Коли йдеться про роботів, переважна більшість людей чомусь одразу ж уявляють схожих на себе андроїдів. Однак, реально існуючі на теперішній час роботи мають зовсім інший вигляд. До того ж, за розміром це можуть бути справжні «мурашки». І навіть менші від них...

Автомати інженера Куклінґа

Письменник-фантаст Анатолій Дніпров (справжнє прізвище - Міцкевич) народився 1919 року, в Катеринославі (згодом Дніпропетровськ, нині Дніпро). По закінченні фізичного факультету Московського держуніверситету в 1941 році став професійним розвідником, після війни займався науковою діяльністю. Перші науково-фантастичні твори опублікував доволі пізно - в 1958 році, останніх 17 років життя присвятив красному письменству й роботі в редакції всесоюзного журналу «Техника - молодежи».

Анатолій Дніпров вважався одним із провідних авторів «третьої хвилі» радянської фантастики. Годі й дивуватися, що на його творчість вплинули роки роботи в системі Головного розвідуправління Червоної Армії. До них належить дуже цікаве оповідання «Краби йдуть по острову», присвячене шпигунсько-диверсійній тематиці.

Герой твору - схиблений на воєнних винаходах (у дусі тодішньої радянської пропаганди, ясна річ) інженер Куклінґ вирішив, за його власним висловом, «перевірити теорію Дарвіна». Для цього він створив крабоподібного робота, запрограмованого для єдиної мети: збирати свої точні копії, використовуючи для цього необроблені металеві заготовки, закопані в різних місцях ненаселеного острова, що використовувався в як полігон. Такий робот був, по суті, т. зв. саморозмножувальним автоматом Джона фон Неймана.

Оскільки копіювання не могло завжди відбуватися з точністю 100%, то за авторським задумом, деякі копії початкового робота мали відрізнятися від оригіналу в певних деталях. Коли вся металева сировина на острові-полігоні скінчилася, то в пошуках матеріалу для виготовлення власних копій роботи-краби почали нападати один на одного. При цьому, відхилення від оригінальної конструкції забезпечували одним автоматам ті чи інші «конкурентні переваги» над іншими. Отже, менш досконалі механізми ставали своєрідною сировиною для більш досконалих...

Куклінґ розраховував отримати, врешті-решт, такого робота, перед яким не встоїть ніхто й ніщо! Інженерові лишалось єдине: розібрати «чемпіонського» краба на складові деталі та вивчити його конструкцію. В подальшому «автомати інженера Куклінґа» можна було б виготовляти серійно, з тією метою, щоб під час війни закидати в тил супротивника. Там роботи-краби мали б зайнятися звичним саморозмноженням, перетворюючи ворожу військову техніку на дедалі зростаючі зграї тих-таки крабів. Втративши засоби ведення війни, ворог капітулює... Отака «перевірка теорії Дарвіна».

Спочатку хід експерименту цілком задовольняв його автора: в енному поколінні «автоматів інженера Куклінґа» з'явилася кількісно достатня популяція доволі компактних в'юнких крабів, що успішно «перетравлювали» всіх конкурентів. Однак, поступово все вийшло з-під контролю. По-перше, роботи навчилися захищатись від людини потужними електричними розрядами - отож - годі було й думати про те, щоб, бодай, якось вимкнути їх, а тим паче, розібрати на деталі для вивчення конструкції. По-друге, еволюція «автоматів» пішла в напрямку гігантизму - а як можна непомітно закинути у ворожий тил велетенського робота?!

Насамкінець, у пошуках металу гігантські автомати зруйнували дослідницький табір: на переробку пішли інструменти, знаряддя, консервні бляшанки, металевий бак для води, металеві ґудзики й застібки на одязі... У фіналі - загинув і сам Куклінґ, бо, на свою біду, мав металеві зубні протези. За деякий час «здох» і останній краб-гігант, витративши на самовдосконалення весь метал, що був на острові-полігоні.

Гіганти, малюки і... рої

Віддамо належне авторові розглянутого оповідання, який справді спромігся «перевірити теорію Дарвіна». Адже по мірі розвитку сюжету він дохідливо продемонстрував читачам деякі цікаві еволюційні тенденції. Почавши з доволі дрібного екземпляра-прототипа, його роботи-краби поступово розвивалися в двох конкуруючих напрямках. В підсумку, все звелося до «гігантоманії» й завершилося еволюційним глухим кутом, коли останній з «автоматів інженера Куклінґа» витратив весь наявний метал на виготовлення самого себе. Однак, по ходу дослідження виникали окремі популяції доволі дрібних і в'юнких роботів-крабів, у яких іноді з'являлася тенденція до колективної дії.

Звісно, подібний розвиток сюжету можна списати на одну з показових ідеологічних тенденцій радянського суспільного устрою як потяг до гігантоманії. Таке явище справді мало місце, й навіть було висміяно в одному з політичних анекдотів тієї доби: «Хай живуть радянські мікрокалькулятори - найбільші мікрокалькулятори в світі!»

Однак, якщо це справді так, доведеться визнати, що через гігантоманію в безвиході опинився весь виводок «автоматів інженера Куклінґа». А, отже, при дотриманні таких тенденцій рано чи пізно мав би зайти в глухий кут і Радянський Союз... Навряд чи жорстка політична цензура, що існувала за часів СРСР, пропустила би до друку таку крамолу.

Отже, Анатолій Дніпров завів сюжет в еволюційний глухий кут з інших міркувань. Найімовірніше, це сталося тому, що оповідання... треба було хоч якось завершити! Коли йдеться про розвиток реальних земних організмів, гігантоманія теж не закінчується нічим добрим, однак життя на цьому не обривається - просто через брак кормової бази популяції велетенських тварин вимирають, а на зміну їм приходять рої чи зграї значно дрібніших, зате більш різноманітних організмів.

Сотні мільйонів років тому Земля бачила гігантських комах. Наприклад, розмах крил до 65 см мала давня бабкоподібна комаха меганевра - вона справедливо вважається однією з найбільших комах в історії нашої планети. Причини вимирання комах-гігантів достеменно невідомі. З усією впевненістю можна стверджувати лише дві речі: по-перше, вони таки вимерли, а по-друге, еволюція земного життя після цього не урвалася. Планету заселили інші живі організми, ото й усе...

Така сама історія сталася і з динозаврами. Наприклад, диплодоки, в середньому, мали довжину 27 м, але окремі екземпляри могли виростати до 35 м. Щодо ваги цих травоїдних, то, за одними оцінками, вона складала 10-20 т, за іншими - 20-80 т. Важко уявити, яку величезну кількість рослинної маси поглинали ці гіганти! Одна з теорій пояснює зникнення гігантських ящерів саме катастрофічним браком харчів. Знов-таки, їхнє вимирання не зупинило еволюцію: по-перше, прямими нащадками динозаврів є сучасні птахи, значно менші за розмірами від предків, по-друге, звільнені простори заселили теплокровні ссавці, також скромніші за розмірами.

Втім, деякі гіганти продовжують існувати й нині. Наприклад, в океанічних глибинах живуть сині кити - найбільші з відомих тварин, які будь-коли зустрічались на нашій планеті. Показово, що харчуються ці велетні... дрібним планктоном! Звісно, подібна ситуація є можливою завдяки тривалій підтримці балансу між кількість синіх китів та обсягами їхньої харчової бази.

Насамкінець, ще одна тенденція: велика кількість дрібних живих істот спроможна діяти як єдиний організм. Це можливо за умови добре розвиненої комунікації між окремими особинами і певної спеціалізації кожної особини на якійсь вузькій соціальній функції. Таким чином влаштований бджолиний рій, колонії мурах або термітів.

Звісно, вовча чи пташина зграя, лев'ячий прайд чи стадо слонів також певним чином структуровані, в кожному з них є ієрархія. Та все одно спеціалізація окремих тварин на тому ж таки лігвищі морських котиків не настільки жорстка й однозначна, як спеціалізація мурашок у межах колонії. Наприклад, відомо, що становище конкретної самиці морських котиків у межах гарему, до якого вона належить, може змінюватися, також чужий самець здатен вкрасти її, щоб долучити до свого гарему. Або більш молодий та дужий конкурент може відбити цілий гарем у старого, ослабленого самця. На противагу цьому, спеціалізація окремих комах у мурашнику залежить від того, в яких умовах утримували конкретну личинку, як і чим її годували. Тому, якщо з личинки виросла робоча мурашка, вона вже ніколи не стане «солдатом», і навпаки.

Рої мікроскопічних роботів

Повернімося з царства фауни в світ роботів, тільки вже реальних, а не фантастичних. Зізнаємося чесно: твори на кшталт «Краби йдуть по острову» складають, все ж таки, переважну меншість з-поміж присвячених цій темі. Бо переважну більшість літераторів цікавлять або андроїди, тією чи іншою мірою схожі на людей, або «інтелектуальні» електронно-обчислювальні машини. Тоді як роботів твариноподібних чи «механістичних» (на кшталт СДФ з роману Івана Єфремова «Година бика»), все ж таки, значно менше.

Можливо, це зовсім недарма. Письменники - вони ж люди, тому їм значно цікавіше нафантазувати щось про андроїдів, яких неможливо (ну, майже неможливо) відрізнити від людини, які з першої спроби проходять тест Тьюрінґа, здатні бачити сни, закохуватися тощо... Якщо ж наділені вузькоспеціалізованим мікроскопічним інтелектом «залізяки» працюють на конвеєрі, збирають бавовну чи пилососять підлогу в квартирі... Де тут відшукати сюжет для фантастичного твору?! Між тим, реальні роботи, які працюють на людство вже далеко не перший рік, саме такими і є, тоді як чекати на появу андроїдів, що майже не відрізняються від людей, ще довгенько.

І тут раптом з'ясовується, що з багатьох точок зору створювати твариноподібних роботів значно легше, ніж людиноподібних! І не лише «роботів-одинаків», але й цілі зграї...

Саме так і виглядає роботизований комплекс MicroFactory - остання розробка компанії SRI International, що працює в Кремнієвій долині: це маточна станція-«вулик», яка містить ціле сімейство (зграю?.. рій?..) схожих на «розумних» мікроскопічних роботів, яких творці назвали мікроботами. Точніше, не стільки «вулик», скільки «мурашник» - адже творці комплексу надихалися прикладом саме цих комах.

Принципи роботи комплексу Micro­Fac­tory наступний. Спеціальна друкована плата генерує магнітне поле, параметри якого змінюються за спеціальною програмою. Сімейство мініатюрних роботів - мікроботів - переміщається в просторі цим магнітним полем. При цьому функціонуванням кожного окремого мікробота керує інша спеціальна програма - «ефектор». Таким чином, кожна програма-«ефектор» керує діями свого окремо взятого мікробота, тоді як магнітне поле синхронізує зусилля всього сімейства мікроботів та спрямовує його рухи.

Додаткове підвищення ефективності досягається за рахунок того, що сімейство мікроботів може працювати практично без перерв і простоїв. Залежно від поточних етапів виконання роботи, окремі групи мікроботів, з яких складається сімейство в цілому, можуть реорганізуватися, перебудовувати свою роботу й перерозподіляти функції як всередині кожної групи, так і між окремими групами мікроботів.

Комплекс MicroFactory має можливість працювати в поєднанні з програмою DARPA Open Manufacturing. Завдяки цьому мікроботи можуть з шаленою швидкістю збирати будь-які об'єкти незалежно від їхніх розмірів і рівня складності. Таким чином, комплекс MicroFactory здатен конкурувати з 3D-принтерами. Його розробники сподіваються, що це буде можливо не лише в лабораторії, але також в умовах реального виробництва. Отже, фактично йдеться про створення виробничого інструменту нового типу.

Головна перевага «вулика» («мурашника»?) мікроботів перед тими ж таки 3D-принтерами, які вже встигли довести свою ефективність на практиці, полягає в можливості працювати практично з будь-якими матеріалами і компонентами. А якщо комплекс MicroFactory поєднати з 3D-принтером, то сумарну гнучкість такого синтетичного «інструменту» навіть важко уявити. В недалекому майбутньому, по мірі розширення сфер застосування мікроботів, вони можуть стати доступними не тільки для великого, але і для малого бізнесу, і навіть для побутового використання.

Якщо ж розглянути більш віддалені перспективи даного напряму робототехніки, то очікується поступова поява наноботів, які матимуть на один-два порядки менші розміри, ніж мікроботи SRI комплексу MicroFactory. Найбільш очевидна царина застосування таких «крихіток» - це медицина. Оскільки рої наноботів працюватимуть, очевидно, в середовищі фізіологічних рідин, що заповнюють живі організми (кров, лімфа тощо), то під час роботи на них впливатимуть броунівські сили. Уявімо, наприклад, потік кров'яної плазми, який несе лейкоцити з еритроцитами, чий розмір можна порівняти з розміром самих наноботів... Таким чином, для них потрібно буде розробити точний та надійний механізм управління.

Схоже, магнітне поле для цієї мети цілком підходить. Принаймні, фахівці з Університету Дьюка нещодавно використали магнітних мікроботів для того, щоб захоплювати й утримувати одиночні дріжджові клітини. Отже, дослідження в даному напрямі видаються перспективними.