Задачу собрать кубики в коробку можно поручить автомату. Если точно указать число и расположение кубиков, а также положение коробки, то манипулятор с цифровым управлением с этой задачей может справиться быстрее и лучше, чем ребенок. Спаренной с ним быстродействующей вычислительной машине можно поручить рассчитать наивыгоднейшую траекторию сбора кубиков и заодно исследовать все возможные варианты сбора при условии, что в коробку можно класть одновременно только по одному, по два, по три или по любому другому числу кубиков. Но вот если коробки или кубиков не окажется на месте, автомат этим обстоятельством будет крайне «озадачен». Вернее, даже не будет озадачен; тупо выполняя программу, он соберет все кубики, нагромоздив их в кучу там, где должна была быть коробка, либо соберет в коробку не все кубики.

Можно ли научить автомат справляться с подобными трудностями? Можно ли научить его действовать «животноподобным», а может быть, даже «человекоподобным» образом? Можно ли добиться того, чтобы он работал в соответствии с поставленной перед ним целью, пользуясь для ее достижения более общими указаниями, а не скрупулезно в мельчайших подробностях заданной программой?

Вот теперь самая пора заглянуть на верхние полки.

В 1929 году на радиовыставке в Париже демонстрировалась забавная игрушка под названием «электрическая собака»^[2]. Она была сделана из фанеры, покрыта фетром и, подобно живой, имела два глаза — два фотоэлемента, разделенных носом — непрозрачной перегородкой.

Когда ее освещали, она начинала двигаться на свет и лаять. Если лампочку отводили в сторону, не переставая все время освещать собаку, последняя поворачивалась и продолжала лаять, двигаясь к источнику света.

Устройство собаки теперь кажется чрезвычайно простым. Каждый глаз-фотоэлемент был включен в цепь реле, управляющего пуском электродвигателя, который вращал пару — левую или правую — колесиков в ногах собаки. При освещении правого глаза включался двигатель левых колес, и наоборот, при освещении левого глаза начинали вращаться правые колеса. Аккумуляторы, питающие двигатели и механизмы передачи вращения колесам, спрятаны в туловище игрушки.

Электрическая собака имела большой успех на выставке. Вокруг нее собирались толпы посетителей. Движения собачки-робота и ее особенный лай вызывали смех зрителей.

Вспомните, читатель, часы, которые швейцарский механик Дро двести лет назад поднес Фердинанду VI Испанскому. Среди фигурок, украшавших часы, была собака, охранявшая корзину с фруктами. Если кто-нибудь брал один из плодов, она начинала лаять и лаяла до тех пор, пока взятое яблоко не было положено на место. Электрическая собака, построенная тридцать пять лет назад, представляет собой усовершенствованный и обогащенный возможностями потомок собаки Дро.

Если бы Дро обладал современными знаниями в области автоматики и физиологии, он имел бы все основания утверждать, что один из первых использовал в автомате обратную связь и построил, может быть, первую модель, обладающую не только внешним сходством с животным, но и воспроизводящую один из элементов его поведения: построенная им собака имела обратную связь с внешней средой и лаем «реагировала» на воздействие внешней среды.

Дро даже и не подозревал, что на его творчество можно взглянуть с такой точки зрения. Но это, конечно, не означает, что он не имел на этот счет своей собственной точки зрения, весьма прогрессивной для своего времени.

Ведь не зря один из его знаменитых андроидов — «писец» — писал: «Je ne pense pas, ne serais je done pas?» — «Я не мыслю — следовательно, меня нет?», как бы вступая в спор с французским математиком, физиком, физиологом и философом XVII века Рене Декартом, которому принадлежат известные слова: «Cogito, ergo sum» — «Я мыслю — следовательно, существую».

Когда на Парижской выставке демонстрировалась «электрическая собака», идея обратной связи еще не была сформулирована. Игрушка служила исключительно для демонстрации явления фотоэлектрического эффекта и не связывалась с серьезными попытками моделировать хотя бы самые простые особенности поведения живого организма.

Прошло еще двадцать лет, и вот в 1950 году английский физиолог Грей Уолтер демонстрирует электромеханических «животных» — черепах. По сравнению с одним из своих ближайших предков — «электрической собакой» — черепахи Уолтера прошли значительно больший путь «эволюционного развития». Помимо фотоэлемента, они были оснащены механическим контактом в форме переднего буфера, включающим задний ход при наезде на препятствия. Таким образом, кроме «зрения», они обладали еще и «осязанием». Благодаря оригинальной логической схеме и конструкции тележки, оснащенной двумя электродвигателями — ходовым и рулевым, игрушка была способна воспроизводить ряд движений, как бы моделирующих поведение животного. В отличие от «электрической собаки» она не только двигалась к «пище» — свету, но могла, двигаясь по сложной траектории, «искать» пищу, объезжать препятствия, на которые натыкалась.

Черепахи Уолтера вызвали подражание; семья электрических «животных» стала быстро плодиться. Их свойства и поведение варьировались, они оснащались устройствами выработки условных рефлексов. В течение нескольких лет «животных» строили ученые, потом студенты, потом школьники. В большинстве случаев авторы игрушек стремились уже не столько к внешнему сходству и не к тому, чтобы продемонстрировать возможность современных средств автоматики. Главная цель состояла в том, чтобы наиболее удачным образом промоделировать простейшие схемы поведения животного.

Подробные описания подобных «кибернетических» игрушек имеются практически во всех научно-популярных книжках по кибернетике и научно-популярных журналах. Поэтому вряд ли имеет смысл здесь повторять их. В последние годы увлечение этими игрушками стало проходить. Однако, несмотря на то, что непосредственного приложения в автоматостроении они не получили, нельзя считать, что время и труды, потраченные на их проектирование и постройку, затрачены впустую. Эти механические модели поведения живых «автоматов» были, наверное, необходимым этапом на пути создания автоматов будущего, и им вполне можно отвести местечко на верхней полке.

В подтверждение сказанному в 1962 году появилось сообщение, что в США построен макет манипулятора, непосредственно управляемого вычислительной машиной, обладающего свойством целесообразного «поведения» при взаимодействии с внешним миром. Поскольку этот макет является, очевидно, первым техническим устройством подобного типа, имеет смысл о нем рассказать настолько подробно, насколько это возможно, используя опубликованные материалы.

Идея построить такой манипулятор была высказана в конце 1958 года двумя американскими математиками и инженерами Клодом Шенноном, в частности немало времени занимавшимся «поведением» механических животных, и Марком Минским, специалистом в области так называемой интеллектроники — одной из молоденьких родственниц кибернетики.

В 1960 году молодой швейцарец Генрих Эрнст, аспирант Массачусетского технологического института, взялся за реализацию этой идеи под руководством ее авторов. В конце 1961 года макет был построен и прошел первые испытания.

Этот манипулятор представляет собой механическую руку, обладающую семью степенями свободы: двумя поступательными движениями в направлениях, показанных прямыми стрелками, тремя вращательными движениями — в соответствии с дуговыми стрелками. Непосредственно сам схват, состоящий из двух «пальцев», может выполнять еще два движения: 1) открытие — закрытие и 2) поворот относительно оси, сочленяющей его с вертикальной трубой.