Инсектоиды — наша завтрашняя реальность
ВЕРХОМ НА ТАРАКАНЕ
Как знать, может быть, лет через пятьдесят, включив ночью свет на кухне, мы увидим мириады разбегающихся мелких тварей. Но это будут не тараканы... 
Как ошибались фантасты, рисуя будущих андроидов и человекоподобных киборгов! Прототипом для роботов нового поколения ныне служат не люди, а насекомые. И в этом есть резон — насекомые малы, маневренны и очень сильны. Поэтому сегодня одни ученые пытаются делать роботов-насекомых из металла и пластмассы, а другие превращают в послушных роботов самих насекомых. Результаты поражают воображение!
...Мертвый клубок из прутиков и проволочек вдруг оживает. Моторчики начинают гудеть, переключатели — щелкать. Суставы вытягиваются. Прямоугольное тельце, напичканное электроникой и мигающими светодиодами, поднимается, покачиваясь на шести тонких ножках. Команда, посланная с дистанционного пульта, похожего на телевизионный, заставляет робота двигаться. Пошел, пошел, родимый!
Осторожно ощупывая дорожку, робот ползет вперед. Сенсоры на его ногах внимательно обозревают местность. В сумеречной мгле робота можно было бы принять за огромного механического муравья. На самом деле прототипом этому чуду техники послужил не муравей, а палочник (carausius morosus). Насекомое это куда крупнее мураша, и потому его изучать и имитировать гораздо проще. Сначала нейробиологи из Билефельдского университета (ФРГ) тщательно проанализировали тело, мышцы и нервную систему палочника. А уже потом по их данным ученые из Мюнхенского технического университета за несколько лет спроектировали и построили искусственное насекомое. Правда, пока робот еще слишком большой — ростом в метр. И очень дорогой — стоит 50 000 немецких марок.
Но почему все же за образец взяты шестиногие насекомые, а не двуногие человекоподобные терминаторы? Дело в том, что таланты, которыми мы, люди, вроде бы должны гордиться, роботы перенимают очень легко: машины уже обыграли человечество в шахматы, они лучше считают и быстрее анализируют, на автомобильных заводах сварочные автоматы все чаще заменяют виртуозов-сварщиков и делают свою работу лучше, чем люди. А вот самые простейшие человеческие способности, о которых мы даже не задумываемся, — ходить на двух ногах, держа равновесие; отличать круг от квадрата; не натыкаться на стулья; наконец намазывать масло на хлеб — оказались слишком сложными для автоматов.
Ученые, конечно, пытались привить эти «элементарные» способности машинам, но безуспешно. Не идет двуногое железо! Падает, падла! И чем настойчивее ученые учили ходить роботов, тем глубже погружались в неразрешимые математические дебри. В общем, пока науке совершенно непонятно, как решить проблемы понимания роботом человеческой речи, придать ему объемное зрение, умение ориентироваться. Наконец, научить контролировать приложение силы: человек, например, может взять рукой сырое яйцо, не раздавив, а робот берет и давит, сволочь такая, берет и давит!..
Поэтому ученые для начала принялись упражняться на насекомых: они все же попроще устроены — у людей в одной только сетчатке глаза имеется нервных клеток больше, нежели в организме любого из насекомых. А нервные клетки как раз и управляют всем добром — ногами, руками... Кроме того, у насекомых шесть лапок, и потому передвигаться им проще, чем нам, — они не опрокинутся, налетев на препятствие, поскольку из шести лапок три все время касаются земли.
И это не все: муравей, например, способен носить на себе груз, который весит в 20 раз больше его самого. Кухонные тараканы послабее будут — они таскают вес в два-три своих. Для сравнения: человек и промышленный робот поднимают и легко несут лишь 20% от своего веса.
Но и задача копирования насекомых оказалась весьма сложной, успехи науки здесь пока что незавидные: мюнхенский робот-палочник может носить на своей спине всего четыре-пять килограммов. Да и по пересеченной местности не очень хорошо бегает в отличие от того же палочника. У палочника каждая нога нашпигована сотнями сенсоров — нервных датчиков. Поэтому насекомое прекрасно осведомлено о том, что происходит вокруг, оно чувствует окружающее ногами. Робот же в сравнении с палочником «слепец»: у него на каждой ноге всего по восемь датчиков. А больше поставить не получается. Во-первых, сенсоры стоят дорого. Во-вторых, чтобы подключить каждый из них к процессору, приходится прокладывать по два кабеля. Толщины ног не хватает на прокладку кабелей, а ведь еще сервомоторы надо ставить, которые ногами управляют, и к ним кабели тянуть...
|
Вообще непонятно, каким образом поток информации, собранной сенсорами, можно суммировать и превратить в какой-либо осмысленный результат. Как это получается у таракашек — загадка. Лучше бы насекомые играли в шахматы, а не бегали. Там бы мы их быстро уделали на радость Каспарову... |
Той же проблемой заняты и ученые из Массачусетского технологического института. У них, правда, успехов побольше, чем у немцев: американцы отказались от ног и заменили их более простым движителем — гусеницами. Американцы создают «социальных» роботов, которые живут в огромном «муравейнике» (роботейнике?). Каждый из роботов чуть побольше спичечного коробка. Передвигаются они, как танки, — на двух гусеницах. Благодаря инфракрасным лампам и сенсорам роботики обмениваются сигналами со своими «сородичами». А с помощью контактных и световых сенсоров машинки реагируют на столкновения.
Ведут себя искусственные муравьи по-разному, в зависимости от программы, — одни послушно бегают за вожаком, другие стараются что-нибудь «поймать». Иногда роботы объединяются в группы, а иногда вдруг разбредаются поодиночке. Существует даже некая критическая «плотность роботов». Как только в одном месте скапливается определенное количество роботов, они вдруг словно по команде отправляются вместе куда-нибудь «прошвырнуться».
Ученые надеются, что со временем эту привычку роботов бродить толпой удастся использовать в каких-нибудь коммерческих целях. А изначально социальные роботы задумывались для обкатки программ поведения военных роботов-саперов. Саперы будут побольше модельных роботов — с коробку из-под обуви. Их будут запускать на минные поля, чтобы роботы искали мины и их подрывали вместе с собой. Чем пехоту-то гонять...
Впрочем, ученые из жалости к роботам предлагают и альтернативные решения. Обнаружив мину, машина могла бы положить на землю привезенную с собой взрывчатку и умчаться в безопасное место. Наконец, робот мог бы откопать мину и осторожно отвезти ее куда-нибудь.
Молодцы, конечно, американцы. А вот японцы, работающие над тем же, как всегда соригинальничали — стали сращивать насекомых и роботов! Очень перспективное направление. Вот, например, самец шелкопряда — он способен уловить запах всего нескольких молекул, выделенных самкой. (Интересно, искусственные сенсоры когда-либо достигнут чувствительности этой природной «антенны»?) Исследователям из Токийского университета во главе с профессором Шимоямой удалось использовать этот природный датчик запаха в своих корыстных целях. Они создают особые гибриды: наполовину электронные существа, наполовину живые. Исследователи взяли миниатюрного робота и оснастили его парой усиков, оторвав их у тутового шелкопряда. Стоит усикам почуять запах самки, в них возникает электрический импульс. Ученые специально разработали электроды, которые этот импульс улавливают, усиливают и с его помощью управляют роботом. Во время опыта робот, словно обуреваемый страстью шелкопряд, выписывая забавные зигзаги, помчался навстречу аромату бабочки.
На этом потрясающем успехе науки специалисты по гибридизации не остановились. В другом опыте они не стали отрывать усики от шелкопряда, а просто приклеили самца к роботу так, чтобы под лапками насекомого оказался трек-бол — шарик, управляющий курсором на компьютере. Как только усики «замурованного» шелкопряда улавливали знакомый запах, шелкопряд беспокойно сучил лапками, торопясь к самке. При этом он вращал трек-бол, управляя роботом.
«А почему бы не управлять самими насекомыми с помощью дистанционного пульта? — задались далее вопросом японские ученые. — Почему бы не превратить насекомых в роботов?»
Действительно, почему? Сразу бы отпала масса проблем, возникающих перед конструкторами микророботов: как снабжать механизмы энергией? как управлять ногами робота? какую конструкцию ног выбрать?.. Зачем над этим голову ломать, раз уже есть готовая живая заготовка, вот она — бегает и шевелит усами! Сделана из самых легких материалов, энергию добывает сама, а сенсоров в ней — как в Бразилии диких обезьян!
Начали с тараканов. Можно командовать этими тварями с помощью температурных сигналов. Таракан — существо сметливое: он понимает, что для него добро, а что — зло. Холодное от горячего отличает на раз. Если коснется усиком нагретого предмета, то сразу усик-то отдернет. Рыжая тварь всегда бежит туда, где похолоднее. Вот эту нетерпимость насекомого к жару и решили использовать ученые. На спину живому таракану они приклеили «рюкзачок» с парой крохотных хромоникелевых электронагревательных стержней. Оканчивались стержни аккурат возле усиков.
Японцы меняли температуру одного из стерженьков, и чуткий к нагреву таракан немедленно поворачивал в другую сторону. Оказалось, таракану можно задать любое направление движения — знай только жми кнопки. Во время одного из опытов таракашку даже заставили проползти сквозь трубу диаметром 40 мм. Вышколенный температурными перепадами таракан мчался по ней как шелковый.
Гениальное открытие науки! Представляете себе: ползет по Пентагону таракан, шевелит усиками, перебирает лапками, поводит миниатюрной видеокамерой, закрепленной у него на спине рядом с термоэлектродами...
Впрочем, можно найти и более мирное применение управляемым насекомым. Вот тысячи добрых насекомых ползают по руинам здания, разрушенного землетрясением, забираются в любые щелки и трещинки, проникают сквозь груды камней и бетона, выискивая пострадавших.
Еще «очеловеченные» тараканы могут послужить приманкой для других, «диких» тараканов. Они поведут за собой толпы своих собратьев — туда, где их уже дожидаются люди в белых халатах с инсектицидами наперевес. Насекомые умеют действовать коллективно, сообща. Пусть нам дома строят! Из маленьких кирпичиков. И делают пусть сами эти кирпичики! Людям останется только окна вставить. Вот когда наступит коммунизм!
Ученая госпожа Керстин Даутенхан из США (ее область интересов — искусственный интеллект) мечтает научить роботов правилам общежития: «Пусть люди и машины мирно сосуществуют. Мне хотелось бы, чтобы роботы интегрировались в человеческое сообщество».
Так что, возможно, мультикультурная цивилизация со временем превратится в мультибиологическую. Хотим ли мы этого? Способны ли будем ужиться с роботами, если с неграми и «лицами кавказской национальности» с трудом уживаемся? Бог весть. Будущее покажет.
Александр ВОЛКОВНа фото: Толщины ног не хватает на прокладку кабелей, а ведь еще сервомоторы надо ставить, которые ногами управляют, и к ним кабели тянуть...
Фото Fotobank/all action, Fotobank/vcg