Текст книги "Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек"
Автор книги: Сергей Бердышев
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 25 страниц)
Если воздух на Земле оказывает сопротивление летящему снаряду, то в межзвездном пространстве сильно разреженный газ будет противодействовать полету космонавтов. Астрономы не раз наблюдали объекты, которые движутся со скоростью, близкой к световой. Это газовые струи, извергаемые некоторыми галактиками. На первый взгляд, газ в вакууме не должен встречать никакого сопротивления. Поскольку же скорость струй чудовищно велика, то для них межзвездная среда уплотняется и превращается в серьезную преграду. Поэтому астрономы наблюдают неизбежное торможение галактических выбросов.
Но скорость планет, обращающихся вокруг звезд, невероятно низка. Скорость движения самих звезд также ничтожна в сравнении со световой. Наиболее быстрая планета Солнечной системы Меркурий движется вокруг Солнца со скоростью 0,00016с, где с – скорость света (300 000 км/с). Скорость самого Солнца равна 0,0008с, т. е. всего лишь в 5 раз больше. Сопротивление заполняющего космический вакуум газа для планет и звезд исчезающе мало. Эти тела движутся в пустоте.
Барометр и прочие изобретенияПервый барометр был создан, как ни странно, 2000 лет тому назад великим механиком античности Героном Александрийским. Изобретенное греком устройство правильнее называть бароскопом, однако использовалось оно в качестве термоскопа. То есть прибором измеряли не давление воздуха, но его температуру. Термоскоп Герона описан ниже, в разделе, посвященном температуре и изобретению термометров.
Настоящий бароскоп, использовавшийся по прямому назначению, создал Э. Торричелли. Торричеллиева трубка, заполненная ртутью, как раз и представляет собой этот бароскоп. Устройство является предшественником нынешних ртутных барометров. Показания трубки выражались в единицах, понятных любому современному человеку, а это большая редкость для науки и техники.
Обычно история отметает старые меры и приборы, заменяя их более удобными и улучшенными аналогами. Достаточно напомнить, что сегодня не применяются древнейшие мерные инструменты и единицы для измерения длины, хотя эта физическая величина наиболее проста. Атмосферному давлению повезло больше. Его сразу стали измерять посредством прибора, который не претерпел со временем принципиальных изменений. Единица измерения также сохранилась и почти повсеместно используется, лишь в ряде наук она вытеснена другими.
Сегодня созданы водные, ртутные и многие другие типы барометров. Барометры для измерения атмосферного давления, имеющиеся почти в каждом доме, обычно не являются ртутными. Они принадлежат к семейству анероидов. Барометр-анероид внешне напоминает часы: он круглый и снабжен стрелками. Одна стрелка установочная, она выставляется владельцем барометра и показывает изначальное значение давления. Вторая стрелка рабочая, она отклоняется при изменении давления.
По разнице между положением установочной и рабочей стрелок можно судить о том, как меняется давление (возрастает, падает) и насколько. При этом установочная стрелка выставляется по рабочей, т. е. указывает на ту же отметку, что и рабочая стрелка. На следующий день владелец барометра считывает показания прибора. Для этого необходимо посмотреть, куда отклонилась рабочая стрелка относительно своего первоначального положения, отмеченного установочной.
Если стрелка ушла в сторону больших значений, то это говорит о том, что давление растет. О падении давления свидетельствует движение стрелки в сторону меньших значений. Резкие скачки предвещают существенные изменения погоды. Впрочем, плавное изменение положения стрелки также опасно, если она далеко отклонилась от области нормальных значений. Нормальным атмосферным давлением принято считать значение 760 мм рт. ст., а также соседние отметки – 750–765 мм рт. ст.
Падение давления ведет к ухудшению погоды: облачности, дождям, ветру. Критическое падение давления отмечено на барометре надписью «Буря». Это связано с тем, что в местность с пониженным давлением затягивается воздух из соседних областей, что вызывает ветер, а тот, в свою очередь, нередко приносит облака, тучи, осадки и т. д. Скорость ветра напрямую зависит от разницы давлений между участками атмосферы над рассматриваемыми местностями. Большие подвижные области низкого давления называются циклонами. Тропические циклоны (тайфуны и ураганы) опасны очень сильным ветром и грозами, которые сопровождают их.
Обширные области устойчивого высокого давления носят названия антициклонов. При высоком давлении небо ясное, облачность минимальна, а осадков не наблюдается. Летом повышение давления означает увеличение жары и сухости, отсюда и надпись «Сушь» на барометре. Зимой «Сушь» приносит крепкие морозы. Критическое повышение давления отмечено на шкале анероида надписью «В. сушь», т. е. великая сушь.
Анероид лишен ртутного или водяного столба, зато обладает гофрированной коробочкой, стенки которой чрезвычайно чувствительны к перепадам давления. В зависимости от величины давления коробочка сжимается, как бы сдавливается или, напротив, распрямляется и выгибается. По поверхности такой коробочки скользит стержень механического устройства, приводящего в движение стрелку барометра. Стержень меняет свое положение всякий раз, как только коробочка деформируется. Соответственно, изменяется и положение стрелки.
Использовать выталкивающую силу воздуха человек научился лишь в конце XVIII столетия, когда французские изобретатели братья Монгольфье построили первый в истории воздушный шар. Их шар, как и последующие сконструированные ими модели, наполнялся горячим воздухом. Первый полет на монгольфьере, как окрестили новое транспортное средство, состоялся в 1783 г., т. е. более 300 лет назад. Подъемная сила самых крупных шаров-монгольфьеров была невелика и составляла 27 % от веса воздуха под оболочкой.
На своем первом детище братья-изобретатели сделали провидческую надпись: «Так поднимаются к звездам». Конечно, на воздушном шаре не долететь до звезд. Но дорога в космос прокладывается человеческим разумом, творческим и созидающим. Наука и техника приведут людей к покорению воздушного океана и небесных далей – вот во что верили Монгольфье.
На рубеже XVIII–XIX вв. родилась идея заполнять монгольфьеры водородом, который в 14 раз легче воздуха, поэтому имеет большую подъемную силу. С такой идеей выступил французский физик Ж. Шарль, один из первооткрывателей газового закона, носящего его имя. Летательные устройства на водороде широко применялись вплоть до начала прошлого столетия. К сожалению, этот газ слишком горюч, может легко вспыхнуть. В смеси с воздухом он взрывоопасен. Это приводило к многочисленным катастрофам, связанным зачастую с большими жертвами.
Поэтому более поздние аэростаты предложено было наполнять гелием, который удалось открыть на Земле в конце XIX в. (открытый в середине XIX в. гелий был известен лишь на Солнце). Впрочем, в течение длительного времени гелий не был универсальным заправочным газом, поскольку получать его промышленным путем не умели вплоть до начала Первой Мировой войны. К слову, во время этой войны столь же важную роль, как и самолеты, играли управляемые аэростаты, называвшиеся дирижаблями. Строить дирижабли начали в первые годы XX столетия.
Первыми открыли легкий способ получения гелия немцы, которые во время Первой Мировой войны ошеломили противников атакой своих цеппелинов, не взрывающихся под прямым обстрелом. Англичане догадались, что германские цеппелины – дирижабли с оболочкой на металлическом каркасе – заправлены не горючим водородом, а нейтральным гелием. Британская разведка вскоре открыла секрет получения гелия, и газ стали добывать во всем мире в промышленных масштабах.
Однако к тому времени необходимость в дирижаблях отпала. Они слишком медлительны, плохо берут высоту и сложны в управлении. Кроме того, гелий имеет ряд недостатков перед опасным водородом, которым пользуются и по сей день для заправки стратостатов и других зондов, изучающих метеорологические условия в высших слоях атмосферы. Нужно отметить, что изобретение сослужило людям хорошую службу.
В частности, первые перелеты через Атлантику выполнялись именно на дирижаблях в 1918 г. Между прочим, по ошибке принято считать, будто первый трансатлантический перелет совершил Ч. Линдберг в 1927 г. На самом деле Линдберг был 67 по очереди человеком, пересекшим воздушным путем Атлантический океан. Он был первым одиночкой, совершившим беспосадочный перелет через океан.
Как бы то ни было, искусство воздухоплавания на монгольфьерах и дирижаблях вновь возрождается в конце прошедшего века. Причем цели новоявленных «аэронавтов» более чем серьезны. Сейчас весь мир обеспокоен катастрофическим сокращением площади экваториальных лесов. Чтобы спасти множество видов, населяющих девственные леса, называемые еще дождевыми, требуется прежде всего досконально изучить экологию и биологию этих видов.
Значительное число обитателей дождевого леса селится в кронах деревьев. Исследователи оценили биологическое богатство этой среды. Кроны деревьев дождевого леса резко отличаются от остальных лесных ярусов и настолько своеобразны, что могут сравниться с такими средами, как океанический шельф, коралловые рифы, лесная подстилка и почва.
Удивительный, бурлящий жизнью мир совершенно не изучен, поскольку изучать его затруднительно по причине 60-ти метровой высоты деревьев. Выход из создавшегося положения был найден, когда ботаник Франсис Алле предложил для исследования необычной среды применять воздушные шары. С самолета кроны изучить невозможно, поскольку биологу требуется зависать над деревьями. Вертолет создает много шума, порождает сильные воздушные потоки, чем распугивает животных.
Тихоходные монгольфьеры способны легко скользить над древесными кронами и надолго останавливаться в заданном положении. Исследовательские воздушные шары оснащены подвесными каркасными платформами (надувными), на которых по прибытии на место размещаются ученые со своей аппаратурой. Шар позволяет спускать платформу на переплетение древесных ветвей и закреплять ее там, после чего шар сворачивается. Использование надувных платформ в изучении древесных крон можно сравнить с изобретением акваланга, который открыл для человека красоты океанических глубин.
В обозримом будущем следует ожидать появления нового назначения дирижабля. Он прошел путь от обыкновенного транспорта, военной машины до исследовательского воздушного судна. Скоро дирижабли станут круизными судами. Малая скорость не является в данном случае серьезным недостатком, напротив, может расцениваться как достоинство. Океанические круизные лайнеры тихоходны и огромны. Такими же могут быть и дирижабли с цеппелинами. Более того, летучая гостиница может быть вечной.
Уже давно ученые планировали оснастить самолеты ядерными реакторами. К несчастью, проект провалился. Другого и быть не могло, поскольку масса такого самолета должна была бы достигать как минимум 700 т, из которых основная часть приходилась бы на защиту пилотов, экипажа и пассажиров от радиации. Дирижабль же не боится большого веса. Ведь этому устройству требуется мощность двигателей лишь 0,02 л.с. на 1 кг полетного веса. Атомный литиевый реактор в состоянии обеспечить данную мощность. В конце 1960-х гг. появились первые разработки такого рода в США и ФРГ.
Затем интерес к ядерному дирижаблю на время затих, поскольку техническое осуществление проекта было слишком трудным. Сегодня реально построить и не такие гиганты, какие были спроектированы в 60-е гг. XX в. Рост туризма и сервиса развлечений достиг ныне небывалого размаха, а потому к идее ядерного дирижабля еще не раз вернутся. Точно так же воздушные шары стали ныне неотъемлемой частью бизнеса развлечений. Проекты атомного великана впечатляют.
Подъемная сила исполина, разработанного в США (т. н. бостонский проект), достигает 380 т. Общая мощность двигателей в 6000 л.с. позволяет дирижаблю развивать скорость до 150 км/ч. Трехпалубное воздушное судно рассчитано на одновременную перевозку 400 пассажиров.
Это немного в сравнении с океанскими лайнерами, однако не нужно думать, будто люди будут тесниться на борту дирижабля. В проекте предполагается, что гостиница будет иметь все удобства. В ее плане имеется роскошный ресторан, танцевальный зал, видеосалон и т. д. Некоторые из постояльцев смогут взять с собой в путешествие личную машину: на борту предусмотрен гараж для перевозки 100 автомобилей.
Рано ставить точку и в военной истории дирижабля. Американцы предполагают использовать крупные дирижабли с мягкой оболочкой для патрулирования морских границ. Подобная техника поступила в управление береговой охраны США сравнительно недавно. Первым успешным дирижаблем стал самый большой на то время из имеющих мягкую оболочку «Сентинел-1000». Гигант обладает высокой маневренностью и может находиться в полете около суток без дозаправки. Исполин был построен и испытан в 1991 г.
Власть автоматики
Современная механика, основывающаяся на законах Ньютона и Галилея, сильно отличается от ранней классической механики. Во все времена эта наука служила потребностям производства. Сегодня ее значение в данной роли только возросло. Но поскольку запросы промышленности стали совершенно иными, то и механика претерпела серьезные изменения. Ее теоретическая часть дополнилась удивительными открытиями, а прикладная часть, как и следовало ожидать, обогатилась многочисленными изобретениями. Это связано главным образом с возникновением особой, «производственной» механики, которая распалась на автоматику, мехатронику, робототехнику и прочие направления.
Открытие алгоритмированияНародная мудрость предостерегает нас: «Не говори „гоп“, пока не перепрыгнешь!». В этой нехитрой рекомендации заключен глубокий смысл, если подходить к ней с научных позиций. Выполнение любой работы требует от человека четкой последовательности действий. Сегодня в развитых странах повсеместно происходит активный процесс автоматизации труда, т. е. замены человека на тяжелых и вредных производствах машинами. Несложно догадаться, что данное незыблемое правило распространяется и на автоматы, а потому играет исключительно важную роль в развитии промышленности.
Описание последовательности действий мы называем указаниями или руководством. Наука использует название алгоритма. Прыгай, а потом говори «гоп» – типичный пример алгоритма, поскольку это руководство содержит описание оптимальной последовательности действий. Выполняя действия в указанной последовательности, можно добиться желаемого результата.
Само слово «алгоритм» имеет арабское происхождение. Это латинизированная форма от имени великого среднеазиатского математика прошлого аль-Хорезми. Он первым рассмотрел поиск решения задачи в качестве системы операций, осуществляемых в полном соответствии с правилами математического вычисления. Впоследствии составление приемов решения задач получило название алгоритмирования, а раздел математики, занимающийся данным направлением, был назван теорией алгоритмов.
Математика лежит в основе всех точных и технических наук, а также тесно сотрудничает с науками естественными. Невозможно назвать такую отрасль знания, которая не опиралась бы на математику. Оказывается, даже гармонию искусства можно «поверить алгеброй». Наверное, оттого столь величественны и прекрасны египетские пирамиды, что их творили любящие свое ремесло геометры. Для современного человека наиболее значимым достижением этой науки явилось начало изучения информации математическими методами.
Связь алгоритмов с трудовыми действиями, последовательностью чего-либо и с математическими величинами была установлена не сразу. Сначала математика взялась за проблему установления количественных законов доказательств и опровержений. Прежде чем изобрести научное алгоритмирование, требовалось заложить основы математической логики. Ее создателем выступил английский математик Дж. Буль, отчего долгое время, почти до 1950-х гг., данную дисциплину именовали «булевой алгеброй». Буль создал свою алгебру в 1854 г., указав на возможность применять математические законы для решения практических задач.
В начале XX в. трудами многих экономистов были сформулированы базовые положения менеджмента как науки управления производством. Особым направлением менеджмента стало возникшее в 1900–1910 гг. учение Ф. Гилбрета о последовательности рабочих операций. Оно позволило разбить деятельность рабочих на отдельные психомоторные элементы – т. н. терблиги (от обратного прочтения имени первооткрывателя).
Нахождение оптимальной последовательности терблигов способствовало повышению эффективности выполнения заданий. Таким образом, Гилбрет фактически нашел способ алгоритмизировать труд. Потребность в управлении возрастала, причем само понятие управления непрерывно расширялось. Это не просто контроль за рабочими, но исследование самых разных процессов (технологических, социальных, психологических, экономических и т. д.) и умелое направление этих процессов в нужное русло.
В 1940-х гг. под влиянием растущего интереса к проблемам менеджмента американский математик Н. Винер создает науку об общих законах управления процессами и системами – кибернетику. Становление и дальнейшее развитие кибернетики было связано с развитием вычислительных машин, которые в середине 1940-х гг. как раз претерпевали бурную эволюцию: на смену электромеханическим счетным устройствам приходили электронные машины (ЭВМ). Эти устройства были построены таким образом, что выполняли анализ информации по программе, являвшейся алгоритмом, записанным на машинном языке.
Прогресс кибернетической науки, ее успехи тесно связаны с дальнейшим развитием информатики и вычислительной техники. По иронии судьбы оказалось, что управление разнообразными процессами возможно полноценно, всесторонне изучать лишь посредством компьютеров – устройств, работа которых всецело подчиняется кибернетическим алгоритмам. Кибернетика по своему содержанию и совокупности методов напоминает Уроборос – змею, заглатывающую свой хвост, поскольку эта наука движется по замкнутому кругу.
Исследования управленческих задач упираются в использование электронно-вычислительных машин. Их программирование сводится к необходимости изучать начала теории управления. Таким образом, развитие теории предполагает параллельное развитие технологий. Объединение теоретических основ кибернетики и созданной благодаря им вычислительной техники облегчает дальнейшие исследования управления процессами и анализ систем.
Может возникнуть вопрос, как алгоритмирование связано с механикой. Оказывается, самым непосредственным образом. Дело в том, что кибернетика была призвана усовершенствовать работу механических, электромеханических, тепловых и прочих машин. Высокая производительность этих устройств, их возможности, оптимальный режим работы и многое другое определяется, естественно, кибернетикой. В наше время такие параметры рассчитываются исключительно на ЭВМ.
Однако расчет проводится с учетом данных классической физики, кибернетика опирается на формулы механики.
Динамика находит траекторию движения деталей и величины приложенных сил, статика находит сопротивление, податливость, пластичность и хрупкость материалов и т. д. Полученные формулы приобретают благодаря кибернетике вид универсального алгоритма для станков и прочих автоматических и полуавтоматических устройств. Следовательно, прикладная кибернетика выступает естественным продолжением и дополнением прикладной механики. Более того, вся история механических устройств представляет собой историю совершенствования способов алгоритмирования.
Изобретение автоматов и роботовСлово «автомат» в переводе с греческого означает самодвижущийся. Так называется механическое или электромеханическое устройство, способное без помощи мускульной силы человека или животного выполнять действие или цикл действий, производя при этом полезную работу. Автомат не синонимичен аппарату, который представляет собой любое техническое средство, оборудование, в т. ч. и неавтоматическое. Древние греки явились создателями первых самодвижущихся приспособлений.
Наиболее ранний автомат в истории человечества – это, видимо, водяное колесо. Оно приводилось в движение речным потоком и в результате этого выполняло какую-нибудь простейшую работу. Знаменитые александрийские механики и геометры создавали более хитроумные приспособления, которые, однако, не нашли практического применения. Преимущественно это были механические игрушки, очень популярные в античности. Некоторые автоматы устанавливались в храмах, где открывали двери или приводили в движение статуи богов.
Самым прославленным создателем игрушек и прочих автоматов эпохи эллинизма был изобретатель Герон Александрийский (III в. до н. э.). После падения Рима интерес к механике надолго пропадает, только удобное водяное колесо сохранилось с античности. Оно все чаще применяется в водяных мельницах. Ветряные мельницы появляются в Европе в X–XI вв., а наибольшее их распространение приходится на время последних крестовых походов на Восток. Ветряную мельницу тоже допустимо рассматривать в качестве автомата.
Новый виток развития принесло позднее средневековье, когда в эпоху первого промышленного переворота механические приспособления получили широкое распространение. Ткацкие станки, часы, музыкальные и прочие устройства представляли собой примитивные механизмы, предназначенные для выполнения работы в автоматическом или, чаще всего, полуавтоматическом режимах. Конструирование полуавтоматических станков началось в XVI столетии. Действие этих устройств по большей части контролировалось работниками.
Обслуживающий персонал приводил станки в действие.
Шарманку по праву можно считать первым механическим устройством, работавшим по заданному алгоритму (программе).
Известно, что мелодия в шарманке извлекается благодаря вращению металлического диска с штырьками. Эти штырьки перемещались по кругу и определенным образом воздействовали на механизм шарманки. Воздействие было как бы запрограммировано, т. е. представляло собой алгоритм, осуществление которого давало звучание одной последовательности нот, а не другой.
Первоначально шарманки играли только одну мелодию – песенку «Шарман Катарина» («Милая Катарина»), отсюда и происходит их название. Музыкальные шкатулки и часы с мелодией также основаны на этом принципе. Впоследствии мастера по изготовлению шарманок догадались использовать сменные металлические диски. Меняя отыгравший диск на новый, музыкант-шарманщик менял тем самым мелодию. Дело в том, что на новом диске штырьки имели уже совершенно иное расположение, т. е. иначе воздействовали на механизм шарманки. Алгоритм менялся, что и приводило к смене режима работы.
Механические часы являются самым настоящим автоматом. За счет завода они показывали время, отбивали каждый час, играли мелодии. Наиболее удачным автоматом такого рода следует назвать маятниковые часы. Они были изобретены X. Гюйгенсом во второй половине XVII в.
Эпоха настоящей автоматики началась только после постройки паровой машины Дж. Уаттом, поскольку его устройство работало бесперебойно и почти не требовало контроля или участия человека-работника в технологическом процессе. Единственной задачей человека являлось снабжение топки углем и обеспечение поступления воды в котел.
После открытия на рубеже XVIII–XIX вв. электрической силы судьба автоматики была предрешена. Самодвижущиеся устройства с тех пор стали подлинно самодвижущимися, поскольку функции человека сводились к подключению их к генератору электротока. Все остальное машина могла выполнить самостоятельно. Пристального контроля электромеханические автоматы больше не требовали. Но чтобы устройство обрело подлинную самостоятельность, требовалось найти способы заставить его работать по программе. Выполнение задания связано с соблюдением условий алгоритма.
Конец XX столетия ознаменован рождением мехатроники. Эта наука представляет собой синтез механики и кибернетики, поскольку занимается созданием электромеханических станков с высокой точностью обработки деталей. Мехатроника использует компьютерное алгоритмирование технологических процессов, опирающееся на фундаментальные законы динамики, статики и прочих механических дисциплин. Причиной, по которой ученые создали мехатронику, явился досадный факт, что многие детали после станковой обработки приходится дорабатывать вручную.
Мехатроника предлагает удобный выход из этой ситуации. Посредством теоретической механики рассчитывается оптимальный ход вращающихся и прочих подвижных элементов станка. Затем эти данные закладываются в компьютер, который рассчитывает алгоритм работы станка и согласует движение всех его частей. Электронный мозг периодически добавляет или, напротив, сбавляет обороты деталей. Алгоритмизированная обработка позволяет изготавливать очень сложные изделия.
Рассказывая об автоматике и мехатронике, тесно связанных с компьютерным программированием, нельзя не вспомнить о роботах. Создателем самого раннего робота принято считать видного средневекового богослова и доктора философии Альберта фон Больштедта (XIII в.), названного современниками Великим. Альберт Великий – монах-доминиканец, канонизированный впоследствии католической церковью, обладал энциклопедическими познаниями. За это философу присудили титул «doctor universalis», т. е. всеобъемлющего доктора.
Механическая служанка, которую якобы сконструировал этот неординарный человек, была способна выполнять несколько простейших функций и произносить отдельные фразы. Служанка исправно проработала в течение 30 лет. Она называлась андроидом. Слово «андроид» греческого происхождения и переводится на русских язык как «человекоподобный». Иногда роботов, форма которых воспроизводит человеческое тело, называют андроидами и в наши дни. После фон Больштедта больше никто не пытался создать столь сложную игрушку, и о роботах надолго забыли. Даже с наступлением эпохи автоматики в Новой истории о конструировании подобных машин никто не помышлял.
Двадцатый век, полный событий в мире науки и техники, заставил пересмотреть взгляды на возможности автоматики. Активное развитие электромеханики и программирования, а также широкое внедрение автоматики в производство сформировали почву для проектов по созданию искусственных рабов, способных трудиться наравне с людьми и даже превосходящих человека по силе и выносливости.
Впервые слово «робот» фигурирует в пьесе чешского писателя К. Чапека «P. У. P. (Рувимские универсальные роботы)». Автор удачного термина, как ни странно, не сам Карел Чапек, а брат писателя Йозеф. Карел предполагал назвать своих искусственных людей лаборжи, но название показалось ему слишком книжным. Тогда Йозеф, не проявивший особого интереса к пьесе, предложил наречь эти машины роботами от чешского «робота» – тяжелый труд.
Долгое время робототехника так и оставалась плодом фантазии писателей и киносценаристов. Лишь развитие компьютеризации позволило обеспечить программирование не только математических вычислений, но и рабочих процессов, которые были записаны в виде алгоритмов. Таким образом, эпоха роботов фактически началась лишь в 1950-е гг. Появление первых станков с числовым программным управлением (станков с ЧПУ) следует расценивать как приход на производство первых роботов.
Настоящие роботы вышли из лабораторий и попали на заводы только в 1970-е гг., во время компьютерного бума. Наиболее активно роботизация протекала в Японии, где в настоящее время робототехнику изучают в школах и высших учебных заведениях наравне с компьютерной грамотностью. Всего на японских предприятиях работает порядка 150 000 самых различных роботов. «Умные» машины осваивают многие другие сферы человеческой деятельности.
Они вскрывают кейсы и багажники машин, где может быть заложена бомба. Роботы трудятся в условиях, вредных и опасных для человека. Эти устройства обслуживают длинные конвейерные линии, выполняя рутинную и тяжелую работу. Отличительными чертами робота, не свойственными станкам с ЧПУ, являются высокая мобильность, способность активно перемещаться в пространстве во время работы, умение точно оперировать деталями и инструментами. Чтобы робот ловко обращался с инструментом и обрабатываемыми предметами, он нередко снабжается манипуляторами – механическими руками.
Эффективность работы современных манипуляторов настолько высока, что позволяет роботу на манер фокусника сложить карточный домик или пирамиду из куриных яиц, ловить бросаемый ему человеком мячик. Хотя, конечно, назначение робота состоит вовсе не в показе фокусов. Индустриальные роботы в большинстве случаев не похожи на людей. Они представляют собой мобильные устройства, приспособленные к выполнению разнообразных работ.
В числе последних достижений робототехники следует назвать: робота-свиноматку, заботящегося о поросятах; строительный комплекс, состоящий из нескольких роботов, выполняющих все строительные работы – от закладки фундамента до штукатурных и малярных; шагающих роботов для переноса малых грузов по пересеченной местности; автоматических сборщиков автомобилей и многих других.
Голливуд часто использует робототехнику для съемки фантастических фильмов. Роботы играют в большинстве случаев самих себя или монстров. С конца 1990-х гг. создаются первые образцы роботов-секретарей, способных выполнять разнообразную работу с персональным компьютером, офисной оргтехникой, заполнять типовые документы и бланки, отвечать по телефону в режиме автоответчика.
В будущем ожидается широкое применение робототехники в сфере космонавтики. Частые неисправности на орбите отнимают у космонавтов от 1/3 до 2/3 рабочего времени на ремонт. Предполагается, что в будущем космические путешественники станут затрачивать на ремонтные работы до 107 % рабочего времени и более, т. е. космические исследования станут нерентабельными. Ремонтно-монтажные роботы, для которых выход в открытый космос безопасен, займутся работами по починке обшивки летательного аппарата, наладкой и настройкой внешнего оборудования, выводом спутников, монтажом антенн и каркасных ферм, прочими работами.
Широкомасштабные исследования других планет могут выполняться исключительно роботами. Обычные автоматы для таких целей не подходят, т. к. космические исследования требуют от устройства наличия программного обеспечения и оснащенности сложными приспособлениями, включая манипуляторы и сенсорные датчики. Аппараты, снабженные таким оборудованием, перестают быть простыми автоматами и называются роботами.
