фото показано с : pulse-uk.org.uk

Cегодня слово «робот» ассоциируется у нас в основном с техническими достижениями и устройствами XX-XXI веков. И хотя чаще всего мы встречаем этот термин в произведениях научной фантастики и футуристических кинолентах, как и многие другие значимые идеи человечества, идея механизмов, не зависящих от человека и способных самостоятельно выполнять различные функции, родилась значительно раньше современной эпохи и эволюционировала на протяжении всего своего развития.

Прежде чем вспомнить самых первых роботов, необходимо определиться, что именно мы подразумеваем под этим понятием. Впервые слово «робот» появилось в 1920 году, когда великий чешский писатель Карел Чапек употребил его в своей научно-фанастической пьесе «Rossumovi univerzalni roboti» (RUR). Обозначало оно искусственного механического человека, труд которого использовался в тяжелых и опасных местах вместо человеческого (с чешского слово robota переводится как «каторга»). Несмотря на то, что у Чапека роботы создавались на фабриках из органических тканей, внедренный термин впоследствии был популяризирован именно по отношению к механическим устройствам.

Робот качественно отличается от элементарных механизмов тем, что обладает способностью к более комплексному и разноплановому взаимодействию со своим оператором и средой. Если простой автомеханизм при реализации определенной задачи следует заранее определенному и статичному алгоритму, то робот в отличие от него может воспринимать внешние факторы и уже в соответствии с ними корректировать свои действия, отчего его взаимодействие с внешней средой характеризуется большей гибкостью и универсальностью.

Изобретатели и ученые античного мира создали множество механизмов и двигателей – пневматический, паровой и гидравлический, экспериментально обнаружили и сформулировали практически все основные законы классической механики, и именно благодаря им последующие поколения творцов смогли воспроизвести и приумножить их опыт, вывести его на более высокий уровень.

Как и теперь, неисчерпаемым источником вдохновения для механиков прошлых веков была живая природа – практически безграничная и нерукотворная мастерская, лаборатория и библиотека чертежей, созданная самой эволюцией. Вот лишь несколько примеров.

В V веке до нашей эры, когда племена, населяющие Британию, жили под управлением вождей и только учились обрабатывать железо, строили первые ограждения для скота, древнегреческий философ и изобретатель Архит Тарентский создал один из первых известных нам прототипов робота – деревянного голубя.

Он запускался в небо посредством паровой катапульты. Конструкция основывалась на анатомии голубя, имела воздухонепроницаемую область, в которую поступал генерируемый пар. Когда давление пара превышало критическую точку, птица могла летать на заданные расстояния в несколько сот метров, менять траекторию и быстро передавать сообщения на небольшие расстояния.

И хотя изобретение скорее похоже на пневморакету, тем не менее это была первая попытка имитации недоступных человеку способностей живого существа с помощью нетривиальных инженерных решений. Этакий первый античный беспилотник. Впоследствии древнегреческие механики вдохновлялись в том числе анатомией нашего собственного тела и создавали еще более удивительные конструкции.

В научной столице античного мира – городе Александрии, на расположенном там знаменитом Фаросском маяке были установлены механические женские протороботы, которые могли указывать направление ветра и даже расположение Солнца, Луны и некоторых звезд on-line, отсчитывать заданное время и даже сигнализировать о начале шторма или сильном тумане с помощью пневматической сигнализации.

К сожалению, после уничтожения Александрийской библиотеки и Мусейона, крупнейшего научного центра Древнего мира, христианами в IV веке нашей эры архивы с чертежами были безвозвратно утеряны, и мы уже никогда не узнаем, как работали эти удивительные механизмы.

Технологический откат, который произошел в христианской Европе, притормозился только с начавшейся эпохой Возрождения. Вырываясь из монополии церкви, наука получила новый импульс к развитию, во многом за счет переосмысления разработок античных ученых.

Началось все с подражания и первоначально носило скорее декоративно-игровой характер.

Леонардо да Винчи, гений инженерной мысли, придумал схемы самых разных устройств, одно из которых – прототип бионического рыцаря, который был способен двигать конечностями, садиться и открывать рот.

Также можно вспомнить попытку создания да Винчи механической летающей птицы.

Чуть позднее им был разработан огромный механический лев.

Двухметровый автолев был заказан Леонардо в 1515 году папой Львом X как подарк для инаугурации французского короля Франциска I. Он мог не только уверенно идти по прямой, но также двигаться по заданному маршруту, а по прибытии в необходимую точку у льва раскрывалось на груди отверстие, где прятался букет лилий – символ французской монархии.

Сохранилось описание очевидца: «При въезде короля в Лион лев лежал над воротами – вначале смирно, но затем, когда Франциск уже заходил в город, вскочил на лапы, распахнул себе грудь, достал оттуда шары, полные лилий, и начал бросать их перед королем». Чего только не сделаешь ради хорошего финансирования – даже такие вот пафосные игрушки.

Вплоть до XVIII века подобное подражательство носило по большей части все тот же игровой характер. В 1738 году французский изобретатель Жак де Вокансон произвел фурор, создав механическую утку. Птица умела есть зерно, пить воду, крякать и хлопать крыльями. Съеденное зерно затем перемалывалось и выходило из клоаки.

Таковы были первые изобретения, подражающие биологическим системам. И несмотря на то, что приведенные образцы лишь отдаленно напоминают природные аналоги, это было лишь начало. Другое важнейшее достижение нашей науки – электричество тоже начиналось как забавная диковинка и на протяжении большей части своей истории выполняло функцию развлечения публики.

Человеческий интерес к подражанию природе со временем перерос в новую научную дисциплину – бионику, чьи цели уже выходят за рамки игровых презентаций. Сегодня это прикладная наука, занимающаяся применением в технике принципов живой природы – ее форм, свойств и функций. Фактически бионические модели подражают природе. В англоязычных исследованиях чаще применяется такой термин, как биомиметика – но и он происходит от греческого mimesis – «подражание».

Природа имела в своем распоряжении миллионы лет, чтобы путем проб и ошибок выявить наиболее удачные технорешения – такие как глаза, крылья, мышцы. Поэтому такой подход дает возможность добиться интересных результатов.

Сегодня бионическими называют роботов, сконструированных на основе идей, которые мы подсмотрели в природе. За внешнее или внутреннее сходство с живыми существами их еще называют зооморфными, даже если созданные устройства очень отдаленно похожи на природные аналоги.

У бионики – науки, стоящей между биологией и техникой и ищущей инженерные решения на основе анализа строения живых существ, совершенно фантастические перспективы.

О том, какие бионические роботы создаются сегодня и какие задачи они призваны решать, читайте в следующем выпуске Pulse UK.

Дмитрий Бурлуцкий

76 +