Валерий Шилов - Удивительная история информатики и автоматики
Эдуард Эстонье умер 1 апреля 1942 года в Париже во время немецкой оккупации. К этому времени он уже давно и тяжело болел, практически не посещал заседания Академии. В незавершенных мемуарах Эстонье одним из самых больших разочарований в своей жизни назвал то, что его авторство термина телекоммуникации забыто.
АВТОМАТЫ И КОМПЬЮТЕРЫ
Автоматы: от андроида до роботов
«И создал бог Яхве человека из праха земного и вдунул в лице его дыхание жизни, и стал человек душою живою…» — так в библейском сказании описано сотворение человека. По одной из версий, изложенных в Коране, первый человек Адам также был создан из «праха земного», а по другой — из глины. Аналогично решался вопрос и во многих других религиях: у шумеров человек был создан из глиняной фигурки, в древнегреческой мифологии Прометей вылепил людей из земли и воды.
Но человек не желал смириться со своим подчиненным положением и издревле стремился бросить вызов всемогущим богам. Ведь если бы ему удалось создать другое живое существо, то это с очевидностью означало бы, что он сравнялся с богами в своем могуществе. Так было положено начало механическому искусству.
Древнегреческий физик и инженер Ктесибий Александрийский (III век до н. э.) был первым из посвятивших себя этому делу, чье имя сохранилось в истории, хотя о его жизни почти ничего не известно, а сочинения не дошли до наших дней. Витрувий, древнеримский архитектор и инженер второй половины I века до н. э., рассказывает, что Ктесибий был сыном цирюльника и не имел математического образования. Однако им владела страсть к изобретательству. Ему, например, хотелось поместить в парикмахерской отца зеркало так, чтобы груз, подвешенный на скрытом шнуре, уравновешивал зеркало. Тогда посетители без труда могли бы приближать его к себе, а затем вновь поднимать.
Кроме того, именно Ктесибию принадлежит идея о том, что воздух «является телом» и, следовательно, его можно заставить выполнять полезную работу. Так появился новый раздел механики, посвященный изучению полезных свойств сжатого воздуха, — пневматика. Сжатый гидравлическим насосом воздух заставлял, например, звучать орган. Витрувий сообщает также, что Ктесибий изготовил фигуры животных, приводившиеся в движение водой. Благодаря различным техническим приспособлениям журчание воды внутри фигур напоминало голоса этих животных.
Механизм управления автоматами Герона Александрийского
Инженерные достижения античных ученых не столь известны, как античная математика или античная философия. Однако мы знаем, что величайший механик Древнего мира Герои Александрийский (даты его жизни точно не установлены, но предполагают, что он жил в середине 1 века н. э.) создавал сложнейшие механизмы, управляемые течением воды, нагнетаемым воздухом или силой пара. Особенно интересен один механизм, использовавшийся Героном. Это был цилиндр, на который наматывалась веревка, причем ее витки не следовали один за другим, как в катушке с нитками, а распределялись по нему с помощью воткнутых в определенных позициях штифтов. Когда веревка разматывалась (например, под силой тяжести падающего груза), цилиндр начинал вращаться, и его движение не было равномерным, — в соответствии с порядком расположения витков цилиндр мог через разные промежутки времени останавливаться, затем вращаться в обратную сторону и т. д. Эти нерегулярные движения цилиндра передавались различным механизмам. Описание таких механизмов содержат книги Герона «Механика» и «Пневматика».
В 1902 году возле острова Андикитира в Эгейском море обнаружили затонувший античный корабль. На нем были найдены бронзовые зубчатые колеса, которые некогда являлись фрагментом механизма аналогового вычислительного устройства, предназначенного для показа взаимного движения Солнца, Луны и пяти планет (так называемый Андикитирский механизм). Некоторые историки считают, что этот механизм был изготовлен самим Героном. В октябре 2005 года на научной конференции в Афинах, посвященной древнегреческой науке, была впервые продемонстрирована реконструкция Андикитирского механизма, выполненная учеными лондонского Королевского колледжа.
После того, как Римская империя пала под ударами варваров, великие научные достижения античности в Европе были практически забыты. Но их не только сохранили, но и приумножили арабские ученые, — свидетельством этого является написанное в 1206 году сочинение величайшего инженера раннего Средневековья аль-Джазири «Книга знаний об искусных механизмах». Эта книга — уникальный свод знаний и технологий древности. В отличие от большинства других ученых, аль-Джазири не делал тайны из своих изобретений и самым подробным образом описывал их устройство и функционирование. Из его пятидесяти механических устройств особый интерес представляет модель корабля, на которой расположены фигурки людей, производящих различные сложные движения с помощью цилиндра с веревкой, аналогичного героновскому.
Рисунок из книги алъ-Джазири
Огромное количество средневековых легенд говорит о создании удивительных автоматов. И почти всегда их создание объяснялось помощью темных сил. К примеру, одно из преданий гласит, что величайший ученый XIII столетия Альберт Великий с помощью «ангелов преисподней» изготовил из «неведомых в подлунном мире» материалов механическое существо по имени Андроид (в переводе с греческого — «подобный человеку»). Андроид умел ходить и разговаривать. Более того, он обладал не только разумом, но — даже душой. Те же легенды утверждают, что ученик Альберта святой Фома Аквинский, узнав о таком кощунстве, уничтожил это создание.
И подобных рассказов великое множество — создание автоматов приписывают едва ли не каждому известному средневековому ученому. Если верить им, то Леонардо да Винчи изготовил механического льва, а выдающийся математик и астроном Йоганн Мюллер, более известный как Региомонтан, — летающую железную муху и летающего железного орла, который сопровождал императора Максимилиана в его походах. Вряд ли имеет смысл повторять, что это всего лишь легенды. Тем не менее они свидетельствуют о том, какие большие ожидания связывались с достижениями механики.
Однако первые достоверные сообщения о таких достижениях относятся лишь к XVI столетию, когда мастер Ганс Бюльман из Нюрнберга изготовил множество движущихся и играющих на музыкальных инструментах человеческих фигурок. Об этом упоминается в хрониках того времени, однако сами автоматы не сохранились, и трудно судить, как именно они были устроены. Создание же нескольких сохранившихся автоматов традиция приписывает самому прославленному механику и часовому мастеру этого столетия, итальянцу Джианелло Торриано.
О раннем периоде его жизни известно очень мало, даже год рождения невозможно указать с достаточной точностью. Он родился в Кремоне, на севере Италии, и был уже достаточно известен в родных местах, когда в 1530 году их посетил император Карл V. Он пожелал осмотреть прославленный «Астрариум» (от латинского astra «звезда») падуанского мастера Джованни де Донди. Этот созданный в XIV веке механический планетарий даже спустя двести лет считался непревзойденным образцом техники. Однако время все-таки привело механизм в негодность, и император велел найти мастера, способного восстановить его. Торриано принял вызов своему таланту, и это полностью изменило его судьбу.
Он быстро убедился, что восстановить проржавевший механизм невозможно, и предложил изготовить новый планетарий. Император принял Торриано на службу, и вместе с его двором мастер уехал в Испанию, навсегда покинув родину. Изготовление нового планетария заняло у Торриано (в Испании его называли на местный лад Хуаном де ла Торре) три с половиной года. Однако на подготовительные работы ушло, по свидетельству его современников, целых двадцать лет. Но результат стоил того. «Астрариум» де Донди был забыт, а творение Торриано было признано величайшим созданием человеческого гения.
Конструкция состояла из 1800 зубчатых колес, не считая неисчислимого множества других деталей. Точность их изготовления была такова, что, по свидетельству знаменитого английского алхимика Джона Ди, одно из этих колес должно было совершать полный оборот за 7 000 лет. Для такой работы требовался не только технический гений, но и глубокие познания в астрономии. Поэтому не случайно Торриано позднее стал одним из участников подготовки знаменитой реформы календаря, проведенной в 1582 году папой римским Григорием XIII.
Инженерная деятельность Торриано в Испании была многообразной (в частности, ему принадлежит уникальное гидротехническое сооружение — система подачи воды из реки Тахо в Толедо на высоту около 100 метров). Но в историю автоматов Торриано вписал свое имя во многом благодаря стечению обстоятельств. В 1555 году император Карл V отрекся от престола и удалился в монастырь. За ним последовали около 50 человек свиты, и Торриано среди них. Теперь его время было отдано одному занятию — конструированию и изготовлению механических диковин, которые могли бы немного развлечь хозяина. Обычно это были солдатики, которые маршировали, гарцевали на лошадях, били в барабаны, трубили в трубы и т. д.
