Двуликий электронный Янус

В США в 1985 году впервые в нейрохирургической практике был применен робот. По размеру это устройство не больше кухонного миксера, с «рукой», снабженной специальным щупом, который позволяет медикам с высокой точностью определить границы опухоли в мозге пациента и тем самым значительно сузить область хирургического вмешательства. По мнению специалистов, в определенных условиях робот может оказаться вполне безопасным, надежным и эффективным инструментом. Но при этом, как отмечает ученый Й. Кво, разработавший программу компьютерного управления роботом, «он никогда не сможет полностью заменить чуткие руки хирурга, а останется его незаменимым помощником». Первая операция с применением такого устройства была успешно проведена в клинике города Лонг-Бич (штат Калифорния) и длилась три часа.

В США робот заменяет и медсестру. Механический ассистент по имени Джеф «работает» в нью-йоркском госпитале «Гора Синай». Его обязанность – разносить и подавать врачам инструменты. Специальное навигационное устройство позволяет Джефу двигаться в нужном направлении. Умеет он и говорить. Правда, в его лексиконе всего несколько фраз – «Спасибо», «Возьмите инструменты», а в случае внезапного возникновения неполадки он кричит: «Я застрял, вызовите оператора!»

Для тех больных, которые предпочитают терпеть недомогание, нежели обращаться к врачу, американские ученые разработали «виртуальную перчатку». Это устройство было впервые продемонстрировано осенью 2006 года на Всемирном конгрессе специалистов по биофизике и медицинской технике в Чикаго. Заболел у вас, к примеру, живот, а врача вызывать очень не хочется. Что делать? Вы надеваете на руку перчатку с датчиками и начинаете осторожно пальпировать собственный живот или же доверяете эту процедуру кому-то из близких.

Компьютер, к которому подключены датчики, конструирует и показывает на экране трехмерную модель вашего тела. А где-то в медицинском центре, с которым у вас установлена связь, врач надевает на руку устройство обратной связи и прикасается им к экрану компьютера, на котором высветилась модель тела больного. При этом врач испытывает ровно те же ощущения, как если бы он непосредственно пальпировал ваш живот. Через компьютерную сеть он сможет обнаружить у больного опухоль, внутреннее кровотечение или, например, самый обычный аппендицит.

Однако погодите радоваться. В производство «виртуальная перчатка» будет запущена нескоро, сейчас конструкторы ее дорабатывают. Да и предназначена она скорее всего все тем же медикам, которые по тем или иным причинам не смогут осмотреть больного лично (например, если он проживает в труднодоступном районе), а потому прибегнут к чудо-технике.

А вот в США медицинскую помощь через компьютер скоро будут получать люди, у которых просто нет денег на регулярные посещения врача. Осенью 2006 года в беднейших районах Нью-Йорка начался эксперимент, в котором участвуют 3000 людей, больных диабетом. 1500 человек получили компьютеры, с помощью которых они будут следить за уровнем сахара в крови и артериальным давлением, а также регулярно отсылать в больницу фотографии кожных покровов своих стоп (при диабете кожа на стопе иногда покрывается язвами – так называемая диабетическая стопа). Другие 1500 больных будут, как и раньше, изредка ходить на прием к врачу. Через два года медики проверят, какой способ наблюдения за больными эффективней.

Но это далеко не все, чем может удивить нас современная медицина. Недавно в Институте Сан-Раффаэле (Милан, Италия) была сделана операция на сердце 34-летнему мужчине, страдающему фибрилляцией предсердий. Казалось бы, ничего удивительного в этом нет. За исключением одного: оперирующий хирург находился в Бостоне, за шесть тысяч километров от больного.

В тело больного через гибкие катетеры был введен маленький зонд, который управлялся с помощью радиочастотных сигналов. Добравшись по кровеносным сосудам до сердца больного, зонд начал уничтожать микроскопические участки, подававшие аномальные электрические сигналы и тем самым мешавшие нормальной работе предсердий. Профессор Карло Паппоне, проводивший операцию из Бостона, управлял роботом в далекой операционной, сидя перед экраном монитора. На всякий случай рядом с больным находились кардиохирурги, которые при каких-либо нарушениях в работе аппаратуры вмешались бы в ход операции.

Медики из американского Балтимора провели уже 17 операций на расстоянии по удалению почки больным, находящимся в Риме. Правда, в семи случаях эксперимент пришлось прервать, и операцию заканчивали итальянские хирурги, находившиеся в операционной. Обычно это происходило из-за проблем с управлением роботом.

Зачем нужны такие «фокусы», возможно, спросит кто-то. Почему бы врачу самому не находиться в операционной? Дело в том, что никто не застрахован от такой ситуации: в момент, когда больному срочно понадобится сложная операция, необходимый для ее проведения высококлассный специалист может оказаться весьма далеко и просто не успеет прийти на помощь. Вот тогда и можно прибегнуть к информационным и спутниковым технологиям, которые позволяют проводить уникальные операции на расстоянии.

Кстати, недавно в Страсбурге пациентке был удален желчный пузырь микророботом, которым управлял хирург, находившийся в Нью-Йорке.

Сейчас из-за высокой стоимости телехирургии и определенных технических трудностей операции на расстоянии проводятся нечасто – обычно лишь в экспериментальных целях. Кстати, не остается в стороне от технического прогресса и Россия. Недавно в Москве состоялась конференция, на которой обсуждали вопросы внедрения телемедицины в ежедневную практику врачей. Телемедицина позволит качественно обследовать людей на расстоянии, а также контролировать состояние больных, перенесших сложную операцию, уже после их возвращения домой. Телемедицина даст возможность пациенту лишний раз не ездить в клинику – врач сможет обследовать и лечить его дистанционно. Хорошие новости! Скорее бы они получили широкое распространение!

А вот кое-что попроще. Специалисты противопожарного ведомства японского города Йокогамы создали в 1992 году «говорящий» огнетушитель. Небольшая пластиковая коробочка, прикрепляемая к обычному баллону со специальным раствором для тушения пожара, человеческим голосом в течение нескольких секунд объясняет пользователю правила обращения с огнетушителем.

По данным опроса, проведенного органами власти Йокогамы, около 60 % владельцев огнетушителей не имеют никакого представления о том, как обращаться с этим нехитрым приспособлением. Говорящие устройства для огнетушителей, которые с помощью интегральной микросхемы включаются автоматически при небольшом сотрясении баллона, предоставлены в распоряжение всех пожарных команд.

Для тех, кто увлекается бегом или спортивной ходьбой и при этом хочет контролировать каждый свой шаг, фирмы «Адидас» и «Пума» лет 20 назад разработали кроссовки с… микрокомпьютером. Перед началом бега компьютеру, прикрепленному с обратной стороны язычка ботинка, сообщаются сведения о весе тела и ширине шага его владельца. Во время бега или ходьбы счетное устройство получает данные о каждом шаге от датчика, установленного в подошве под большим пальцем. Затраченное время, пройденное расстояние – все это отражается на «мини-экране» язычка кроссовки.

Летом 1991 года одна японская фирма утверждала, что уже близка к созданию новой, совершенно нетрадиционной, так называемой подсказывающей обуви. Например, человек, собираясь утром выйти из дому, хочет надеть легкие летние туфли. Но на улице идет холодный осенний дождь. При попытке надеть такие туфли последние несколько сжимаются в объеме, одновременно «произнося» человеческим голосом фразу: «Сегодня эта обувь непригодна!» Секрет в том, что под стельку заложена сложная «конструкция» микрокомпьютера. Основной недостаток такой обуви – уж очень высокая стоимость.

По виду это самые обычные электронные часы фирмы «Касио». Но это не совсем так, ибо они показывают не только время – с их помощью можно быстро узнать параметры кровяного давления. «Би-Пи-100» разработаны в начале 1991 года специалистами филиала японской компании «Касио», расположенного в штате Нью-Джерси. Принцип их действия прост: достаточно нажать на кнопку специального датчика, и через полминуты на циферблате появятся цифры, указывающие величину давления и частоту пульса. Причем указывается точная дата и время снятия показаний. Примечательная деталь: когда давление слишком высокое (или слишком низкое), загорается сигнал, предупреждающий об опасности.

В мире развелось так много мини-приборов, что если их собрать вместе, потребуется большой грузовик: карманные компьютеры, копировальные аппараты, мобильные телефоны, калькуляторы. Да, не забыть бы про миниатюрный видеомагнитофон, телевизор, электронный словарь-переводчик в записной книжке… Множество разработок в «микромире», как нетрудно догадаться, принадлежит японцам. Фирма «Шарп» сконструировала еще и переносной электрокардиограф, утвержденный Министерством здравоохранения Японии. Те, у кого «пошаливает» сердце, получили его в 1990 году.

В памяти прибора содержится до 64 килобайт информации о состоянии здоровья его владельца. Если больной почувствует боли в области сердца, ему достаточно подключить электроды к пяти точкам на груди и нажать кнопку «Запись». Остальное кардиограф сделает сам. Ведь врачу часто бывает трудно установить, был ли у пациента сердечный приступ или просто «вспышка» аритмии. Электронная «медицинская карта» покажет работу сердца больного в период кризиса на экране крохотного дисплея. Согласитесь, неплохо. Кстати сказать, в 1998 году в Японии появились туалеты, способные «самостоятельно» делать анализ мочи и экскрементов и передавать результаты анализов лечащему врачу.

Во французском Национальном центре научных исследований недавно разработана электронная трость для слабовидящих и слепых людей. К ее верхней части крепится небольшое устройство, сравнимое по размерам с пультом дистанционного управления телевизором. Оно генерирует лазерный луч, который «ощупывает» дорогу на расстоянии. Если на пути обнаружено препятствие, трость либо издает тревожный сигнал, либо вибрирует. По словам разработчиков, самая сложная техническая задача заключалась в том, чтобы изобретение одинаково хорошо работало в условиях разного освещения и в любую погоду. Теперь главное – научить незрячих людей правильно обращаться с новинкой, многим из которых будет непросто к ней приспособиться.

Сотрудники Университета имени Бен Гуриона в Израиле еще летом 1992 года создали компьютер, определяющий, по какой причине плачут младенцы. Этот прибор, установленный рядом с колыбелью, с помощью акустических средств улавливает различные типы плача грудных детей и позволяет определить его повод – усталость, болезнь, голод или жажду. Он устанавливает также, от какого недомогания страдает новорожденный.

Робот по имени «До-ре-ми», созданный японской фирмой «Дайто» лет 20 назад, призван взять на себя тяжесть бессонных ночей, знакомых каждому родителю. Он представляет собой автоматизированную колыбель с магнитофоном, которая начинает качаться, чуть только ребенок заплачет. Одновременно звучат записанные на пленку голоса родителей. Колыбель «До-ре-ми» отличает плач младенца от голоса взрослых, и нет опасности, что она закачается без необходимости и разбудит спящего малыша.

Другой умный аппарат запатентован весной 1992 года научной сотрудницей Медицинского центра по исследованию проблем детства штата Вашингтон Линдой Уор. Подключенный к телу, он в точности симулирует 20 симптомов беременности, в том числе ощущение излишнего веса, затруднение работы сердца и легких, повышенное артериальное давление, тошноту при определенных запахах и т. д. Самое удивительное, что все это может испытать и мужчина, получив таким образом достаточно полное представление о том, что именно выпало на долю его забеременевшей супруги.

По мнению специалистов, симулятор может сыграть важную роль в воспитании чувства ответственности. Девушки школьного возраста, испытавшие на себе его воздействие, говорят, что теперь гораздо серьезнее относятся к той роли, которая уготована им природой. Мужчины же, испытавшие «беременность», начинают лучше относиться к женщинам вообще, а к тем, кто готовится стать матерями, – в особенности.

Оригинального робота изобрел американский ученый Стюарт Уилкинсон. Его детище заряжается энергией благодаря… пище. Он состоит из трех контейнеров, управляемых двигателем, внутри которого находится микробиологическая среда из бактерий. Перерабатывая пищу, бактерии выделяют тепловую энергию, преобразующуюся в электричество. Чем богаче продукты белками и углеводами, тем больше энергии выделяется. Сам Уилкинсон во время экспериментов «кормил» робота сахаром, но мясо, по его мнению, будет способствовать более эффективной работе. Кстати, робот при демонстрации получил кличку Ням-Ням. Зрителей же, собравшихся поглазеть на него, больше всего интересовал вопрос, не может ли машина этого класса оказаться опасной для человека? Что если, исчерпав запас энергии, она вздумает подкрепиться оператором? Получится робот-каннибал. Надеюсь, до этого не дойдет, а если дойдет, то нескоро.

Весной 2006 г. авторитетный журнал Science, издаваемый в США, сообщил о последних исследованиях, проведенных в Институте нанотехнологий при Техасском университете в Далласе. Благодаря этим исследованиям ученые создали две разновидности искусственных мышц, которые превращают химическую энергию в механическую и работают как настоящие мускулы. Руководит исследованиями профессор Рэй Боумен. Финансирует программу Агентство перспективных оборонных разработок Министерства обороны США.

– Однажды, сидя в баре, вы сможете заметить рядом с собой робота, который пьет виски для того, чтобы получить необходимую для работы энергию, – шутит доктор Боумен. И он не так уж далек от истины. Все дело в том, что искусственные мышцы работают благодаря энергии, которую получают из водорода или спирта.

– Сегодня роботам даже самого последнего поколения необходима энергия, которую они получают от какого-либо источника электричества. Поэтому свобода их передвижения ограниченна, – продолжает Рэй Боумен. – Мы избавим роботов от этих «энергетических кандалов».

Ученые из Далласа создали два типа искусственных мускулов, которые питают сами себя, превращая химическую энергию в механическую и тем самым получая возможность неограниченного передвижения. Первый тип мышц сделан из титано-никелевых проводов с эффектом запоминания формы, которые покрыты платиновым катализатором. Пары метанола, водорода и кислорода проходят через платиновое покрытие и в результате реакции выделяют тепло. Это тепло нагревает провода, и они сокращаются, как настоящие мышцы. Стоит потоку паров иссякнуть, провода распрямляются, возвращаясь к первоначальной форме. Невероятно, однако мускулы, состоящие из проволоки, сильнее настоящих мышц таких же размеров в сто раз!

Второй тип искусственных мышц состоит из углеродных нанотрубок, покрытых металлическим катализатором. В результате определенных реакций на покрытии создается заряд, который заставляет нанотрубки расширяться. По мнению ученых, такие мышцы более перспективны, так как они, кроме прочих достоинств, могут быть конденсатором, накапливающим и хранящим электричество до того момента, пока оно не понадобится.

Зачем же нужны искусственные мышцы, работающие на метаноле? Они будут использованы при разработке роботизированных конечностей и протезов, которым для работы не нужны батарейки. Искусственные мускулы могут иметь микро– и наноразмеры. В перспективе ученые намерены заменить металлический катализатор на катализатор из связанных энзимов, что позволит мускулам получать энергию из обычных продуктов питания, как это происходит в человеческом организме. Тогда их можно будет применять для создания искусственных органов, например сердца.

Действительность тем временем превосходит самые смелые ожидания: у роботов и впрямь все как у людей. Даже размножение! В США создана компьютерная система, способная без вмешательства человека воспроизводить роботов. Ее авторы – Ход Липсон и Джордан Поллак из Массачусетского технологического института. Задача системы – воспроизвести простейшую модель механизма, способного горизонтально перемещаться в пространстве. На начальном этапе компьютер разрабатывает тысячи виртуальных проектов, имитирующих процессы эволюции растительного и животного мира, затем выбирает оптимальный вариант и необходимые компоненты. Информация передается на автоматическую установку, занимающуюся сборкой механизма.

В дальнейшем планируется создавать самовоспроизводящихся роботов, т. е. над проектом будет работать уже не центральный компьютер, а дочерняя модель. Она воспроизведет другую модель, та, в свою очередь, еще одну и еще… Что ждет нас дальше?

Времена меняются, и роботы меняются вместе с ними. Сфера их применения расширяется, роботам подвластно все, ведь фантазия их творцов неистощима. Особенно изобретательны на сей счет японцы. Профессор Садада, например, в 1989 году разработал электронного диагноста, способного безошибочно определить малейшие ортопедические отклонения. А робот-поводырь, внешне напоминающий небольшую собаку, даже имеет преимущество в цене перед своим живым «собратом». Частная фирма выпустила робота, собирающего апельсины с учетом их зрелости.

С его электронным собратом не только приятно поговорить. Ему можно доверить всю черновую домашнюю работу: уборку комнат, стирку белья, приготовление обеда, проверку уроков у детей. А если в квартиру попытаются проникнуть охотники до чужого добра, этот робот, созданный лет 20 назад американскими специалистами, приведет в действие сигнальную систему, вызовет по телефону полицию и заблокирует двери…

Посреди лаборатории стоит инженер Мицуно, а рядом с ним кукла в человеческий рост, точное подобие Мэрилин Монро – блондинка, с томными голубыми глазами, облаченная в платье с глубоким вырезом. Подобно заботливому отцу, Мицуно любовно разглаживает ее локоны, поправляет колье. Но вот включается музыкальная запись, и «Мэрилин», как по волшебству, оживает. Она лучезарно улыбается, отвешивает поклон и, подыгрывая себе на гитаре, начинает петь. В такт дыханию у куклы поднимаются и опускаются розовые плечи, а когда она поет о чем-то грустном, то прикрывает глаза. Кончив петь, «Мэрилин» игриво подмигивает.

Мицуно, 44-летний художник и изобретатель, к осени 1982 года создал, кроме нее, еще девять кукол-роботов. Первым его творением был «Томас Эдисон». За ним последовали «двойники» Джона Кеннеди, знаменитого киноартиста Т. Бандо, потом появилась целая семья фантастических существ – феи, русалки, а с ними свирепый самурай.

«Семейка» Мицуно мгновенно завоевала популярность. С середины 1970-х годов его куклы регулярно появлялись на всех промышленных ярмарках и на экранах телевизоров. А токийский универмаг Кобэ взял «Мэрилин Монро» напрокат, чтобы привлекать покупателей. Внутри «Мэрилин» действует 80 соленоидов (катушки, по которым проходит электроток). Именно столько мускулов занято в движениях человеческого тела и лица, которые кукла имитирует.

Изготовлением роботов Мицуно начал заниматься в 60-х годах прошлого века, когда в японской электронике разразился бум. Тогда уже существовали радиороботы. Но, по его мнению, они были «слишком медлительны и примитивны». Мицуно решил сконструировать своего робота, и через восемь лет появился «Эдисон». Больше всего усилий, как ни странно, потребовалось для воссоздания искусственной кожи, которая не должна была отличаться от человеческой. Мицуно занялся химией и наконец получил мягкую, эластичную кожу из винила, которую и запатентовал.

Группа японских туристов осенью 1991 года пришла в зоопарк португальского города Порту. Внезапно в небе над открытой площадкой зоопарка появилась какая-то крупная птица с несоразмерно большим клювом. В ней тотчас же распознали большого тукана, обитающего в Центральной и Южной Америке. Птица повела себя очень агрессивно – стала гоняться за дикими козами, пасущимися на лужайке. В природных условиях туканы этого не делают, поэтому служители зоопарка решили подстрелить «пернатого агрессора». Тогда один японский турист проделал какие-то манипуляции с черной коробочкой, после чего злой «тукан» спикировал к нему на плечо. Японцы извинились за происшествие: оказалось, что это был летающий робот, изготовленный японской электронной фирмой с рекламными целями.

На 2008 год Ливерпуль был объявлен европейской культурной столицей. Мэрия, однако, озабочена, что вид города портят многочисленные голуби. Их расплодилось великое множество, да и разжирели они изрядно – ведь горожане регулярно подкармливают их пищевыми отходами. И вот, собравшись на очередное заседание, работники мэрии решили, что в птичье царство нужно внедрить роботизированных хищников, которые отпугивали бы голубей. А поскольку на них обычно охотится сокол-сапсан, такими и сделали роботов. Десяток механизированных хищников под названием «робо-псы» с конца 2006 г. сидят на крышах в центре Ливерпуля. Они двигаются, машут крыльями и даже пронзительно кричат – совсем как соколы. Окончательный результат внедрения пока неясен.

Хороший ли закройщик компьютер? Об этом еще 20 лет назад могли сказать посетители одного из стокгольмских магазинов. Клиент входит в магазин и включает видеосистему. На экране – манекенщики в одежде, помеченной номерами. Покупатель выбирает модель и нажимает кнопку с нужным номером. Потом отмечает на пульте свои показатели – рост, объем груди и т. д., платит деньги и идет домой. Одежду, скроенную компьютером, ему вскоре присылают по почте. А если новинка плохо сидит на клиенте – «виноват» он сам. Электроника не признает никаких отклонений от нормы, а значит, и «нестандартных» фигур.

А вот другой подход. Инженеры из французского Центра по проблемам изготовления одежды в 1987 году разработали систему из двух электронных модулей. Первый из них снимает с клиента, пришедшего к портному, мерку и вводит данные в компьютер. Второй модуль осматривает клиента с помощью телекамеры и накладывает на его изображение рисунок предлагаемой модной одежды. Заказчик может видеть себя на экране цветного телевизора, «примеряя» различные модели. После того как выбор сделан, компьютер с учетом проведенных обмеров делает выкройку заказанной одежды.

Известно, что профессия закройщика сложна, умение рационально использовать ткань приходит только после многих лет практической работы. Когда нужно кроить костюм или платье в условиях фабричного производства, нежелательность отходов возрастает многократно. Искусным закройщиком еще в 1985 году показала себя ЭВМ, которую обучили этому ремеслу специалисты профильного института в Харькове.

Вначале машина вступает в диалог: на дисплее появляются вопросы о фасоне будущего костюма, его размере и других исходных данных. Через несколько минут на экране монитора высвечивается картинка. На ней изображены плотно уложенные детали заказанного костюма. Это и есть карта раскроя. Здесь же приведены количественные показатели раскладки, в том числе и процент отхода. Можно попросить ЭВМ сделать раскладку на два, пять, семьдесят костюмов.

Оказалось, что детали четырнадцати костюмов уложились наиболее рациональным образом. Если есть рулоны ткани различной длины, то компьютер подскажет, какой из них целесообразнее использовать. Лучший из полученных результатов по команде оператора заносится в банк раскладок и документируется.

У решения этой задачи, кстати сказать, интересная предыстория. Еще в XIX веке великий русский математик П. Л. Чебышев в центре мировой моды, в Париже, ознакомил специалистов со своей теоретической работой «О кройке одежды», где рассмотрел в чисто научном плане вопрос о наилучшем покрытии кривых поверхностей плоскими выкройками из ткани. Эта теория и стала основой рационального раскроя материалов.

Американские конструкторы уже давненько разработали швейную машину, в которой можно запрограммировать почти полторы сотни операций, и каких! Вышивать, например, монограммы, имена и полные фразы машина умеет без всяких затруднений. Она не только шьет всеми известными стежками, но и комбинирует их по хозяйскому желанию. А вот шведская машинка «Хаскварна» использует как программу для вышивания информацию на специальных кассетах: предусмотрено более сотни видов стежков. Эта машинка способна вышить фразу из пятидесяти двух букв, не затруднят ее и цифры.

Но, наверное, интереснее всего ознакомиться с японской машинкой. Она голосом сообщит вам о своих неполадках, о неправильной программе, о неверной последовательности стежков – для этого в нее встроен специальный речевой блок. Последний запоминает всю последовательность операций при сшивании определенной вещи и второй раз шьет уже без всяких напоминаний. Вот она – способность к обучению!..

Ученые японского исследовательского института ATR в 2008 году разработали нового робота, способного наблюдать за людьми и подсказывать им верный путь, если те заблудились. Модель оборудована 16 камерами и лазерными дальномерами. Кроме того, правильно оценивать ситуацию ему помогают 9 RFID-считывателей. Робот способен следить за 20 людьми одновременно. Разработчики робота предлагают использовать его для экспедиций в малоизученные районы земли или при работах в экстремальных условиях.

Специалисты корейского института науки и технологии разработали мобильного робота, способного ориентироваться в городских условиях. Модель Securo оборудована системой GPRS, лазерным сканером и компасом. В ходе испытаний Securo смог передвигаться со скоростью 5,4 км в час. При этом роботы этой серии могут работать и без спутниковой навигации, запоминая маршрут.

Какой официант не возмутится, если ему вместо ассигнации клиент подсунет фальшивку? А вот два «официанта», работавших в одном из калифорнийских ресторанов в 1984 году, когда им вместо монеты опускали в отверстие для чаевых… пуговицу, лишь вежливо указывали клиенту на его «ошибку». «Официанты» эти, как вы уже догадались, – роботы. Они передвигались по залу и, принимая заказы у посетителей, поддакивали им: «Да, сэр, да». В маленьком ресторане, хозяин которого обзавелся уникальными электронными помощниками, с тех пор всегда полно посетителей.

В баре «Сетубал» португальского города Каштелу-Бранку новый «бармен» – электронный робот – появился в начале 1990 года. Он умел готовить сэндвичи с сыром, ветчиной, колбасой, брынзой, взбивать коктейли, продавал мороженое, соки, прохладительные напитки.

Клиенту достаточно было опустить в приемник робота монету и нажать соответствующую кнопку. Однако если клиент пытался опустить в монетоприемник какой-нибудь суррогат, робот суровым голосом произносил: «Пользуйтесь, пожалуйста, полноценной монетой!»

На выставке в Сан-Франциско летом 1990 года демонстрировался такой вот робот-бармен. «Реагировал» он на жетоны и голос. По заказу посетителей мгновенно готовил своими четырьмя «руками» любой коктейль (в электронной памяти – 30 рецептов). «Бармен», однако, не обслужит клиента, находящегося «под мухой»: его микросхемы «чуют» даже самое незначительное изменение речи под влиянием алкоголя. В этом случае он возвращал опущенный в него жетон, а сигнальные лампочки гасли – «бармен» отказывался принять заказ.

В один из баров города Норфолк (штат Небраска) осенним вечером 1991 года вошли двое мужчин. Один из них имел внешность «типичного янки»: рост около двух метров, богатырское сложение, ярко-синие глаза и огненно-рыжие волосы. «Типичный янки» оказался несловоохотливым – лишь изредка бросал короткие реплики каким-то «бесцветным» голосом, зато пил джин и виски почти без передышки. Бармен подсчитал: в общей сложности он выпил более двух литров, но оставался совершенно трезвым. Наконец, спутник «типичного янки» раскрыл секрет: с ним был не человек, а антропоидный робот по кличке Джоб. Его в рекламных целях создала одна японская электронная фирма, введя в память робота для пущего куража программу «сильно пьющий мужчина».

Но что мы всё по барам да по барам? На молочных фермах Голландии еще в 1992 году появился робот-дояр. В отличие от обычных доильных аппаратов, управляемый компьютером робот может самостоятельно передвигаться по коровнику и доить животных без помощи человека. Электронный дояр способен увеличить надои от каждой коровы на 15 % и, как считают его создатели, при повсеместном внедрении произведет революцию в молочном животноводстве. Что до самих коров, то им, как показали первые испытания, тоже понравился новый «хозяин». Животные очень быстро привыкают к нему, вероятно, потому, что доит он их более регулярно и тщательно.

Роботы давно уже научились выгуливать болонок, мыть посуду и смешивать коктейли по любимому рецепту… Следовало ожидать, что дерзкая фантазия их создателей уведет роботов из кухонно-бытовых сфер в область более возвышенную. Так и оказалось: роботы «увлеклись» музыкой. Один из них, созданный в 1983 году профессором Токийского университета И. Като, освоил фортепиано. Пока еще, правда, ему удается играть только простенькие песенки, да и то в присутствии человека, повторяя движения его пальцев. По сравнению с «Уам-7» – так звучит «имя» робота-пианиста – робот-гитарист японского инженера С. Нагасима – виртуоз. Он может брать сложнейшие аккорды, получив «задание» через клавиатуру компьютера. Для этого, правда, ему едва хватает 90 резиновых пальцев…

Сократить многолетний и нелегкий путь овладения игрой на фортепиано до нескольких минут позволяет «волшебная система обучения», созданная в 1992 году компьютерной фирмой «Софтвэер тулуоркс». Соединив портативную электронную клавиатуру и персональный компьютер плюс кое-какие специальные приспособления, специалисты получили «волшебное фортепиано», превращающее любого профана во вполне сносного музыканта. На экране монитора появляется картинка клавиатуры с правильным положением пальцев. Механическое обучение идет в строгой последовательности. Если «мгновенный пианист» сфальшивит на первом «этюде», компьютер ни за что не допустит его к следующей нотной странице. Если же пассаж будет сыгран правильно, стайка веселых уток пролетит над музыкальным текстом.

Японская компания «Тайто» вызвала в 1987 году настоящую сенсацию, объявив о создании первого в мире робота, который может играть на классической гитаре. Электронный солист был, мягко говоря, тяжеловат: весил 260 килограммов и на вид необычен: у него шесть «пальцев» на правой руке и 73 – на левой. На качество исполнения, впрочем, внешний вид не влиял. Робот-гитарист играет вещи, требующие виртуозной музыкальной техники, и знает наизусть 50 произведений, составляющих его концертный репертуар. Корпорация «Тайто» рассчитывала на большой коммерческий успех от внедрения на рынок своего электронного чуда, заломив за «гитариста» 12,5 миллиона иен. Желающие приобрести новинку нашлись не сразу.

Да, если вспомнить еще и о том, что ЭВМ давно уже тяготеют к сочинительству музыки, то стоит ли удивляться, если скоро мы станем свидетелями рождения принципиально нового направления в музыке: рок-н-робот, например. Или робот-джаз? В самом деле, ведь если есть роботы-пианисты и гитаристы, то почему бы не создать робота-ударника и робота-дирижера? А заодно – и роботов-слушателей. Их «ушам» такая музыка будет привычнее. Может, я и ошибаюсь.

Нелюди наступают

Еще для поколения 50-х годов прошлого века робот был фантастическим существом, которое писательское воображение ставило на вершину технического прогресса. Сегодня он, обученный десяткам профессий, прочно утвердился в современной промышленности. Роботы давно шагнули в строительство, сельское хозяйство, медицину, космос, активно вторгаются в домашний быт. По прикидкам специалистов, к середине нынешнего столетия роботы должны заменить человека практически во всех вредных производствах, начиная от работ на атомных реакторах и кончая функциями водолазов. Они повсеместно превратятся в больничных сиделок, обретут педагогические навыки и даже заменят слепым поводыря.

Такие роботы уже существуют, хотя и в немногочисленных пока экземплярах. Японцы во всяком случае ведут разработки и испытывают опытные образцы по всем перечисленным позициям, всерьез готовясь к грядущей эре роботов. И это не случайно. Сегодня именно Япония держит прочное первенство по числу используемых роботов, составляющему больше половины от общемирового показателя. Япония лидирует и в экспорте роботов. Эти впечатляющие факты будут еще более весомы, если учесть, что первые японские роботы появились около 30 лет назад. Всего-то навсего!

Поворотным моментом в японской робототехнике стала вторая половина 80-х годов, знаменовавшая собой появление на свет более совершенных систем, использующих мощные компьютеры, сенсорную технику, видеоустройства. В дополнение к «рукам» роботы получили электронные «мозги», «осязание» и «зрение». Если раньше для каждой новой операции робота нужно было программировать, закладывая в него необходимый навык, то теперь он сам ориентируется в изменяющихся обстоятельствах, общается с человеком на компьютерном языке. Роботы нового поколения пока в меньшинстве, да и стоят они дороговато. Но специалисты уверены в их будущем.

Что же принесли роботы экономике? Повышение производительности труда, снижение себестоимости, высокое качество изделий, экономию сырья и энергии, внедрение гибких технологий, позволяющих, отвечая на капризные колебания рынка, мгновенно перестраиваться на выпуск новой продукции.

Сами производители роботов смотрят на проблему несколько иначе. По их мнению, при всех японских успехах в сфере роботизации Япония использует всего лишь 20 % возможностей, которые открывает робототехника. С другой стороны, роботы нуждаются в постоянном совершенствовании, чтобы не отстать от общего уровня. Если одна операция выполняется сегодня роботом за 3 секунды, то через 3 года на нее потребуется уже одна, а еще через два года всего лишь 0,2 секунды. Иными словами, за 5–6 лет самый совершенный сегодня робот безнадежно устареет. В этом сверхбыстром моральном старении – залог будущего развития, если хотите, гарантированный спрос на продукцию робототехники.

Стоит особо сказать об одном достижении, которое остается как бы в тени, хотя имеет важное значение. Роботизация – отнюдь не привилегия тузов индустрии, и, несмотря на высокую стоимость, она достаточно доступна всем остальным. Робот – вещь недешевая, но система проката и лизинг успешно решили эту проблему. Если фирма не в состоянии приобрести робота, то она может арендовать его на 5–7 лет, выплачивая ежемесячный взнос, в среднем меньший, чем зарплата одного рабочего.

Внутренняя конкуренция стимулирует быстро растущий технический уровень японских роботов, система проката обеспечивает гарантированный сбыт. Старение нации и структура занятости (отток рабочих рук в сферу обслуживания) облегчают социальные аспекты роботизации, сводят к минимуму вероятность серьезных конфликтов на почве внедрения прогрессивной техники. Вспомните восстания луддитов!

Что же дальше? Здешние специалисты считают, что вслед за областью материального производства грядет эра роботов в быту. Сегодня, больше для забавы, уже продаются роботы, которые могут налить вам стакан соку или вымыть пол. В фешенебельных токийских ресторанах, и не только в них, роботы выполняют обязанности официантов. Это и многое другое – только начало. Приготовить пищу, убрать квартиру, поиграть с ребенком, присмотреть за больным – все это вполне по силам роботу. Авторы доклада исследовательского комитета японского агентства по науке и технике убеждены, что именно так скоро и будет – к 2010 году. В Японии, конечно!

Это, наверное, хорошо, но не исключено, что прогнозы о вытеснении человеческого интеллекта искусственным станут явью в самом ближайшем будущем. Уже сегодня есть электронные технологии, способные выполнять многие функции, свойственные человеку. Прежде всего речь идет об автоматах, запрограммированных на выполнение ряда механических операций, требующих, однако, некоторых интеллектуальных усилий. Так, в Таиланде разработали модель робота-охранника. Управление им осуществляется с помощью пароля через… Интернет. Устройство оборудовано видеокамерами слежения и сенсорными датчиками, способными реагировать на движущиеся предметы и перепады температуры. Кроме того, робот снабжен огнестрельным оружием, которое может применить в случае необходимости. Разумеется, все действия металлического охранника зависят от команд оператора. Пока зависят.

Японские инженеры, приободренные успехом ранее выпущенных кибернетических собак, в конце 2004 года наладили производство роботов-охранников «Банрю», что значит «дракон-стражник». Робот снабжен видеокамерами, в том числе инфракрасными, видящими в темноте, и разного рода датчиками. Заметив проникновение в дом чужака, «дракон» встает на задние лапы (в такой позе его рост достигает метра), начинает завывать и сверкать глазами, тем временем набирая номер телефона полиции и сотового телефона хозяина. При цене 18 тысяч долларов уже продано около полусотни таких охранников.

Звонит телефон. Из трубки раздается голос робота: «Внимание, тревога в зоне 3». Это звонил робот-сторож соседа, уехавшего в отпуск. Владелец телефона нажимает на специальную кнопку, и на экране телевизора виден взломщик, орудующий в соседнем доме. Теперь остается только позвонить в полицию… Примерно таков сценарий действия робота-сторожа, демонстрировавшегося в Париже на одиннадцатой международной выставке «Еврозащита-88».

Роботов теперь можно найти повсюду. Особенно эффективны они для защиты банков от нападений грабителей, поскольку не робеют под дулами автоматов и не усыпляются газовыми гранатами. Но услугами роботов пользуются немногие: пока это слишком дорого. На парижской выставке можно было увидеть ставшие совсем крохотными камеры, которыми можно охватить все закоулки в банках, кассовых помещениях контор и универмагов. Парижская полиция с гордостью демонстрировала устройство, позволяющее постоянно держать в поле зрения две тысячи различных пунктов – в банках, на предприятиях и в общественных зданиях – с одного, центрального, пульта.

В жизнь развитых стран с 1992 года постепенно входит понятие «умный дом», над созданием которого работают ученые Японии, США и Европы. Владельцам этих домов, например, не нужно будет иметь ключа: компьютер с помощью телекамеры «узнает» подходящего к дому хозяина и распахнет дверь. Робот не только примет верхнюю одежду, но и сообщит последние новости или содержание телефонных разговоров, которые он «вел» со звонившими. В комнатах, естественно, наведен полный порядок, на кухне владельца дома ждет только что сваренный кофе, а возможно, даже обед, заказанный по телефону. Но и это еще не все.

Технология RFID (радиочастотная идентификация) – вот что действительно может сильно изменить нашу жизнь. Изначально придуманная для нужд компаний, занимающихся почтовыми отправлениями, она очень скоро привлекла внимание и других бизнесменов. На крохотный чип можно записать необходимую информацию о продукте, а потом за доли секунды считать ее, даже не прикасаясь к самому чипу. Чип вообще не должен быть виден – главное, чтобы он оказался в радиусе действия принимающего устройства. А теперь представьте себе, что случится, если подобными метками снабдить все товары, приобретаемые в магазинах.

Во-первых, это на порядок упростило бы жизнь управляющих самих магазинов: в любой момент они могли бы знать, сколько товаров и каких наименований находится в торговом зале. Во-вторых, покупателю больше не надо было бы стоять в очереди, ожидая, пока кассир считает все штрих-коды на каждом йогурте: достаточно просто прокатить забитую тележку через сканер и оплатить получившуюся сумму. В-третьих, попав домой к покупателю, продукты сразу бы стали частью единой информационной сети. Скажем, холодильник бы точно знал, что именно в нем находится, когда истечет срок годности того или иного продукта и при каких температурных режимах они дольше сохранятся. Оценивая содержимое, холодильник мог бы напомнить хозяину, что у него закончилось пиво, а срок годности кефира истечет через два дня.

Перед тем как решить что-то приготовить, достаточно будет просмотреть подсказанный центральным сервером список блюд, которые можно сделать из имеющихся в перечне продуктов. Стиральная машина, считав метки на ярлыках одежды, выдаст рекомендации по загрузке, обратив ваше внимание на те вещи, которые нельзя стирать вместе. Выбор программы стирки, скорее всего, останется за человеком, но в принципе сделать это машина смогла бы и сама. Датчики загрязнения помогут определить, когда вещь станет чистой, чтоб не тратить на стирку лишнее время и электроэнергию.

Благодаря радиочастотным меткам на предметах дом в целом будет «понимать», что и где в нем находится. Дом сможет напомнить, что заканчивается туалетная бумага, или поможет, например, отыскать ключи от машины – они к этому моменту тоже превратятся в чип, встроенный в тонкую карточку.

Современные «умные дома» заставляют нас привыкать к гигантским пультам и заучивать сотни команд, а «дом будущего» будет помогать нам жить.

RFID-метка содержит всего два элемента: микросхему и плоскую обмотку-антенну. На микросхему записывается необходимая информация. Напряжение, наведенное считывающим устройством в антенне, достаточно велико для того, чтобы снабдить карту энергией, необходимой для обработки информации и посылки обратного сигнала. Радиус действия зависит от мощности считывающего устройства и конфигурации метки. Современные образцы могут считываться с расстояния более 10 метров. Уже несколько лет ведутся унификация и стандартизация технологии. Приблизительное время глобального внедрения – 2015 год.

Однако уже сейчас эта технология может спасти многие жизни. Во время длительных и серьезных операций используется огромное количество марлевых тампонов. Именно их чаще всего забывают хирурги внутри тела пациента, и они становятся источником опасной инфекции и осложнений. По данным координатора Исследовательского проекта врачебных ошибок анестезиолога доктора Алекса Макарио из Медицинской школы Стенфорда (Калифорния), ежегодно только американские хирурги оставляют в операционной зоне около 1500 предметов, большую часть которых как раз и составляют тампоны. Чтобы избежать этого, ученые в 2006 году создали тампоны с чипами радиочастотной идентификации, позволяющие быстро их обнаружить во время операции. По словам разработчиков, первое же клиническое испытание с участием девяти добровольцев продемонстрировало стопроцентную эффективность новой технологии. В ходе клинического эксперимента врач при помощи электронного детектора за считанные секунды смог обнаружить и извлечь абсолютно все усовершенствованные тампоны.

К 2000 году близ Токио, в префектуре Тиба, должен был появиться первый на планете полностью компьютеризированный город. Автор проекта – профессор Токийского университета Кэн Сакамура, спонсоры – 130 корпораций, включая такие всемирно известные, как «Фудзицу», «Сони», «Ай-би-эм», «Моторола». На паях они согласились предоставить необходимые для осуществления замысла 100 миллиардов иен.

Что значит полностью компьютеризированный? Ну, к примеру, освещение в домах регулируется автоматически, в зависимости от того, ясное небо или пасмурное, полдень или смеркается. В единую и легкоуправляемую систему объединены ванная, телефон, музыкальная и видеоаппаратура, кухонные агрегаты. Жителю чудо-города не придется утруждать себя даже таким утомительным занятием, как поворачивание водопроводного крана. Достаточно нежного прикосновения к стене. И даже, извините, воду в туалете спускать необязательно, – за этим проследит компьютер.

Офисы, размещенные в городе, полностью освобождены от бумажного делопроизводства. Не нужны ни курьеры, ни секретари. Требующийся служащему файл нажатием кнопки будет за несколько секунд доставлен из подвального хранилища, либо необходимая справка появится на дисплее рабочего стола. Деревья тут растут не только снаружи, но и внутри зданий. Город-компьютер по площади невелик – около одного квадратного километра, население тоже ограничено – тысяча постоянных жителей и шесть тысяч тех, кто ежедневно приезжает сюда на работу…

Не поверите, но пришло время и роботам посоревноваться в своем интеллекте. В мае 1990 года в Глазго была проведена первая международная олимпиада среди роботов-интеллектуалов из США, Канады, Норвегии, Финляндии, Франции, ФРГ и Италии. Главные требования, предъявляемые судьями к роботам-участникам, – полная автономность (никаких проводов подключения или магнитов) и 15-минутная демонстрация своих «талантов». Оценки ставились по следующим критериям: дизайн и устройство, поведение с акцентом на способность обретать новые умения, а также конструкторские достижения. Хотя олимпиаде был присущ элемент развлекательности, цель ее очень серьезна – стимулировать создание высокоинтеллектуальных роботов не только для промышленности, но и для научных лабораторий.

Шесть лет назад в Австралии прошел футбольный чемпионат среди роботов под названием «RoboCup-2000», на который съехались специалисты в области электроники и искусственного интеллекта из 35 стран мира. В турнирах для разных категорий механизмов приняло участие около 150 «команд». Роботы передвигались по стадиону при помощи механических тележек, зрение им заменяли видеокамеры. В лиге стимуляторов португальская команда FC-Portugal одержала верх над немецкой Karlrune. В чемпионате участвовали и две российские команды роботов – PSU и Polytech-100, однако они быстро выбыли из игры. Впрочем, в задачу организаторов этого мероприятия входили вовсе не победы в матчах, а демонстрация возможностей новых технологий.

С 24 по 27 ноября 2004 года в одном из павильонов ВВЦ прошла вторая специализированная выставка «Робототехника», организованная компанией «Эксподизайн». В экспозиции приняли участие более семидесяти академических и отраслевых институтов, высших и средних учебных заведений, промышленных предприятий. В материалах средств массовой информации тематика выставки занимала далеко не последнее место.

В отличие от многих выставок, где преобладают зарубежные фирмы, здесь львиная доля экспонатов принадлежала отечественным разработчикам. Среди них были как флагманы российской науки и промышленности (МГТУ им. Н.Э. Баумана, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша, Институт машиноведения им. А.А. Благонравова, АвтоВАЗ и др.), так и небольшие предприятия и даже гимназия из г. Зеленограда.

В дни работы выставки прошли международный круглый стол по проблемам промышленной робототехники и всероссийский семинар «Робототехника и мехатроника». По выставочной традиции организаторы провели конкурс на лучшие работы. В номинации «Бизнес-предложение» были отмечены: Опытно-конструкторское бюро при Владимирском государственном университете – за проект автоматизированного ортопедического аппарата, ИПМ им. М.В. Келдыша и Донецкий государственный институт искусственного интеллекта (Украина) – за совместный проект интеллектуальной системы технического слуха роботов, Пензенский государственный университет – за проект компьютерной диагностической системы «Кардиовид» и ООО «Робо-систем» из г. Тольятти – за проект универсальной системы управления роботами. Так что и у нас все не так плохо…

Самый маленький микроробот под названием «Месье» производства японской корпорации «Сейко» попал в Книгу рекордов Гиннесса выпуска 1994 года. Модель микроробота объемом в 1 кубический сантиметр предназначена для проверки водопроводных сетей и других труднодоступных мест. Стоимость «малютки» около 50 тысяч иен. Во время автоматического движения робота в направлении к любому источнику энергии происходит его зарядка.

А еще через семь лет японское правительство выделило 5 миллионов долларов США на проект Токийского университета по созданию дистанционно управляемых тараканов. Японские ученые снабжают насекомое микрочипом, который подключен к головному нервному центру таракана. Стимулируя разные нервные окончания электрическими импульсами, можно заставить таракана свернуть направо, налево или побежать вперед. Пока насекомые-киборги не очень управляемы и частенько бегают по своей воле. Но авторы проекта получили солидное госфинансирование и надеются, что их тараканы, снабженные мини-камерами, будут очень полезны во время поисковых и спасательных операций.

В то же время группа исследователей из Университета Западной Англии разработала робота, выполняющего совсем другую работу. Он охотится на слизней – известных садовых вредителей, на борьбу с которыми британские фермеры ежегодно тратят около 20 миллионов фунтов стерлингов. Испытания показали, что робот способен поймать до 70 % слизней. Самое интересное, что создатели «охотника» планируют сделать его совершенно автономным: питанием робота станут сами слизни.

Таким образом, с учетом японских и британских разработок уже лет через десять нас может ожидать настоящая война между насекомыми-киборгами и более крупными роботами, которые станут на них охотиться.

Робот может и такое

Компания «Бритиш телеком», которая обеспечивает телефонную связь по всей стране, весной 1992 года проводила интересный эксперимент в лондонском районе Орлингтон. Если в этом районе позвонить в справочную телефонную службу (аналогичную нашей «09»), вам ответит компьютерный робот, запрограммированный вести простой диалог с абонентами и выдавать требуемые справки, а также соединять абонента с нужным номером через «оператора». «Система Икс», как называется это устройство, различает все акценты стандартного английского языка. «Бритиш телеком» намерена со временем заменить роботами большинство из 25 тысяч женщин-операторов, которые сейчас выполняют эту работу. Операторам останутся лишь сложные справки, которые робот давать пока не в состоянии.

В Парижском культурном центре имени Помпиду летом 1988 года был установлен читающий автомат для слепых. Этот прибор размером с большую стиральную машину читал вслух любую книгу, которую клали текстом вниз на стекло в верхней части корпуса. Сначала электронный мозг машины анализировал полстраницы текста, усваивая начертание шрифта, а после этого начинал читать. Пульт управления позволял регулировать скорость чтения, возвращаться к уже прочитанному месту, воспроизводить отдельные незнакомые или непонятные слушателю слова по буквам. Переворачивать страницы должен сам слушатель.

Автомат был способен читать французские и английские тексты, для перехода с языка на язык менялся магнитный диск с программой. К недостаткам устройства относят его сравнительно большие габариты и высокую стоимость. Многим не нравится невыразительный механический голос чтеца. Тем не менее свыше 700 таких автоматов функционирует в США.

Чем пишут картины? Странный вопрос – маслом или акварелью, скажете вы. Чем еще? Персонажи Ильфа и Петрова для этой цели использовали гайки и овес. Так. Еще чем? Кен Моултон, специалист по компьютерам, не стал связываться с красками, железками и злаками. В качестве ассистента он еще двадцать лет назад привлек компьютер и решил изобразить свой собственный портрет. Фотография Кена была пропущена через ЭВМ, и машина «переложила» цветовые тона на цифры. Вместо красок Моултон использовал… костяшки домино. Определенная цифра объясняла, костяшку какого цвета следует класть на это место.

А вот другой подход. Грифель плавно тронулся и пополз по бумаге. Он скользил по белому листу, почти не отрываясь, и линии, что оставались за ним, медленно складывались в черты человеческого лица. «Странная манера письма», – можно было бы подумать, если бы речь шла об обычном художнике, но на сей раз перед мольбертом стоял робот. Однако самое удивительное заключалось даже не в этом. Электронный «живописец» действовал не по программе, заложенной в него заранее. Он рисовал… с натуры. Эта «умная» машина стояла в павильоне проходившей в Японии выставки «Экспо-85». «Наука и техника в доме человека» – так назывался один из ее разделов. Здесь кроме художника роботы-танцоры, певцы, композиторы.