С того момента, в то время, когда человек начал обзаводится разработками, у него появилась потребность в подъёмно-транспортных механизмах. Среди них и таких, каковые способны двигаться по пересечённой местности и выполнять манипуляции с грузами разной габарита и массы, нужно с громадной точностью. И одним из таких механизмов был слон: умный и сильный Хатхи из «Книги джунглей» Редьярда Киплинга прочно вошёл в коммерческую мифологию. Ну а сейчас рабочим хоботом обзаводятся и роботы.
Была когда-то, примерно в 3300–1300 годы до н. э., ещё до нашествия ариев, в равнине Инда могучая цивилизация. Сейчас кличут её Хараппской либо Индской. Обитало в её городах, наибольшими из которых вычисляют Хараппу, Лотхал и Мохенджо-Даро, около пяти миллионов человек. Ну а территория, охваченная Индской цивилизацией, существенно превышала те, что контролировались её «сверстницами» — Шумером и Египтом.
Британские археологи, начавшие раскапывать её города в конце девятнадцатого — начале двадцатого века, нашли в том месте много увлекательного. Развитая ирригационная совокупность, снабжающая потребности земледелия; канализации системы и городские водоснабжения; публичные уборные; двухэтажные дома; замечательные фортификационные сооружения… Вся эта инфраструктура потребовала громадного количества строительных работ, каковые всегда неизбежно связаны с перемещением громадных масс и объёмов грузов.
И для облегчения процесса подъёмно-транспортных работ обитатели равнины Инда пошли оригинальнейшим путём, неповторимым как для великих цивилизаций древности, так и для современности. В том месте начали приручать и обучать работе индийских слонов (Elephas maximus), единственного выжившего вида из некогда многообразного рода азиатских слонов (Elephas). Уникальность слона в числе других домашних животных пребывает в том, что он не просто транспортное, но ещё и подъёмно-транспортное средство, на стопоходящей платформе которого размещён достаточно универсальный манипулятор — хобот.
Индийские слоны (Elephas maximus) и сейчас трудятся на благо человека.
Слон — это приблизительно как современный полноприводной грузовичок с грузовой стрелой, любимый нынешними сборщиками щитовых домиков. Лишь лучше: он стопоходящ, так что может пройти по самой пересечённой местности. И может, как клеточные автоматы фон Неймана, самовоспроизводиться. Грузовички-то — не размножаются и не самовосстанавливаются, их создаёт завод. Им необходимы запчасти. А у слонов этих ограничений нет: упала Индская цивилизация, покрылись наносами поля, затянулись лесами её города, а слоны служили обитателям лесных деревушек.
Причём помогали так удачно, что это создавало чувство кроме того на европейцев эры первой империализма и промышленной революции. Бельгийский король Леопольд II, один из самых безжалостных колониальных властителей, деятельность которого ужасала современников и восхищает нынешних либералов, пробовал приставить к делу безтолку бродящих африканских слонов (Loxodonta) и организовал для данной цели во второй половине 90-ых годов девятнадцатого века Центр Кира Вунга, занявшийся доместикаций слонов. Работы эти продолжались до 1932 года, в то время, когда империализм начал уступать место нацизму — и стало не до патриархальных забав.
Ну а сейчас к примеру слонов обращаются инженеры («Вернём бионику?»). Говорить ещё раз аудитории «Компьютерры» о стопоходящих автомобилях, производителя которых купила Гугл, нет потребности, об этом мы говорили детально («Стопоходы будущего, либо Для чего Гугл приобрела Boston Dynamics»). И «мягкие», из эластичной пластмассы и пневмополостей, манипуляторы мы обрисовывали. («Из-за чего мягкому роботу нужен большой IQ, дабы трудиться физиотерапевтом?») Ну а сейчас в поле зрения конструкторов попала такая вещь, как слоновый хобот.
Занялись копированием рабочего инструмента хатхи инженеры из германской компании Festo, известного производителя промышленной (особенно пневматической) автоматики. Как раз они в рамках программы Bionic Learning Network, направленной на сотрудничество с университетами и знакомство будущих экспертов с способам бионики, и создали пара лет назад первый прототип «робота хоботатого», что обширно демонстрировался публике, среди них и жмущим руку фрау канцлерин Меркель: в пиаре германцы сильны ещё со времён грюндерства!
Пиариться Festo может, демонстрируя собственных робострекоз на наибольшем уровне.
Но изначальный робот-хобот был всего лишь демонстратором разработки, свидетельством правильности концепции. А препятствием к его практическому применению была управления и сложность программирования им. Мы уже говорили, что многозвенная конструкция с громадным числом эластичных звеньев, имеющая большее число степеней свободы, требует большого количества вычислений для управления им. («Из-за чего мягкому роботу нужен большой IQ, дабы трудиться физиотерапевтом?») А это влечёт громадную сложность программирования.
Но сейчас «хобот» от Festo интенсивно доводится до стадии применения на практике. В первую очередь за счёт того, что применён принципиально новый подход к его программированию, что возможно назвать самообучением. Дело в том, что робот сейчас не столько программируется заблаговременно, сколько формирует необходимый для работы массив данных в ходе приспособления к окружающему миру. Приблизительно так же, как приспосабливается к этому миру ребёнок.
Итак, робот от Festo, которого возможно заметить на этом видео, представляет собой одно из занимательнейших экспериментальных устройств революции «умных» автомобилей. В первую очередь — разработка. Он большей частью складывается из сегментов, отпечатанных на 3D-принтере. Это, само собой разумеется, ещё не самовоспроизведение, но так как и 3D-принтер в большой степени может сейчас печататься на самом 3D-принтере… Не жизнь ещё, само собой разумеется, и до тех пор пока кроме того не квазижизнь, но мелкий шажок к ней в области разработки.
А в воздействие данный «хобот» приводится пневматическими мышцами — что, с одной стороны, снабжает ему невиданную гибкость, а с другой — делает задачу управления им куда более сложной, чем у нынешних «твёрдых» промышленных роботов, четырёх–шестишпиндельных. Так что руководить хоботом необходимо в куда более многомерном функциональном пространстве, чем твёрдой рукой. И исходя из этого Йохан Стайл (Jochen Steil) инженер-системщик из Билефельдского университета в германской почва Северный Рейн — Вестфалия, отправился вторым путём.
Он обучает «хобот» приблизительно так же, как обучается ползать, а после этого и ходить ребёнок, как он формирует моторные навыки. Процесс назвали целевым лепетом («goal babbling») — в подражание тому способу ошибок и проб, которым пользуется дитя. Совершает перемещение, спотыкается, падает, движется по-второму, запоминает положение мышц при успешном перемещении. Совершенно верно так же «хобот» запоминает состояние режимов и клапанов подачи воздуха, приводящего в воздействие его пневматические «мускулы».
Самообучение пневмомышц разрешает «хоботу» выполнять самые правильные перемещения.
Это делается сперва для отдельных, довольно несложных перемещений (как у Лема в «Солярисе» скопированный Океаном огромный младенец совершает перемещения отдельными группами мышц). Позже эти перемещения запоминаются, классифицируются, сводятся в группы. Из них возможно выбирать то, что необходимо для правильного совершения перемещений все большей и большей сложности. Скажем — ввернуть лампочку либо сорвать с лещины лесной орех.
Так что мы видим, как в одном устройстве сошлись воедино сходу пара новейших технологий — робототехника, 3D-печать, самообучение автомобили процедурным навыкам. До тех пор пока всё это ещё заточено в лаборатории и описывается научно-популярными изданиями, но в ближайщее время имеет красивые шансы пробраться в заводские цеха и на склады транспортных и дистрибьюторских компаний, в очередной раз поменяв мир.