Разумные машины

Механический трубач немецкого механика Иоганна Кауфмана. Сделан в 1810 г. Хранится в Мюнхенском музее техники (Германия). Одежда с автомата снята, чтобы показать устройство механизма.

Этот андроид, построенный в 1810 г., исполнял несколько пьес на трубе. В настоящее время трубач Кауфмана хранится в Мюнхенском музее техники. В начале XIX столетия заканчивается первый период развития андроидов — период «детства» механических людей. Андроиды этого времени выполняют иногда сложнейшие действия: пишут, рисуют, играют на музыкальных инструментах. Их можно было бы назвать «разумными машинами». Но все они не имеют никакого практического значения. Механические люди служат лишь для развлечения, для забавы живых людей, представляя собою только занимательные куклы, игрушки.

Единственной движущей силой в андроидах того времени были пружины, с которыми соединялась иногда очень сложная система рычагов, рычажков и зубчатых колес. В сущности говоря, это были те же часовые механизмы, но только с особым назначением. Этим и объясняется, что андроиды изготовлялись почти исключительно часовыми мастерами.

До XIX столетия человечество в полной мере овладело лишь механической энергией. Другие виды энергии — тепловая, электрическая — хотя и были известны, но люди еще не умели превращать их в движение.

Андроиды были отражением века механической энергии, сжатых пружин, текущей воды.

Глава вторая

РОБОТЫ

«Россовы универсальные роботы»

В XVIII и еще больше в XIX столетии в технике происходят крупнейшие события — человечество овладевает тепловой и электрической энергией. Создаются многочисленные машины-двигатели и рабочие машины в виде различных станков. Двигатели предоставляют в распоряжение человека огромную силу. Рабочие машины начинают выполнять многочисленные работы, которые раньше производились самим человеком. Рабочие машины прядут нити, ткут материи, обрабатывают дерево, металлы, дробят камни, копают землю, шьют платья с таким совершенством и силой, которые далеко превосходят ловкость и силу любого человека.

Поток новых полезных машин вытеснил интерес к андроидам. О них забыли. Их никто уже не делал.

Однако, потребность в «разумных машинах» не исчезла. Наоборот, по мере развития техники все сильнее ощущалась необходимость придавать машинам значительную долю самостоятельности, делать их все более независимыми от человека. И в XX столетии начинается второй период в истории андроидов — период зрелого состояния «разумных машин», когда они начинают оказывать человеку значительную помощь. Андроиды этого второго — продолжающегося еще — периода не имеют с человеком внешнего сходства, но зато по характеру работы подходят к человеку ближе, чем их предки.

К этим новым машинам уже нельзя применить название «андроиды», так как они не похожи на человека. Их теперь называют «роботами». Своим происхождением это название обязано не инженеру, а писателю.

Несколько лет назад появилась интересная комедия «Россовы универсальные роботы», написанная чехословацким драматургом Чапеком.

По этой пьесе инженеру Россу удалось изобрести сложную машину, которая могла выполнять все работы человека. Машина эта получила название «робота». Слово это на чешском языке обозначает чернорабочего, не получающего платы за свою работу.

Изобретение Росса привлекло внимание капиталистов, которые организовали акционерную компанию для производства роботов. Роботам была придана внешность людей. Так как они могли выполнять всякую работу, то их назвали «Россовыми универсальными роботами» и на груди ставили первые буквы этих слов— R. U. R.

Россовы универсальные роботы нашли спрос, и завод роботов перешел на массовое производство. Число роботов с каждым днем быстро росло. Их стали применять вместо живых рабочих на фабриках, на заводах, в сельском хозяйстве.

Капиталисты, заменив беспокойных рабочих послушными машинами, почувствовали себя хорошо. Но не надолго! Однажды роботы набросились на людей и перебили их всех. Так прекратился на земле род живых людей, и их место заняли механические люди.

Конечно, Чапек в своей пьесе шутит. Как бы совершенны роботы ни были, они никогда не смогут превратиться в живых существ. Но пьеса Чапека все же правильно отмечает стремление современной техники к созданию самостоятельно, автоматически работающих машин. Вот их-то теперь и называют роботами.

Современные «разумные машины» — роботы — отличаются большим разнообразием устройства и применения. Их можно теперь встретить во многих местах — на суше, на море и в воздухе. Они появились уже на заводах и фабриках у станков. Они забираются в дымовые трубы фабрик и на чердаки небоскребов. Они ночью сидят у телескопов и днем дежурят у пробирок химика.

Самозажигающиеся маяки

Вот робот — сторож аэромаяка.

Каждый вечер, ровно за пятнадцать минут до захода солнца, он исправно зажигает лампу маяка и каждое утро, спустя пятнадцать минут после восхода солнца, гасит ее. Этот робот живет в маленьком домике возле мачты маяка. Если вы подойдете к этому домику днем и приложите ухо к двери (окон в домике нет), то вы не обнаружите никаких признаков жизни. За дверью глубокая тишина. Впрочем, возможно, что, прислушавшись повнимательнее, вы уловите слабое тиканье часов.

Ночью же вы явственно услышите работу мотора и жужжание динамомашины. А взглянув на вершину мачты, увидите яркий пучок света, бросаемый прожектором. Прожектор вращается, и пучок света описывает по небу широкие круги.

Весною дни увеличиваются — солнце с каждым днем начинает всходить раньше и заходить позже. Механический сторож это знает. Свет маяка по-прежнему появляется точно за пятнадцать минут до заката и гаснет спустя пятнадцать минут после восхода солнца.

Автоматический аэромаяк. Внизу домик с двумя моторными установками. Справа циферблат астрономических часов.

Осенью дни укорачиваются. Механический дежурный знает и это. Он с исключительной добросовестностью выполняет в течение всего года данную ему инструкцию.

Что же это за механизм? Какой у него вид? Не похож ли он на человека?

Нисколько! Это просто часы. Впрочем, не простые часы, а астрономические. Кроме обычного часового механизма, в них помещается еще дополнительный механизм, отмечающий ежедневно время восхода и захода солнца. С ним соединены два рычажка, которые пускают в ход или останавливают всю электроосветительную установку маяка. Она состоит из обычного автомобильного мотора и соединенной с ним динамомашины. Для пуска мотора в ход служит небольшой электродвигатель (стартер), питаемый током от батареи аккумуляторов.

За пятнадцать минут до захода солнца пусковой рычажок астрономических часов сначала замыкает электрическую цепь магнето, чтобы возможно было зажигание горючей смеси в моторе, потом замыкает цепь электродвигателя — стартера. Электродвигатель начинает вращаться и пускает в ход мотор. Сначала мотор работает двадцать пять секунд на холостом ходу для прогревания. Потом часы сцепляют его с динамомашиной, от тока которой и зажигается лампа прожектора. Динамомашина питает также маленький электродвигатель, который медленно вращает прожектор.

Ну, а что, если мотор почему-либо не пойдет? Тогда маяк останется без света?

Нет. В домике имеется еще вторая такая же моторно-электрическая установка. Если первый мотор откажется работать, то через тридцать секунд ток пускается в стартер второго мотора, и прожектор маяка все же зажигается. Кроме того, на крыше домика зажигается еще красная лампа. Она сигнализирует пролетающим аэропланам, что один из моторов «заболел». Летчик об этом сообщает на ближайшем аэродроме.

Утром часы размыкают цепь магнето, отчего зажигание в моторе прекращается, и он останавливается.

Оба мотора работают попеременно: одну ночь один, другую — второй.

Не нужно думать, что включение и выключение тока производится непосредственно часами, — это им не под силу. Между часами и мотором находится особый промежуточный прибор — реле[1], назначение которого состоит в том, чтобы, получая слабые токи, включать сильные. Таким образом слабое действие часов реле усиливает во много раз.

Самозажигающиеся маяки установлены на тех воздушных линиях, где происходят ночные полеты аэропланов.

Ночное обслуживание воздушных линий автоматами обходится очень дешево. Живым сторожам пришлось бы платить жалованье. Для них нужно было бы построить жилые дома, которые следовало бы освещать и отапливать. Все это прибавило бы значительные дополнительные расходы по обслуживанию линии. Стоимость же робота равна всего четырехмесячному жалованью живого сторожа.

Наконец, рабочее время живых сторожей на этих маяках тратилось бы очень непроизводительно. При механических же сторожах на долю человека выпадает более почетная роль — наблюдение за исправностью всех роботов и снабжение установок бензином и смазочным маслом. Это делается специальным инспектором, который раз в неделю на автомобиле объезжает все маяки.

За последние годы такие же астрономические часы стали заменять людей и на морских маяках. Здесь работа часов более сложна. Они не только зажигают и гасят электрические лампы маяка, но еще через каждые четверть или полчаса подают характерные для данного маяка радиосигналы, по которым корабль может узнать его на далеком расстоянии.

Такие автоматически действующие маяки установлены во многих местах береговой линии Англии, Франции, Италии, Соединенных штатов Америки.

Наконец, те же самые роботы — астрономические часы с соответствующими реле — начинают следить за уличным освещением городов: Филадельфии, Лос-Анжелоса, Миннеаполиса, Балтиморы, Кливленда (США) и др. С заходом солнца они зажигают уличные огни, на восходе гасят.

Робот, управляющий уличным движением

В больших городах с многомиллионным населением по улицам движутся сплошные потоки автомобилей и пешеходов. Чтобы безопасно перейти через улицу, необходимо остановить движущийся по ней поток. Это и делают специальные лица, регулирующие движение, — у нас в СССР милиционеры ОРУД (отдел регулирования уличного движения).

В простейшем случае на перекрестке двух улиц стоит человек и, поднимая или опуская руку, останавливает или пропускает экипажи и пешеходов. Но при большом движении это неудобно, так как из-за передних автомобилей задним ничего не видно. Поэтому на перекрестках оживленных улиц устанавливают световые сигнальные приспособления — светофоры, расположенные над мостовой на высоте четырех-пяти метров. Зеленый цвет, как обычно, означает свободный проход или проезд, красный — остановку. Лампы светофора зажигаются не только ночью, но и днем. Обычно переключение лампы делается вручную.

Но у нас в Москве за последнее время появились и механизированные светофоры. Это фонари, на каждой из четырех стенок которых нарисован круг, разделенный на цветные части. По кругу двигается стрелка, как у часов, только быстро. Эта стрелка попадает попеременно то на красную часть круга — и тогда движение должно приостанавливаться, то на зеленую — и тогда движение возобновляется. Стрелку вращает электрический моторчик.

Ручное переключение лампы светофоров еще недавно применялось и в Нью-Йорке.

Однако, несогласованные действия полицейских на соседних перекрестках стали вызывать на улицах то большие скопления экипажей и людей, то, наоборот, ненужные разрежения.

Чтобы согласовать движение не только на соседних, но и вообще на всех перекрестках, было решено производить зажигание ламп из одного центрального места. Провода от всех ламп на перекрестках были протянуты на центральную регулировочную станцию и здесь так соединены, что один человек получил возможность одним движением выключателя чередовать цвет светофоров на всех перекрестках.

Эту работу выполнял особый дежурный. Через каждые полторы минуты он поворачивал выключатель. Нельзя сказать, чтобы это требовало особой сообразительности. Человек просто превращался в машину.

До полной замены человека машиной, механизмом оставался лишь небольшой шаг, и он был сделан в 1929 г. Вместо человека зажигание ламп поручили роботу. Это были часы, и даже не одни, а семь часов с многочисленными контактами и специальными реле.

Здесь же, возле робота, на стене была помещена большая карта Нью-Йорка с маленькими лампочками на скрещениях улиц. Каждая такая лампочка на карте соответствовала большой лампе на перекрестке, причем между ними была установлена прямая связь. Когда загоралась лампа на перекрестке, то в тот же самый момент загоралась соответствующая лампочка и на карте. Если же почему-либо лампа на перекрестке не загоралась, то и соответствующая ей лампочка на карте тоже не загоралась. Это указывало на неисправность лампы на перекрестке.

Итак, робот зажигает красные огни на улицах. В то же самое мгновение загораются красные лампочки и на карте. Через небольшой промежуток времени красные огни на улицах сменяются зелеными. То же происходит и на карте.

Человека, дежурного, по-прежнему оставили в комнате управления, но теперь ему нет надобности все время вертеть выключатель. Он спокойно следит за контрольными лампочками, сообщая в случае надобности в ремонтный отдел об авариях освещения. Сам же робот в особом присмотре не нуждается.

Такое разрешение «задачи о перекрестках» улучшило уличное движение, придав ему ритмичность и сэкономив громадные расходы на обслуживающий персонал.

Робот в библиотеке

В больших библиотеках требования на ту или иную книгу часто выполняются лишь на следующий день из-за большой загрузки персонала. Это создает неудобства. Читатель дважды должен посетить библиотеку: один раз, чтобы заказать книгу, другой — чтобы получить. Досадная потеря времени. Вот здесь-то на помощь библиотечному работнику и приходит новый робот — «разносчик книг», впервые установленный в библиотеке города Торонто (в Канаде).

Главная часть этого автомата — конвейер: бесконечная лента, непрерывно движущаяся на роликах внутри канала в стене. Лента проходит по всем этажам библиотеки. Она движется горизонтально, вертикально и прекрасно огибает углы. На ней на равных расстояниях прикреплены невысокие алюминиевые ящики.

Автомат — разносчик книг в библиотеке. Состоит из горизонтальных и вертикальных конвейеров.

Получив требование на книгу (оно передается по телефону), работник книгохранилища немедленно отыскивает ее, кладет через окно в стене в первый свободный ящик конвейера и, нажав одну из кнопок с левой стороны окна, «сообщает» роботу, на каком этаже книга должна быть выдана. В то же мгновение на ящике поднимается металлический флажок с номером этажа, куда направляется книга. Флажок служит сигналом, что ящик занят. Когда ящик подойдет к окну соответствующего этажа, флажок, зацепив за рычаг, приведет в действие алюминиевый гребень, и книга из ящика будет выдвинута на наклонное полотно, по которому попадает в приемный ящик с пружинным дном, стоящий на полу.

По мере загрузки книгами дно приемного ящика опускается. Когда ящик будет заполнен на три четверти, включается электрический звонок. Ящик этим сообщает, что в нем много книг и его пора разгрузить.

Книги из читальных зал таким же путем отправляются в книгохранилище. Опыт обнаружил, что автоматический конвейер уменьшил время, протекающее с момента подачи требования на книгу и до момента ее выдачи читателю, до четырех минут. При этом обслуживающий персонал сократился на одну треть.

Для движения конвейера требуется электромотор всего в три четверти лошадиной силы. В час тратится энергии не более чем на десять копеек.

Подобные же конвейеры после Торонто были установлены в библиотеках университетов Северной Каролины, Рочестера и Цинциннати (США).

Изобретатель автоматического конвейера затратил на него двадцать лет работы. Нужно было разрешить множество задач, чтобы сделать конвейер практически пригодным.

Особая кнопка на пожарном станции

В пожарном деле требуется возможно более быстрый выезд обоза к месту пожара. При конной тяге это было трудно сделать. Но все же наилучшие пожарные станции высылали свой конный обоз через шестьдесят и даже пятьдесят секунд после сигнала о пожаре.

С введением в пожарную практику автомобиля промежуток времени между сигналом и выездом сократился до тридцати пяти и даже двадцати пяти секунд. Казалось, что дальше идти некуда. Но пожарники города Бэртона на Тренте, в Англии, поместили в дежурной комнате особую кнопку. Получив сигналы о бедствии, дежурный нажимает эту кнопку, и в тот же самый момент на всех пожарных автомобилях автоматически заводятся моторы, в дежурных помещениях раздаются звонки и одновременно автоматически открываются выездные ворота. Пожарным остается только вскочить на машины и мчаться.

Благодаря этой кнопке выезд обоза стал возможен через пять секунд после получения сигнала.

Устройство этого пожарного робота не отличается сложностью. Кнопка посредством реле включает ток в ряд параллельно соединенных электромоторов. Один из них открывает ворота, другие пускают в ход двигатели автомобилей.

Особая кнопка на пожарной станции. Достаточно ее нажать, как автоматически заводятся моторы всех дежурных автомобилей и открываются ворота.

Автомат, продающий «святую» воду

Существуют роботы-продавцы.

Изобретателем их считают англичанина Ивритта, взявшего патент и построившего в 1885 г. в Лондоне автоматы, торгующие спичками. В действительности же торгующие автоматы появились гораздо раньше, еще в древности, более двух тысяч лет тому назад. Греческий инженер Герои (живший в первом столетии до начала нашего летоисчисления и несколько раз посетивший Египет) в своем сочинении «Пневматика» описывает автомат, продававший «святую» воду.

Устройство этого автомата было несложное. На подставке находился наглухо закрытый деревянный ящик. В крышке его была сделана щель для опускания монет. На другой стороне из ящика внизу выходила трубка. В ящике был скрыт резервуар с водой. Над ним внутри ящика был помещен рычаг с расширением в виде лопатки на одном конце и с подвешенным стержнем на другом. Стержень закрывал отверстие водоотводной трубки. Монета, опущенная в щель, падала на расширенный конец рычага и заставляла его опуститься. Противоположный конец рычага при этом поднимался и открывал трубку. Вода начинала вытекать. Но как только монета соскальзывала с расширения, рычаг возвращался в прежнее положение и снова закрывал водосточную трубу.

Этот древнеегипетский торгующий автомат свидетельствует о том, что у жрецов того времени были довольно значительные знания в области механики и что эти знания широко использовались для обмана верующих.

Автомат, продающий «святую» воду в древнем Египте. Изобретен египетскими жрецами.

Спичечный автомат

Спичечный автомат Ивритта имел тоже простое устройство. Это была высокая колонка с выдвижным ящиком внизу и щелью для монеты вверху. Опущенная монета по трубке падает на груз, прикрепленный к выдвижному ящику. Под тяжестью монеты груз спускается несколько ниже упора и освобождает ящик. Теперь покупатель может вытащить ящик, в котором найдет коробку спичек. При выдвигании ящика монета с груза падает в кассу. Выступ на грузе, упираясь в упор, мешает совсем извлечь ящик из автомата и таким образом нарушить его работу. Взяв коробку спичек, покупатель вдвигает ящик обратно. При этом в него попадает новая коробка спичек, и автомат опять готов к продаже.

Поставленные в разных местах Лондона — на улицах, в магазинах— автоматы Ивритта повели очень оживленную торговлю.

Устройство спичечного автомата Ивритта. Т — трубка, проводящая монеты; С — коробки спичек; Я — ящик; П — пружина, к концу которой прикреплен груз; К— касса; У — упор.

Обрадованный успехом изобретатель приспособил свои автоматы к продаже плиток шоколада. Шоколадные автоматы стали тоже хорошо торговать. Но удовольствие иметь механических торговцев, которые не требуют платы за работу, скоро стало омрачаться: в кассах вместе с настоящими монетами очень часто попадались и простые железные шайбы (кружки). Однажды в одном из шоколадных автоматов вся выручка оказалась состоящей из железных кружочков.

Проклиная бесчестных покупателей, Ивритт принялся «учить» свои автоматы разбираться в настоящих и фальшивых монетах. Это было делом нелегким и потребовало труда нескольких изобретателей на протяжении тридцати лет. В настоящее время все торгующие автоматы прекрасно разбираются в монетах и за фальшивые деньги, в чем бы эта фальшь ни состояла, товара не отпускают.

Как автомат определяет качество монеты

На определение качества монеты автомат затрачивает всего несколько мгновений. Достигается это следующим образом. Предположим, что автомат дает свои товары в обмен на двадцатикопеечные монеты. В таком случае щель — ее располагают вертикально с небольшим наклоном вправо — имеет размеры, точно соответствующие монете. Любой диск хотя бы на сотую долю миллиметра больших размеров войти в это отверстие не может. Меньшие войдут. Поэтому первая задача робота состоит в том, чтобы прежде всего отделить меньшие диски. Монета сейчас же по опускании катится вниз по узкой наклонной плоскости с продольной щелью, ширина которой чуть меньше толщины монеты. В эту щель проваливаются все диски более тонкие, чем монета. По сторонам наклонной плоскости сделаны «перила». Об эти перила монета опирается при качении.

Перила подняты на такую высоту, что всякий диск с меньшим, чем у монеты, диаметром сваливается в сторону.

Предположим, однако, что вложенный диск, не будучи монетой, все же точно равен ей по размерам. В таком случае робот «обращает внимание» на металл, из которого сделан диск.

Для устранения железных дисков служит магнит. Диск, катясь по своей дороге, проходит мимо магнита. Если диск железный, то магнит сбрасывает его в сторону. Нежелезный диск свободно проходит дальше, чтобы подвергнуться еще одному — последнему уже — испытанию.