Не человек, а видит, понимает и соображает

Компьютер можно представить как некую разновидность машинного мозга. Это устройство, которое позволяет совершать вне человеческого мозга те действия, которые прежде можно было делать только внутри него, – таково мнение специалистов. И оно, как мы вскоре убедимся, очень близко к истине.

Фирма «Грид Системз» осенью 1989 года объявила о начале производства первых в США портативных персональных компьютеров, «понимающих» текст, написанный от руки. Новинка, получившая название «Гридпэк», стала крупным достижением на пути создания портативного компьютера – «записной книжки», то бишь ноутбука. Информация вводилась в ЭВМ специальным электронным пером. Менее чем через секунду начертанный символ появлялся на экране, генерируемый уже компьютерной системой распознавания образов. «Гридпэк» понимал практически любой почерк.

Аппарат нашел широкое применение. Шофер грузового автомобиля мог быстро заполнить специальную форму доставки и сдачи груза; полицейскому, разбирающему дорожно-транспортное происшествие, он позволял не только сделать необходимые записи, но и нарисовать схему ДТП; студенты с успехом использовали «Гридпэк» для конспектирования лекций и внесения в текст иллюстраций.

Американская компания «Ксерокс» в 1992 году разработала портативный вариант «говорящего» аппарата для слепых, способный считывать книжный или любой другой печатный текст и воспроизводить его электронным голосом с помощью синтезатора. Аппарат, размеры которого чуть превышали размеры обычного портфеля, весил около 9 кг и продавался тогда по цене 5495 долларов. По словам его создателей, подобные же аппараты предыдущего поколения состояли из двух частей, весили почти 25 кг и стоили вдвое дороже. С тех пор прошло 17 лет. И аппарат стал гораздо меньше, и стоит он теперь намного дешевле.

Владельцы персональных компьютеров уже в начале 90-х годов были освобождены от необходимости поиска незнакомого иностранного слова в словаре. С помощью диска-приставки компьютер превращался в квалифицированного переводчика «со знанием» двенадцати языков, способного перевести текст, предположим, с английского на французский, китайский, датский и т. д.

Прибор назвали просто – «войс» («голос» в переводе с английского). Изготовленный еще в 1987 году по заказу одной из туристических фирм США, он предназначался для перевода несложных текстов бытового характера с одного языка на другой. В эксплуатации электронный переводчик крайне прост: достаточно вначале нажать клавишу с обозначением того языка, на который вы хотите перевести свой вопрос, а потом произнести и саму несложную фразу типа «извините, где я поблизости могу обменять деньги?». Через несколько секунд приятный мужской баритон повторит ваш вопрос на французском, немецком, итальянском или испанском.

Первые образцы электронного переводчика были достаточно неуклюжи – весили свыше двух килограммов и весьма дороги – каждый стоил не дешевле полутора тысяч долларов, но их современные конструкции стали очень популярными среди любителей путешествий, которых и в России становится все больше.

Поддерживать беседу на незнакомом языке гораздо легче с помощью портативного «переводчика». Более совершенная модель компьютера-переводчика была представлена на зимней выставке электронных машин в Лас-Вегасе в 1990 году. Память миниатюрного аппарата содержала орфографию, произношение, склонение и спряжение более чем 250 тысяч слов на английском и испанском языках. Отпускная стоимость компьютера составила 299 американских долларов. Чувствуете разницу?

В начале 1991 года в США была представлена очередная техническая новинка – электронный «переводчик», умещающийся на ладони. Он помнил 10 тысяч слов, 65 тысяч фраз на английском, французском, испанском, итальянском и немецком языках. Причем по желанию покупателя полиглот мог иметь мужской или женский голос. Понятно, что на всех языках произношение было отменное.

Небольшое устройство, разработанное японскими инженерами в 2004 году, пока владеет только японским и английским. Система состоит из трех компонентов – устройства распознавания речи, программы-переводчика и синтезатора голоса. Разговорный язык преобразуется в текст, который программа переводит, а синтезатор озвучивает. Вся процедура занимает около секунды. Чтобы система заговорила на любом другом языке, ее надо научить понимать его носителей. Для этого необходимо как минимум 100 разных голосов…

Закордонные секретари-машинистки еще в 1989 году были очень недовольны: у них появился серьезный конкурент – электронная пишущая машинка, способная воспринимать то, что ей диктуют, и превращать голос в печатный текст. Что поделаешь, XXI век был уже на пороге! Это устройство «понимало» до 20 тысяч слов, могло освоить дополнительный лексикон (если оператор говорил слова и тут же набирал их на клавиатуре), а также расшифровывать омонимы. Розничная цена, правда, «кусалась», – до 20 тысяч долларов, почти годовой оклад секретаря. Новая помощница деловых людей, увы, была не лишена серьезного недостатка: не красила ногти и не носила мини-юбки, обтягивающие крутые бедра.

На выставке электроники, проходившей в Чикаго летом 1993 года, корпорация «Тэнди» выставила «зуммер-секретаря». Устройство размером с ладонь, будучи мини-компьютером с обширной памятью, могло считывать печатный текст. Оно, кроме того, служило записной книжкой, календарем событий, владело 26 иностранными языками, содержало справочную информацию по городам и штатам США, подключалось к персональному компьютеру и телекоммуникационным каналам. Это вам не баран начхал!

Но давайте о чем-нибудь попроще. На рынках США и Канады весной 2004 года появился портативный сканер «Докьюпен», выполненный в форме пенала размером с авторучку и массой всего 57 г. Им можно сканировать документы формата А4, а встроенной памяти хватает для хранения текста и рисунков, занимающих 100 страниц. Работают со сканером так: его кладут на лист параллельно верхнему обрезу, а затем проводят до нижнего края страницы. Прибор оборудован линейкой оптических сенсоров, на обработку одной страницы требуется 4–8 секунд. И хотя разрешение и скорость считывания невелики, сканер хорош тем, что благодаря автономному питанию им можно пользоваться, например, в читальном зале библиотеки, в аудитории академии и даже на улице. Отсканированные данные передаются на компьютер через специальный порт.

Вам когда-нибудь приходилось выкидывать ручку, которая перестала писать? Для большинства читателей ответ на этот вопрос, конечно же, будет утвердительным. А вот ручка С-Pen, созданная шведскими инженерами, не пишет с самого начала потому, что она… читает.

Представьте, что вы едете в метро и видите на стене вагона очень важное объявление. Вы достаете эту ручку и под недоуменными взглядами остальных пассажиров проводите ею по тексту. Всё, ручка прочитала необходимую информацию и сохранила ее в своей памяти. После этого вы в любой момент можете просмотреть записанные слова и цифры (адрес и номер телефона, например) на небольшом дисплее на боку ручки.

Как вы уже, наверное, догадались, на самом деле С-Pen представляет собой карманный сканер весом всего 80 граммов и длиной 14 сантиметров. С ее помощью можно отсканировать и сохранить в памяти две тысячи страниц текста – несколько увесистых томов. Сканирование происходит с помощью встроенной миниатюрной цифровой камеры, воспринимающей 100 кадров в секунду. Вся прочитанная информация отображается на жидкокристаллическом дисплее, сохраняется в памяти ручки и затем может быть передана в домашний или карманный компьютер.

Этой же суперручкой можно воспользоваться и для перевода небольших фраз, например содержания меню во французском ресторане. Правда, делать это придется пословно, поскольку переводить фразы полностью С-Pen пока не умеет. Но, как говорится, лиха беда начало.

Первая С-Pen появилась на рынке еще в 1999 году и распознавала текст на девяти языках. Новая модель 600 МХ, продажи которой в России начались в феврале 2001 года, способна распознавать текст уже на 53 языках, включая и русский. Всего год понадобился отечественным разработчикам для того, чтобы «втиснуть» свои программы в столь маленький предмет. Задачу «подковать шведскую блоху» наши умницы решили настолько успешно, что теперь российской системой распознавания комплектуются ручки С-Pen, продающиеся не только в России, но и во всем мире.

Еще один плюс «ручки наоборот», – она легко может заменить собой дискету: сравнительно небольшие файлы (до нескольких мегабайт) можно запросто пересылать из компьютера в ручку и обратно. Минусов у читающей ручки всего два. Во-первых, она все-таки пока не может писать, а во-вторых, стоит аж 260 долларов. Но надо немного потерпеть, ибо любая компьютерная новинка со временем начинает стремительно дешеветь. Такое на нашей памяти происходило, и не один раз.

Корпорация «Фудзицу» создала электронный «глаз», который по своим «разрешающим способностям» уже сопоставим с человеческим. По строению он, конечно же, разительно отличается от картинки, знакомой нам по учебникам анатомии. В нем нет ни роговицы, ни хрусталика, ни сетчатки, но зато есть цветное восприятие мира, определение размеров объектов, фиксация измерений в окружающей среде.

Человеческий глаз имеет хороший КПД – 60 «кадров» в секунду, а электронный – всего 30. Казалось бы, целая пропасть, и говорить о супердостижении еще рано. Но электроника тем и хороша, что позволяет восполнять недостатки одного «блока» достоинствами другого, – японские конструкторы с помощью чувствительного компьютера-анализатора довели скорость переработки получаемой электронным глазом информации до скорости, с которой работают человеческие органы зрения. Это сразу сделало электронный «глаз» реально «зрячим», дало ему возможность воспринимать окружающий мир в движении, красках и натуральных величинах.

Если раньше, к примеру, в робототехнике в качестве «органов зрения» использовались световые датчики и сенсорные устройства, а движение механизма обеспечивалось магнитными указателями, которые «считывал» специальный прибор, то теперь всю эту сложную схему заменяет одна видеокамера с управляющим компьютерным блоком, размеры которого, кстати сказать, меньше листа бумаги. При определении своего местоположения и направления движения «интеллектуальный робот», созданный «Фудзицу», анализирует 256 вариантов, выбирая из них единственный, соответствующий заданной оператором установке. Например, приказ сформулирован так: идти вдоль белой линии. Выполняя его, робот сначала определяет свои «координаты», затем находит белую полосу и движется по ней уже самостоятельно, без дополнительных корректировок.

Основная заслуга в новой разработке принадлежит не столько электронщикам-практикам, собравшим уникальный «глаз», сколько теоретикам, предложившим вместо традиционной цифровой системы компьютерного анализа так называемую теорию пушинки. Она базируется не на четких цифровых «лимитах», ограничивающих сферу действия электроники жестким выбором «или – или», а на просчете более сложной комбинации, основанной на дедуктивном отборе, а потому допускающей отклонения.

Представьте себе ситуацию: робот движется по той же белой полосе, ширина которой вдруг начинает меняться. Традиционный робот встанет перед такой задачей в тупик и не сдвинется с места, пока диспропорция не будет приведена в привычную ему «норму». Робот «Фудзицу» преодолеет этот барьер без помех, потому что он учитывает не только параметры полосы, но и другие «вводные», например цвет. В другом варианте это может быть направление или угол движения, очертания предмета – короче, все те дополнительные ориентиры, которыми как раз и вооружают человека его глаза.

Разработка одной из крупнейших в Японии электротехнических компаний «Фудзицу» – первый опыт подобного рода в мировой практике, сулящий интереснейшие перспективы. Корпорация уже испытала новшество на конвейерных линиях автомобильной промышленности. Она занимается не только «глазами» роботов, но и другими частями механического «тела», в том числе – компьютерными «мозгами», работая уже не первый год над созданием «нейрокомпьютера», принципы функционирования которого идентичны тем, что происходят в человеческом мозге.

Не менее совершенную оптическую систему, способную выполнять функции сетчатой оболочки глаза, разработали специалисты японского концерна «Тосиба». Изобретению прочили большое будущее в сфере медицины, а также в биокомпьютерах. Эта система представляет собой тончайшую прозрачную пленку с искусственными жировыми элементами, способными вызывать химические реакции при их освещении. Пленку пронизывает огромное количество мельчайших отверстий диаметром около ста микрон, она способна помочь и людям со слабым зрением.

«Глазами» роботов-спасателей, которые постепенно заменят людей при ликвидации пожаров и других стихийных бедствий, могут быть высокочувствительные лазерные сенсоры, разработанные специалистами одного из крупнейших в Японии электротехнических концернов «Мацусита». Эти устройства испускают лазерные лучи, которые, отражаясь от скрытых пламенем и дымом объектов, позволяют вывести на экран видеотерминала их изображение. Эти сенсоры не боятся ни высокой температуры, ни самого густого дыма. Поэтому они могут стать практически незаменимыми в ходе спасательных работ во время пожаров на крупных нефтехимических комплексах, в многоэтажных зданиях и тоннелях. Чего-чего, а пожаров на таких объектах хватает!

Лазерные сенсоры «Мацуситы» были разработаны в рамках проекта создания «роботов, действующих в опасных ситуациях», осуществляемого по инициативе Министерства промышленности Японии. Подобные устройства могут с успехом использоваться в автомобилях для движения в условиях ограниченной видимости и на полностью автоматизированных промышленных предприятиях. Подробно о роботах мы поговорим в следующей главе.

Да что там зрение и слух! Компьютеры начинают имитировать высшую нервную деятельность человека. Моделирование искусственного мозга – электронное воспроизведение функций нервной клетки – привлекает к себе все больше изобретателей в области электронно-вычислительной техники. Чтобы создать лучшие машины, специалисты пытаются познать суть процессов в живой природе, а затем воплотить полученные данные в компьютере. И делается это уже давно.

Двое американских инженеров еще весной 1968 года запатентовали электронные схемы, имитирующие процессы человеческого мышления (забывания, принятия решения). В патенте это изобретение описывается как центральная познавательная ячейка автоматического действия. Другая электронная машина, имитирующая процесс мышления, реагировала на окружающую среду с помощью искусственного глаза, состоящего из ряда фотоэлементов, и накопителя информации. Кстати сказать, это изобретение уже не первый год применяется в химической промышленности и для регулирования автотранспортных потоков.

В устройстве, изобретенном психологом, исследователем головного мозга Арнольдом Трегубом, с помощью электродов на основе эффекта электролитического осаждения моделируются соединения между нервными клетками. Это, по мнению ученого, напоминает процесс возникновения идей в мозгу человека. Такой компьютер способен использовать свой «жизненный опыт» и «усваивать» уроки оператора.

Японцы, как всегда, пошли дальше. Компания «Фудзицу» еще в начале 1988 года разработала технологию так называемого нейрокомпьютера, «функционирующего как человеческий мозг». По сути, это означает качественно новый этап в развитии компьютерной техники даже по сравнению с ЭВМ пятого поколения. Что же представляет собой достижение «Фудзицу»?

Объем памяти, скорость операций и прочие характеристики нынешних компьютеров могут отличаться разительно, однако основным ключом к каждому была и остается программа, заложенная в него человеком. Здесь же разработчики поставили иную задачу – научить компьютер самостоятельно думать и автономно действовать. Чтобы достичь этой цели, за основу был взят принцип работы человеческого мозга, по сути, создан первый прототип биокомпьютера, сочетающего в себе биотехнологию с электроникой.

Центральный элемент мозга – нейроклетка, впитывающая в себя, как губка воду, разнообразную информацию. В биокомпьютере ее роль играют особые полупроводники, именуемые «нейрочипами». В мозгу человека функционируют около 14 миллиардов нейроклеток, а нейрокомпьютер «Фудзицу» по его возможностям можно приравнять к 100 тысячам. Разрыв, нет слов, колоссальный. Но важно отметить, что существовавшие тогда суперкомпьютеры выполняли операции в объемах всего лишь шести мозговых клеток, поэтому создание биокомпьютера – не просто шаг вперед, а мощный рывок в развитии электронной техники.

Три года спустя была собрана действующая модель новой машины. Пока компьютерный мозг можно сравнить с мозгом ребенка, его многому предстоит научить. Но, получив нужные сведения, нейрокомпьютер уже не нуждается в постоянных подсказках и указаниях, он сам анализирует поступающую по собственным «клеткам» информацию, оценивает ее, просчитывает варианты возможных действий и из множества выбирает оптимальный. Сфера применения? Например, искусственный мозг для промышленных роботов…

Создание нейрокомпьютера велось в строжайшей тайне, за бетонными заводскими корпусами. И только когда «Фудзицу» убедилась в успехе, первая информация о компьютере шестого поколения просочилась в прессу.

Еще одна из ведущих компьютерных компаний недавно объявила о сенсационном изобретении своих инженеров. Им удалось создать элемент компьютерной цепи внутри одной молекулы. Новый элемент в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса. В его основе лежат так называемые углеродные нанотрубки, которые, по мнению специалистов, представляют собой достойную альтернативу нынешним кремниевым процессорам.

Ученые давно и активно ищут замену кремнию, ибо в течение ближайших десяти лет возможности дальнейшей миниатюризации таких схем будут исчерпаны. Специалисты полагают, что им на смену придут углеродные нанотрубки. На их базе, вероятнее всего, и будут созданы сверхскоростные компьютеры, использующие ничтожное количество электроэнергии. Углеродная нанотрубка – это молекула, которая почти в 500 раз меньше молекулы кремния. При работе она выделяет меньше тепла, расходует меньше энергии и, подчеркну это особо, на порядок прочнее стали.

А что же мы – совсем отстали? Оказывается – нет. Очень радует, что именно Россия, обогнав Европу, недавно стала третьей в мире страной, создавшей компьютер производительностью триллион операций в секунду. Знай наших!

Ученые из Принстонского университета в начале 2004 года изобрели материалы, которые в будущем позволят создавать дешевые и сверхплотные электронные устройства памяти. В перспективе это будет пластиковая карточка, сохраняющая большой объем данных, считываемых намного быстрее, чем с компакт-диска. Устройство считывания тоже будет очень маленьким, поскольку в нем не нужны механические узлы, как на приводе CD-ROM.

Новое поколение электронных устройств совместит в себе органику (пластмасса) и неорганические компоненты (слой кремния). Это постоянные запоминающие устройства, которые не позволяют переписывать содержащуюся на карточке информацию. Такое устройство на основе полимера может хранить до 1 гигабайта информации (около тысячи высококачественных изображений) в одном кубическом сантиметре. И это, говорят, далеко не предел.

Хотя следует заметить, что сама идея оптического, а не электронного компьютера не так уж и нова. Эксперименты в этом направлении начались в недрах американского научно-исследовательского комплекса еще в конце 50-х годов прошлого века. Принципиальная разница между обычной ЭВМ и оптической состоит в том, что в последней циркулируют не электроны, а фотоны – частицы света. В отличие от вступающих между собой в реакцию электронов, они не мешают друг другу, не требуют особой проводяще-направляющей среды, могут проходить сквозь себе подобных без всякого ущерба. К тому же фотоны передвигаются быстрее, чем что-либо во Вселенной. Недаром же утвердилось нарицательное понятие – «скорость света».

Мощность современного компьютера определяется именно скоростью, с которой работают его компоненты, а также тем, насколько плотно они могут быть размещены. С обеих точек зрения фотоны представляют собой идеальный элемент такого устройства. Более того, оптический компьютер нуждается лишь в малой части той энергии, которую потребляет его электронный собрат. А значит, ему не грозит опасность перегрева, поэтому ОВМ поддается самой оптимальной компоновке. Трудность же заключается в том, что если в ЭВМ переключателями направления движения электронов служат микроскопические транзисторы, то задавать направление фотонам можно только каким-то оптическим способом. Долгое время эта задача казалась неразрешимой.

Но в 1990 году американец Алан Хуанг доказал «жизненность принципа ОВМ». Этим он очень обязан Дэвиду Миллеру, создавшему в 1986 году самый маленький в мире оптический переключатель, настолько маленький, что две их тысячи умещаются внутри буквы «о» обычного газетного шрифта. Тем самым была решена основополагающая проблема: найден эквивалент транзистору. Оптический переключатель Миллера, производимый из сложного синтетического материала, способен, не перегреваясь, изменить направление движения фотонов миллиард раз в секунду.

Взяв переключатель Миллера за основу, Алан пять лет работал над схемой простейшей ОВМ, и она наконец была представлена на обозрение специалистов. Выглядела эта первая экспериментальная ОВМ далеко не так импозантно, как современные ей модели электронных компьютеров. Их возможности тоже пока были несопоставимы: ОВМ не имела «памяти» и могла производить лишь элементарные математические действия. Однако в Центре оптических исследований США считают, что Хуанг хорошо «подтолкнул стрелку на часах технологического прогресса».

Сам же изобретатель полагает, что уже вскоре наиболее мощные вычислительные устройства заимеют оптические «внутренности». Скептики, а их немало, возражали, что преимущества ОВМ должны быть поистине подавляющими, чтобы после всех многомиллиардных затрат промышленный мир решился заменить уже существующий парк компьютеров.

Но, видимо, неоспоримая теоретическая истина, что ОВМ способна функционировать в тысячу раз быстрее, чем ЭВМ, кое-что да значит. Во всяком случае для японцев, которые, как известно, весьма преуспели по части электроники. И если 13 крупных японских компаний, в том числе такие гиганты, как «Мицубиси» и «Ниппон электрик», вместе с Министерством промышленности сочли нужным разработать 10-летний план оптических исследований, то похоже, что завтрашний день вычислительной техники надо искать именно в этом направлении.

В 1994 году американский исследователь Питер Шон подсчитал, что квантовый компьютер вычислит факториал тысячезначного числа всего за несколько часов. В то время как несколько сотен обычных компьютеров потратили бы на эту задачу 1025 лет. Для справки: возраст Вселенной – 1010 лет. Впечатляет?

Быстрыми темпами идет и миниатюризация компьютеров. Так, 33-летний X. Шрикумар, специалист по автоматическим системам из Массачусетского университета (США), в 1999 году создал компьютер величиной с таблетку аспирина. Его мини-компьютер запрограммирован на работу в глобальной сети Интернет, а также способен управлять домашними электроприборами и аппаратурой. Мини-компьютер, вмонтированный в соответствующие устройства, может в нужное время сварить кофе, записать телепередачи на видеомагнитофон и даже самостоятельно включиться в компьютерную сеть. Он состоит из миниатюрного процессора и чипа электронной памяти, куда поступают данные из Интернета.

Шрикумару удалось собрать свой мини-компьютер из деталей, купленных в магазине. Общая стоимость «таблетки» оказалась равной 98 центам. Это почти в 800 раз дешевле аналогичного мини-компьютера, созданного незадолго до этого инженерами Стенфордского университета. Ай да Шрикумар, настоящий компьютерный Кулибин!

Обычно данные вводятся в компьютер через клавиатуру. Еще в 1985 году одна американская компания предлагала использовать для этой цели эластичную перчатку. Снабженная датчиками, соприкасаясь с ладонью, кистью, фалангами и кончиками пальцев, она преобразует движения руки в различные комбинации электрических сигналов. За каждой буквой алфавита, цифрой и знаком препинания закреплен определенный жест. Освоив этот язык жестов, оператор уверенно вводит данные в компьютер, перебирая пальцами в воздухе. Так можно и печатать на электронной пишущей машинке, то бишь клавиатуре.

А в 1993 году появилось устройство, могущее трансформировать «живую» речь человека в компьютерный язык и через несколько секунд распечатать ее в машинописном виде.

Закрепленный на голове монитор, выпущенный германской компанией Круппа еще в 1990 году, открывает широкие перспективы в сфере телекоммуникации. Система, позволяет вести активный диалог между компьютером и человеком. Компьютер получает от человека устные (!) команды, а отвечает визуальной информацией на экране монитора, сопровождая ее словесными комментариями. Это уже диалог почти на равных.

А вы, дорогой читатель, сняв телефонную трубку, наберите цифру «100». Приятный голос с едва заметным металлическим акцентом мгновенно ответит, назвав точное время. И уже никого из нас не удивляет, что ему отвечает компьютер. Напомню, что «говорящие часы» разработали в 1987 году сотрудники Научно-исследовательского института радио. В каждый из моментов времени компьютер выбирал нужную микросхему, считывал ее содержание, преобразуя машинный язык в человеческий голос.

Уже стало привычным, что компьютеры «разговаривают». В ряде случаев они оснащаются синтезаторами речи; многим знаком «металлический» голос компьютера, отвечающего на вопрос или что-то напоминающего. Проблема создания «говорящих» ЭВМ оказалась более простой, чем их обучение «пониманию» человеческой речи и исполнению устных команд. Но и в этой области достигнуты обнадеживающие результаты. Так, в США еще в 1991 году создали программу для компьютера, позволяющую ему «читать по губам», т. е. понимать речь человека по движению его губ. Подобные устройства могут существенно облегчить работу и быт людей, а потому заслуживают широкого распространения.

Компьютеры, которые могут говорить и выполнять отданные им устно распоряжения, уже не новинка. Есть компьютеры, способные разговаривать и слушать. Собрав необходимую информацию, ЭВМ обращается к своей памяти и начинает поиск нужных сведений. Техника голосовой связи с компьютером включает синтез речи и выполнение голосовых команд, но первая задача проще. Искусственная речь образуется благодаря специальной системе, которая способна накапливать в памяти звуки, входящие в состав слов (так называемые фонемы), и различные правила их комбинаций. В нужный момент информация, поступающая из памяти, преобразуется в звуки, имитирующие человеческий голос.

Системы речевого синтеза применяются сейчас во многих областях. Фотоаппарат «Токер», например, приятным женским голосом советует, как использовать вспышку или выбрать правильное расстояние при фотографировании. Компьютер «Амиго» способен громким голосом читать текст, появляющийся на его экране. Есть модели наручных часов, сообщающих время. Всего не перечислишь.

Не следует, однако, думать, что эта техника используется только в какой-либо бытовой аппаратуре. Можно привести примеры ее промышленного применения. Система с синтезированием речи входит в состав телефонной справочной службы Нью-Йорка. Работает она следующим образом: когда поступает запрос о номере телефона, оператор с помощью ЭВМ находит нужный номер и включает механизм искусственного голоса, дважды сообщающий его запрашивающему. Сам же оператор в это время обслуживает уже другого абонента. Это сокращает время операции на 5—10 секунд. Такая система позволяет каждому работнику в течение смены ответить на 20–25 % запросов больше.

Техника опознавания голоса оказалась намного сложнее. Чтобы научить компьютер «понимать» живую речь, слова нужно преобразовать в цифровой код. Любое слово должно быть закодировано с помощью комбинаций цифр «0» и «1», которые вводятся в память машины. Когда ЭВМ получает какую-либо голосовую команду, она преобразует ее в цифровые комбинации и сопоставляет с хранящимися в памяти. Если там находится эквивалент, то компьютер выполняет действие, предусмотренное командой.

В США уже давно используются машины, способные выполнять некоторые простые устные приказы. В аэропорту Чикаго, например, при сортировке багажа громко произносится название аэропорта назначения, и чемоданы автоматически подаются куда надо. Абоненты одной из телефонных сетей производят вызовы без набора номеров. Они говорят: «Соедините с квартирой» или «Дайте контору», и номер, записанный в памяти ЭВМ, набирается автоматически. Похожим образом действуют сейчас даже некоторые модели мобильных телефонов.

«Говорящие» компьютеры, применяемые британской авиацией, обычно отдают приказы мужским голосом. Однако в экстремальных случаях, когда грозит опасность, команды передаются женским голосом. Психологи еще в 1988 году установили, что в трудных случаях мужчины быстрее реагируют именно на голос женщины. Может, он звучит убедительнее или вызывает меньшее отторжение?

Некоторые автомобильные компании еще в середине 80-х годов прошлого века начали производить «говорящие» автомобили, способные сообщать водителю данные о расходе бензина, утечке масла или перегреве двигателя. В настоящее время специалисты продолжают усовершенствовать автомобили, способные воспринимать голос владельца. Выпущены экспериментальные модели, оборудованные блокирующими устройствами рулевого колеса, запоров и стеклоочистителей, которые начинают функционировать лишь по команде владельца, образец голоса которого заложен в память бортового компьютера.

Но абсолютная «верность» автомобиля голосу владельца – это одновременно и преимущество, и недостаток. Система предохраняет автомобиль от угона, но и не позволяет сесть за руль никому другому, даже друзьям, родственникам и сторожам автостоянок, вынужденным иногда переставлять автомашину без ведома владельца, освобождая проезд.

Если непросто создать ЭВМ, способную воспринимать слова, произносимые различными людьми, то еще труднее научить ее «понимать» сложные фразы. Для этого необходимо запрограммировать работу компьютера таким образом, чтобы он мог разбираться во всех тонкостях человеческой речи со всем разнообразием акцентов и интонаций. Это исключительно сложно. Даже во фразе, произнесенной одним человеком, приходится иметь дело не только с такими понятиями, как диапазон и каденция голоса, но часто и с таким явлением, как слияние двух слов, следующих одно за другим. Кроме того, ЭВМ должна отфильтровывать и отбраковывать разные непроизвольно вырывающиеся звуки и бормотание, внешние шумы, чихание, кашель.

Специалисты активно решают эти проблемы. В стадии доработки находится метод, позволяющий компьютеру модифицировать незнакомую ему цифровую комбинацию слова до тех пор, пока он не найдет в своей памяти «нечто подобное». Такая техника была использована одной из калифорнийских компаний при конструировании автоматической пишущей машинки. Процессор этой машинки запрограммирован таким образом, что он может создавать фонетическое приближение любого слова, не входящего в его словарный состав. В результате машинка очень недурно и совершенно самостоятельно печатает под диктовку.

Инженеры компании ИБМ сумели создать пишущую машинку, которая может в ходе диктовки разделять слова, различать звуки и произношение говорящего, а потому правильно печатает диктуемые слова с минимальным количеством ошибок (примерно 3 %). Это превосходный результат, но стоимость машинки пока еще довольно велика, а ее словарный запас ограничен несколькими тысячами слов.

А вот радостная весть для особо ленивых компьютерщиков: клавиатура не сегодня завтра окажется в музее науки и истории. В Японии в ноябре 1999 года на рынок поступила специальная программа, которая позволяет работать с ЭВМ в устной форме – необходимый текст достаточно просто надиктовать, не прилагая никаких иных усилий. Она с точностью до 99 % распознает диктуемый материал и действует вдвое быстрее самой квалифицированной машинистки. Новинка разработана компанией «Нихон IBM» и понимает аж 80 тысяч слов, но при желании «словарь» можно расширить до 140 тысяч. Пока программа понимает и пишет только на японском, но, учитывая возможный массовый спрос на нее, фирма сообщила о готовности адаптировать ее к восприятию других языков, прежде всего самого распространенного – английского.

Воспитать настоящего Электроника намерены исследователи из Плимутского университета. В 2008 году они выиграли грант на проект по созданию роботоязыка и в течение ближайших четырех лет будут учить робота-малыша iCub (от англ. – «я – детеныш») понимать человеческий язык и разговаривать на нем. Ожидается, что к проекту будут привлечены специалисты по языковому развитию, которые обычно учат детей говорить. Кроме умения воспроизводить человеческую речь ученые надеются научить робота выполнять и другие простейшие задачи, например, вставлять объекты разной формы в соответствующие отверстия, строить примитивные сооружения из деревянных блоков, называть предметы и описывать свои действия. Ожидается, что исследование станет очередной вехой в развитии робототехнологии и поможет в создании гуманоидных роботов, которые смогут обучаться, думать и разговаривать, как люди.

Сила мысли – реальная сила, и это не голословное утверждение. Ах как иногда хочется, чтобы только подумал – и все, что надо, уже было сделано! Или обладать магической способностью к телекинезу – перемещать предметы с помощью напряженной силы мысли! Пустые мечты? Ан нет!

Перед экраном компьютера сидит экспериментатор. На указательный палец его правой руки надето что-то вроде кольца на подставке. Человек не делает ни единого движения, а на экране горнолыжник спускается по трассе, ловко объезжая флажки. Экспериментатор управляет им… мысленно.

«Достаточно подумать “влево” и мысленно представить себе это движение – и объект на экране начнет перемещаться в нужном направлении. Так же послушно он выполняет команды “вправо” и “прямо”, – поясняет Рон Гордон, президент калифорнийской компании “Азер 90”. – А обеспечивает такую связку “мысль-объект” сенсорное “кольцо”, которое считывает в общей сложности 89 различных человеческих параметров, например, пульс, температуру тела и так далее. Компьютер расшифровывает их и воспринимает как командные сигналы».

Речь идет не об уникальной лабораторной разработке, – на прилавки американских магазинов уже выброшено множество компьютерных игр, использующих связку «мысль-объект». Однако у изобретения, над которым специалисты компании работали восемь лет, может быть и более серьезное применение. По крайней мере кинофирма «Мирамакс» решила воспользоваться творением калифорнийской «Азер 90», чтобы зритель мог увидеть финал фильма таким, каким он его себе мысленно представляет. Новый компьютер пригодится и в сфере просвещения – нужная информация на его экране будет появляться по мысленному запросу студента, – и для управления автоматическими инвалидными креслами-колясками.

Японские ученые снова демонстрируют миру чудеса изобретательности. Инженер Казухиро Танигучи из Университета Осаки года два назад придумал, как управлять плеером с помощью подмигивания. Схема управления проста донельзя. Для того чтобы запустить на плеере следующую песню, его владельцу необходимо на секунду моргнуть правым глазом. Если он проделает ту же процедуру левым глазом, iPod начнет проигрывать предыдущий трек. А моргание в течение секунды обоими глазами работает как клавиша Play/Pause.

Система управления состоит из микросхемы и двух миниатюрных инфракрасных датчиков, которые находятся в очках или наушниках, реагируют на поведение глаз своего хозяина и передают сигнал в плеер. Ее создатель уверяет, что система будет работать без сбоев и не станет реагировать на случайные моргания глаз человека. Обычно люди моргают очень быстро, поэтому электроника сможет уловить разницу между осознанным и случайным движением век. Применение изобретению могут найти медсестры, скалолазы, мотоциклисты, астронавты, а также оно будет полезно инвалидам.

И… неожиданный поворот темы. Люди, работающие со сложной техникой, знают, что машины могут по-разному реагировать на различных субъектов. Этим странным явлением заинтересовались сотрудники лаборатории по исследованию инженерных аномалий при Принстонском университете (США). Они пришли к выводу, что человеческий мозг может оказывать прямое воздействие на работу электронных машин. Как выяснилось, микропроцессоры и электронные схемы весьма чутко реагируют на мысли и эмоции людей! Ученым удалось найти экспериментальное доказательство этого необычного явления. Компьютер генерировал случайные числа, а участники эксперимента должны были мысленно добиваться того, чтобы машина выдавала как можно более высокие их значения. Лаборатория провела несколько миллионов таких экспериментов. Анализ их результатов показал, что более двух третей испытуемых силой мысли оказывали заметное воздействие на работу компьютера!

Хорошо известна «неформальность» отношений между физиками и их экспериментальной аппаратурой. Говорят, что «степень учености» физика-теоретика измеряется его способностью одним своим приближением выводить из строя сложные приборы. Швейцарец Вольфганг Паули был, без сомнения, отличным специалистом: стоило ему лишь переступить порог лаборатории, как аппаратура начинала расстраиваться, зашкаливать, падать с полок и даже вспыхивать. Известный американский изобретатель и экспериментатор Томас Эдисон обладал другой способностью – непонятным образом заставлял устройства работать быстрее. А вот совсем близкий, «доморощенный» пример: Евгения Длугач, сотрудница Института атомной энергии в Москве, способна сжечь любой самый надежный осциллограф. Для этого ей достаточно подойти к прибору на расстояние двух метров.

В ходе дальнейших экспериментов, проведенных в упомянутой лаборатории в середине 1999 года, выяснилось, что двое или трое людей, пытающихся вместе повлиять на работу компьютера, достигали успеха в значительно большем числе случаев. Любопытная закономерность: более заметное воздействие на электронную технику оказывали представительницы прекрасного пола. Ласковыми словами и нежными поглаживаниями по металлическому корпусу компьютера дамы добивались ошеломляющих результатов: в целом ряде случаев они сумели заставить микропроцессоры работать быстрее! Ученые пока не могут дать разумного объяснения столь странному явлению. А чего тут мудрить? Давно известно, что машина любит ласку!

 

Некоторые специальности компьютера

В 1984 году на ВДНХ была представлена экспозиция, которая рассказала о методах реставрации архивных документов с помощью компьютеров. Вот малоизвестный портрет Сергея Есенина. Стеклянный негатив разбит, а от трещин на снимке остались белые полосы. Как от них избавиться?

Электронный луч считывающего устройства делит фотографию на сотни тысяч мельчайших элементов, определяя при этом плотность каждого. Такое дискретное изображение, элементы которого пока не видны, выводится на экран дисплея. Но вот всю площадь экрана занимает один фрагмент снимка – и становится видно, какие исправления нужно внести. В машину введена программа реставрации. Элементы, на которые разбит снимок, укрупняются еще, с ними уже можно работать. Уточняется их оптическая плотность, а также участков, приходящихся на поврежденные места. Оператор запускает программу, и компьютер заполняет белые следы от трещин на негативе. Фрагмент за фрагментом исследуется и реставрируется вся фотография. Затем восстановленный снимок, при необходимости, переводится на негативную пленку, и фотодокумент, чистый, без повреждений, готов. Просто? Не совсем, но очень эффективно.

Еще 20 лет назад на подмогу режиссерам и художникам студии «Союзмультфильм» пришел компьютер. Вот нарисован последний, пятьдесят второй человечек, и внимательный телеглаз ЭВМ просматривает демонстрируемые ей рисунки. Вспышка контрольной лампочки извещает: все пятьдесят два «близнеца» осели в электронной памяти. Нажата очередная клавиша – и на экране дисплея шустро забегал рисованный человечек.

– Теперь я даже не могу себе представить, как раньше работал без компьютера, – признается режиссер. – Кстати, экономится не только время, но и пленка, ведь с экрана дисплея снимаем сразу чистовой вариант. А художникам компьютер дал возможность импровизировать: один и тот же эпизод они могут прокручивать по нескольку раз с любой скоростью.

Еще в 1986 году штатное место библиотекаря в одном из самых крупных книжных хранилищ мира – Государственной публичной библиотеке СССР – занял компьютер. Электронный пришелец сразу же принялся за дело. Если раньше работники каждого отдела библиотеки вносили данные на новые книги только в свои списки, то теперь книжная новинка и ее исходные данные тут же поступали в память ЭВМ. По заказу читателя компьютер сам отыскивает новую книгу, которая тотчас выдается. Если же книга занята, то ЭВМ вежливо осведомит заказчика, кто ее читатель в настоящее время и на какой срок она будет задержана.

В начале 1991 года появились системы голосовых команд для управления сельскохозяйственной техникой. Была создана действующая модель гусеничного трактора. Управление им осуществлялось голосом с помощью набора команд, записанных в памяти встроенного микрокомпьютера. По команде происходили запуск двигателя, переключение скоростей, движение вперед и назад, повороты вправо и влево. Но модель не всегда безмолвствовала. Если кончался керосин, то раздавалась фраза: «Горючее на исходе». Фраза повторялась до тех пор, пока не залито горючее в бак или не выключится двигатель.

Специализированная бортовая ЭВМ, разработанная под руководством доктора технических наук Л. И. Гром-Мазничевского, может устанавливаться на любую сельскохозяйственную технику. Она сама определяет оптимальные скоростные и нагрузочные режимы, обеспечивает контроль исправности электрических устройств, следит за экономным расходом топлива, защищает узлы от перегрузок. Другая система регулирует раздачу кормов дойным коровам, отпуская больше комбикорма той, которая удоистее. Но перенесемся в более высокие сферы.

Хлопотливая для композитора работа – запись возникающих в его сознании мелодий на нотной бумаге – в 1977 году была облегчена. За 20 тысяч долларов американская фирма «Мьюзиком Лимитед» бралась поставить машину, в которой рояль совмещен с ЭВМ. В то время как композитор импровизирует новую мелодию, компьютер мгновенно «пересчитывает» ее мотив на язык нотных знаков и тут же передает на экран монитора готовую нотную запись. Получив соответствующую команду, машина печатает ноты.

Да, неудержимый технический прогресс рождает такие технологии, которые способны вдохнуть новую жизнь в, казалось бы, давно устоявшиеся художественные формы. Так произошло, например, когда Баха и Моцарта переложили на электронный синтезатор. Мелодия осталась прежней, но зазвучала совсем по-другому.

Увлечение компьютерной музыкой привело к активному развитию в Уральской государственной консерватории новых, перспективных направлений работы, в частности к созданию студии электронно-акустической музыки. Персональный компьютер работает там по программе, позволяющей создавать нетривиальные музыкальные композиции. Он может за секунды решать технические задачи, обычно занимающие у композитора несколько дней. Широкие творческие перспективы открывает возможность синтеза необычных тембров, соединение «живого» звука с электронным, а также старого и нового композиторского и исполнительского подходов. Твори, выдумывай, пробуй!

Электронная музыка обогащает средства для воплощения творческих идей, предоставляет дополнительные способы выразить их в современной популярной форме. Если одного симфонического оркестра оказывается мало, в его состав вводятся синтезаторы. Очень необычные результаты дает соединение голоса и электронного звука. Невероятно, но без особых трудностей могут быть синтезированы тембры инструментов, которых давно уже нет. Хотите послушать, как звучит свирель Пана или гусли Садко?

На Западе «электронная» музыка давно собирает полные залы. Проходят концерты и целые циклы подобных произведений. В России она делает первые шаги, и Екатеринбург – один из пионеров новых дорожек. 20 апреля 1992 года состоялся первый ее выход в свет – в консерватории прошел концерт. С тех пор сделано многое.

В этой связи нельзя не отметить, что еще в 50-е годы прошлого века предпринимались попытки создания мелодий и воспроизведения отдельных звуков с помощью тогдашних ЭВМ. Однако это были скромные опыты, интересные лишь узкому кругу специалистов. Они только укрепили уверенность в том, что настоящего творческого музыканта не способен заменить никакой компьютер.

Но уже в 80-е годы ситуация круто изменилась. Вся инструментальная часть самого популярного в 1984 году в ФРГ шлягера «Обратная сторона рая» была создана компьютером. Как заметил композитор К. Эванс, при использовании набора запрограммированных правил композиции получается «музыка без музыкантов». У нас в стране первой пластинкой компьютерной музыки стал диск «Пульс-1» композиторов А. Родионова и Б. Тихомирова.

Как это делается? Генератор случайных чисел предлагает одну ноту за другой, которые как бы пропускаются через фильтр – набор правил. Если нота удовлетворяет этому набору, то попадает в нотную строку создаваемого произведения. В противном случае она отбрасывается и предлагается другая. Предвидеть, какой будет следующая нота, нельзя – она выбирается вроде бы случайно. Однако эта «случайность» выбора на самом деле подчиняется своим закономерностям, которые вносят в распределение нот определенную упорядоченность. Эти закономерности, включенные в набор правил композиции, отражают особенности музыкального стиля автора, народности, жанра, музыкальной эпохи и т. д.

Музыкальный компьютер уже сейчас способен чрезвычайно точно воспроизводить любые звуковые оттенки, он гибок и разнообразен. Буквально за секунды он может дать новую инструментовку только что созданной композиции, за короткое время создать произведение в любых вариациях, помочь в написании и ранжировании музыки. Компьютеры способны передать звучание любого инструмента настолько точно, что различий с оригиналом практически не будет. Они не имитируют звуки, а воспроизводят их с самым высоким качеством. Музыканты всегда критиковали «мертвое» звучание электронных инструментов, но и этот недостаток был успешно преодолен.

Компьютер создает так называемые динамические звуки, характерные для обычных инструментов. Достаточно записать желаемый звук через микрофон в память музыкального компьютера, а уж он сам разложит его на цифровые составляющие и запомнит. Одного такого ввода достаточно, чтобы ЭВМ запомнила все звуковые и тембровые «нюансы» инструмента. Воспроизведение может быть даже полифоническим: звучит не одиночная труба, а целый ансамбль трубачей. Боясь безработицы, музыканты в Великобритании даже подняли вопрос о запрете таких компьютеров-исполнителей.

Исследователи Массачусетского технологического института в США еще 20 лет назад разработали программу ЭВМ для исполнения на синтезаторе партии клавесина в сонате Генделя для клавесина, скрипки и флейты. Специальный датчик реагирует на движения дирижерской палочки, определяя темп исполнения партии синтезатором, играющим синхронно со скрипачом и флейтистом.

Ученые думают также о создании программ для помощи драматургам. Например, написав сцену, будут «проигрывать» ее на экране дисплея, используя имеющиеся в памяти ЭВМ персонажи, декорации и костюмы.

Синтезированная компьютером музыка и речь – не новинка, но компьютеры уже начали петь. В 1986 году в опере композитора-авангардиста Г. Бертуистла «Маска Орфея» партию Бога исполнял голос компьютера, синтезированный в Парижском институте акустических и музыкальных исследований. Компьютер Королевского технологического института в Стокгольме солирует в «Реквиеме» Верди, причем даже специалисты отказываются верить, что это поет не человек. Выпущен компакт-диск с этой записью. В том же институте синтезирован запоминающийся голос Луи Армстронга.

Будем надеяться, что успехи компьютерной техники окажутся полезными и для науки, и для педагогики, и для искусства. Синтез певческих голосов позволяет лучше понять, как работает голосовая система человека. Сведения о том, как создается певческий голос, позволят улучшить подготовку будущих певцов. Наконец, введение компьютера в оперные представления дает интересные и неожиданные эффекты.

Но перейдем к проблемам более прозаическим. Роберт Гиббонс, специалист по компьютерам из Иллинойского университета, заметив, что лысеет, решил в 1986 году испытать лечение новым лекарственным средством, которое, как утверждала реклама, отлично стимулирует рост волос. Средство ему не помогло, зато он разработал для косметологов метод подсчета волос на голове.

Попринимав лекарство полгода, Гиббонс пришел к врачу для оценки результатов, и врач, посмотрев на фотографию лысины пациента, сделанную до начала лечения, сказал, что волос как будто стало немного больше. Такой метод оценки поразил Гиббонса, и он поинтересовался, а нет ли более точного. Оказалось, что иногда подсчитывают число волос в кружке диаметром в дюйм (2,51 см), случайно выбранном на голове, а потом повторяют подсчет после лечения. Но ведь кружок может быть выбран на таком месте, которое нехарактерно для всей шевелюры. В кружке, предположим, волос прибавится, а в целом на голове, увы, совсем наоборот.

Вот Гиббонс и создал установку на основе ЭВМ для точного сравнения числа волос до и после лечения. Телекамера, рассматривая лысину, передает ее изображение компьютеру, а тот переводит его в числа и накапливает их в своей памяти. Когда после лечения машине снова покажут голову пациента, она вновь переведет изображение в числа, сравнит их с хранящимися в памяти и определит разницу. Теперь действие лекарства можно оценить точно. Гиббонс сам подвергся такой процедуре и определил, что потерял за время лечения 10 % имевшихся волос. Полечили, называется…

Семейное счастье турка Сулеймана Гурески длилось 21 год и разбилось вдребезги из-за постоянных разладов в семье. После шести лет развода бывшие супруги Гурески – каждый порознь – в 1987 году обратились в Измире в городское бюро службы брачных знакомств, чтобы найти себе нового спутника жизни. Компьютер, аккумулирующий анкеты тех, кто желает вступить в брак, проделал вычислительные операции. Среди нескольких тысяч кандидатов наиболее подходящими друг другу оказались… разведенные Гурески. При повторной регистрации брака «молодожены» заявили, что с помощью компьютера они убедились, что их союз, несмотря ни на что, был идеальным. А ссоры? Милые бранятся – только тешатся.

Японским свахам 20 лет назад пришлось потесниться, когда в сферу брачных отношений неудержимо вторглись электронные купидоны. Не без помощи, заметим, самого человека, который все охотнее полагается не на собственный здравый смысл, а на аналитические возможности всезнайки-компьютера.

Многие тысячи японцев вверили свои судьбы компьютерам посреднических брачных фирм. Специалисты по компьютерным бракам утверждают, что, заглядывая в будущее, они создают новый тип отношений между мужчиной и женщиной. Хороший или плохой – это вопрос, похоже, риторический.

Став клиентом одной из фирм, японец или японка начинают регулярно получать (без указания имен, конечно) сводки данных о претендентах на руку и сердце. Предварительно они ставят компьютер в известность о примерном наборе качеств, необходимых, с их точки зрения, для будущего спутника жизни. Если какой-то «вариант» подходит, достаточно списаться с интересующей персоной через фирму. При обоюдном согласии организуется встреча, а дальше уж – как получится. Компьютер компьютером, но ведь сердцу не прикажешь… Тем не менее одна из компаний за восемь лет деятельности организовала (иначе не скажешь) 13 тысяч браков. Сколько из них оказались счастливыми – об этом статистика умалчивает.

На расходы почти в равной пропорции идут как мужчины, так и женщины. Японкам приходится торопиться, ведь с каждым годом безжалостный компьютер снижает их шансы. К тому же требуется отстоять в очереди. После обработки примерно полутора тысяч единиц информации о желающих вступить в брак ЭВМ выдают три варианта в месяц. И это не всё. Электронная сваха отказывается вести дела с мужчинами ростом ниже 150, а с женщинами выше 180 см (нужно учитывать японскую специфику) и с лицами обоих полов, не имеющими среднего образования. Вот какая привереда!

Кому нравится стоять в очередях? Но как сделать, чтобы их не было? В Японии в 1988 году автоматизация распространилась на торговлю ювелирными изделиями. Для покупки ожерелья из бриллиантов или жемчуга достаточно опустить в щель автомата деньги или вставить пластиковую кредитную карточку. Торговые автоматы – а их в стране тогда насчитывалось 5 миллионов – приносили многие миллиарды долларов прибыли, продавая различные товары, включая сигареты, зубные щетки, лепешки с сыром, пиво и… драгоценности.

Идея автоматизировать торговлю ювелирными изделиями и бижутерией принадлежала компании «Танаки», которая, расположив свои первые ювелирные автоматы возле рассчитанного на состоятельных клиентов токийского дома моделей «Вивр», не просчиталась. За одно только воскресенье автомат продал товаров на 2500 долларов. Среди купленного – и дорогущий жемчужный кулон, и простенькие перламутровые серьги. Окрыленные успехом сотрудники компании установили таких «продавцов» в Токио, Кобе и Осаке. Торговля через автоматы активно распространяется на все новые области. В токийском книжном магазине для верующих-христиан, например, установлен автомат, продающий Библию.

На центральном вокзале Франкфурта-на-Майне (Германия) в середине 2009 года появился торговый автомат, продающий за 30 евро однограммовые слитки золота. Каждый слиток упакован в выложенную бархатом металлическую коробочку с сертификатом подлинности. Через несколько месяцев такой же автомат установили и в аэропорту Франкфурта, но у него в запасе еще и слитки по 5 и 10 граммов. В Германии, Швейцарии и Австрии намечено поставить 500 подобных автоматов.

Нельзя не отметить, что медицинские специалисты еще в 1983 году создали и успешно опробовали на животных оригинальное устройство для помощи больным сахарным диабетом. Оно представляет собой инсулиновый насос, который в соответствии с командами микроЭВМ регулирует уровень сахара в крови. Внедрение этого прибора в медицинскую практику значительно облегчило жизнь многих больных коварным диабетом.

Инъекции им назначают потому, что собственного инсулина в организме у диабетиков вырабатывается недостаточно или не вырабатывается совсем. Программы, контролирующие уровень сахара в крови, стали храниться не в огромных ЭВМ и даже не в настольных персональных компьютерах. Вместо них задействовали крохотную ЭВМ, которая вместе с насосом для инсулина помещалась прямо в животе больного.

Вживляемый инсулиновый насос с программным управлением размером около 9 см устанавливался путем несложной хирургической операции. Резервуар с инсулином для насоса нужно заправлять раз в несколько месяцев, причем лекарство вводится прямо через кожу, под которой вживлена мембрана его приемника. После наложения швов единственное связующее звено между прибором и внешним миром – радиоволны, с помощью которых врач направляет в брюшную полость команды по программированию, перепрограммированию и контролю работы насоса. Он посылает свои распоряжения через вживленный радиоприемник.

Используя такую связь, врач передает команды, по какой программе в течение дня вводить инсулин. Больной, которому вшит также собственный маленький радиопередатчик, может сигнализировать о любых временных изменениях в программе впрыскивания инсулина: вводить его меньше после физических нагрузок, больше – после приема пищи. Если больной, к примеру, сообщил, что чувствует себя обессиленным, а врач хочет проверить, не получил ли пациент в предыдущие дни излишек инсулина, к его услугам сведения из памяти вживленного микропроцессора о трехнедельном графике его введения.

Поскольку прибор можно запрограммировать на «непрерывное дозирование» инсулина, уровень сахара в крови у больных станет стабильнее, чем при отдельных инъекциях. Но самое большое преимущество устройства – это его гибкость. Врачу несложно изменять программу дозировки, передавая новые команды из врачебного кабинета в брюшную полость пациента прямо по телефону. Увы, при злом умысле прервать жизнь диабетика с помощью неправильного сигнала тоже не составит большого труда. Но пока не будем о грустном.

Несколько датских фирм объединились, чтобы создать многофункциональный датчик жизненных показателей человека. Небольшая коробочка, меньше спичечной, приклеивается пластырем на тело и постоянно измеряет кровяное давление, насыщенность крови кислородом и сахаром, регистрирует температуру тела и частоту пульса. В случае выхода этих параметров за нормальные значения приборчик может сам через сеть мобильной телефонии вызвать «скорую помощь».

Одна японская фирма в 1988 году разработала микропроцессор, который можно вмонтировать в зубной протез. Мини-ЭВМ связана с микроскопическими кристаллическими датчиками, которые устанавливаются во рту человека. Если вдруг в одном из здоровых зубов начался процесс разрушения, слабые сигналы датчиков усиливаются процессором и в виде легких болевых ощущений передаются в мозг. Таким образом осуществляется ранняя диагностика зубных заболеваний. А нам все «Бленд-а-мед» рекомендуют в рекламных заставках!

Несколько лет назад германская фирма «Сименс» выпустила компьютерную систему для изготовления зубных пломб из керамики. С ее помощью опытный дантист может за час сделать и установить нужную пломбу. Вся процедура состоит из нескольких стадий. Сначала с помощью специальной камеры на мониторе создается трехмерное изображение зуба с дефектом. Прямо на экране дантист конструирует пломбу нужной формы. С помощью автоматического фрезерного станка компьютер изготавливает пломбу, врач устанавливает ее в дупло, подгоняет по прикусу и полирует внешнюю поверхность. Так что тому, кому уже поздно бороться с кариесом, тоже можно особо не волноваться, – компьютер и тут поможет.

Ученые из того же «Сименса» разработали в 1998 году интересный прибор – миниатюрный датчик измерения кровяного давления. Датчик – величиной меньше спичечной головки – вшивается в кровеносный сосуд и оттуда по первому радиозапросу сообщает давление своего хозяина.

И те бедолаги, которые по состоянию здоровья вынуждены время от времени проходить медицинскую процедуру под названием «гастроскопия», тоже могут облегченно вздохнуть, – в скором времени им не надо будет заглатывать толстый резиновый шланг, испытывая при этом весьма отвратные ощущения.

Американские и израильские ученые в 2001 году разработали микрокамеру, которая с успехом заменит проведение гастроскопии в ее нынешнем откровенно варварском варианте. Успешные испытания этого новшества недавно прошли в Австралии. Крошечный приборчик – размером с обычную таблетку – состоит из цветной камеры, антенны, подсветки и батарейки. Проглоченное пациентом устройство проходит через его организм, выдавая в цвете полную картину состояния слизистых оболочек желудка и кишечника и заодно выявляя желудочно-кишечные заболевания. При этом камера настолько миниатюрна, что пациент не испытывает никаких ощущений дискомфорта с момента ее попадания в организм и до выхода наружу.

К грудной клетке пациента прикрепляется компьютерное устройство, считывающее информацию по мере ее поступления и передающее на экран монитора. Цена такого многоразового стерилизуемого устройства, которое может использоваться до исчерпания ресурса батарейки (а это около полугода), около 140 долларов США, что вдвое дешевле аппарата для традиционного проведения процедуры гастроскопии (последний, правда, рассчитан минимум на 5 лет работы, точнее говоря, истязания пациентов).

Еще более впечатляет отечественная разработка. Не так давно специалисты Института проблем механики положили начало целому направлению в медицине. Речь – о микроскопических роботах-врачах. Коллектив под руководством академика Дмитрия Климова разработал «жучка» для лечения кровеносных сосудов. Механическое «насекомое» вводится в сосуд и ползет по нему, очищая и «латая» микротрещины. Создатели отечественного «жучка», возможно, сами того не подозревая, очень близко подошли к решению проблемы преодоления старости.

– Микроскопические роботы-врачи могут в буквальном смысле вылечивать от старости, – считает ученый-геронтолог из Санкт-Петербурга Михаил Соловьев. – Причины старения организма имеют молекулярную природу. Чтобы омолодиться, нужно прооперировать не орган, а каждую клетку, даже молекулу. Для этого сейчас и создаются так называемые молекулярные роботы. Это белковое или органическое микросущество, задача которого – восстанавливать разрушенные химические связи в человеческих клетках.

Нанотехнологи из Массачусетского технологического института (США) в 2009 году придумали микросканер, который можно вживлять в организм во время проведения стандартной биопсии. Это крошечный цилиндрик, похожий на таблетку, диаметром 5 мм. Сделан он из полиэтилена – материала, инертного для организма. Но внутрь «таблетки» помещены намагниченные мельчайшие частицы, на поверхность которых тонким слоем нанесены антитела к веществам, производимым раковыми клетками.

Полупроницаемая мембрана из поликарбоната пропускает молекулы этих веществ внутрь сканера, где антитела заставляют их собираться на поверхности частиц. «Преступные группировки» легко ловит затем ядерно-магнитный томограф. По количеству и характеру скоплений молекул врачи могут понять, как ведет себя опухоль: увеличивается в размерах или уменьшается, реагирует на лечение или нет и даже не начинается ли в ней процесс метастазирования.

В испытаниях на мышах микросканер исправно снабжал врачей информацией о «поднадзорном» в течение месяца и помогал корректировать лечение. Ведь в борьбе с раком одна из самых сложных проблем – своевременность и точность терапии. Каждый день брать биопсию у больного не будешь, а изменения в опухоли происходят очень быстро. Это устройство со временем позволит серьезно улучшить лечение рака: из непредсказуемого смертельно опасного недуга превратить его в управляемую хроническую болезнь.

Ученые полагают, что наночастицы внутри «таблетки» можно покрыть и другими антителами. И тогда можно будет прицельно лечить гормональные нарушения и многие другие болезни.

Медикам и биологам известно немало веществ, способных убить раковые клетки. Но просто выпить их раствор (ложечку-другую после обеда) – не получится. Или отравишь весь организм напрочь, или не получишь никакого лечебного эффекта. Проблема в «точечной» доставке препарата. Это вообще одна из самых сложных задач при разработке любых лекарств, а уж в случае с раком – в особенности.

В 2008 году американские ученые разработали и построили «корабли» с поперечником всего 50 нанометров, которые способны плавать по всему организму, ловко избегая уничтожения «сторожевыми катерами» (агентами иммунной системы), находить раковые клетки и доставлять в них одновременно несколько видов груза.

Сочетание в одном флаконе транспортной, целебной и диагностической функций – уникальная особенность сложных нанокомплексов. Исследователи называют их грузовыми кораблями, поскольку в основе проекта – прочный корпус, созданный в расчете на длительное плавание по кровотоку. Ученые получили корпуса своих нанопосудин из видоизмененных липидов, которые весьма точно подражают поверхности живых клеток. За счет этой маскировки им удается оставаться незаметными для иммунной системы.

Исследователи спроектировали молекулы таким образом, чтобы они могли спокойно плавать по всему телу в течение нескольких часов, прежде чем окажутся разрушенными. Но в этот момент практически все они уже доставят свой груз (или десант) к цели – внутрь раковой клетки. До того же времени прочные липидные стенки должны исключить случайное высвобождение токсичного (т. е. опасного для здоровых тканей) содержимого. В липидной нанокапсуле ученые ухитрились разместить еще несколько «пассажиров». Это наночастицы оксида железа и флуоресцентные квантовые точки. И те и другие предназначены для диагностики раковых образований.

Американские новаторы не считают, что уже достигли совершенства. Навигацию нанокапсул можно еще улучшить. В настоящее время ученые работают над созданием таких «химических кодов» или соединений-добавок к корпусам нанокораблей, которые позволили бы направлять лекарства к конкретным опухолям, в отдельные органы и вообще – в выбранные медиками точки в организме.

Замечу, что в разработку нанороботов ежегодно вкладываются десятки миллиардов долларов. Правда, пока не в России, где успехи и возможности поскромнее. Лечение молекулярными роботами выглядит примерно так: пациенту делают инъекцию, в которой – миллионы этих самых «микрохирургов», и армия искусственных существ начинает выполнять в организме нужную работу. Человек на время превращается в «муравейник», населенный нанороботами. Процессом руководит компьютер, а информация «исполнителям» передается через магнитное поле, в которое помещают пациента. В идеале по окончании сеанса человек избавляется от всех «болячек» и вновь становится молодым. После этого большинство нанороботов выводят из организма, а небольшую часть оставляют – для мелкого «текущего ремонта»…

Смех, как известно, – лучшее лекарство. Однако до сих пор никто не знал, как вычислить его «дозировку». Этой целью задались японские ученые из университета Кансаи в 2005 году, но только через три года опытным путем им удалось придумать прибор, способный точно измерять силу смеха.

Работа нового устройства основана на информации, считываемой с датчиков, которые крепятся на щеки, грудь и живот испытуемого. Когда человек смеется, они измеряют число и силу мускульных сокращений в специальных единицах – аН. При этом одна секунда сильного искреннего смеха взрослого человека соответствует 5 аН. Любопытно, что мощность смеха у детей в два раза больше. По мнению ученых, так происходит потому, что взрослые намеренно контролируют свои эмоции, а дети смеются не сдерживаясь. Разработчики нового устройства утверждают, что оно способно различать несколько типов смеха: радостный, издевательский и даже саркастический. Отметим, что феномен человеческого смеха давно интересует ученых. Ранее исследователи демонстрировали «измерители улыбок» на основе камеры и программы распознавания образов. Японцы же намерены создать портативный вариант своего измерителя смеха для применения в медицинских и развлекательных целях.

Персональный компьютер будущего – это микросхема, вживленная в мозг его владельца, считает профессор университета Западной Англии П. Томас. Энергия для его питания будет вырабатываться генератором, упрятанным в подошву обуви. По словам ученого, работы в этом направлении начались еще в 1996 году, и «мозговые» компьютеры смогут появиться в течение ближайших тридцати лет. Первыми их обладателями, скорее всего, станут военные.

Солдаты на поле боя будут избавлены от необходимости пользоваться громоздким радиооборудованием. «Мозговой» компьютер будет связан с глобальной системой посредством спутниковой связи, потому военнослужащий в любой момент сможет получить необходимую информацию или команду. Вслед за военными «мозговыми» компьютерами обеспечат инвалидов по зрению, которые смогут «видеть» изображение, передаваемое миниатюрной видеокамерой прямо на зрительный нерв. На последующих этапах компьютеры-микросхемы будут вживляться в мозг работников финансовой сферы, а также людей с интенсивной умственной деятельностью. Информация сможет выдаваться, например, на стекла очков, выполняющих функции экранов.

Однако компьютерное будущее, нарисованное профессором Томасом, при внимательном рассмотрении оказывается отнюдь не безоблачным. Уже сейчас раздаются тревожные голоса о том, что компьютер становится мощным наркотиком, пристрастившись к которому человек навсегда становится его рабом. Последние исследования показывают, что «компьютеризированные» дети нередко теряют интерес к окружающему миру, предпочитая погружение в виртуальную реальность. Так, недавно 16-летний подросток провел 10 дней в больнице в состоянии гипнотического транса, в который он впал под воздействием новой компьютерной игры. Подробнее об этом речь впереди.

Кроме того, кто сможет поручиться за чистоту помыслов специалистов по программированию «мозговых» компьютеров? Ведь с их внедрением появится принципиальная возможность не только снабжать человека нужной информацией, но и полностью контролировать его действия. Так можно превратить человека в биоробота, послушно исполняющего любые команды.

Если вы полагаете, что беспокоиться не о чем, давайте познакомимся с одним канадцем. На вид Стив Манн ничем не отличается от других прохожих на улицах Торонто. Разве что выглядит немного рассеяннее остальных, но это потому, что, пока другие тупо теряют время на передвижение, Стив занимается нужными делами: оплачивает счета, ведет деловые переговоры, просматривает результаты спортивных состязаний и телевизионные новости. Делает он все это прямо на ходу, на улице. Несмотря на свою молодость (профессору Манну около сорока лет), он ведущий специалист в области лэптопов, т. е. миниатюрных переносных компьютеров. Первый такой компьютер, собранный Манном в начале восьмидесятых, был громоздким тяжелым ящиком, который приходилось носить на спине, как рюкзак.

А вот разработанный в 2000 году «Уиэркомп» помещается в солнцезащитных очках и практически незаметен. В очки вмонтированы миниатюрный экран на жидких кристаллах, видеокамера, наушники, микрофоны и даже антенна. Все это действует от крошечного микропроцессора, прикрепленного под воротником рубашки, а мышь Манн держит в руке. «Уиэркомп» поддерживает непрерывную связь с обычным персональным компьютером профессора, стоящим у него дома.

Кроме своих миниатюрных размеров, «Уиэркомп» обладает и другими преимуществами. С помощью видеокамеры он записывает все, что находится перед его владельцем, и передает эту информацию на «базу». Это свойство нового лэптопа Стива Манна очень заинтересовало, как вы уже, наверное, догадались, военных и полицейских.

Мини-компьютер незаменим и в быту. Пошел, к примеру, муж в магазин и забыл, что нужно купить. Растяпа связывается с оставшейся дома женой. Та видит на экране домашнего компьютера витрину с товарами, перед которой стоит ее рассеянный муженек, и через считанные секунды посылает по электронной почте список нужных продуктов.

И еще одно очень полезное свойство «Уиэркомпа». В довершение ко всему он скоро сможет «разбираться» и в рекламе. Если его владелец терпеть не может надоевшую рекламу какого-то товара или услуг, то «Уиэркомп» автоматически заменит ее для хозяина, когда она попадется ему на улице, другой, более приятной картинкой или мелодией. Хорошо бы через такой «комп» смотреть кинофильмы по нашему телевидению!

Эти темные очки появились на прилавках британских магазинов осенью 2008 года. В оправе очков-шпионов спрятана фотокамера с кнопкой дистанционного управления и микрочипом памяти, который вмещает до 15 тыс. цветных цифровых снимков. Новинка пользуется большим спросом, и неудивительно: их цена сравнима со стоимостью «обычных» модных очков…

А теперь поговорим об изобразительном искусстве и литературоведении. С помощью технологии «металлофото» лет десять назад на металлические пластины были перенесены гравюры великих мастеров прошлого. Сама эта технология включает в себя современные компьютеры, точнейшие лазерные принтеры и металл с особыми свойствами. Она не предусматривает никаких красок или покрытий – лазерная обработка меняет саму структуру металла, потому изображение становится практически вечным, ибо не поддается влиянию влаги, перепадам температур, воздействию кислот или солнечных лучей.

«Металлофото» уже нашло самое широкое применение в промышленности, в городском хозяйстве, в офисах, на транспорте в качестве всевозможных табличек, указателей, вывесок, объявлений, инструкций… Но в сфере изобразительного искусства эта технология, надо сказать, творит прямо-таки чудеса. Лазерный принтер, способный нанести более сотни точек на квадратный сантиметр поверхности, позволяет изготовить копию художественного шедевра с непревзойденной точностью.

Вот, к примеру, портрет Рембрандта, выполненный Ван Дейком. Еще в XVII веке Понтиус снял с картины гравюру, причем очень постарался передать графическими средствами игру красок и теней, вплоть до фактуры ткани. Переложенная на металл эта гравюра предстала в новом свете: как бы ожила – стала менять тон в зависимости от ракурса. Подобные превращения испытывают перенесенные на металл гравюры, офорты и даже карандашные рисунки.

Компьютер позволяет «копнуть» и древнюю историю. Разгадать, например, тайны Большого сфинкса, который уже не одну тысячу лет охраняет долину пирамид в Гизе, пытались египтологи разных поколений. Десять лет жизни отдал этому делу и американец Марк Ленер. Четыре года он потратил на то, чтобы разработать математический алгоритм восстановления первоначального облика сфинкса. Ведь за свою долгую историю гигантская каменная фигура с туловищем льва и странной головой немало натерпелась и от людей, и от сил природы. Достоверно известно, что в XV веке вандалы отбили ей нос, а борода пала жертвой выветривания. Вроде бы и солдаты Наполеона выпустили несколько ядер по физиономии загадочного колосса…

Еще шесть лет ушло у Ленера на то, чтобы с помощью специальной камеры сделать 2,6 миллиона снимков статуи, фиксируя строго определенные точки на ее поверхности. Компьютерная обработка этих данных позволила реконструировать истинную внешность сфинкса. Сравнивая ее с сохранившимися изображениями, Ленер пришел к выводу, что голова сфинкса – это скульптурный портрет фараона Хефрена. Но самое интересное вот что: компьютер поместил перед грудью сфинкса, между его лапами, статую наследника Хефрена – фараона Аменхотепа II. Эта фигура не сохранилась вообще, и египтологи сошлись в мнении, что она, вероятно, была самой первой завершенной частью гигантской скульптуры, потому и разрушилась еще в незапамятные времена. Так компьютер помог воссоздать то, что не дошло до наших дней даже в легендах.

А вот другой сюжет. Когда европейские мореплаватели эпохи Великих географических открытий с величайшими трудами и риском прокладывали первые маршруты в Тихом океане, они с немалым изумлением каждый раз обнаруживали: все острова «водной пустыни», пригодные для жизни и отстоящие друг от друга порой на многие сотни морских миль, уже заселены. Этот факт и лег в основу так называемой дрейфовой гипотезы, суть которой сводится к тому, что уровень навигационных познаний жителей тихоокеанских островов не позволял им совершать целенаправленные, точно рассчитанные плавания на расстояния свыше 300–400 миль. Следовательно, заселение Океании во многом определял случай – буря, унесшая каноэ с людьми к необитаемому острову, течение, подхватившее бальсовый плот и прибившее его к пустынному коралловому атоллу.

Группа новозеландских исследователей решила доверить проверку истинности этой гипотезы компьютеру, расписав для него ветры и течения на каждый день (по данным с 1855 по 1938 год), а также дрейфовые скорости судов при той или иной силе ветра и течений. И компьютер начал выдавать «катастрофические» результаты.

…732 лодки отплыли от острова Тикопиа, расположенного в западной Меланезии, в направлении Фиджи – и всего два экипажа достигли архипелага. Столько же раз пытались жители Маркизских островов доплыть до необитаемых атоллов Каролайн – только 70 лодкам удалось завершить свое опасное странствие. Причем это оказалось самым благоприятным исходом. Ни один из плотов, отправившихся от перуанского побережья, так и не увидел земли. А из тех 732 экипажей, которые, отдав себя воле ветров и течений, пытались дойти до острова Пасхи, лишь один достиг его каменистых неприступных берегов. Результаты компьютерного эксперимента наглядно показали – случайный дрейф не мог привести к заселению островов Океании.

«На основании результатов наших исследований мы пришли к выводу, – заключают с академически выверенной осторожностью исследователи, – что дрейфовая гипотеза в ее чистой форме неудовлетворительна из-за крайне малой вероятности заселения окраинных частей полинезийского треугольника путем дрейфовых процессов, а также проникновения в него таким путем групп переселенцев с Запада или Востока».

Выходит, острова Океании были заселены в результате целенаправленных плаваний? Исследователи задали компьютеру и этот вопрос. В исходные данные были внесены поправки на то, что древние суда могли плыть до 90 градусов против ветра, т. е. избранным курсом при помощи сравнительно несложных навигационных приемов. И тогда ЭВМ «нарисовала» совершенно иную картину. Один лишь пример: из 732 судов, отплывших от острова Раротонга избранным курсом на юго-запад, около 440 «достигли» Новой Зеландии. Это уже совсем другое дело!

А ведь эксперимент был ограничен самыми минимальными навигационными навыками древних – теми, с существованием которых согласны даже наиболее активные сторонники дрейфовой гипотезы.

Исследователи не ставили себе задачей выяснить, откуда именно – из Азии или Южной Америки – плыли первооткрыватели тех или иных островов Тихого океана. Но вывод их однозначен: откуда бы ни приплыли в Океанию первопоселенцы, они были не робинзонами, нечаянно обретшими спасительную землю, но колумбами каменного века.

 

Увидим всё, что пожелаем?

Машинная графика – это запрограммированное и управляемое человеком изображение на мониторе компьютера. Только воображение программиста ограничивает диапазон компьютерных образов. Они могут быть представлены в виде мультипликации, рисунков, картин, чертежей, архитектурных изображений, имитационных моделей и т. д. и т. п. Способность машинной графики воплощать мысли и идеи в видимые объекты приводит к тому, что она становится универсальным языком нашего времени.

Как создается компьютерное изображение? В принципе довольно просто. Экран компьютера состоит из мельчайших точек, которые действуют аналогично набору электрических ламп. Каждая микроскопическая точка может быть включена или выключена, как лампочка. Разница состоит лишь в том, что делается это десятки раз в секунду. С помощью экрана, заменяющего холст, и света вместо краски программист строит изображение. Если 10 лет назад он должен был сделать полный расклад по включению и выключению каждой точки, то сейчас художник может производить переключение всех лампочек электронным пером на экране или мышью на специальном планшете с такой же скоростью, с какой рисует.

Поэтому стоит ли удивляться, что недавно на японском телевидении появилась новая «звезда» – юная Киоко Датэ. Она красива, остроумна, обладает энциклопедической эрудицией, прекрасно сложена, великолепно поет и танцует… Такой букет достоинств в одном человеке – большая редкость, и потому неудивительно, что Киоко быстро завоевала зрительские симпатии. Этому способствовал и некоторый ореол таинственности, окружающий 17-летнюю «звезду». Поклонники Датэ недоумевали – как она все успевает, выдерживая немыслимый рабочий ритм: днем ведет телепередачи, снимается в клипах и рекламных роликах, а ночью работает «диск-жокеем» на одной из токийских радиостанций, до самого утра отвечая на звонки радиослушателей. Еще одна странность: очаровательная Датэ никогда не появлялась на людях. Даже коллеги по телевидению ни разу не встречали ее в студии…

Вскоре журналисты выведали секрет Киоко. И эта новость вызвала у них настоящий шок. Оказалось, что в реальности такой девушки не существует. Есть так называемая виртуальная личность – порождение особой компьютерной программы, разработанной специалистами фирмы «Хори Про». Хотя этот проект обошелся в несколько сотен миллионов иен, руководство телестудии довольно: виртуальная Киоко не уступает самым талантливым ведущим, при этом не требует зарплаты, не капризничает, и главное – никогда не постареет. Создатели «виртуальной девы» сообщили журналистам, что в самом скором времени их продукция может потеснить и киноактеров…

Созданные с помощью компьютера виртуальные персонажи – компьютерные люди – поначалу заметно отличались от «настоящих» актеров и традиционных мультипликационных персонажей некоторой механистичностью движений и бедной мимикой лиц. Однако новое их поколение, обязанное своим появлением быстрому прогрессу компьютерных технологий, может уже в этом десятилетии потеснить с экранов телевизоров «живых» телеведущих и даже артистов кино.

В мире телевидения «работает» и еще один такой персонаж, созданный специалистами известной фирмы «НВидиа», – Утренняя фея. Она обладает способностью делать самые сложные «человеческие» движения, в том числе мимические. Фигура Утренней феи состоит из 150 тысяч треугольников различных размеров, движения которых создают у зрителей полную иллюзию реальности ее существования.

Специалисты полагают, что создание компьютерных персонажей нового поколения приведет к серьезным изменениям в электронных средствах массовой информации, к появлению нового поколения игрового кино, в котором компьютерные актеры не будут отличаться от реальных.

До этого пока далековато, хотя фильм «Аватар» показывает, что гораздо ближе, чем думали скептики. Давайте о чем попроще. Часто бывает, что, придя в парикмахерскую, мы сами толком не можем решить, какую выбрать прическу. А когда кажется, что наконец найден оптимальный вариант, то потом, взглянув в зеркало, с огорчением убеждаемся, что из него смотрит «чужое лицо»… Легко решит все эти проблемы «компьютер-парикмахер», разработанный специалистами ФРГ в 1985 году. На экране он воспроизводит лицо клиента и при этом меняет прически.

Окраска волос тоже не такое простое дело, как может показаться на первый взгляд. Тут нужно учитывать не только пожелания клиентки, но и целый ряд моментов: цвет глаз и кожи, возраст и комплекцию, характер и даже рост. Мастеру нередко приходится тратить много сил, чтобы доказать модницам свою правоту. Чтобы облегчить работу парикмахерам и повысить качество причесок, один лондонский салон красоты еще 20 лет назад стал использовать, ну конечно же, компьютер. После ввода соответствующих данных он в считанные секунды выдает рекомендации, с которыми вынуждены соглашаться даже самые несговорчивые посетительницы салона.

Клиентки косметических салонов, желающие покорить сердца своих избранников, могут увидеть на мониторе компьютера, как они будут выглядеть с новой прической или с другим цветом волос. Сравнения «если – то» помогают врачам и пациентам планировать косметические и пластические операции, предварительно проанализировав множество вариантов изменения внешности.

Другие области применения машинной графики в медицине не менее интересны. В гамбургской университетской больнице, например, можно совершить «путешествие» по черепу пациента: исследовать его так, будто он не имеет тканей ни внутри, ни снаружи. Машинная графика позволяет изучить малейшие деформации и мельчайшие подробности, а специальные красно-зеленые очки создают стереоэффект. Трехмерное изображение мозга больного можно тотчас воспроизвести с помощью средств машинной графики. При этом во время процедуры пациент бодрствует.

Подобно луковичной шелухе, слои кожи, мышц и костей «снимаются» компьютером с головы пациента. Синтезированная из серии двумерных изображений, полученных с помощью методики магнитного резонанса, трехмерная картина мозга может быть повернута и изучена в любом ракурсе, при разных увеличениях. До того как взяться за скальпель, хирург может воспользоваться этой «живой» моделью, чтобы определить размеры и положение опухоли в мозгу. Аналогичным образом врач может изучить трехмерное компьютерное изображение перелома перед тем, как вернуть обломки костей на место.

В германском Центре исследований раковых заболеваний в Гейдельберге дозировка и точное место имплантации мельчайших металлических радиоактивных капсул в пораженный опухолью мозг пациента определяется так. Описывая технологию внедрения капсул размером 0,8 миллиметра, представитель центра В. Шлегель сказал: «Мы не могли делать этого раньше, так как не имели средств машинной графики. Сейчас, получив возможность видеть опухоль и ее окружение, мы можем точно определить необходимую дозу и место имплантации».

Молекулярная биология и генная инженерия тоже находятся под влиянием средств машинной графики. Они, например, позволяют ученым разрабатывать порошки с улучшенными моющими свойствами. В Сан-Франциско ведущий разработчик молекулярных моделей Роберт Лангридж использует компьютер для наглядного изучения белков и ДНК, создавая их компьютерные изображения, которые говорят об их структуре и взаимодействии больше, чем длинные словесные описания.

Современные киноманы, привыкшие к буйству красок на экранах телевизоров и кинотеатров, часто сетуют, что старые черно-белые фильмы, даже снятые лучшими мастерами кинематографа, производят на них удручающее впечатление. На заре кинопроизводства, когда еще не было цветной пленки, иногда малым тиражом выпускались раскрашенные фильмы: кадрики расцвечивались вручную анилиновыми красками. Сколько же времени и усидчивости требовалось!

Канадский инженер У. Маркл более двадцати лет назад создал систему, которая с помощью ЭВМ переписывает старые черно-белые фильмы на магнитную пленку, одновременно придавая изображению цвет. Оператор системы, рассматривая первый кадр фильма на экране телемонитора, дает указания, какому объекту какой цвет придать. При этом в его распоряжении «электронная палитра» из 4080 тонов и оттенков. Дальше компьютер действует сам, придавая каждому объекту выбранный цвет и даже учитывая игру светотени. Когда в кадре появляется новый предмет или картина полностью меняется, звуковой сигнал привлекает внимание оператора, и тот дает новые указания.

На «оцвечивание» одного кадра тратится три секунды, на полуторачасовой фильм у тренированного оператора уходит 72 часа рабочего времени. «Оцвеченные» видеокопии старых фильмов Маркл продает для домашних видеотек. Нет принципиальных препятствий и к тому, чтобы перевести магнитную запись на цветную кинопленку, пригодную для демонстрации в обычных кинотеатрах.

– Ах как нам их не хватает, – вздыхают поклонники кинематографа, просматривая старые ленты с любимыми Мэрилин Монро, Фернанделем, Анной Маньяни. Видимо, то же чувство скорби по ушедшим из жизни актерам руководило канадцами Дэниелем и Надей Тальманн, когда они в 1989 году взялись за создание компьютерного видеофильма. Семиминутный ролик «Место встречи – Монреаль» передает на экране такой сюжет: Мэрилин Монро беседует с известным американским актером Хамфри Богартом. Сходство компьютерных образов с реальными персонажами заставило адвокатов двух бывших кинозвезд предъявить претензии программистам. Правда, все закончилось миром.

Дэниель поделился секретами создания своего компьютерного сюжета. По фотоснимкам и кадрам из фильмов были изготовлены гипсовые фигуры актеров. Компьютер «считал» все параметры с этих образов… «Нам нужен был лишь исходный вариант, – пояснил Дэниель. – Это компьютер заставил актера на дисплее двигаться, говорить и улыбаться. Улучшенная программа позволяет закладывать образы действующих лиц прямо с фотографий, а если герой вымышленный – то из компьютерного каталога…»

Более совершенная программа воссоздает образы столь похожие на истинных героев, что лишь настоящий ценитель кино может распознать подделку. Актерам же, невзирая на титулы и звания, видимо, придется хорошенько постараться, чтобы выдержать конкуренцию со своими электронными двойниками.

В начале декабря 2005 года по НТВ был показан фильм Эндрю Никкола «Симона», в котором роль главной героини играет виртуальная женщина. Этот показ стал поводом вернуться к событиям десятилетней давности, когда в Санкт-Петербургском Доме журналиста прошла пресс-конференция бывших наших соотечественников Вики Арсеньевой и Марка Левина. Подобно многим своим коллегам-программистам, оставшись в начале 90-х годов без работы, эти талантливые ребята перебрались в США, где попытались заняться новомодным перспективным делом – компьютерным обеспечением кино– и телеиндустрии. Вместе с ранее оказавшимися за океаном соотечественниками они образовали творческую группу «Альфа», названную так по первым буквам фамилий ее членов.

Чтобы встать на ноги и наработать стартовый капитал, ребята из «Альфы» вначале сделали пробный рекламный ролик для шляпной индустрии, где роль привередливого покупателя, примерявшего шляпы разных фасонов, исполнял виртуальный Чарли Чаплин.

К несчастью для себя, творческая группа жила еще советскими категориями и не успела познать все «прелести» рынка. Образец виртуальной рекламы был в пробных целях прокручен по одному из частных телеканалов, и тут же возник прецедент: кто-то из многочисленных наследников любвеобильного Чарли подал на «Альфу» в суд за использование его дедушки в рекламных целях. А точнее, поставил вопрос ребром: хотите дедушку – платите!

На пресс-конференции волшебники «Альфы», оживившие на экране давно умершего киногероя, рассказывали об этом без улыбки, – судебная тяжба была в разгаре и грозила обернуться крахом всех их дальнейших планов. Правда, у их адвоката был главный козырь: ролик с Чаплином еще не был зарегистрированной рекламной продукцией, а лишь демонстрацией возможностей новейших компьютерных технологий.

Впрочем, «Альфа», несмотря на название, вовсе не была лидером в сфере виртуального кино. Еще в конце 80-х известный немецкий режиссер Вольфганг Петерсен, автор фильмов «Подлодка» и «Бесконечная история», снял киноленту «Любимый враг» с использованием компьютерной симуляции: космический корабль летит во Вселенной, а у зрителя создается впечатление, что съемка велась камерой, летящей рядом с кораблем. Затем камера проникает сквозь его стены и демонстрирует интерьеры его помещений и палуб. Но это не макеты и не комбинированная съемка, – корабль существовал лишь в памяти компьютера. Шесть суток подряд работали новейшие по тем временам ЭВМ, чтобы создать виртуальный интерьер виртуального космического корабля.

Но компьютер способен создавать не только мертвые интерьеры. С его помощью можно делать все, что угодно человеческой фантазии, или имитировать то, что существует, существовало или будет существовать в природе. Недаром девизом «Альфы», образованной бывшими нашими соотечественниками, стала строчка из известной советской песни: «Мы рождены, чтоб сказку сделать былью». И речь, естественно, не идет только об «оживлении» сказочных или фантастических персонажей, хотя нынешняя голливудская космическая и прочая кинофантастика уже не может существовать без компьютерных технологий. «Альфа» замахнулась на следующий этап: оживить на экране давно умерших кинозвезд и заставить их играть роли в современных фильмах.

Разумеется, и до «Альфы» предпринимались подобные попытки. В частности, Дэниель и Надя Тальманн сделали небольшой ролик, в котором встретились за столом и общались Богарт и Мэрилин Монро. К сожалению, эта имитация была довольно грубой, смахивающей на мультипликацию, поскольку «оживлялись» гипсовые фигуры актеров. «Альфа» же сразу начала работать с фото– и кинокадрами, чтобы виртуальный персонаж был неотличим от своего прообраза. И эта процедура намного сложнее, чем оживление сказочного или доисторического персонажа вроде динозавра или птеродактиля. Наши читатели сами могут убедиться, купив в любом киоске видеодиск, что эти давно вымершие существа в научно-популярных английских фильмах выглядят и ведут себя как живые. Но создателям этого виртуального «Парка юрского периода» было несомненно проще, – зрителям не с чем сравнивать их работу.

Иное дело – оживший на экране всеми легкоузнаваемый киногерой. И хотя первые попытки создания виртуальных персонажей тоже относятся к концу 80-х, в них были использованы некие безликие образы. Так, в Англии на телеэкране появился виртуальный доктор, а звездой среди американских компьютерных персонажей стала дама «Секси Робот». Поразительно естественные движения виртуальной женщины были скопированы у живой танцовщицы. Но уже следующий шаг – синтезирование живого или уже давно умершего персонажа, требовал существенно больших затрат компьютерного времени. А поскольку компьютерная техника в последние десятилетия развивалась стремительно и давно пройден рубеж быстродействия в миллиард операций в секунду, для реализации подобной возможности понадобилось всего несколько лет, особенно в связи с развитием новых систем цифрового телевидения.

Для сравнения хочу напомнить, что первые виртуальные персонажи создавались на киностудии «Бавария» с помощью суперЭВМ научно-исследовательской лаборатории авиации и космонавтики с быстродействием в несколько миллионов операций в секунду. При этом одна-единственная секунда фильма состоит из 24 фазовых кадров, а для создания одного фазового кадра обычный компьютер должен работать целый час. Однако специалисты по виртуальному кино полагают, что решающую роль в их деле могут сыграть не скорость быстродействия и объем памяти компьютера, а программное обеспечение и ноу-хау сотрудников.

Конечно же, ныне здравствующие кинозвезды категорически против, чтобы их потеснили на экране ожившие мертвецы. Но у режиссеров, продюсеров и авторов фильмов прямо противоположное мнение. Виртуальным киногероям не надо платить фантастические гонорары, они не капризничают, не напиваются во время съемок и не садятся на иглу. А главное, не умирают внезапно в разгар съемок фильма. Не выдам большого секрета, если напомню, что уже в нескольких голливудских фильмах по этим причинам роли доигрывали виртуальные персонажи. А в одном из них актрису, категорически отказавшуюся сниматься в постельных сценах, безропотно заменила виртуальная дублерша.

Создатель «Симоны» строит сюжет своего фильма на том, что в разгар съемок отказалась дальше работать капризная кинозвезда, и режиссеру приходится заменить ее компьютерной программой. Так рождается виртуальная женщина – Симона. Кстати, сам Эндрю Никкол обеими руками за виртуальных актеров. По его словам, «они идеальные исполнители воли режиссера. Они не болеют, не умирают, не капризничают и всегда готовы к работе». По-видимому, для большей интриги фильма фамилия исполнительницы роли Симоны в титрах не значится. А вот ребята из «Альфы» хотят пойти дальше.

Компьютерные изображения теперь можно встретить повсюду: на телевидении в качестве заставок видеоканалов, в рекламных роликах в виде пляшущих фруктов или поющей зубной пасты, в журналах с ультрасовременными иллюстрациями, на дисплеях практически всех научных и производственных лабораторий мира.

А вот другой вариант. Лондонская картинная галерея Хайп весной 2004 года обратилась к художникам и дизайнерам всего мира с предложением прислать по электронной почте (или по обычной, но на цифровых носителях) свои произведения. Было обещано, что все работы будут распечатаны, а затем развешаны на стенах залов галереи. Организаторы утверждали, что располагают принтерами огромных размеров и широким набором чернил, поэтому могут гарантировать полное сохранение первоначального замысла автора.

Цель выставки – дать возможность малоизвестным художникам показать свои работы. Первыми пришли файлы из Китая, Индии и Гонконга. С экспонатами выставки можно ознакомиться не только в Лондоне – они есть и на сайте галереи в Интернете.

А вот вариант попроще. Редко навещаете маму и бабушку? Одна американская компания весной 2007 года предложила такое решение – виртуальный семейный прием пищи. Видеопанель и камеры, установленные над столом, позволяют создать иллюзию совместной трапезы или чаепития, как бы далеко вы ни находились от своих родных.

Лет 15 назад в промышленности развитых капиталистических стран произошел настоящий бум. С тех пор почти ежедневно одна новинка сменяет другую. Например, фирма «Интел» недавно представила первый в мире микропроцессор, содержащий миллион транзисторов. Такой чип, размером в четыре раза меньше обычной почтовой марки, еще сильнее ускорит построение изображений. Общество, не имеющее средств машинной графики, вскоре будет представляться столь же необычным, как мир до изобретения пластмассы.

И то сказать. Миллионы изделий, выпускаемых в США, были спроектированы, начерчены и представлены на экране компьютера прежде, чем началось их промышленное производство. Благодаря машинной графике ученые смогли заглянуть внутрь молекул, проследить процессы, происходящие внутри умирающей звезды или в ходе ядерного взрыва. Человеческому разуму стало доступно ранее недостижимое. Все, что только можно себе вообразить, может быть изображено в мельчайших подробностях, в любых формах, подвергнуто анализу и изучению в любом разрезе и под любым углом зрения, в любом цвете и с любым увеличением. Каково?!

В промышленности – от аэрокосмической до легкой и текстильной – конструкторы широко используют компьютерные рабочие станции с графическим программным обеспечением, что позволяет свести к минимуму утомительную чертежную работу, освобождая время для творческого проектирования. Поскольку срок, проходящий от зарождения первоначальной идеи нового изделия до выпуска конечного продукта, становится все более критическим фактором, определяющим его успех на рынке, системы автоматического проектирования все настойчивее вторгаются в производственный процесс.

Да, во многих конструкторских бюро кульманы заменены мониторами компьютеров и инженеры-проектировщики не чертят, а комбинируют свои конструкции из готовых чертежей отдельных узлов и деталей, заложенных в память ЭВМ. Автоматизированное проектирование очень ускоряет и упрощает работу инженера, но, как показал эксперимент, проведенный в Техническом университете Дрездена (ФРГ), на ранних стадиях проектирования работа по старинке, с ватманом, карандашом и рейсфедером, предпочтительнее.

Большой группе студентов, будущим инженерам, умеющим работать с компьютерными программами для конструирования, в 2004 году предложили разработать гриль для барбекю. При этом 22 студентам дали только бумагу и готовальни, другим 22 пришлось самостоятельно рисовать свои наброски на компьютерном планшете, пользуясь электронным карандашом, а третью группу вооружили компьютерами с новейшей программой автоматического конструирования.

Результаты первых двух групп не только превосходили успехи компьютерных конструкторов, но и появились заметно быстрее. «Рукодельные» наброски к тому же легче читались. По мнению психологов, проводивших эксперимент, карандаш гораздо проще в обращении, чем компьютер с его сложной системой команд и меню. Умственные усилия уходят в основном на то, чтобы управиться с программой, а не на поиск элегантных инженерных решений. В дальнейшем же при конкретизации замысла лучше воспользоваться компьютером.

Не только художники, но и скульпторы, печатники, видеорежиссеры получили в лице компьютерной графики новое могучее изобразительное средство. Она создает такую свободу для их творчества, которую невозможно было себе представить еще десять лет назад. Имея на своей электронной палитре 16 миллионов цветов, художник может в считанные секунды изменить цвета своей композиции, нажатием кнопки на клавиатуре придать ей другой ракурс или добавить еще один источник освещения.

Хочу напомнить, что автомобильная промышленность первой взяла на вооружение проектирование изделий с помощью компьютера. Если он помогает и в его изготовлении, это уже называется автоматизированным производством. В настоящее время оно используется почти во всех областях, начиная с автомобилестроения и кончая архитектурой.

Возможность анализа на компьютере различных вариантов решения задачи делает компьютерную графику мощным инструментом проектирования. Изображения, на создание которых раньше уходили многие часы, теперь появляются за доли секунды, ведь на экранах обычных графических рабочих станций располагаются уже миллионы светящихся точек, так называемых пикселей.

Неограниченный набор возможностей при этом имеют архитекторы. Заказчик может изучить проект здания, полученного на компьютере, под любым углом зрения и при любом освещении задолго до начала строительных работ. Архитектор и заказчик могут посмотреть на будущий объект в любой сезон и в любое время суток, изменить окружающую обстановку, увидеть объект с другой улицы, изнутри и даже из окна пролетающего самолета. Использование законов оптики и огромного многообразия оттенков позволяет создавать очень сложные изображения, воспринимаемые как высококачественные фотографии.

Средства машинной графики широко используются и в знаменитой Национальной лаборатории в Лос-Аламосе (штат Нью-Мексико), где во время Второй мировой войны создавалась атомная бомба. Из 250 суперкомпьютеров серии «Крей», существующих в мире, 11 работает в Лос-Аламосе. Представитель этой лаборатории пояснил: «В 1980 году для того, чтобы получить три изображения на суперкомпьютере «Крей-1», я трудился всю ночь. Пять лет назад – одну секунду, а сейчас работа идет в реальном времени со скоростью 30 картинок в секунду. Я хочу, чтобы работу ограничивала лишь моя глупость или мое воображение, но не машина».

Иногда исследуемые объекты требуют очень тщательного изучения и расчета. Так произошло, например, с неисправными соединительными узлами «Челленджера», ставшими причиной его трагического взрыва и гибели американских астронавтов. Соединения были наглядно воспроизведены на экране после введения в компьютер их параметров. Компьютерный анализ поведения этих узлов при различных нагрузках позволил инженерам ясно увидеть, как топливный бак от холода вышел из строя и стал причиной крупнейшей американской трагедии за всю космическую эру.

«Поместив» самого себя внутрь изображения, инженер из исследовательского центра НАСА изучил иллюзорный поток горючего, вытекающего из топливных баков космического корабля. При этом он пользовался прибором стереоскопического зрения и так называемой цифровой перчаткой, позволяющей «мановением руки» манипулировать виртуальными струями горючего. Каково?!

Часто компьютерное моделирование – единственный способ получить информацию, в частности при разработке нового сверхзвукового самолета, который будет летать со скоростью 28 тысяч километров в час. «Поскольку ни одна аэродинамическая труба не способна создать такие условия, проектирование и испытания проводятся с помощью машинного моделирования и графики», – продолжает инженер.

Одна из наиболее «горячих» областей применения машинной графики – научная визуализация, позволяющая увидеть, как будут развиваться те или иные процессы. Она позволит открыть тайны фундаментальных законов природы. Лучшие телескопы, например, могут предоставить только неподвижный кадр развертывающегося гигантского выброса из черной дыры – центра далекой галактики. Эти видимые телескопами выбросы могут быть длиной в миллионы световых лет. «Анимационное» моделирование позволяет изучать их вблизи в любом условном цвете и при любой скорости развития процессов.

Но то, что делается сейчас, – только начало. Промышленная революция в США в свое время заняла полвека. Но лишь десятилетие потребовалось для того, чтобы американцы стали первым в мире обществом, зависимым от компьютеров. Потому не будет преувеличением сказать, что возможности машинной графики огромны и ограничиваются только человеческим воображением. Машинная графика – это мост между человеком и удивительнейшими из машин, когда-либо им созданными.

Например, с помощью формул так называемой фрактальной геометрии, которая позволяет изображать облака, горы и другие природные формы, можно создать пейзаж неведомого мира. Каждое изображение состоит из подобных друг другу мельчайших элементов («фракталов», в частности, маленьких горок), которые, в свою очередь, сами примыкают друг к другу в виде последовательно уменьшающихся копий. Таким образом, мощные компьютеры в союзе с интеллектом человека и его творческим даром уже который год несут людям прогресс и духовное наслаждение.

 

Компьютер – шахматный супермен

Попытки создать машину – соперника человека за шахматной доской – насчитывают более двухсот тридцати лет. Еще в 1769 году Вольфганг фон Кемпелен, советник при дворе австрийской эрцгерцогини Марии-Терезии, подарил ей «автомат, умеющий играть в шахматы». Диковинку возили по королевским дворам Европы. Сам Наполеон Бонапарт сражался с автоматом и, увы, проигрывал. Слава «механического шахматиста» стала громкой, однако на самом деле в агрегате был ловко упрятан человек. Обман продержался почти полстолетия и открылся только в 20-х годах ХIХ века. За это время в автомате сменили друг друга несколько выдающихся шахматистов того времени.

Нынче подобный обман заведомо обречен на провал. Да и нужды в нем нет – появились мощные компьютеры, разработкой шахматных программ для которых занимаются специальные коллективы. В 1977 году на рынок были выброшены первые шахматные микрокомпьютеры – идеальные партнеры и хорошие игроки, к тому же вполне доступные по стоимости. Они всегда под рукой, с ними не стыдно помериться силами, точнее говоря, интеллектом.

Согласитесь, играть в шахматы с роботом – занятие довольно интересное. Такой робот-соперник был в 1981 году сконструирован в Лос-Анджелесе, штат Калифорния. Он имел механическую руку и с первого взгляда походил на игрушечный строительный кран. Садясь играть с ним в шахматы, можно быть уверенным: противник он достойный, хотя может вам и проиграть. Ведь его «квалификация» зависит от используемой программы, которая может быть рассчитана как на начинающих, так и на профессионалов. А чтобы вы не чувствовали, что ваш соперник – бездушная машина, конструкторы решили его немного «очеловечить». Он может «радоваться» и «огорчаться» ходом игры с помощью вмонтированного в него звукового устройства.

Правда, несмотря на успехи компьютеров в шахматных баталиях, еще до недавнего времени считалось: до гроссмейстерских высот им пока очень далеко. Это устоявшееся мнение буквально опрокинула сенсация, разразившаяся в шахматном мире в сентябре 1988 года. Программа для компьютера, созданная в университете Карнеги-Меллона, победила в демонстрационном матче бывшего чемпиона США по шахматам А. Денкера (кстати сказать, фамилия в переводе с немецкого означает «мыслитель»). Впервые в истории шахмат ЭВМ переиграла гроссмейстера.

Но уже через два месяца компьютер, запрограммированный другой творческой группой из того же университета, превзошел сенсационное достижение своего предшественника. Названный «Дип Сот» (Глубокомысленный), этот компьютер стал одним из победителей международного турнира в Лас-Вегасе (США), в котором участвовали около ста ведущих шахматистов мира. Над досками задумчиво склонялись многие шахматные знаменитости, в том числе экс-чемпион мира Михаил Таль.

В этом напряженном шахматном состязании первые два места поделили компьютер и английский гроссмейстер Э. Майлс. Новая шахматная звезда – «Глубокомысленный» – одержал ряд побед над мастерами и даже обыграл популярного датского гроссмейстера Бента Ларсена, входящего в число пятидесяти сильнейших шахматистов мира. Хотя за людей отомстил другой гроссмейстер – американец У. Браун, поражение Ларсена от ЭВМ стало сенсацией. Ведь в играх турнира «Дип Сот» набрал такое количество очков, которого достаточно для получения звания международного гроссмейстера.

За это достижение создатели программы для «Глубокомысленного» были удостоены приза в 10 тысяч долларов из фонда, учрежденного известным ученым, специалистом в области информатики Эдвардом Фредкиным, а гроссмейстер Макс Эйве должен был «с прискорбием признать, что компьютеры играют год от года все лучше».

И дальше события развивались довольно красноречиво. 23 октября 1989 года состоялся беспрецедентный в истории шахмат матч между чемпионом мира Гарри Каспаровым и сильнейшим в мире шахматным компьютером «Дип Сот». Поединок проводился в Нью-Йоркской Академии искусств и привлек пристальное внимание не только любителей шахмат, но и специалистов в области компьютерной техники.

В первой партии белыми играл «Глубокомысленный» и проиграл на 53-м ходу. Во второй, заключительной, встрече, которая состоялась после небольшого перерыва, Г. Каспаров применил в дебюте новинку. Компьютер отреагировал на нее далеко не лучшим образом и заметно отстал в развитии дебюта уже с первых ходов. Атаку на короля чемпион мира провел в своих лучших традициях: пожертвовал коня, но вынудил противника расстаться с ферзем. «Дип Сот», правда, еще пытался организовать оборону, но уже на 37-м ходу был вынужден признать поражение.

– Партии были разными, – прокомментировал тот матч чемпион мира. – В первой я играл солидно и переиграл программу в позиционном стиле. Во втором поединке я намеренно с первых ходов стремился к осложнениям и выиграл уже в комбинационном ключе». Отвечая на вопрос, изменил ли он свое мнение, что ЭВМ не сможет превзойти сильнейшего шахматиста мира, Г. Каспаров ответил, что пока он делом доказал правоту своей точки зрения. «Но компьютеры совершенствуются. Мы уже видим, как они не играют до мата, а научились сдаваться», – сыронизировал он под дружный смех собравшихся.

Чемпион мира тогда шутил. Ведь «Глубокомысленный», по его мнению, делал ошибки на уровне среднего гроссмейстера. Однако создатели программы – четыре аспиранта и доктор наук, ставшие сотрудниками знаменитой электронной компании IBM, – отнюдь не собирались почивать на лаврах. Они объявили о намерении в четыре раза увеличить число специализированных микропроцессов, с помощью которых их детище будет анализировать свои и чужие ходы. Некоторые специалисты заявили, что этот более мощный «мозг» позволит компьютеру после нескольких лет тренировки выиграть главный приз Э. Фредкина в 100 тысяч долларов за победу над самым сильным шахматистом планеты.

Экс-чемпион США по шахматам Роберт Бирн, игравший с «Дип Сот», заявил, что трудно подготовиться в игре с машиной, поскольку она довольно часто меняет дебюты. Ее стиль не постоянен, как у человека, а изменяется в зависимости от заложенной программы. Благодаря своим богатым возможностям ЭВМ за 3 минуты анализирует миллионы вариантов и с помощью оценочных матриц делает выбор среди их крайне разветвленной системы. Не всякому человеческому мозгу такое под силу.

Чувствуете? А ведь еще совсем недавно считалось, что компьютеры напрочь лишены творческого воображения, следовательно, способны обыгрывать лишь посредственных шахматистов. Что это мнение уже тогда безнадежно устарело, свидетельствует хотя бы победа американского компьютера над гроссмейстерами Денкером и Ларсеном.

Но и это не предел компьютерных возможностей. Вскоре в Мюнхене во время сеанса одновременной игры шахматная ЭВМ «Мефисто-Порторозе» выиграла партию у Анатолия Карпова, бывшего чемпионом мира с 1975 по 1985 год и продолжавшего претендовать на этот титул. Если учесть, что ни при каких обстоятельствах прежде ни в одной шахматной партии компьютер не побеждал человека, обладавшего званием чемпиона мира, то проигрыш А. Карпова стал событием беспрецедентным, свидетельствующим о громадном прогрессе в разработке шахматных компьютерных программ.

Правда, в ходе этого сеанса бывший чемпион мира играл сразу против 24 соперников, среди которых был и «Мефисто-Порторозе». Но именно компьютер оказался единственным, кто выиграл у Карпова. Эта программа к тому времени уже несколько раз побеждала в чемпионатах мира по шахматам, проводимых среди ЭВМ. Когда экс-чемпиона мира попросили прокомментировать ход партии, он ответил: «Все было так же, как в игре против Гарри Каспарова: я допустил ошибку». Примечательно, однако, что электронный противник сумел воспользоваться ошибкой и вышел победителем.

Шахматные ЭВМ продолжали совершенствоваться. В мае 1993 года в Нью-Йорке состоялся турнир, в котором четыре гроссмейстера встречались с новыми шахматными микрокомпьютерами. В команду гроссмейстеров (а их тогда в мире насчитывалось 350) входили М. Длуги, Б. Гулько, П. Вульф и М. Роуд, а за сборную «электронных шахматистов» играли ЭВМ «Альфа», «Рекс Чесс», «Мефисто» и «Фиделити Марк-4». Симптоматично, что ни одному из гроссмейстеров не удалось добиться абсолютной победы. Микрокомпьютер «Альфа» выиграл в двух партиях из четырех и стал лучшим среди электронных «коллег». Среди гроссмейстеров сильнейшим оказался М. Длуги, который набрал 3,5 очка.

Разработка микрокомпьютеров дала и еще один неожиданный результат. В 1990 году впервые в истории шахмат гроссмейстера победил самый юный из когда-либо участвовавших в подобных матчах игрок – шестилетний ученик одной из начальных школ Лондона Джордж Хассапис. Проигравшей стороной стал американец Орест Попович. Матч длился всего 10 минут, победа пришла к чудо-ребенку – шахматисту с двухлетним стажем – после 19 ходов. Учили Джорджа древней игре брат и сестра, но постоянным его партнером за шахматной доской был микрокомпьютер. Ему во многом и обязан мальчик своей победой над гроссмейстером.

Но самой перспективной, пожалуй, является программа «Дип Сот». В июле 1991 года программист М. Кэмпбелл заявил в Мадриде, что американский шахматный компьютер с этой программой сможет победить чемпиона мира Гарри Каспарова в начале 1994 года. Он пояснил, что улучшения, внесенные в программу, приведут к тому, что ЭВМ от стадии грубой силы в расчете ходов перейдет к лучшей оценке позиций, поскольку ее базовые данные основаны на партиях, сыгранных гроссмейстерами. Если «Дип Сот II» имел механизм, способный проанализировать 8 миллионов позиций в секунду, то его следующая модификация, которая должна была появиться в конце 1993 года, наделена тремя главными качествами сильного шахматиста: расчетом ходов, оценкой позиций и принятием решений при скорости быстродействия уже целый миллиард операций в секунду. «Вот тогда мы и встретимся с Каспаровым, имея шансы на успех», – подытожил свое интервью агентству «Франс Пресс» Мюррей Кэмпбелл.

Заметим, что «Глубокомысленный» уже доказал свою эрудицию во время финала чемпионата 1992 года между Г. Каспаровым и А. Карповым. Он выявил в игре соперников ряд ошибок и неточностей, анализируя партии после их окончания. Не зря французский журнал «Сьянс э Авенир» назвал «Дип Сот» информационным монстром.

И все же чемпион мира не терял надежды. В интервью журналу «Шпигель» он сказал, что «шахматисты должны одновременно думать в трех измерениях: материальном, временном и позиционном. ЭВМ же, прежде всего, думает о материальном, правда, необычайно быстро. Если однажды она перестанет пренебрегать двумя другими измерениями, то это будет означать перелом». Когда же у него спросили, не окажется ли он последним чемпионом мира – человеком, Г. Каспаров ответил: «Я попытаюсь остаться им как можно дольше и защитить достоинство человечества». Хорошее намерение, но…

Быстрый прогресс шахматных компьютеров уже тогда был совершенно очевиден. Не переиграют ли ЭВМ в будущем все мыслимые шахматные партии, не исчерпают ли возможностей этой древней игры, которую знатоки относят и к области науки, и к искусству, и к спорту? Думаю, что такая опасность если и грозит, то очень не скоро.

Здесь уместно напомнить, что, несмотря на малую площадь доски с 64 клетками, игра в шахматы содержит в себе не менее 1043 возможных позиций, а число различных положений, которые могут занять на шахматном поле все 32 фигуры, выражается 52-значным числом

7 534 686 312 361 225 327*1033. Вариантов только первых десяти ходов в шахматах насчитывается столько, что, чтобы сделать их, все человечество должно было бы непрерывно передвигать фигуры в течение 217 миллиардов лет. Общее же число возможных вариантов шахматных партий равно 2*10116, что неизмеримо больше, чем число электронов во всей Вселенной. Если бы все население земного шара круглые сутки без сна и отдыха играло в шахматы, делая ежесекудно по одному ходу, то потребовалось бы не меньше 10100 веков, чтобы проиграть все варианты шахматных партий.

Один из основоположников кибернетики профессор Уильям Росс Эшби писал: «Число вариантов при игре в шахматы таково, что ни мозг, ни электронная вычислительная машина не могут и никогда не сумеют перебрать все варианты за промежуток времени, соизмеримый не то что с продолжительностью человеческой жизни, но и со временем существования человечества. А для создания машины, способной справиться с такой задачей, понадобится все вещество многих солнечных систем. Отсюда вывод: шахматы – игра неисчерпаемая».

Следовательно, если «информационный монстр» и стал «суперменом» шахмат, это отнюдь не будет означать, что шахматная игра утратит для людей свой притягательный интерес. Напротив, от союза человека и компьютера за шахматной доской могут раскрыться такие грани этой древней игры, которые обогатят интеллектуальные возможности людей, ибо не кто иной, как человек, является создателем и шахмат, и шахматных программ для своих электронных помощников-соперников – компьютеров.

Человек привык считать себя царем природы. Право на это звание наши предки завоевали в ожесточенной борьбе с другими видами. Победу принесли не более острые зубы и не более крепкие мышцы, а такие эфемерные, на первый взгляд, качества, как интеллект и сознание. И на долгие века на «эволюционном Олимпе» воцарилось равновесие, установленное, казалось бы, раз и навсегда. Но ситуация изменилась коренным образом: в начале сентября 1994 года в третьем турнире по быстрым шахматам в Лондоне гомо сапиенс (в лице чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова) потерпел интеллектуальное поражение от компьютера «Пентиум», оснащенного программой «Джиниус» (Гений), со счетом 1,5:0,5. А ведь всего лишь 5 лет назад Каспаров легко переиграл сильнейшую по тем временам программу «Дип Сот» в показательном матче в Нью-Йорке, самонадеянно заявив, что компьютеру не удастся его победить вплоть до начала третьего тысячелетия.

Когда в Мюнхене на блицтурнире программа «Фриц-3» дважды победила чемпиона мира Гарри Каспарова – в турнирной и показательной партиях, это уже не вызвало сенсации. И хотя затем последовал реванш в Кельне, а вслед за ним – победа в столице Великобритании над ненавистной программой «Фриц», полного морального удовлетворения Г. Каспаров, да и все болельщики за него, увы, не получили.

Потом в средствах массовой информации появились осторожные комментарии по этому поводу. Вывод, увы, неутешительный: специалисты явно недооценивают масштабов произошедшего. Общая тональность выступлений (за редким исключением) розово-убаюкивающая: «Ничего страшного, случайность, в игре все бывает… Выиграл не кибернетический мозг, а программа, которую составляли люди, так что в любом случае победило человечество…» И почти никто не акцентировал внимание на том, что за команду людей выступал лучший из лучших, тогда как команда ЭВМ была представлена далеко не самой мощной машиной.

Напомню, что компьютер-победитель «Джиниус», «обдумывая» ходы в исторической шахматной партии, просчитывал варианты со скоростью 200 миллионов операций в секунду, тогда как 50 миллиардов нейронов каспаровского мозга способны только на две операции в секунду. Разница, что и говорить. Между тем еще в 1996 году японцы создали ЭВМ, совершающую уже 300 миллиардов операций в секунду, а недавно из Токио пришло сообщение о компьютере, способном перерабатывать информацию со скоростью один триллион операций в секунду. И естественно, это еще не предел для стремительно совершенствующихся «электронных мозгов». А что человечество? Сможет ли оно выставить на матч-реванш шахматиста, условно говоря, в пять тысяч раз сильнее Каспарова?..

Оптимисты недоумевают: «Зачем противопоставлять людей и компьютеры? Это ведь просто замечательно, что у нас появились электронные помощники!» Но в опасениях пессимистов, считающих, что «компьютерная экспансия» представляет для человечества реальную угрозу, увы, есть логика. Им слово.

– Надо констатировать тревожный факт, что на арене эволюционной борьбы появился серьезный соперник, способный бить нас нашим же оружием – интеллектом, – заявил психолог Д. Азаров, занимающийся исследованиями в области феноменов массового сознания. – К сожалению, сейчас мало кто понимает это. Несмотря на стремительный прогресс информационных технологий, ни у кого из специалистов язык не поворачивается публично назвать «электронные микросхемы» разумными. А собственно, почему? Академик П. Симонов в свое время определил сознание как свойство мозга совершать операции с информацией. И если ученые признают эту формулировку для гомо сапиенс, то почему отказывают в «сознании» кибернетическим устройствам, способным оперировать информационными массивами и быстрее, и точнее человека?..

В психиатрии есть такой термин – «вытеснение». Это один из видов психологической защиты, когда в безвыходных ситуациях мозг вдруг перестает воспринимать несущие угрозу мысли, переживания, образы. При «вытеснении», к примеру, вы можете перестать замечать убийцу, приближающегося к вам с ножом в руке, хотя все остальное будете видеть вполне отчетливо. Вероятно, этим психическим феноменом можно объяснить и странную «слепоту» человечества, не желающего признавать, что «электронные мозги» бьют нас уже на всех фронтах. И поражение Гарри Каспарова – лишь один из эпизодов в этом намечающемся противостоянии.