Текст книги "Знакомьтесь - роботы!"

Автор книги: Арон Кобринский

Соавторы: Иван Артоболевский
сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 17 страниц)

«Наутилусы»

Свыше ста лет назад вышел в свет очередной роман Жюля Верна «Двадцать тысяч лье под водой». (Лье – старая французская путевая мера, имевшая, как это ни странно, несколько значений. Судя по старым переводам этого романа, Жюль Верн имел в виду так называемое почтовое лье, приблизительно равное 4 километрам.)

Действие этого романа разворачивается на фантастическом подводном корабле "Наутилус", совершающем кругосветное путешествие.

Для техники того времени "Наутилус" был настоящим чудом. У него электрические двигатели. Он освещался и отоплялся электричеством. С помощью электричества готовилась пища, электрозащита предупреждала нападение на корабль, время отсчитывалось по электрочасам. Просто поразительно, что описание "Наутилуса" было сделано в то время, когда не существовало мощных источников электричества, не было электроосвещения, фактически еще не было электромоторов. Воистину в лице Жюля Верна научные фантасты имеют гениального родоначальника и первооткрывателя, сумевшего объединить науку и искусство, технику и литературу, увидеть в современности – будущее, в фантазии – реальность, в невозможном – возможное.

Хотя, правда, не он первый использовал для названия своего корабля греческое слово "наутилус", в переводе означающее "моряк".

Люди, тысячелетиями живущие у воды, у берегов рек, морей и океанов, всегда стремились проникнуть в их таинственные глубины, руководствуясь самыми различными целями. Они хорошо понимали, как мало может им рассказать о подводном царстве ныряльщик, умеющий погрузиться в воду всего на одну-две минуты на глубину в несколько метров, в крайнем случае на несколько десятков метров. Вот почему уже с давних пор изобретатели и инженеры делали попытки построить подводный корабль, и среди них Роберт Фултон, тот самый, который считается изобретателем парохода.

В 1801 году он построил подводную лодку, которую назвал "Наутилусом". В этой конструкции для надводного хода был использован парус, а для подводного – приводимый вручную винт.

А 17 января 1955 года под воду опустился еще один "Наутилус". Так конструкторы назвали первую атомную подводную лодку. С этого момента открылась возможность подводного плавания практически без ограничения времени пребывания под водой. Ведь на этом корабле для подводного хода, как и для надводного, служит одна и та же энергетическая установка: атомный реактор – паровая турбина, действующая по замкнутому циклу. Она не нуждается в кислороде воздуха, как двигатель внутреннего сгорания, и не требует перезарядки, как аккумуляторная батарея, питающая электродвигатель.

Почему же все-таки человека так тянет в глубь океана? И почему эта тяга становится со временем все сильнее?

Мировой океан занимает свыше 70 процентов площади всего земного шара. Его богатства неисчислимы. Вся толща вод океана и вся поверхность его дна населены самыми разнообразными животными: количество их видов достигает 150 тысяч. Только рыб насчитывается около 16 тысяч видов, разнообразных моллюсков – около 50 тысяч видов.

Подсчитано, что возможный ежегодный улов рыбы составляет около 80 миллионов тонн; это, по самым скромным оценкам, значительно перекрывает потребность человечества в белках. По данным американских ученых, рудные выходы (так называемые рудные почки) в Тихом океане могли бы обеспечить потребности нашей планеты в меди на 6 тысяч лет, в алюминии – на 20 тысяч лет, в кобальте – на 200 тысяч лет.

Гигантские продовольственные и сырьевые запасы хранит Мировой океан. Так удивительно ли, что любопытство и смутные догадки, которые породили сказание о Садко и наивные конструкции первых подводных лодок, постепенно переходят во все более глубокие знания океана и во все большую уверенность, что его систематическое освоение становится для человечества жизненно важной проблемой. Но изучение подводного царства фактически еще только началось. Причина этого – колоссальные глубины океана.

Его прибрежная часть – шельф, – окаймляющая сравнительно узкой полосой материки, имеет глубину до 200 метров. Далее следует материковый склон с глубинами от 200 до 2000 метров. Наибольшую часть площади океана составляет его ложе, находящееся на глубине 2–6 тысяч метров с отдельными впадинами глубиной свыше 10 тысяч метров.

Ныряльщикам, аквалангистам, водолазам доступна лишь малая часть шельфа. Чтобы проникнуть в глубины океана, человеку нужны более совершенные технические средства. И уже в течение многих лет ведутся работы по созданию глубоководных снарядов, специальных подводных кораблей, подводных лабораторий. Человек уже побывал на самых больших глубинах. Чтобы защититься от сокрушительных давлений, он забрался в стальную коробку. В ней можно жить и двигаться, можно наблюдать и изучать подводный мир, как это делали пассажиры "Наутилуса", "построенного" фантазией Жюля Верна. Но теперь человеку этого мало так же, как ему было бы мало, если бы он имел возможность только наблюдать за тем, что происходит в "горячей" камере атомной лаборатории, не вмешиваясь активно в происходящее там.

Как быть, если ему жизненно необходимо не просто наблюдать, а работать в глубинах океана и на его дне?

Жюль Верн решал этот вопрос просто. Пассажиры "Наутилуса" надевали водолазные костюмы, выходили из корабля и совершали длительные прогулки по дну океана. Но за сто лет, прошедших с тех пор, как он описал водолазный костюм, имеющийся на "Наутилусе", водолазная техника не сумела не только опередить фантазию писателя, но и сколько-нибудь к ней приблизиться.

Водолазы сегодня работают в специальных скафандрах, представляющих собой сложное сооружение, состоящее из водонепроницаемого комбинезона, шлема, устройств, питающих водолаза воздухом, кислородом или специальной газовой смесью; из телефонного устройства, обеспечивающего связь водолаза с надводным миром; из устройства, на котором его опускают на глубину и поднимают на поверхность; наконец, из специальных грузов и тяжелой обуви, гасящих плавучесть водолаза и обеспечивающих устойчивость его вертикального положения под водой.

Одного человека в глубине моря должны обслуживать несколько человек на поверхности. При этом нельзя сказать, что время пребывания водолаза под водой используется очень эффективно. Дело в том, что при спуске на глубину и подъеме на поверхность внутреннее давление в воздухоносных полостях организма человека должно выравниваться с изменяющимся наружным давлением воды; с этой целью приходится ограничивать скорость спуска и особенно подъема водолаза.

В результате время спуска и подъема растет по мере увеличения глубины погружения, занимая даже при не очень больших глубинах значительную долю рабочего дня водолаза. Достаточно сказать, что по существующим нормам после двухчасового пребывания на глубине 40 метров время так называемой декомпрессии водолаза составляет около 4 часов.

А что касается глубин в сотни и тысячи метров, то против их смертоносного воздействия на организм человека, так же как против воздействия радиоактивных излучений, существует лишь одно средство надежная изоляция человека от этой среды, от океана. Вот человек и забрался в стальную коробку. Ну а как же все-таки добывать металлы и полезные ископаемые, проводить исследования, строить, собирать образцы породы, флоры и фауны в глубинах океана и на его дне?

Только один ответ найден на этот вопрос – применение манипуляторов и роботов. Значит, опять возникает необходимость в том, чтобы передать движения человека на расстояние, в ту зону, ту область, куда непосредственный доступ ему закрыт навсегда.

Манипулирование в морских глубинах во многом напоминает работу оператора в атомных лабораториях.

Только в одном случае в камеру помещают объект манипулирования, опасный для человека, в другом случае в камере находится человек, и эта камера единственное относительно безопасное место для него в окружающем пространстве.

А все взаимодействия с внешним миром, все работы в подводном царстве, как и в "горячей" камере, человек выполняет, управляя механическими руками, установленными снаружи на корпусе аппарата.

Пятый океан

Так иногда называют бесконечное пространство, в одном из уголков которого приютилась наша вселенная.

И известна совершенно точно дата, которой начинается история освоения этого пространства: 4 октября 1957 года был дан старт советскому спутнику – первому искусственному телу, выведенному в космическое пространство и ставшему сателлитом нашей планеты. Спустя еще три с половиной года в космическом пространстве появился первый человек, первый космонавт – наш Юрий Гагарин. А еще через восемь лет первый человек высадился на Луне. Ровно сто лет потребовалось, чтобы еще одну "сказку сделать былью", сказку, сочиненную тем же Жюлем Верном и рассказанную им в двух романах: "С Земли на Луну" и "Вокруг Луны".

Сейчас, спустя 20 лет (всего через 20 лет!) после первого «прорыва», в космосе находятся тысячи спутников-искусственных небесных тел. Практически реализована идея К. Э. Циолковского о создании долговременных орбитальных станций. Советский корабль «Салют» – первая космическая лаборатория, где космонавты назначают встречи, могут работать, отдыхать, готовиться к возвращению домой, на Землю. А может быть, спустя еще какое-то время эти станции будут служить просто пересадочными пунктами. Сложнейшие процедуры рейсов Земля – Луна – Земля или Земля – «Салют» – Земля разработаны во всех подробностях и выполнены с успехом. Так разве процесс освоения космического пространства по темпу продвижения вперед не напоминает цепную реакцию?

Искусственные спутники становятся привычными, крайне необходимыми техническими устройствами. Они начинены самой различной аппаратурой и сейчас помогают предсказывать погоду, служат для создания глобальных систем связи, телевидения, без них немыслимо проведение многих научных исследований. Создание орбитальных и лунных обитаемых и автоматических станций послужит дальнейшему расширению наших знаний о вселенной и выдвинет перед наукой и техникой ряд новых задач. Единожды начавшись, сложный процесс, который называют научно-техническим прогрессом, неудержимо развивается, каждый новый шаг, новое достижение ускоряют его темп, по мере ускорения темпа все чаще возникают все более сложные задачи и все более плодотворными представляются результаты их решения

Космос – это еще одна область, привлекательная, ко запретная для человека, для его непосредственного там пребывания.

Подумать только, до чего много запретов встречает человек, как только пытается, образно говоря, сойти с проторенных троп!

В совсем еще недавние времена он совершенно не ощущал тягости этих запретов. Земля с ее лесами, лугами, горами и пустынями казалась ему бескрайней, о путешествиях в глубь океана и в небо он только видел сны и сочинял сказки; и не было ни одной сказки, герои которой мог бы проникнуть внутрь атома и посмотреть, что там происходит. И вот меньше чем за сто лет все это становится для него реальностью, да еще жизненно важной.

Проникнуть в глубь атома, океана, космоса! Да, это жизненно важно. Важно с точки зрения сегодняшнего дня, ближайшего будущего, далекой перспективы.

Поэтому сейчас в космосе тысячи спутников, с течением времени их будет десятки тысяч… Но срок службы спутника ограничен. Не потому, что он перестает двигаться вокруг Земли. Просто с течением времени установленное на нем научное, исследовательское, регистрирующее, приемопередающее и всякое другое оборудование и аппаратура выходят из строя, изнашиваются, морально устаревают, требуют восстановления или замены. Как быть?

Можно, конечно, считать, что 5-10 лет службы – достаточный срок, и не пытаться продлевать его. Тогда с течением времени в космосе начнут скапливаться тысячи мертвых лабораторий, вместо которых потребуется запустить тысячи новых. Разумно ли так поступать? Конечно, нет!

Но кто и каким образом может продлить жизнь этих технических созданий: заменить аппаратуру, осмотреть, отремонтировать или заменить отдельные части, узлы и системы, выполнить внутри них или снаружи, разнообразные работы, которые не поддаются предрасчету, заранее непредсказуемы?

Для этого нужен человек, нужны его глаз и рука, его знания и опыт, в общем, нужно его участие в этих работах.

Опять складывается уже знакомая для нас ситуация: нужен человек, а доступ ему закрыт. Но теперь читатель уже сам, вероятно, может придумать, как решить эту проблему, если не побояться немного пофантазировать.

Ну конечно! Нужно сделать нечто вроде глубоководного корабля, который защищал бы человека, но уже не от очень больших давлений окружающей среды, а, наоборот, от космического вакуума, от страшно низкой температуры – от абсолютного нуля, отделял от царства пустоты и холода, столь же опасного, как давление подводного царства. Нужно уметь запустить этот корабль в пятый океан, нужно снабдить его системами автономного движения и, конечно, механическими руками, такими, с помощью которых он мог бы "пришвартоваться" к спутнику или космической станции, закрепиться там, передвигаться с места на место, и такими, которые бы могли вынуть приборы и системы, требующие ремонта, сменить отснятую фотокинопленку, установить новые детали, в общем, провести все необходимые работы.

А управлять движениями этих рук, дозировать развиваемые ими усилия смогли бы люди, операторы, члены экипажа этого корабля. Является ли сегодня такой космический "Наутилус" плодом безудержной фантазии?

Вроде бы да, если учесть, что таких кораблей сейчас не существует и еще ни один спутник никому не удалось отремонтировать в космосе. Но о них говорят, их разрабатывают, сведения об этом проникают в печать. Поэтому можно быть уверенным, что время создания таких кораблей не так уж далеко.

Атом, океан и космос уже служат человеку. Но от них не взято еще и малой доли того, что можно взять, что, безусловно, будет взято. А запреты, с которыми сопряжено освоение этих жизненных пространств, будут сняты. В этом человеку помогают его механические посланцы, которые доставят туда, куда ему нужно, его движения и действия, выполняют вместе с ним все необходимые работы.

С первых же страниц этой главы у человека, приготовившегося читать о роботах, может появиться на лице недоуменное выражение: мол, как же так? При чем здесь роботы? Роботы все делают сами: и у К. Чапека, и у С. Лема, и у А. Азимова, одним словом, у всех, кто писал о роботах. Последние могли быть более умными или более глупыми, но всегда умели жить и действовать самостоятельно. Иначе какие же это роботы? А в атомных лабораториях и на глубоководных и космических кораблях действуют люди, и только люди. Они и управляют, они и наблюдают. Механические руки лишь повторяют, копируют их движения и действия. Только и всего. Где же тут роботы?

Ну что же! Ответ на этот вопрос нельзя откладывать надолго. Чуть позже мы встретимся с роботами, которые работают не вместе с человеком, а вместо человека, без его непосредственного участия, как говорят, действуют автоматически. Однако хотим предупредить, что там речь будет идти не о тех роботах, с какими вы встречались и, наверное, еще будете встречаться в других книгах, полных вымысла и фантазии.

Само слово "робот" перекочевало на страницы научных и технических журналов и книг из фантастических рассказов и повестей. Но, конечно, робот, работающий у станка на машиностроительном заводе, и робот, "изобретенный" чешским писателем К. Чапеком, – два совершенно различных создания. Первый – сплошная реальность, уже даже не сегодняшний, а вчерашний день науки и техники. Робот К. Чапека – вымысел талантливого писателя, ожившая на страницах книги мечта человека. Больше пятидесяти лет робот бродит из рассказа в рассказ, из романа в роман, и неудивительно, что в нашем интуитивном представлении он стал ассоциироваться с неким человекоподобным автоматом, действующим по образу и подобию своего живого прототипа.

Роботы, о которых рассказывается в этой книге, тоже продукт человеческого творчества. Но в их создании участвуют не писатели-фантасты, а ученые и инженеры. Робототехника, как атомная, глубоководная и космическая отрасли техники, становится важным направлением научно-технического прогресса. Эшелон за эшелоном на помощь человеку движется целый класс машин нового типа – манипуляторов и роботов. Неважно, что их наружность далеко не человекоподобна. Важно, что они могут быть посланы человеком туда, куда он не может явиться лично; важно, что они умеют повторять его движения и действия. И не только повторять, но и самостоятельно их воспроизводить. Наша книга именно о таких машинах, об их особенностях и "норове", о том, как устроены их конечности, их механические руки и ноги, как эти машины связаны с человеком; как человек эти связи постепенно ослабляет, как учит машины действовать самостоятельно – превращает в автоматы, оснащает интеллектом и органами чувств, учит их строить движения, работать и "думать".

Нам придется при этом часто обращаться к живому прототипу, к "устройству" человека, действия и движения которого воспроизводят роботы и манипуляторы, вглядываться в конструкцию и устройство живых конечностей, органов чувств, в то, как строит движения человек, как он принимает решения.

Вместо человека

Одним из главных «героев» научно-технического прогресса уже стали машины, которые сегодня называют по-разному: автоматические манипуляторы, манипуляторы с программным управлением, роботы, чаще всего – промышленные роботы.

Главная задача токаря, фрезеровщика, шлифовщика – управлять станком. Но, кроме этого, они должны также установить на станок заготовку и снять обработанное изделие. Многие же изделия, детали и заготовки имеют значительный вес: 10-30-50 килограммов. Операции их обработки на станке могут занимать всего лишь несколько минут, а значительная часть времени уходит на однообразную тяжелую работу, не требующую ни искусства, ни особого мастерства: на установку заготовок, на снятие изделий.

Многие изделия машиностроения изготавливаются с применением сварки, и сварщику в течение всей рабочей смены приходится орудовать тяжелым инструментом – специальными сварочными клещами…

В кузнечных цехах изделия куются из раскаленных заготовок. Заготовку надо взять клещами, ввести в зону обработки, правильно там ориентировать, поворачивать после одного или нескольких ударов. Нелегко работать кузнецу и его подручному даже при условии, что сам процесс ковки выполняет машина – молот.

Окраска изделий обычно производится набрызгиванием. Чтобы предохранять рабочего от вредного действия распыляемой краски, нужна специальная маска; помещение или рабочая зона, где производится окраска, оборудуется специальными защитными устройствами – сложными, дорогими и не устраняющими полностью вред для здоровья человека…

Стеклянные заготовки для больших телевизионных трубок – кинескопов могут весить 10–15 и больше килограммов. Сложный технологический процесс их изготовления требует многократной установки, съема, переноски. Сотни людей в пределах одного цеха заняты этой малопроизводительной работой…

Подобных примеров можно привести множество. Рабочих мест, на которых человеку работать тяжело, где труд утомителен и однообразен, где подчас создается угроза здоровью, а то и самой жизни человека, где возможности и способности человека используются не самым лучшим образом, – миллионы, десятки миллионов.

Теперь создано средство – автомат-робот, который может заменить человека на этих местах, загружать и выгружать станки, стоять у молотов, варить, красить, обслуживать самые разные машины и оборудование.

Почему столько времени понадобилось, чтобы автоматизировать, казалось бы, совсем простые человеческие движения и действия, – об этом речь впереди.

Сейчас же только заметим, что в конце 50-х годов это сделать удалось. Тогда были разработаны первые конструкции промышленных роботов. В 60-х годах они уже появились на рабочих местах, а затем… А затем началась "цепная реакция".

Сегодня промышленные роботы различных конструкций и различного назначения строят во многих странах.

Само собой разумеется, что эти работы широким фронтом развертываются в странах социализма и в первую очередь у нас, в Советском Союзе.

Дело ставится всерьез и на широкую ногу. Речь идет не о сотнях и не о тысячах машин, их и сейчас уже больше. Сотни тысяч и миллионы роботов нужны, чтобы стал заметен экономический и социальный эффект робототехники.

Среди капиталистических стран впереди других идут США и Япония. (Пожалуй, сейчас правильнее говорить – Япония и США.) В Японию первый робот был привезен из США в 1967 году. Спустя шесть лет, то есть в 1973 году, в Японии было изготовлено 2500 роботов оригинальных конструкций, а всего их насчитывалось 7800 штук. В 1972 году в Японии была создана национальная ассоциация по производству промышленных роботов, объединяющая десятки фирм, занятых их проектированием и изготовлением. В США в 1974 году учрежден "Американский институт роботов". Объединяют свои усилия в этом направлении капиталистические страны Европы.