Роботы и автоматы. Сходства и различия.

В статье Роботы и их предшественники мы «побывали» в чудесном домике великого писателя Карела Чапека — создателя слова «робот», «послушали» пражскую легенду о таинственном Големе и даже «сыграли в шахматы» в Шёнбруннском дворце со знаменитым автоматом «Турок».

Но ведь цель наших изысканий — познакомиться с настоящими роботами, а до сих пор мы встречались лишь с их подобием — обыкновенными механическими игрушками, по-научному называемыми автоматами. Если все до этого встреченные нами создания человеческой мысли были всего лишь автоматами, то что это за существа такие — роботы и в чём их принципиальное отличие от всех остальных устройств? Попробуем разобраться с этой далеко не лёгкой проблемой. Ответы практически на все вопросы лежат в прошлом. И поэтому приоткроем дверь времени и перенесёмся в Париж 1738 года.

Прогуливаясь по одной из великих столиц мира, поражаясь роскошью дворцов вельмож и нищетой обычных горожан, мы наверняка наткнёмся на любопытный плакат, приглашающий всех, конечно не бесплатно, а за целых три ливра, посетить «Отель де Лонгвиль», чтобы познакомиться с удивительными механизмами Жака де Вокансона. Порывшись в карманах, мы находим как раз нужные нам три ливра и спешим в названное место. В роскошном зале отеля мы видим три величественных механизма. Первые два — «Игрок на тамбурине» и «Игрок на флейте» — наигрывают причудливые мелодии, по-настоящему двигая металлическими руками и извлекая звуки из своих музыкальных инструментов. Но ещё больше поражает нас именно третий автомат. Он стоит на высоком постаменте. Бронза, покрывающая его тело, причудливо переливается на солнце, а само волшебное создание непринуждённо машет крыльями и крякает.

Да, это была самая настоящая механическая утка. Великое изобретение не менее великого Жака де Вокансона — «Прометея нашего времени», как говорил о нём Вольтер. Утка была покрыта бронзой, умела махать крыльями, крякать и пить воду. Но самой удивительной способностью этой птицы было умение клевать зерно. Если вы брали в руки горстку, скажем, пшена, то утка склёвывала его с вашей руки, переваривала и выдавала наружу в виде экскрементов. К сожалению, никто и никогда не узнает, действительно ли автомат «переваривал» пищу, например в каком-нибудь чане с кислотой, или внутри было всего лишь два контейнера, в один из которых зерно складывалось, а из второго высыпалась заранее подготовленная «переваренная» пища. Механическая птица была утеряна навсегда.

И всё же, несмотря на всю гениальность механизма, эта утка не являлась роботом, а была самым обыкновенным автоматом.

Представим теперь точно такую же робоутку, которая могла бы клевать зерно, махать крыльями и крякать.

Прежде всего, определим, что же общего у робоптицы с механическим аналогом. Тут всё просто — обе клюют зерно, крякают и машут крыльями. А это значит, что главное отличие автоматов и роботов от всех других устройств заключается в том, что их целью является воздействие на окружающий мир. И те и другие воздействуют на окружающий мир напрямую: перемещаясь в нём, перенося предметы с места на место, да в конце концов просто поедая пшено. Другие устройства, например компьютер, радио и телевизор, могут влиять на окружающий мир только косвенно.

Теперь, когда мы нашли главное сходство роботов и автоматов, попробуем найти отличия между ними. Главных отличий у них два. Обратимся сначала к первому.

Предположим, что мы хотим научить нашу механическую утку не клевать зерно, а плеваться им. Чтобы это сделать, мы вооружаемся робототехническим скальпелем (обыкновенной отвёрткой), разделываем утку, полностью её перекраиваем: меняем местами шестерёнки, добавляем новые передачи, убираем старые. Через пару месяцев увлечённой работы мы имеем птицу, которая умеет плеваться.

А вот с робоуткой всё гораздо проще — достаточно её перепрограммировать. Если в первом случае нам потребуются месяцы, то во втором мы обойдёмся несколькими днями, а возможно, и часами. Следовательно, роботы отличаются от автоматов тем, что алгоритм их работы можно изменять. Алгоритм работы автомата неизменен. Фактически выпотрошив старую утку, добавив в неё новые передачи, мы создали совершенно другое устройство.

Теперь давайте уточним: механизм Жака де Вокансона совершал хватательные движения клювом всё время, не переставая, а пшено попадало в пищеварительный тракт, только если удавалось подсунуть его автомату буквально под нос. Робоутка же могла бы сама искать зерно. У нашей птицы были бы специальные «органы чувств» — датчики. Она бы определяла, ну скажем, с помощью обыкновенного датчика расстояния, что к её рту поднесли руку, и только тогда, предполагая, что ей принесли еду, начинала бы открывать свой клюв.

Получается, что ещё одним отличием роботов от автоматов является наличие у роботов «органов чувств» — датчиков. Роботы не только воздействуют на окружающий мир — они получают из него информацию и пользуются ей.

Подводя итог, повторим ещё раз главные отличия и сходства роботов и автоматов.

Сходства: роботы и автоматы напрямую воздействуют на окружающий мир.

Отличия:

• алгоритм работы робота гибок и легко изменяем. Алгоритм работы автомата жёстко задан — его изменить нельзя;
• робот в отличие от автомата получает данные из окружающего мира, обрабатывает их и, используя полученную информацию, принимает те или иные решения.

Наконец пришло время окунуться в мир настоящих роботов, а не каких-то абстрактных робоуток и понять на конкретном примере, чем же всё-таки они отличаются от своих механических товарищей. В 1938 году талантливый инженер Джозеф Барнет, работник компании «Вестингауз Электрик», представил великосветской публике своё изобретение. Перед сотнями восхищённых глаз предстал робот по имени Электро (Elektro). Он был настоящим исполином — ростом 210 см и весом 120 кг! Сделан робот был из алюминия на стальной раме.

Но что же этот искусственный человек умел делать? Электро мог ходить, двигать пальцами, головой и руками. Он умел даже разговаривать, открывая и закрывая рот, и в отличие от Эллочки-людоедки («Двенадцать стульев», И. Ильф и Е. Петров) знал не 30, а целых 70 слов! Целые фразы и выражения были записаны на нескольких пластинках, воспроизводимых в нужные моменты времени. Но одним из самых популярных трюков робота, вызывающих неописуемый восторг публики, была его способность... курить. Внутри корпуса были спрятаны меха, с помощью которых Электро мог выкурить не один десяток сигарет. О чём говорит всё вышесказанное? Только о том, что Электро, как истинный представитель роботов, воздействовал на окружающий мир!

У Электро были и «органы чувств» — датчики. Он мог слышать! В него был встроен микрофон, через который оператор давал команды роботу: что и когда ему делать. Команды подавались голосом. Причём важны были не сами слова, сказанные в микрофон, а только лишь количество этих слов и наличие пауз между ними. Робот умел видеть! У него было два глаза — фотоэлемента. Если в глаза светили лучом зелёного цвета, Электро говорил: «Вижу зелёный свет», если красным, то говорил: «Вижу красный свет». Другие цвета величественный исполин определять не мог, но ведь и это для 1938 года было великим достижением.

Было у Электро и одно сходство с автоматами — алгоритм его работы изменить было довольно сложно. Весь его мозг и все его внутренности состояли из реле (электронных переключателей), и, чтобы научить его чему-нибудь новому, необходимо было добавлять или убирать определённое количество реле. Конечно, перепрограммировать его было не так просто, как современных роботов, но и не так сложно, как если бы Электро был обыкновенным автоматом.

Нельзя обойти стороной судьбу этого гениального изобретения. Представленный в 1938 году он сразу же и надолго полюбился обычным людям. Электро ездил с гастролями по США, работал в луна-парке и даже снялся в одном весьма нецеломудренном фильме, где сыграл робота по имени Thinko. К сожалению, с наступлением века компьютеров интерес к этому чуду электромеханики начал таять, пока не растаял окончательно. Робот был разобран на запчасти и сложен в коробки. Но на этом история робота, к счастью, не заканчивается. В 2006 году инженер по имени Джек Уикс, выкупив часть запчастей, восстановил робота, и теперь его, правда безжизненного и не умеющего ничего делать, вы можете встретить в музее Генри Форда в штате Мичиган.

Теперь, узнав отличия роботов от автоматов, мы можем подробнее познакомиться с тем, какие роботы бывают и чем они отличаются друг от друга. Это мы обсудим в статье Роботы — они такие разные!

Аспирант физического факультета ЮФУ, инженер АСУ ТП
А. В. Донченко

На странице использованы изображения из следующих источников:

1. //roborobka.ru/elektro/
2. //roborobka.ru/vaucanson/