Техника - молодёжи 1956-09, страница 44

МЕТОД МОДЕЛЕЙ

Н'

11 рвная деятельность живых существ очень трудно поддается экспериментальному исследованию. Мы знаем, что делает животное и почему, но как и нуда при этом идут нервные сигналы, как они преобразуются— понять трудно. Работа живого нерва почти недоступна наблюдению, а мертвый он не может раскрыть своих тайн.

В последнее время возник заманчивый способ проверки некоторых наших представлений о строении и свойствах нервной системы методом электрических моделей. В очень грубой модели живого существа органы чувств можно попытаться изобразить обычными датчиками — фотоэлементом, микрофоном, термоэлементом или контактом, мускулы заменить электродвигателями, а нервные связи — целями из электрических усилителей, реле, сопротивлений и конденсаторов. И тогда на свет появляются довольно забазные создания из металла, стекла и других технических материалов, у которых можно наблюдать не только обычные «программные» действия, заложенные в их конструкцию, но и более сложное свойство—«поведение».

С легкой руки писателя Чапека за подобными приборами и машинами укрепилось название «роботов». Но эти маленькие «нахлебники» современной техники пока не работают. К тому же следует заметить, что конструкторы старых «роботов» —

железных людей, собак, птиц — стремились лишь к внешнему сходству облика и действий модели с живым существом, мало заботясь о правдоподобии внутренних устройств «робота», закрытых от публики железным панцы-рем или шкурой. Сейчас такие игрушки считают бесполезными, а главное внимание уделяется принципиальной схеме, которую стремятся сделать хотя бы даже очень отделенно подобной другой схеме, вложенной природой в ее самое сложное и удивительное создание — живое существо.

ИДЕЯ «ЧЕРЕПАХИ»

Английский инженер и психиатр Грей Уолтер, руководитель исследовательской лаборатории Неврологического института в Бристоле, является творцом серии электронных зверушек, которые никого специально не изображают и лишь отдаленно своими горбатыми полированными кожухами и медлительностью движений напоминают черепах.

Идея «электронной черепахи» изящна и остроумна. Представим себе фотоэлемент, вырабатывающий электрический ток, которым заряжается небольшой аккумулятор. Если перед фотоэлементом достаточно долго горит лампа, наступает момент, когда дальнейшая зарядка приведет к порче системы. Возникает необходимость что-то выключить — лампу или фотоэлемент. Это естественное свойство системы, условие ее исправного существования. Изберем другой путь: поставим систему на колеса, снабдим ее двигателем и органом автоматического управления, которые, работая вместе и пользуясь энергией аккумулятора, уведут в нужный момент систему от света. И, наоборот, когда в аккумуляторе останется мало запаса энергии, пусть наш орган управления заставит систему вернуться к источнику света и тем даст возможность восстановить ее энергетические запасы.

Принципиальный интерес заключается в том, что такая система не нуждается в управлении со стороны и все ее действия вытекают только из ее внутреннего состояния. Этих действий нельзя учесть заранее, так как они будут зависеть от суммы внешних условий, от силы и расположения света, питающего систему, а также от положения затененного места, где она может спастись от перенасыщения. Каждое последующее ее движение будет зависеть от успеха или неуспеха предыдущего движения. Если ее нечаянно потерять в лесу, она и там могла бы долгое время ползать под деревьями.

Мы имели бы условную неживую модель одного из основных свойств живого существа — способности осуществлять обмен энергией с внешней природой и изменять его течение в зависимости от изменений, происходящих во внешнем мире.

В заголовке: «электронная черепаха» Эльси гуляет по гостиной в доме Грея Уолтера. Особенно любит играть с ней маленький Тим.

ЭЛЬМЕР И ЭЛЬСИ

Практически построить описанную схему пока невозможно, так как электродвижущая сила современных фотоэлементов недостаточна для питания аккумулятора. Поэтому для построенных Греем Уолтером черепах Эльмера и Эльси свет является только символом питания. Под лампой, к которой они ходят на подзарядку, есть контакты цепи постоянного тока, и черепаха, коснувшись их контактами своего корпуса, может заряжать аккумулятор.

Допустив это вынужденное отклонение от первоначального замысла, конструктор зато снабдил черепах важной способностью осязать и обходить препятствия. Без этого они скоро прекращали бы свои движения, уткнувшись во что-нибудь, так как ходят не на стенде, а в обычной комнате^ где есть столы и кресла. Кроме того, он снабдил каждую из них механизмом, способным реагировать на присутствие и поведение другой.

В первые же дни существования черепах обнаружилось, что они по-разному ведут себя в одних и тех же условиях. Регулировка схемы у Эльси оказалась тоньше; она реагировала на небольшие, случайные изменения освещенности в комнате и поэтому большую часть времени находилась в движении, тогда как Эльмер мог просидеть под креслом целые сутки. Соответственно разным был у, них и расход энергии. Когда Грей Уолтер, вернувшись с работы, вносил и ставил где-нибудь лампу питания, ее включение вызывало разную реакцию. Эльси, прекратив блуждания, бодро ползла к контактам, а Эльмер еще глубже забивался под свое кресло.

Если Эльмер и Эльси встречались, они иногда «танцевали»: решительно направлялись друг к другу, потом останавливались, расходились и снова сближались; при этом на их панцырях вспыхивали сигнальные лампочки.

КОНСТРУКЦИЯ

При всех своих совершенствах Эльмер и Эльси имеют простую конструкцию, и вид черепахи со снятым панцырем удивляет не меньше, чем описание ее похождений.

Под панцырем находится трехколесная повозочка, переднее колесо которой является ведущим и управляющим. Сзади к повозочке подвешен аккумулятор, а опереди на оси рулевой колонки установлен фотоэлемент. Есть два электродвигателя, которые через зубчатые передачи, сильно понижающие скорость, вращают переднее колесо и рулевую колонку; два реле включения этих двигателей, две усилительные электронные лампы, управляемые фотоэлементом и включающие, в свою очередь, реле. Кроме того, есть реле, отключающее схему на время зарядки аккумулятора, и устройство «перемены тропизма».

38

РКЛЕ ФОТОЭЛЕМЕНТ

■ТОРОЕ