родных.

Лет 15 назад в промышленности развитых капиталистических стран произошел настоящий бум. С тех пор почти ежедневно одна новинка сменяет другую. Например, фирма «Интел» недавно представила первый в мире микропроцессор, содержащий миллион транзисторов. Такой чип, размером в четыре раза меньше обычной почтовой марки, еще сильнее ускорит построение изображений. Общество, не имеющее средств машинной графики, вскоре будет представляться столь же необычным, как мир до изобретения пластмассы.

И то сказать. Миллионы изделий, выпускаемых в США, были спроектированы, начерчены и представлены на экране компьютера прежде, чем началось их промышленное производство. Благодаря машинной графике ученые смогли заглянуть внутрь молекул, проследить процессы, происходящие внутри умирающей звезды или в ходе ядерного взрыва. Человеческому разуму стало доступно ранее недостижимое. Все, что только можно себе вообразить, может быть изображено в мельчайших подробностях, в любых формах, подвергнуто анализу и изучению в любом разрезе и под любым углом зрения, в любом цвете и с любым увеличением. Каково?!

В промышленности – от аэрокосмической до легкой и текстильной – конструкторы широко используют компьютерные рабочие станции с графическим программным обеспечением, что позволяет свести к минимуму утомительную чертежную работу, освобождая время для творческого проектирования. Поскольку срок, проходящий от зарождения первоначальной идеи нового изделия до выпуска конечного продукта, становится все более критическим фактором, определяющим его успех на рынке, системы автоматического проектирования все настойчивее вторгаются в производственный процесс.

Да, во многих конструкторских бюро кульманы заменены мониторами компьютеров и инженеры-проектировщики не чертят, а комбинируют свои конструкции из готовых чертежей отдельных узлов и деталей, заложенных в память ЭВМ. Автоматизированное проектирование очень ускоряет и упрощает работу инженера, но, как показал эксперимент, проведенный в Техническом университете Дрездена (ФРГ), на ранних стадиях проектирования работа по старинке, с ватманом, карандашом и рейсфедером, предпочтительнее.

Большой группе студентов, будущим инженерам, умеющим работать с компьютерными программами для конструирования, в 2004 году предложили разработать гриль для барбекю. При этом 22 студентам дали только бумагу и готовальни, другим 22 пришлось самостоятельно рисовать свои наброски на компьютерном планшете, пользуясь электронным карандашом, а третью группу вооружили компьютерами с новейшей программой автоматического конструирования.

Результаты первых двух групп не только превосходили успехи компьютерных конструкторов, но и появились заметно быстрее. «Рукодельные» наброски к тому же легче читались. По мнению психологов, проводивших эксперимент, карандаш гораздо проще в обращении, чем компьютер с его сложной системой команд и меню. Умственные усилия уходят в основном на то, чтобы управиться с программой, а не на поиск элегантных инженерных решений. В дальнейшем же при конкретизации замысла лучше воспользоваться компьютером.

Не только художники, но и скульпторы, печатники, видеорежиссеры получили в лице компьютерной графики новое могучее изобразительное средство. Она создает такую свободу для их творчества, которую невозможно было себе представить еще десять лет назад. Имея на своей электронной палитре 16 миллионов цветов, художник может в считанные секунды изменить цвета своей композиции, нажатием кнопки на клавиатуре придать ей другой ракурс или добавить еще один источник освещения.

Хочу напомнить, что автомобильная промышленность первой взяла на вооружение проектирование изделий с помощью компьютера. Если он помогает и в его изготовлении, это уже называется автоматизированным производством. В настоящее время оно используется почти во всех областях, начиная с автомобилестроения и кончая архитектурой.

Возможность анализа на компьютере различных вариантов решения задачи делает компьютерную графику мощным инструментом проектирования. Изображения, на создание которых раньше уходили многие часы, теперь появляются за доли секунды, ведь на экранах обычных графических рабочих станций располагаются уже миллионы светящихся точек, так называемых пикселей.

Неограниченный набор возможностей при этом имеют архитекторы. Заказчик может изучить проект здания, полученного на компьютере, под любым углом зрения и при любом освещении задолго до начала строительных работ. Архитектор и заказчик могут посмотреть на будущий объект в любой сезон и в любое время суток, изменить окружающую обстановку, увидеть объект с другой улицы, изнутри и даже из окна пролетающего самолета. Использование законов оптики и огромного многообразия оттенков позволяет создавать очень сложные изображения, воспринимаемые как высококачественные фотографии.

Средства машинной графики широко используются и в знаменитой Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико), где во время Второй мировой войны создавалась атомная бомба. Из 250 суперкомпьютеров серии «Крей», существующих в мире, 11 работает в Лос-Аламосе. Представитель этой лаборатории пояснил: «В 1980 году для того, чтобы получить три изображения на суперкомпьютере «Крей-1», я трудился всю ночь. Пять лет назад – одну секунду, а сейчас работа идет в реальном времени со скоростью 30 картинок в секунду. Я хочу, чтобы работу ограничивала лишь моя глупость или мое воображение, но не машина».

Иногда исследуемые объекты требуют очень тщательного изучения и расчета. Так произошло, например, с неисправными соединительными узлами «Челленджера», ставшими причиной его трагического взрыва и гибели американских астронавтов. Соединения были наглядно воспроизведены на экране после введения в компьютер их параметров. Компьютерный анализ поведения этих узлов при различных нагрузках позволил инженерам ясно увидеть, как топливный бак от холода вышел из строя и стал причиной крупнейшей американской трагедии за всю космическую эру.

«Поместив» самого себя внутрь изображения, инженер из исследовательского центра НАСА изучил иллюзорный поток горючего, вытекающего из топливных баков космического корабля. При этом он пользовался прибором стереоскопического зрения и так называемой цифровой перчаткой, позволяющей «мановением руки» манипулировать виртуальными струями горючего. Каково?!

Часто компьютерное моделирование – единственный способ получить информацию, в частности при разработке нового сверхзвукового самолета, который будет летать со скоростью 28 тысяч километров в час. «Поскольку ни одна аэродинамическая труба не способна создать такие условия, проектирование и испытания проводятся с помощью машинного моделирования и графики», – продолжает инженер.

Одна из наиболее «горячих» областей применения машинной графики – научная визуализация, позволяющая увидеть, как будут развиваться те или иные процессы. Она позволит открыть тайны фундаментальных законов природы. Лучшие телескопы, например, могут предоставить только неподвижный кадр развертывающегося гигантского выброса из черной дыры – центра далекой галактики. Эти видимые телескопами выбросы могут быть длиной в миллионы световых лет. «Анимационное» моделирование позволяет изучать их вблизи в любом условном цвете и при любой скорости развития процессов.

Но то, что делается сейчас, – только начало. Промышленная революция в США в свое время заняла полвека. Но лишь десятилетие потребовалось для того, чтобы американцы стали первым в мире обществом, зависимым от компьютеров. Потому не будет преувеличением сказать, что возможности машинной графики огромны и ограничиваются только человеческим воображением. Машинная графика – это мост между человеком и удивительнейшими из машин, когда-либо им созданными.

Например, с помощью формул так называемой фрактальной геометрии, которая позволяет изображать облака, горы и другие природные формы, можно создать пейзаж неведомого мира. Каждое изображение состоит из подобных друг другу мельчайших элементов («фракталов», в частности, маленьких горок), которые, в свою очередь, сами примыкают друг к другу в виде последовательно уменьшающихся копий. Таким образом, мощные компьютеры в союзе с интеллектом человека и его творческим даром уже который год несут людям прогресс и духовное наслаждение.

Компьютер – шахматный супермен

Попытки создать машину – соперника человека за шахматной доской – насчитывают более двухсот тридцати лет. Еще в 1769 году Вольфганг фон Кемпелен, советник при дворе австрийской эрцгерцогини Марии-Терезии, подарил ей «автомат, умеющий играть в шахматы». Диковинку возили по королевским дворам Европы. Сам Наполеон Бонапарт сражался с автоматом и, увы, проигрывал. Слава «механического шахматиста» стала громкой, однако на самом деле в агрегате был ловко упрятан человек. Обман продержался почти полстолетия и открылся только в 20-х годах ХIХ века. За это время в автомате сменили друг друга несколько выдающихся шахматистов того времени.

Нынче подобный обман заведомо обречен на провал. Да и нужды в нем нет – появились мощные компьютеры, разработкой шахматных программ для которых занимаются специальные коллективы. В 1977 году на рынок были выброшены первые шахматные микрокомпьютеры – идеальные партнеры и хорошие игроки, к тому же вполне доступные по стоимости. Они всегда под рукой, с ними не стыдно помериться силами, точнее говоря, интеллектом.

Согласитесь, играть в шахматы с роботом – занятие довольно интересное. Такой робот-соперник был в 1981 году сконструирован в Лос-Анджелесе, штат Калифорния. Он имел механическую руку и с первого взгляда походил на игрушечный строительный кран. Садясь играть с ним в шахматы, можно быть уверенным: противник он достойный, хотя может вам и проиграть. Ведь его «квалификация» зависит от используемой программы, которая может быть рассчитана как на начинающих, так и на профессионалов. А чтобы вы не чувствовали, что ваш соперник – бездушная машина, конструкторы решили его немного «очеловечить». Он может «радоваться» и «огорчаться» ходом игры с помощью вмонтированного в него звукового устройства.

Правда, несмотря на успехи компьютеров в шахматных баталиях, еще до недавнего времени считалось: до гроссмейстерских высот им пока очень далеко. Это устоявшееся мнение буквально опрокинула сенсация, разразившаяся в шахматном мире в сентябре 1988 года. Программа для компьютера, созданная в университете Карнеги-Меллона, победила в демонстрационном матче бывшего чемпиона США по шахматам А. Денкера (кстати сказать, фамилия в переводе с немецкого означает «мыслитель»). Впервые в истории шахмат ЭВМ переиграла гроссмейстера.

Но уже через два месяца компьютер, запрограммированный другой творческой группой из того же университета, превзошел сенсационное достижение своего предшественника. Названный «Дип Сот» (Глубокомысленный), этот компьютер стал одним из победителей международного турнира в Лас-Вегасе (США), в котором участвовали около ста ведущих шахматистов мира. Над досками задумчиво склонялись многие шахматные знаменитости, в том числе экс-чемпион мира Михаил Таль.

В этом напряженном шахматном состязании первые два места поделили компьютер и английский гроссмейстер Э. Майлс. Новая шахматная звезда – «Глубокомысленный» – одержал ряд побед над мастерами и даже обыграл популярного датского гроссмейстера Бента Ларсена, входящего в число пятидесяти сильнейших шахматистов мира. Хотя за людей отомстил другой гроссмейстер – американец У. Браун, поражение Ларсена от ЭВМ стало сенсацией. Ведь в играх турнира «Дип Сот» набрал такое количество очков, которого достаточно для получения звания международного гроссмейстера.

За это достижение создатели программы для «Глубокомысленного» были удостоены приза в 10 тысяч долларов из фонда, учрежденного известным ученым, специалистом в области информатики Эдвардом Фредкиным, а гроссмейстер Макс Эйве должен был «с прискорбием признать, что компьютеры играют год от года все лучше».

И дальше события развивались довольно красноречиво. 23 октября 1989 года состоялся беспрецедентный в истории шахмат матч между чемпионом мира Гарри Каспаровым и сильнейшим в мире шахматным компьютером «Дип Сот». Поединок проводился в Нью-Йоркской Академии искусств и привлек пристальное внимание не только любителей шахмат, но и специалистов в области компьютерной техники.

В первой партии белыми играл «Глубокомысленный» и проиграл на 53-м ходу. Во второй, заключительной, встрече, которая состоялась после небольшого перерыва, Г. Каспаров применил в дебюте новинку. Компьютер отреагировал на нее далеко не лучшим образом и заметно отстал в развитии дебюта уже с первых ходов. Атаку на короля чемпион мира провел в своих лучших традициях: пожертвовал коня, но вынудил противника расстаться с ферзем. «Дип Сот», правда, еще пытался организовать оборону, но уже на 37-м ходу был вынужден признать поражение.

– Партии были разными, – прокомментировал тот матч чемпион мира. – В первой я играл солидно и переиграл программу в позиционном стиле. Во втором поединке я намеренно с первых ходов стремился к осложнениям и выиграл уже в комбинационном ключе». Отвечая на вопрос, изменил ли он свое мнение, что ЭВМ не сможет превзойти сильнейшего шахматиста мира, Г. Каспаров ответил, что пока он делом доказал правоту своей точки зрения. «Но компьютеры совершенствуются. Мы уже видим, как они не играют до мата, а научились сдаваться», – сыронизировал он под дружный смех собравшихся.

Чемпион мира тогда шутил. Ведь «Глубокомысленный», по его мнению, делал ошибки на уровне среднего гроссмейстера. Однако создатели программы – четыре аспиранта и доктор наук, ставшие сотрудниками знаменитой электронной компании IBM, – отнюдь не собирались почивать на лаврах. Они объявили о намерении в четыре раза увеличить число специализированных микропроцессов, с помощью которых их детище будет анализировать свои и чужие ходы. Некоторые специалисты заявили, что этот более мощный «мозг» позволит компьютеру после нескольких лет тренировки выиграть главный приз Э. Фредкина в 100 тысяч долларов за победу над самым сильным шахматистом планеты.

Экс-чемпион США по шахматам Роберт Бирн, игравший с «Дип Сот», заявил, что трудно подготовиться в игре с машиной, поскольку она довольно часто меняет дебюты. Ее стиль не постоянен, как у человека, а изменяется в зависимости от заложенной программы. Благодаря своим богатым возможностям ЭВМ за 3 минуты анализирует миллионы вариантов и с помощью оценочных матриц делает выбор среди их крайне разветвленной системы. Не всякому человеческому мозгу такое под силу.

Чувствуете? А ведь еще совсем недавно считалось, что компьютеры напрочь лишены творческого воображения, следовательно, способны обыгрывать лишь посредственных шахматистов. Что это мнение уже тогда безнадежно устарело, свидетельствует хотя бы победа американского компьютера над гроссмейстерами Денкером и Ларсеном.

Но и это не предел компьютерных возможностей. Вскоре в Мюнхене во время сеанса одновременной игры шахматная ЭВМ «Мефисто-Порторозе» выиграла партию у Анатолия Карпова, бывшего чемпионом мира с 1975 по 1985 год и продолжавшего претендовать на этот титул. Если учесть, что ни при каких обстоятельствах прежде ни в одной шахматной партии компьютер не побеждал человека, обладавшего званием чемпиона мира, то проигрыш А. Карпова стал событием беспрецедентным, свидетельствующим о громадном прогрессе в разработке шахматных компьютерных программ.

Правда, в ходе этого сеанса бывший чемпион мира играл сразу против 24 соперников, среди которых был и «Мефисто-Порторозе». Но именно компьютер оказался единственным, кто выиграл у Карпова. Эта программа к тому времени уже несколько раз побеждала в чемпионатах мира по шахматам, проводимых среди ЭВМ. Когда экс-чемпиона мира попросили прокомментировать ход партии, он ответил: «Все было так же, как в игре против Гарри Каспарова: я допустил ошибку». Примечательно, однако, что электронный противник сумел воспользоваться ошибкой и вышел победителем.

Шахматные ЭВМ продолжали совершенствоваться. В мае 1993 года в Нью-Йорке состоялся турнир, в котором четыре гроссмейстера встречались с новыми шахматными микрокомпьютерами. В команду гроссмейстеров (а их тогда в мире насчитывалось 350) входили М. Длуги, Б. Гулько, П. Вульф и М. Роуд, а за сборную «электронных шахматистов» играли ЭВМ «Альфа», «Рекс Чесс», «Мефисто» и «Фиделити Марк-4». Симптоматично, что ни одному из гроссмейстеров не удалось добиться абсолютной победы. Микрокомпьютер «Альфа» выиграл в двух партиях из четырех и стал лучшим среди электронных «коллег». Среди гроссмейстеров сильнейшим оказался М. Длуги, который набрал 3,5 очка.

Разработка микрокомпьютеров дала и еще один неожиданный результат. В 1990 году впервые в истории шахмат гроссмейстера победил самый юный из когда-либо участвовавших в подобных матчах игрок – шестилетний ученик одной из начальных школ Лондона Джордж Хассапис. Проигравшей стороной стал американец Орест Попович. Матч длился всего 10 минут, победа пришла к чудо-ребенку – шахматисту с двухлетним стажем – после 19 ходов. Учили Джорджа древней игре брат и сестра, но постоянным его партнером за шахматной доской был микрокомпьютер. Ему во многом и обязан мальчик своей победой над гроссмейстером.

Но самой перспективной, пожалуй, является программа «Дип Сот». В июле 1991 года программист М. Кэмпбелл заявил в Мадриде, что американский шахматный компьютер с этой программой сможет победить чемпиона мира Гарри Каспарова в начале 1994 года. Он пояснил, что улучшения, внесенные в программу, приведут к тому, что ЭВМ от стадии грубой силы в расчете ходов перейдет к лучшей оценке позиций, поскольку ее базовые данные основаны на партиях, сыгранных гроссмейстерами. Если «Дип Сот II» имел механизм, способный проанализировать 8 миллионов позиций в секунду, то его следующая модификация, которая должна была появиться в конце 1993 года, наделена тремя главными качествами сильного шахматиста: расчетом ходов, оценкой позиций и принятием решений при скорости быстродействия уже целый миллиард операций в секунду. «Вот тогда мы и встретимся с Каспаровым, имея шансы на успех», – подытожил свое интервью агентству «Франс Пресс» Мюррей Кэмпбелл.

Заметим, что «Глубокомысленный» уже доказал свою эрудицию во время финала чемпионата 1992 года между Г. Каспаровым и А. Карповым. Он выявил в игре соперников ряд ошибок и неточностей, анализируя партии после их окончания. Не зря французский журнал «Сьянс э Авенир» назвал «Дип Сот» информационным монстром.

И все же чемпион мира не терял надежды. В интервью журналу «Шпигель» он сказал, что «шахматисты должны одновременно думать в трех измерениях: материальном, временном и позиционном. ЭВМ же, прежде всего, думает о материальном, правда, необычайно быстро. Если однажды она перестанет пренебрегать двумя другими измерениями, то это будет означать перелом». Когда же у него спросили, не окажется ли он последним чемпионом мира – человеком, Г. Каспаров ответил: «Я попытаюсь остаться им как можно дольше и защитить достоинство человечества». Хорошее намерение, но…

Быстрый прогресс шахматных компьютеров уже тогда был совершенно очевиден. Не переиграют ли ЭВМ в будущем все мыслимые шахматные партии, не исчерпают ли возможностей этой древней игры, которую знатоки относят и к области науки, и к искусству, и к спорту? Думаю, что такая опасность если и грозит, то очень не скоро.

Здесь уместно напомнить, что, несмотря на малую площадь доски с 64 клетками, игра в шахматы содержит в себе не менее 1043 возможных позиций, а число различных положений, которые могут занять на шахматном поле все 32 фигуры, выражается 52-значным числом

7 534 686 312 361 225 327*1033. Вариантов только первых десяти ходов в шахматах насчитывается столько, что, чтобы сделать их, все человечество должно было бы непрерывно передвигать фигуры в течение 217 миллиардов лет. Общее же число возможных вариантов шахматных партий равно 2*10116, что неизмеримо больше, чем число электронов во всей Вселенной. Если бы все население земного шара круглые сутки без сна и отдыха играло в шахматы, делая ежесекудно по одному ходу, то потребовалось бы не меньше 10100 веков, чтобы проиграть все варианты шахматных партий.

Один из основоположников кибернетики профессор Уильям Росс Эшби писал: «Число вариантов при игре в шахматы таково, что ни мозг, ни электронная вычислительная машина не могут и никогда не сумеют перебрать все варианты за промежуток времени, соизмеримый не то что с продолжительностью человеческой жизни, но и со временем существования человечества. А для создания машины, способной справиться с такой задачей, понадобится все вещество многих солнечных систем. Отсюда вывод: шахматы – игра неисчерпаемая».

Следовательно, если «информационный монстр» и стал «суперменом» шахмат, это отнюдь не будет означать, что шахматная игра утратит для людей свой притягательный интерес. Напротив, от союза человека и компьютера за шахматной доской могут раскрыться такие грани этой древней игры, которые обогатят интеллектуальные возможности людей, ибо не кто иной, как человек, является создателем и шахмат, и шахматных программ для своих электронных помощников-соперников – компьютеров.

Человек привык считать себя царем природы. Право на это звание наши предки завоевали в ожесточенной борьбе с другими видами. Победу принесли не более острые зубы и не более крепкие мышцы, а такие эфемерные, на первый взгляд, качества, как интеллект и сознание. И на долгие века на «эволюционном Олимпе» воцарилось равновесие, установленное, казалось бы, раз и навсегда. Но ситуация изменилась коренным образом: в начале сентября 1994 года в третьем турнире по быстрым шахматам в Лондоне гомо сапиенс (в лице чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова) потерпел интеллектуальное поражение от компьютера «Пентиум», оснащенного программой «Джиниус» (Гений), со счетом 1,5:0,5. А ведь всего лишь 5 лет назад Каспаров легко переиграл сильнейшую по тем временам программу «Дип Сот» в показательном матче в Нью-Йорке, самонадеянно заявив, что компьютеру не удастся его победить вплоть до начала третьего тысячелетия.

Когда в Мюнхене на блицтурнире программа «Фриц-3» дважды победила чемпиона мира Гарри Каспарова – в турнирной и показательной партиях, это уже не вызвало сенсации. И хотя затем последовал реванш в Кельне, а вслед за ним – победа в столице Великобритании над ненавистной программой «Фриц», полного морального удовлетворения Г. Каспаров, да и все болельщики за него, увы, не получили.

Потом в средствах массовой информации появились осторожные комментарии по этому поводу. Вывод, увы, неутешительный: специалисты явно недооценивают масштабов произошедшего. Общая тональность выступлений (за редким исключением) розово-убаюкивающая: «Ничего страшного, случайность, в игре все бывает… Выиграл не кибернетический мозг, а программа, которую составляли люди, так что в любом случае победило человечество…» И почти никто не акцентировал внимание на том, что за команду людей выступал лучший из лучших, тогда как команда ЭВМ была представлена далеко не самой мощной машиной.

Напомню, что компьютер-победитель «Джиниус», «обдумывая» ходы в исторической шахматной партии, просчитывал варианты со скоростью 200 миллионов операций в секунду, тогда как 50 миллиардов нейронов каспаровского мозга способны только на две операции в секунду. Разница, что и говорить. Между тем еще в 1996 году японцы создали ЭВМ, совершающую уже 300 миллиардов операций в секунду, а недавно из Токио пришло сообщение о компьютере, способном перерабатывать информацию со скоростью один триллион операций в секунду. И естественно, это еще не предел для стремительно совершенствующихся «электронных мозгов». А что человечество? Сможет ли оно выставить на матч-реванш шахматиста, условно говоря, в пять тысяч раз сильнее Каспарова?..

Оптимисты недоумевают: «Зачем противопоставлять людей и компьютеры? Это ведь просто замечательно, что у нас появились электронные помощники!» Но в опасениях пессимистов, считающих, что «компьютерная экспансия» представляет для человечества реальную угрозу, увы, есть логика. Им слово.

– Надо констатировать тревожный факт, что на арене эволюционной борьбы появился серьезный соперник, способный бить нас нашим же оружием – интеллектом, – заявил психолог Д. Азаров, занимающийся исследованиями в области феноменов массового сознания. – К сожалению, сейчас мало кто понимает это. Несмотря на стремительный прогресс информационных технологий, ни у кого из специалистов язык не поворачивается публично назвать «электронные микросхемы» разумными. А собственно, почему? Академик П. Симонов в свое время определил сознание как свойство мозга совершать операции с информацией. И если ученые признают эту формулировку для гомо сапиенс, то почему отказывают в «сознании» кибернетическим устройствам, способным оперировать информационными массивами и быстрее, и точнее человека?..

В психиатрии есть такой термин – «вытеснение». Это один из видов психологической защиты, когда в безвыходных ситуациях мозг вдруг перестает воспринимать несущие угрозу мысли, переживания, образы. При «вытеснении», к примеру, вы можете перестать замечать убийцу, приближающегося к вам с ножом в руке, хотя все остальное будете видеть вполне отчетливо. Вероятно, этим психическим феноменом можно объяснить и странную «слепоту» человечества, не желающего признавать, что «электронные мозги» бьют нас уже на всех фронтах. И поражение Гарри Каспарова – лишь один из эпизодов в этом намечающемся противостоянии.

Глава II. ЗНАКОМЬТЕСЬ – РОБОТЫ

Паровой человек, его предшественники и собратья

Идеальный робот виделся инженерам и конструкторам как максимально приближенное по своим возможностям к человеку механическое существо, способное освоить самые сложные и опасные профессии. Несмотря на впечатляющие достижения робототехники, до идеала было еще безмерно далеко, а контуры электронного совершенства терялись где-то в далеких горизонтах будущего тысячелетия, что, впрочем, не делало саму идею утопичной. «Прорывы» в роботостроении, фиксируемые в 80—90-е годы прошлого века, создавали реальную основу для того, чтобы заветная мечта нескольких поколений изобретателей все же сбылась.

Роботостроение – быстро развивающаяся отрасль. Роботы достаточно хорошо зарекомендовали себя как эффективные средства автоматизации. Одной из стран, где роботы особенно широко используются и выпускаются в немалом количестве, являются США. Развитие американского роботостроения с самого начала ориентировалось на повышение надежности роботов. Этому, в частности, служили особо строгий контроль и испытания отдельных узлов, а также всего устройства по специальной программе.

По мере эволюции роботов все большее распространение получали датчики визуального обследования – своеобразные «глаза» робота в системе искусственного зрения, где широко используются телевизионные камеры. Промышленные роботы, снабженные органами искусственного зрения, стали обычным явлением уже в 1976 году. Стандартная модель включала видеокамеру и была способна различать детали при сортировке. Оптическая информация преобразовывалась в электрические сигналы, которые затем обрабатывались микропроцессором.

Система дистанционного управления и наблюдения за действиями роботов была создана в 1986 году в японском НИИ электронной техники. Основная особенность нового монитора заключалась в том, что оператор, надевая специальные электронные очки, соединенные с воспроизводящим устройством, мог наблюдать на экране объемное изображение, дающее полный эффект присутствия. Кроме того, одновременно могли воспроизводиться до 60 кадров как реального, так и графического объемного изображения. Вся система состояла из четырех телекамер, монитора и пульта управления. Специалисты считали, что внедрение такого монитора намного облегчит управление сложными манипуляциями роботов.

Появление промышленных роботов-манипуляторов стимулировала возросшая необходимость в них для автоматизации различных производственных операций. Роботы обрели вполне конкретный технический облик и широко используются в различных отраслях промышленности многих стран мира. С момента появления первых роботов-автоматов прошло несколько поколений их эволюции. Первое поколение – это автоматически действующие манипуляторы с жестким алгоритмизированным управлением, в которых программные и механические устройства довольно легко перестраиваются в зависимости от характера выполняемых операций.

Адаптивные роботы, наделенные системами «очувствления» и специализированными блоками обработки информации и управления на базе компьютера, составляют группу второго поколения, и наконец, роботы третьего поколения объединяют в себе автоматические манипуляционные устройства с «искусственным интеллектом». Однако они пока не способны соперничать с человеческим разумом.

Под «искусственным интеллектом» роботов подразумевается техническая система, способная ориентироваться в пространстве, т. е. распознавать неизвестную, постоянно меняющуюся обстановку, автоматически оценивать ситуацию и принимать подходящие решения о последующих действиях в связи с поставленной технологической задачей. Иными словами, роботы третьего поколения призваны «планировать» операции и в установленных человеком границах выполнять их. Для них вполне приемлемы понятия «самообучение» и «накопление опыта», которые в последующих манипуляциях роботов, даже при изменении характера действий, могут быть использованы и оказаться весьма полезными. Однако пока существует ряд сложных и еще далеко не решенных проблем. Среди них такие, как надежность, экономичность, гибкость и др.

Японская корпорация «Тошиба» летом 1987 года сообщила о том, что ее специалистам удалось создать «умного робота», который может стать родоначальником нового поколения в семействе автоматов, применяемых на сборочных процессах. Что же он умеет? Прежде всего робот способен самостоятельно принимать решения по ходу работы и собирать из разрозненных деталей нужные комбинации в соответствии с заданной моделью. Все его предшественники были ограничены пусть и виртуозными, но однообразными операциями, определенными конкретной программой. «Умный робот» выбирает последовательность действий сам, без дополнительных инструкций и вмешательств оператора, руководствуясь лишь своим «чутьем» и моделью продукции, с которой он постоянно сверяется.

Робот невысок (в половину человеческого роста), имеет туловище, две руки, на каждой из которых по три пальца, шею и две телекамеры вместо глаз. С помощью чувствительных шаров и микропроцессоров он считывает с модели необходимую информацию, которая собирается на компьютерной станции. Здесь же фиксируется и «картинка», увиденная глазами-камерами. После того как данные собраны, робот анализирует их, составляет программу и выполняет ее, собирая из деталей копию оригинала.

Если вы думаете, что роботы появились сравнительно недавно, то сильно заблуждаетесь. Еще во втором веке до н. э. в храмах Египта действовали автоматы по продаже освященной воды. Количество воды, вытекавшей из крана, соответствовало весу монет, опущенных в приемное устройство автомата. В храме Зевса в Афинах тоже был автоматический продавец освященной воды.

Согласно древнегреческим легендам Гефест – божественный кузнец Олимпа – изготовил две золотые статуи молодых женщин, которые могли двигаться и помогать хромому богу, поддерживая его во время прогулок. Похоже, в Древней Греции существовало четкое представление об автоматике.

Кибернетика, оказывается, – древняя наука. В Китае она была известна как искусство «Хвай-шу», с помощью которого можно было оживить статуи, чтобы они помогали своему создателю. В истории императора Та-Чжуана есть описание механического человека. Императрица так увлеклась роботом, что ревнивый правитель Поднебесной империи повелел конструктору сломать его, хотя и ему самому этот робот тоже очень нравился.

Инженеры Александрии более 2000 лет назад создали около сотни разнообразных автоматов, описания которых сохранились. Легендарный Дедал делал человекообразные фигуры, которые могли двигаться. Как сообщает Платон, эти роботы были настолько активными, что приходилось их охранять, чтоб они не сбежали. В храмах Феба в Египте были фигуры богов, которые говорили и жестикулировали. По свидетельству Герсиласио де ла Веги, у инков долины Римак была статуя, которая «разговаривала и давала советы, отвечала на вопросы как Дельфийский оракул».

Зашифрованные инструкции по созданию роботов столетиями хранились в книгах. Монах Герберт д'Орильяк (920—1063), профессор Реймского университета, а позднее папа Сильвестр Второй, сообщает, что у него был бронзовый автомат, который отвечал на вопросы. Сконструировал он его сам. Этот робот мог отвечать на важные вопросы, касающиеся политики или религии, лаконичными «да» или «нет». Не исключено, что записи по его программированию и обслуживанию могут храниться в библиотеке Ватикана. «Магическая голова» автомата после смерти папы, увы, исчезла. А может, спрятана от греха подальше?

Архиепископ Регенсбурга Альберт (1206–1280) имел прозвище Магнус (Великий). Почти 20 лет он посвятил созданию андроида. Этот автомат был сделан из «металлов и неизвестных вещей». Механический человек двигался, разговаривал и выполнял домашние работы. Альберт и его ученик Фома Аквинский жили вместе, андроид прислуживал им обоим. Судьба автомата оказалась плачевной: однажды Фома, разозленный его медлительностью, схватил молоток и разбил робота. Замечу, что Альберт Магнус был выдающимся ученым своего времени. В XIII столетии он заявил, что Млечный Путь – это скопление очень отдаленных звезд. Позже он и Фома Аквинский были причислены Католической церковью к лику святых, а слово «андроид» сохранилось в науке как обозначение человекоподобного робота.

История применения боевых роботов в войнах началась только в XIX веке. Двум американским исследователям удалось собрать уникальную информацию о роботах Викторианской эпохи, когда экономический рост Великобритании сопровождался расцветом науки и техники. После долгой и кропотливой работы в библиотеках, архивах и частных коллекциях они отыскали самого первого в мире боевого робота – Парового Человека, – созданного сто сорок пять лет назад – в 1865 году! Удалось по крупицам собрать данные и о последующих разработках – Электрическом Человеке и Автоматическом Человеке. Наиболее всестороннее описание исследователи составили о первом механическом роботе-солдате, известном под именем Бойерплейт (Паровая Тарелка).

В историческом романе «Громадный охотник, или Паровой Человек в прериях» Эдвард Эллис в 1865 году поведал миру об одаренном конструкторе – Джоне Брейнерде – создателе механического «человека, который движется на пару».

Паровой Человек не был андроидом – скорее это был паровоз в форме человека. К счастью, описание машины Брейнерда сохранилось: «Этот могучий исполин был приблизительно трехметрового роста, ни одна лошадь не могла сравниться с ним: гигант с легкостью тянул фургон с пятью пассажирами. У Парового Человека все, даже лицо, было сделано из железа, а тело окрашено в черный цвет. Экстраординарный механизм имел пару как бы испуганных глаз и огромный усмехающийся рот. В носу у него было приспособление, подобное свистку паровоза, через которое выходил пар. Там, где у человека находится грудь, у него был паровой котел с дверцей для подбрасывания дров. Две его руки держали поршни, а подошвы массивных ног покрывали острые шипы, чтобы предотвратить скольжение.

В ранце на спине у него были клапаны, а на шее – вожжи, с помощью которых водитель управлял Паровым Человеком, в то время как слева шел шнур для контроля над свистком в носу». По свидетельствам очевидцев, первый Паровой Человек мог двигаться со скоростью до 30 миль в час (около 50 км/час). Единственным существенным недостатком была необходимость постоянно возить с собой огромное количество дров, ведь «подкармливать» монстра нужно было непрерывно.

Судя по всему, разбогатев и получив образование, Джон Брейнерд хотел усовершенствовать свою разработку, но вместо этого в 1875 году продал патент Фрэнку Риду, который через год построил свою улучшенную версию Парового Человека. Второй «паровозочеловек» стал еще выше (3,65 метра), получил фары вместо глаз, а пепел от сгоревших дров высыпался на землю через специальные каналы в ногах. Благодаря особой поршневой системе удалось усилить мощность конечностей, снизить вес всей конструкции за счет применения сплавов, так что скорость его стала выше, чем у предшественника, – более 80 км/час.

Несмотря на очевидный успех второго по счету Парового Человека, Фрэнк Рид, разочаровавшись в паровых двигателях в целом, переключился на электрические модели. В итоге в 1885 году прошли первые испытания Электрического Человека. На чудом сохранившихся иллюстрациях видно, что у этой машины был довольно мощный прожектор, а противников ожидали электрические разряды, которыми монстр стрелял прямо из глаз. Больше о механизмах Рида практически ничего не известно.

Наибольшее количество информации собрано о роботе, созданном в 80-е годы XIX века профессором А. Кемпионом. В 1882 году он получил множество патентов на свои изобретения – от створчатых трубопроводов до многоступенчатых электрических систем – и стал миллионером. В 1888 году Кемпион построил в Чикаго лабораторию и приступил к работе над механическим солдатом.

До 1893 года о Кемпионе ничего не было слышно, пока он вдруг не заявил о себе на Международной колумбийской выставке. Несмотря на широкую рекламную кампанию – робот вместе с создателем в 1901 году побывал в кругосветном плавании, – материалов об изобретателе и его роботе сохранилось мало.

Робот был задуман как опытный образец Механического Солдата. Когда в 1898 году Соединенные Штаты объявили войну Испании, Арчи Кемпион увидел возможность для демонстрации боевых способностей своего создания на практике. Зная о неравнодушии тогдашнего президента США Теодора Рузвельта к новым технологиям, Кемпион уговорил его зачислить робота в отряд добровольцев. 24 июня 1898 года Механический Солдат впервые участвовал в бою, во время атаки обратив противника в бегство. Он прошел всю войну вплоть до подписания в Париже мирного договора 10 декабря 1898 года.

С 1916 года в Мексике робот участвовал в кампании против Панчо Вильи, – сохранился рассказ очевидца тех событий Модесто Невареса: «Вдруг кто-то крикнул, что к северу от города захвачен в плен американский солдат. Его вели к гостинице, где разместился Панчо Вилья. У меня была возможность убедиться, что более странного солдата я никогда в своей жизни не видел. Этот американец не был человеком вообще, поскольку он был сделан полностью из металла, а ростом превосходил любого из солдат на целую голову. Позже я узнал, что часовые пытались остановить эту металлическую фигуру огнем из винтовки, но пули были для гиганта подобны москитам». В 1918 году во время Первой мировой войны Механический Солдат был отправлен в тыл врага со специальной разведывательной миссией. С задания он не вернулся, больше его никто не видел.

Исторический курьез? Ничуть не бывало! В 50-х годах минувшего века американская компания, занимающаяся созданием автоматических защитных систем, придумала огромного робота, который мог не только обнаруживать врага при помощи сенсоров, но и решать, как с ним поступить. Его вооружили 150-миллиметровой пушкой и позволили самому выбирать тактику уничтожения неприятеля. Затем появились снаряды, которые благодаря микроволновым радарам самостоятельно (!) выбирали цель и уничтожали вражеские боеприпасы. Для ВМС США тогда же были разработаны маневренные роботы-разведчики, которые, двигаясь по местности, передавали нужные данные военным.