В формировании современной технологической цивилизации колоссальную роль сыграла идея колеса, которого не знали культуры Америки, Австралии и Южной Африки… Колесо позволяло транспортировать грузы с минимальными — поскольку трение качения чаще меньше трения скольжения — затратами энергии. Колеса формировали абстрактное мышление — от шумерских угловых мер до космологических моделей Птолемея и Коперника. Но вот сейчас технология достигла такого уровня, что становится актуальным возвращение к патентам живой природы, колеса не знавшим.

Причём рассказывают нам об этом не энтузиасты-изобретатели, а деловые странички ведущих изданий планеты. Процессы идут уже на уровне большого бизнеса; The New York Times рассказала в минувшую субботу, что поисковик №1 Google приобрёл, пожалуй, самого известного на планете разработчика наземных роботов – компанию Boston Dynamics, расположенную в Уолтеме (Массачусетс) и основанную в 1992 году Марком Райбертом (Marc Raibert), профессором Массачусетского технологического института.

Робот Cheetah от Boston Dynamics, как и подобает гепарду, бегает быстрее двуногих…
Робот Cheetah от Boston Dynamics, как и подобает гепарду, бегает быстрее двуногих.

«Компьютерра» регулярно рассказывает о продукции Boston Dynamics, такой как роботы-кошки WildCat и Cheetah, робот-собака Big Dog, гуманоид Petman, могучий андроид Atlas с мощнейшей гидравликой, способный выламывать стены при проведении спасательных и неотложно-аварийных работ, волочащий за собой толстенный хвост низковольтного, а поэтому высокоамперного энергопитания… И, как правило, все, кто пишет о Boston Dynamics, подчёркивают, что главным заказчиком её оказывается Пентагон в лице DARPA…

Но делать из этого выводы о том, что Google готовится к войне, было бы преждевременно (хотя о том, как книготорговец Amazon бьётся с IBM за контракт для ЦРУ, мы рассказывали). Тут, скорее, стоит вспомнить ту сторону деятельности DARPA, которая породила интернет и всю связанную с ним экономику, включая саму Google. А также использование денег, выделяемых государством военному ведомству для развития прорывных технологий, которые пока что слишком новы и незрелы, чтобы выйти на обычные рынки. Вспомним: при создании игрушки Aibo к консультациям Boston Dynamics обращалась и Sony, так что ничего специфически военного в её разработках нет.

240px-Bruntons_Traveller

Другое дело, что история техники развивалась в нашей цивилизации так, что особой нужды в ходящих механизмах просто не было. Есть в истории техники такой курьёз, как паровоз Brunton’s traveler, построенный в 1813 году английским инженером Уильямом Брунтоном. Тогда считалось, что с гладкими рельсами гладкое колесо не будет сцепляться достаточно эффективно и станет буксовать. Поэтому Mechanical traveller был оснащён двумя ногами, толкавшими его по рельсовому пути… Но это — чистый курьёз, обязанный своим существованием слабому знакомству тогдашних инженеров с трибоникой.

Более интересным и поучительным был стопоходящий механизм, созданный в 1878 году великим русским математиком Пафнутием Львовичем Чебышевым. Он являет собой овеществление его теоретических работ по приближению функций и синтезу механизмов и находится в родстве с вычислительной машиной Чебышева. Дело в том, что теоретически точно решить задачу преобразования движение по окружности в движение по прямой математикам не удалось (как и квадратуру круга, и трисекцию угла).

Стопоходящий механизм П.Л.Чебышева 1878 года (оригинал хранится в Политехническом музее).
Стопоходящий механизм П. Л. Чебышева 1878 года (оригинал хранится в Политехническом музее).

Но, подобно тому как масса уравнений, не решаемых аналитически, может быть с достаточной для практических применений точностью решена численно, по методу Чебышева возможно создание так называемых лямбда-механизмов, преобразующих движение по окружности в шаги стопоходящего механизма. Который и был им реализован «в дереве и железе» и получил всеобщее одобрение на Парижской всемирной выставке 1878 года. Увидеть его в действии вы можете на интереснейшем научно-популярном сайте «Математические этюды».

Применялось «шагающее перемещение» и в машинах индустриальной эпохи, причём в машинах рекордных, с колоссальной единичной производительностью. Это были шагающие экскаваторы вроде уралмашевского ЭШ-100/100 с ёмкость ковша в сотню кубов и ста метрами вылета стрелы. Механизм весом в тысячи тонн перемещался на десятки метров в час, переставляя опорные башмаки, – примерно вот так. Но это для технологии — редкость, поэтому Уэллс, желающий создать ощущение чуждости, и выбрал стопохождение для боевых треножников марсиан, ну а Лукас употребил его для шагающих танков…

Но сейчас технологии интенсивно начинают вторгаться в те области, которые до недавнего времени были прерогативой белковых машин, использующих на суше стопохождение. Скажем, шагающий робот кажется более перспективным и для роли разносчика в интернет-магазине, чем летучий дрон (“Смартфон дарует мозги дронам“), и для роли официанта – чем рикша (“Китай и все его роботы“). Да и машинам-универсалам типа Baxter неплохо было бы научиться перемещаться – хотя бы по цеху. То есть в самой что ни на есть мирной экономике имеется огромное количество «экологических ниш» для стопоходов.

Возьмём хотя бы такой пример, как умеющая передвигаться по лестницам инвалидная коляска. Штука эта — ценой, правда, в неплохой германский автомобиль — полностью преображает существование жертвы ДТП, давая возможность вернуться к активной жизни, заниматься привычным ремеслом бухгалтера. И стареющему населению планеты таких машин будет требоваться всё больше и больше. И поэтому очень логично, что Google, осваивающая смежные области деятельности (речь идёт уже о производстве поисковой компанией собственных процессоров), приобретает необходимые компетенции и в робототехнике.

Обратим внимание: нынешние стопоходящие механизмы есть плоть от плоти информационных технологий. Лямбда-механизм Чебышева был демонстрацией приближения к преобразованию идеального кругового движения в движение идеальное прямолинейное. Движением опорных башмаков шагающих экскаваторов на реальных грунтах управлял машинист с помощниками, выбирая место, куда башмак надо переставить из соображений передвижения экскаватора в нужную точку карьера (управляющий сигнал), и визуально контролируя положение и скорость башмака (сигналы обратной связи).

Big Dog хорош на любом бездорожье
Big Dog хорош на любом бездорожье

Ну а Atlas от Boston Dynamics, хоть и приводится в действие гидросистемой, как шагающий экскаватор (только в экскаваторе масла — пара десятков тонн), движется самостоятельно. Командные сигналы генерирует программное обеспечение, сигналы обратных связей снимаются с цифровых датчиков… То есть налицо аналог и центральной, и периферической (ну, скажем, контур контроля температурного режима гидродвигателя) нервной системы живых организмов. Что и создаёт для механизмов возможность уподобиться стопоходящим животным.

Говорить о финансовых перспективах подобных технологий преждевременно. О точных условиях сделки не смогла ничего узнать даже влиятельная и обычно очень хорошо информированная The New York Times… Но Boston Dynamics — это за последнее время уже восьмая робототехническая компания, которую приобретает Google. Напомним, что её недавно созданное робототехническое подразделение возглавил бывший руководитель “андроидного” (ой, какая занятная игра слов получается) направления компании Энди Рубин. Типично айтишный подход к новым областям — купить тех, кто уже в них преуспел…

А уж вывод технологий на рынок вряд ли заставит себя ждать. Скажем, Cheetah превосходно подойдёт на роль разносчика: и работать сможет в тех странах, где вместо дорог одни направления, и на голову с небес не свалится, и генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания даст ей приличный запас хода, а возможность перейти на аккумуляторы позволит расширить зону обслуживания на закрытые помещения… Да и вандалу или воришке такой механизм поймать будет трудно!

Так что на наших глазах спираль технологий проделала очередной виток. Благодаря дарованным информационными технологиями нервным системам механизмы становятся стопоходящими, обретая гибкость, ранее присущую лишь живым существам. Массовое производство способно резко снизить цену на них, делая общедоступными, как это ранее произошло с компьютерами, ставшими сугубо домашними. И, похоже, Google всерьёз намерена дополнить “интернет вещей” шагающими роботами…