Самая большая кожная чувствительность к вибрациям у человека лежит в области слышимых звуков, где-то в диапазоне частот 100-200 колебаний в секунду. Проводились, причем довольно успешно, опыты с целью научить человека "слышать" кожей, то есть понимать слова и предложения, передаваемые только в виде колебаний на кончики пальцев, на грудь, на поверхность бедра.
      Через кожу мы получаем такое большое количество таких различных ощущений, что было бы правильней говорить о десятке чувств осязания, чем об одном.
      Звук - колебания воздуха. Слух, позволяющий человеку улавливать звуки, - такое же удивительное чувство, что и зрение и осязание. Ухо - прибор, преобразующий колебания воздуха в нервные сигналы Ухо не имеет, как глаз, радужной оболочки или века - устройств, которые бы регулировали поступление энергии во внутреннюю полость, в чувствительную область уха. Вместе с тем ухо может настраиваться на самую различную интенсивность звука.
      Изображения, речь и музыка, запахи, прикосновения, царапины, синяки и шишки - непрерывный поток воздействий извне, из внешнего мира, воспринимается миллионами микроскопических приборов, связывающих с ним наш организм.
      У вас заболело горло, колет где-то в боку или болит под лопаткой. Человек нагнулся и не может разогнуться, разогнулся - не может согнуться: больно!
      Изнутри по своим каналам идут сигналы о нарушениях, непорядках в тех или иных системах, органах, о необходимости профилактики, защитных мер, защитных ограничений.
      Да! Природа хорошо позаботилась о венце своего творения. Она оснастила человека богатым ассортиментом чувств и приборов, их обслуживающих. Их разнообразие, разрешающая способность и, главное, быстродействие таковы, что, когда нужно работать, двигаться, из-за них задержки нэ бывает. Они все время "включены" - еще до того, как вы начали двигаться, и когда движетесь, когда думаете и когда принимаете решения.
      И напоследок еще несколько чисел. Наше осязание обслуживают 0,5 миллиона рецепторных клеток, болевые ощущения - 3 миллиона рецепторов, ощущение тепла - 10 тысяч, холода - 100 тысяч, обоняние - 10 миллионов, вкус - 10 миллионов. Включая зрение, насчитали около 300 миллионов чувствительных клеток, соединенных с мозгом тремя миллионами нервных волокон!
      Извне и изнутри без перерыва (даже во сне вы иногда улыбаетесь или что-то говорите - нервная система полностью не выключается!) текут потоки сигналов s центральную нервную систему. Почему в ней не перепутываются цвета и запахи, музыка и царапины, зубная боль и впечатления от кинокомедии? Мы уже знаем почему. Каждое чувство имеет свой канал, свою "телеграфную линию", по которой оно передает информацию, и свою область в мозгу, куда эта информация поступает.
      Ну а что там, в этой области? Увидев цветок, вы можете нагнуться и понюхать его. Информация, поступившая в глаз, вызвала мысль, спровоцировала движение, привела к получению новой информации. Отдельные участки мозга непрерывно взаимодействуют между собой. Почему там, где эти взаимодействия осуществляются, не происходит путаницы? Каков механизм мышления, механизм интеллекта, упорядочивающий его работу, позволяющий согласовывать, казалось бы, не поддающееся согласованию?
      Этот механизм тоже изучен. Нервные сигналы, приходящие из всех органов чувств, из всех рецепторов и чувствительных нервных клеток, являются однотипными. Они представляют собой импульсы электрохимической природы, пробегающие по нерву с большой скоростью (100-150 метров в секунду, в зависимости от толщины нервного волокна). Каждый из таких импульсов имеет длительность порядка тысячной доли секунды. Если внешний раздражитель, воздействующий па нервную клетку, достаточно сильный, если этот раздражитель (свет, запах, звук, вкус...) действует непрерывно, меняясь или оставаясь неизменным, импульсы, оставаясь одними и теми же по величине, могут следовать по нервному волокну непрерывно, один за другим, с частотой до 300 импульсов в секунду. Если секундный промежуток разделить на 300 интервалов, то в пределах каждого интервала возможны два состояния: "есть сигнал", "нет сигнала". Можно сказать, что работа нервной системы основана на методе частотной модуляции, что по нервному волокну информация передается в дискретном двоичном коде.
      В нервных клетках органов чувств осуществляется перекодирование самых различных раздражений в потоки однотипных, легко сопоставляемых между собой сигналов. Именно в этом состоит принцип действия одного из важных механизмов интеллекта живого существа.
      Нам кажется, что мы мыслим полными смысла образами, а бесчисленные исследования показывают, что наш интеллект оперирует только биоэлектрическими сигналами. Ему не надо складывать вкус со звуком и цвет с запахом, и если вам иногда пытаются выдать черное за белое, то не следует думать, что это просто потому, что произошла путаница в описанном нами механизме интеллекта Хотя иногда бывает и так, но тогда путаницу называют нервным заболеванием.
      Нервные клетки не только генерируют биоэлектрические сигналы. Они еще и поддаются электрическому раздражению. Свыше 30 лет назад было экспериментально доказано, что при раздражении различных участков кожи человека одними и теми же электрическими импульсами в мозгу возникают разные ощущения: тепла или холода, боли или легкого прикосновения, в зависимости от того, на какие нервные окончания оказываются воздействия, какова их интенсивность.
      На вход системы подаются электрические импульсы, они системой перекодируются, посылаются в центральное устройство, там они некоторым образом обрабатываются и используются для управления исполнительными органами.
      Не правда ли, прочитав эту фразу, нельзя однозначно понять, о чем здесь идет речь: о живом человеке, действиями которого управляет его естественный интеллект, или о роботе, очувствленном и управляемом искусственным интеллектом?
      Какое увлекательное сходство механизмов получения, передачи и переработки информации двумя разными интеллектами - естественным и искусственным!
      Какое обширное поле для смелых сопоставлений, сравнений, предложений, изобретений, фантазий! Засеянное ими, оно давало и продолжает давать самые разнообразные, подчас удивительные плоды, вплоть до фантастических рассказов, хорошо принимаемых широким кругом читателей, и предложений создать робот по образу и подобию человека.
      Только, пожалуйста, не подумайте, что ЭВМ, станки с программным управлением, искусственные руки, управляемые биотоками мышц, цифровая техника - урожай, собранный на этой ниве. Сопоставления, обобщения, установления аналогий, формирование новых идей - все эти интеллектуальные категории не что иное, как продукты практики, опыта. Создание новой техники - жизненная потребность общества, ни в коей мере не следствие изящных аналогий, а причина их возникновения.
      Но, конечно, когда аналогии установлены, когда правильно определены границы, в пределах которых они действуют, когда любование ими разумно сочетается с их практической апробацией - а это особенно важно, - тогда, и только тогда, аналогии, эти привлекательные плоды просвещения, оказываются действительно полезными. Особенно когда речь идет о создании робота по образу и подобию человека. Да и мы с вами на протяжении всей этой книжки обращались и будем дальше обращаться ко всяким аналогиям.
      Однако сейчас нам все-таки нужно вернуться к тому важному вопросу, который был поставлен в начале этой главы: как человек строит движения и как управляет ими? Зная, как сконструированы и действуют устройства очувствления и связи, мы можем попробовать разобраться в системе управления движениями - важном механизме интеллекта.
      КОЛЬЦО УПРАВЛЕНИЯ
      Итак, изнутри и извне от чувствительных клеток "вверх", в мозг, текут потоки дискретных сигналов по той части нервной системы, которую называют сенсорной. А из мозга "вниз", к мышцам, также в форме дискретных сигналов, но по другой - моторной - части нервной системы текут программы управления живыми двигателями.
      Система управления движениями не всегда действует по такой двухпоточной (вверх-вниз) схеме, а действуя по ней, не всегда включает в нее головной мозг. Функции, которые выполняет этот механизм интеллекта, чрезвычайно разнообразны. Поскольку мы сейчас подошли к обсуждению очень важного вопроса, не будем торопиться и прежде всего на нескольких примерах познакомимся, как этот механизм действует в различных "управленческих ситуациях".
      Войдя в темную комнату, вы хотите повернуть выключатель, а вместо этого натыкаетесь на оголенные провода и мгновенно отдергиваете руку. Вы еще не успели сообразить, в чем дело, не успели подумать, как поступить, а система управления уже сработала. А что тут думать? Будешь думать, держась за оголенные провода, все равно ничего не придумаешь лучше, чем по возможности быстрее отдернуть руку!
      Самое удивительное, что живая система автоматически действует именно так, как подсказал бы головной мозг, если бы до него дошел угрожающий сигнал. Но он до него не доходит, вернее, доходит, но уже после того, как совершилось действие. В спинном мозгу сенсорный тракт, по которому сигнал двигался "вверх", "закоротился" с моторным трактом, по которому возбуждение передалось "вниз", на мышцы руки, вызвало их сокращение, рука отдернулась.
      Когда вы приходите на медицинский осмотр и попадаете в кабинет невропатолога, он велит вам сесть на стул и положить ногу на ногу. Затем берет небольшой молоточек и слегка ударяет им по колену. Даже если вы уже бывали в этом кабинете и знаете, что произойдет, все равно голень дернется раз и два; сколько раз ударят, столько раз дернется. Врач-невропатолог по известному уже вам способу проверяет, в порядке ли ваши рефлексы.
      Если сигналы, приходящие из органов чувств, настолько просты, что нужная, например защитная, реакция организма не требует прямого участия мозга, то система управления срабатывает по варианту, обеспечивающему максимальное быстродействие: тревожный сигнал проходит по минимально необходимому пути (только до спинного мозга, а ведь он конструктивно расположен ниже головного, то есть ближе к "периферии", к мышцам, к двигательной системе), а главное, не тратится драгоценное время на обработку информации, принятие решения. Ведь в данном случае не ставится задача отдернуть руку на такое-то расстояние, с такой-то скоростью, в точно таком-то направлении и т. д. Единственно, что требуется сделать, причем самым срочным образом, это отдернуть руку - подальше и побыстрей.
      Такие реактивные движения, совершающиеся без непосредственного участия головного мозга, выполняемые автоматически, называются рефлекторными.
      Рефлекторные движения далеко не единственные, в процессе которых система управления действует автоматически. Дело в том, что работой многих мышц нашего тела мы вообще не можем распоряжаться по собственному произволу, они сокращаются и расслабляются автоматически, причем ими управляет специальная нервная система. Эти мышцы, образующие так называемую гладкую мускулатуру, обслуживают многие органы тела, а также кровеносные сосуды. Они периодически сужают и расширяют артерии, помогая сердцу проталкивать кровь, обеспечивают действие пищеварительного тракта, в общем, выполняют всю работу, требующую автоматических движений, управление которыми совершается по значительно более сложной схеме по сравнению с рефлекторными движениями.
      Рассматривая устройство глаза, мы мельком упомянули, что происходит, когда меняется освещенность и в глаз поступает то много, то мало света. При этом меняется размер зрачка: много света - зрачок сужается, мало света - зрачок расширяется. Глаз приспосабливается, как говорят, адаптируется, к различным условиям освещенности. Как?
      В радужную оболочку глаза "встроены" две мышцы, расширяющие и сужающие зрачок, который выполняет роль диафрагмы оптической системы. Система управления этими мышцами тоже действует автоматически, и это тоже не простые рефлекторные движения. Сужение и расширение зрачка точно согласовываются с освещенностью рассматриваемого объекта. Сигналом управления в этой системе служит разность между количеством света, поступающего в глаз, и тем его количеством, при котором изображение на сетчатке получается "самым хорошим" для его перекодирования и посылки в мозг. Конечно, выражение "самым хорошим"
      не очень четко определяет характеристики управляющего сигнала. Но здесь мы не будем пытаться вникать во все тонкие вопросы работы живых механизмов. Иначе мы не скоро доберемся до того, что нас непосредственно интересует, до механизмов управления произвольными движениями.
      Мы живем и работаем в динамичном мире, в котором непрерывно происходят самые разнообразные изменения. Свет сменяет тьму, тепло сменяет холод. Люди взбираются на горные вершины, летят в космос, опускаются в глубины океана, оказываются в самых различных условиях; а если они живут на одном месте, то и там часто меняются влажность воздуха, температура, атмосферное давление. Все эти изменения влияют на состояние и функционирование живого организма.
      Конечно, цивилизация, обувь, одежда и зонтики, различные технические средства уменьшают эффект этих влияний, но не могут их устранить. И живой организм вынужден приспосабливаться, адаптироваться. Он буквально насыщен самыми различными адаптивными системами, реагирующими на изменения освещенности, температуры, атмосферного давления, на самые разные изменения, происходящие вне и внутри тела. Забота всех этих систем нацелена на одно - не допустить конфликта между организмом и окружающей средой, помочь организму приспособиться, адаптироваться к изменчивым внешним условиям, сохраняя на некотором постоянном уровне функционирование всех органов тела.
      Любая адаптивная система, в том числе система, диафрагмирующая зрачок, работает по замкнутой схеме. Взаимодействие частей этой системы носит двусторонний характер: сокращение или расслабление мышцы изменяет величину потока света, поступающего в глаз, а изменение потока света, в свою очередь, воздействует на уровень возбуждения мышцы. Это известная в теории автоматического управления система с обратной связью, нашедшая широкое применение в самых разных технических устройствах, системах автоматизации, автоматах, роботах.
      Опять аналогии, опять сходство между человеком и автоматом, теперь уже касающееся не того, как организованы потоки информации, а того, как они действуют вместе, в единой системе управления. Это сходство глубже, оно относится к более сложным механизмам интеллекта, и понятно, что к этим интересным, важным и полезным аналогиям надо относиться еще более серьезно и вдумчиво.
      По подобной же схеме с обратной связью действует система управления произвольными движениями, теми движениями, программы которых мы намечаем в соответствии с нашими намерениями, желаниями, трудовыми обязанностями. Именно она нас интересует в первую очередь.
      Водитель такси непрерывно следит за ситуацией, что складывается в пути, в соответствии с ней намечает наилучшую траекторию и скорость движения и управляет машиной так, чтобы ее фактические траектория и скорость минимально отклонялись от намеченных. Мозг человека - руки - машина глаза - мозг - вот действующая в этом случае система управления, замкнутая в кольцо.
      Половину этого кольца составляют мозг - руки - машина. Если вам кажется, что этой половины достаточно, чтобы успешно справиться с задачей управления, то попробуйте предложить самому опытному водителю проехать 200-300 метров по пустынному и прямому как стрела шоссе с завязанными глазами. Скорее всего он откажется. Каждый водитель знает, что даже при движении прямо всегда приходится непрерывно поворачивать руль то в одну, то в другую сторону, пусть на самую малую величину, чтобы компенсировать влияние на движение машины неровностей шоссе, неравномерности нагружения колес, колебаний машины и многих других, подчас совершенно случайных обстоятельств, которые непрерывно возникают при движении машины
      И водитель непрерывно сравнивает желаемое с действительным и непрерывно вносит соответствующие поправки, устраняя непрерывно возникающие рассогласования. Нет, без второй половины кольца управления, которую образуют машина - глаз - мозг, обойтись нельзя!
      ТАЙМ-АУТ
      Мы опасаемся, что некоторые читатели будут несколько разочарованы содержанием этой главы.
      "Ну вот, - скажут они, - назвали ее "Механизмы интеллекта", а о самом главном, самом интересном ничего так и не сказали. Нет, конечно, кое-что есть о механизмах интеллекта Мы это понимаем! Органы чувств - это приборы нашего интеллекта; механизмы их действия - это, конечно, механизмы интеллекта.
      И дискретный биоэлектрический код, в котором передаются все сообщения из органов чувств в мозг, код, в котором работает центральная нервная система, в котором она формирует программы работы мышц и желез нашего тела, в котором эти программы направляются во все исполнительные органы, в котором исполнительные органы по обратным связям информируют мозг о выполнении программ. - это тоже очень важный механизм интеллекта. И системы управления: разомкнутые и замкнутые обратными связями, адаптивные и произвольные, подчиняющиеся нашим желаниям и намерениям, - это тоже механизмы интеллекта. Это понятно, но не об этом речь! Речь, извините, идет совсем о другом. Ведь в этой главе вы, авторы, до человека фактически не дошли или почти не дошли!
      Если говорить об органах чувств, то ими оснащено любое животное! Причем по техническим характеристикам органы чувств животных подчас даже превосходят органы чувств людей. Например, не каждый человек обладает хорошим, музыкальным слухом, а..почти каждая дворняга им обладает в совершенстве, да еще умеет превосходно ориентировать свой слуховой аппарат. Найдите-ка человека, который умел бы так шевелить ушами, как это умеет любой щенок. Острота зрения птиц намного превосходит остроту человеческого зрения. И так далее. Тут царю природы нечем похвалиться или отличиться, тут не проявляются его особые человеческие качества.
      Биоэлектрический код? В нем тоже нет ничего оригинального. Что любая живая ткань электрически активна, способна генерировать биоэлектричество, известно еще со времен Луиджи Гальвани, итальянского ученого, проживавшего без малого двести лет назад. Причем это свое известное открытие он сделал на основании изучения не человека а простой лягушки. В биоэлектрическом коде действуют все системы любого животного! Так чем здесь может похвастаться человек?
      Наконец, системы управления. Ведь все системы, о которых шла речь в этой главе, можно обнаружить не только у человека, но и у любого другого животного.
      Рефлексы свойственны любому таракану; адаптивные и приспособительные механизмы - неотъемлемые свойства интеллекта любого животного; внутри любого животного происходят автоматические процессы и движения, любое животное многими движениями управляет в определенном смысле произвольно. Значит, и здесь вы, авторы, ничего нового не рассказали?
      А ведь ваша книжка посвящена робототехнике.
      И вы сами все время утверждаете, что робот - это в каком-то смысле копия человека. Человека, а не рядового животного!
      Вы сами сказали, что человеку свойственны три главные особенности, три главных умения, которые только и интересуют робототехнику, - умения двигаться, чувствовать и мыслить!
      Вы нам рассказали о первых двух умениях, о том, как человек движется, и о том, как устроены и действуют приборы, обслуживающие его органы чувств. Это г.се нам было понятно и даже, может быть, интересно.
      Но вот вы дошли до умения человека мыслить, до главных механизмов его интеллекта, и здесь почему-то ваш рассказ оказался сильно укороченным. Ведь мы надеялись дальше узнать о самом главном и интересном.
      О наших человеческих чувствах и наших человеческих качествах. Не только о зрении, осязании, слухе, хотя мы понимаем, что для робототехники это важно! Мы ждали рассказа еще и о других чувствах, чисто человеческих, о чувствах добра и зла, любви и ненависти, мести и благодарности, зависти и ярости. Мы ждали рассказа о благородстве и порядочности, о находчивости и рассеянности, о рассудительности и гордости.
      В общем, рассказа о качествах и чувствах, подчас противоречивых, которыми всегда переполнен человек, которые, по выражению литературных критиков, составляют яркую индивидуальность человека, а по словам друзей, характеризуют наш отвратительный характер.
      Мы ждали рассказа о том, как действует наш мозг, когда он мыслит. Не просто о том, куда идут сигналы, откуда они выходят, какой они частоты и амплитуды.
      Мы ждали рассказа о тех процессах, которые протекают за нашими высокими лбами, отличающими нас даже от обезьян, стоящих к человеку ближе всех других животных. Мы надеялись, что вы расскажете о том, как человек понимает прочитанное, сказанное и увиденное, как у него возникают мысли и идеи, как он решает задачи и изобретает, почему Г. Галилей, И. Ньютон и М. Ломоносов оказались гениальными учеными, как А. Пушкину удалось написать:
      Мой дядя самых честных правил,
      Когда не в шутку занемог
      Жаль, но на эти вопросы вы, авторы, не ответили, и мы, читатели, так и не понимаем, по какому образу и подобию собираетесь делать вашего робота, какими человеческими чувствами, качествами и талантами он будет обладать и какой все-таки вы устроите ему искусственный интеллект?
      Может быть, вы, авторы, об этом ничего не сказали потому, что все эти механизмы, правила и законы, по которым действует наш интеллект, очень сложны и вы просто боялись, что об этом нельзя понятно рассказать, а в непонятном рассказе мы не сумеем разобраться? Не бойтесь, расскажите, пусть не все, не подробно.
      Пусть это очень сложно, мы внимательно прочитаем и постараемся понять..."
      Вот в каком виде мы примерно рисовали себе возможную реакцию некоторых читателей, увлекающихся современной художественной фантастикой и нехудожественными фантазиями, но не очень искушенных в современной науке и технике. И мы специально взяли небольшой тайм-аут, чтобы разъяснить возможные недоумения и предупредить возможные разочарования.
      Мы хорошо понимаем, что о человеке, его человеческих качествах и свойствах рассказали совсем немного, а в том, что рассказали, не затронули самого интересного, о чем, может быть, должны были рассказать.
      Но мы этого не сделали не потому, что боялись, что не сумеем что-то объяснить или тем более вы, читатели, не сумеете что-то понять. Совершенно не поэтому! Не думайте, пожалуйста, о нас плохо!
      Все дело в том, что мы не знаем многих механизмов человеческого интеллекта, не знаем, как они устроены и действуют.
      Мы не знаем очень многого о них, и единственно, что нас оправдывает, это то, что никто не знает (пока) о них того, что нам кажется самым интересным.
      Человек проник в космос, но еще не проник в тайны собственного мозга, и потому любая попытка разработать систему искусственного интеллекта по образу и подобию естественного интеллекта - это пока не больше чем попытка "придумать то, не знаю что, сделать так, не знаю как".
      Но, конечно, очень ограниченное знание механизмов интеллекта не исключает возможность разрабатывать и строить машины, автоматы, роботы, которые умели бы работать вместе с человеком или даже вместо человека. Важно, чтобы они умели делать то, что сегодня вынужден делать человек, делать рутинную работу, пусть они это будут делать не совсем так или совсем не так, как это делал или делает человек. При такой постановке вопроса не отпадает интерес к тайнам мозга. Просто лишний раз подчеркивается очевидная мысль, что автомат и человек - это разное. Что пароход плывет не так, как рыба, самолет летит не так, как птица, швейная машина и швея по-разному орудуют иглой, робот и человек по-разному работают и думают.
      Мы глубоко уверены, что чем более сложные задания человек будет выдавать роботу, тем меньше будет сходства между тем, как подобные задания выполняет человек и как их будет выполнять робот, чем глубже человек будет проникать в тайны мозга, тем яснее будут становиться различия между принципами действия естественного и искусственного интеллектов.
      И еще одну тайную мысль мы имели, рассказывая об устройстве тела, в котором живем, и о механизмах интеллекта. Хотелось, чтобы в суматохе механизации, автоматизации, роботизации не утрачивалось уважение к себе, к своим возможностям учиться, работать, достигать. Мы теперь знаем, что эти возможности колоссальны, их резервы неисчерпаемы, что дело только за нами: "Как аукнется, так и откликнется!"
      А к механизмам интеллекта мы еще вернемся.
      К тем, которые человек привлекает на помощь, когда работает.
      Дискретный, "цифровой" код, системы очувствления, системы управления произвольными движениями - это сравнительно простые и понятные механизмы интеллекта. Принципы их устройства поддаются экспериментальному изучению, результаты действия - количественной оценке.
      Мы не видим необходимости подробно обсуждать вопрос о тех гранях естественного интеллекта, о которых, казалось, следовало говорить, когда речь идет об очувствлении робота. И не испытываем при этом угрызений совести. Мы уверены, что чувства добра и зла, любви и ненависти и прочие не подлежат технической реализации. Изучение механизмов этих чувств со спокойной совестью доверяем инженерам человеческих душ - писателям. А сами только изредка будем их касаться.
      Но есть такие функции интеллекта, такие его механизмы, которые, образно говоря, располагаются между "чисто техническими", о которых мы уже рассказали, и "чисто человеческими", в которых робототехника абсолютно не заинтересована. Это функции запоминания, планирования, распознавания образов, принятия решения. О них говорилось пока только косвенно; само собой подразумевалось, что человек, открыв поутру глаза, начинает распознавать образы, вспоминать и запоминать, планировать и принимать решения.
      Очень жаль, что мы не знаем в точности, как эти функции выполняет естественный интеллект. Робототехника достигла уже сегодня такого уровня, когда их техническая реализация становится необходима. Но, может быть, для этого и не надо знать все в точности?
      ПОЛУРОБОТЫ
      МЕХАНИЧЕСКАЯ РУКА
      Человек появился на земле не так просто, как об этом рассказывается в библии. Не одна тысяча лет прошла, пока наш далекий предок догадался встать на задние конечности, выпрямиться, взять передними конечностями палку или камень и начать ими орудовать, приспосабливая для своего обитания окружающий мир.
      Эта работа не прошла для него даром. В результате ее он стал человеком и обзавелся уникальными орудиями труда - руками. Мы теперь знаем, насколько сложна и совершенна их конструкция, какой гибкостью и подвижностью они обладают.
      Любая попытка построить робот - это в первую очередь попытка разработать конструкцию механической руки, чтобы она, подобно человеческой, могла совершать множество разнообразных движений в окружающем пространстве.
      Рука человека не предназначена специально для выполнения какого-то определенного набора операций.
      Она является универсальным орудием, и именно поэтому человек может так ловко действовать, манипулировать самыми различными объектами, предметами, инструментами, чем угодно.
      Каким же минимумом подвижности нужно оснастить механическую руку, чтобы, с одной стороны, не очень усложнить задачу конструктора, а с другой - чтобы все-таки обеспечить этому орудию труда достаточно высокую универсальность?
      Такой минимум легко установить. Свободное тело в пространстве обладает шестью степенями подвижности. Книжка, которую вы сейчас читаете, лежит на столе. В любую точку пространства можно ее переместить, сдвигая вдоль стола (одна степень подвижности), поперек стола (другая степень подвижности), поднимая в направлении, перпендикулярном плоскости стола (третья степень подвижности). Но чтобы книжку поставить, например, на полку, ее нужно не только перенести с одного места на другое, но еще и установить на этом новом месте желательным образом.
      При этом может оказаться необходимым поворачивать ее в собственной плоскости (четвертая степень подвижности), относительно линии корешка (пятая степень подвижности) или относительно линии верхнего или нижнего ее обреза (шестая степень подвижности).
      Рукой мы свободно можем взять книжку со стола и поставить на полку. Три степени свободы в плечевом суставе и три в лучезапястном составляют шесть степеней свободы, которых должно хватить, чтобы сделать необходимые для этого движения. Но попробуйте сделать это, не сгибая руку в локте, то есть не вовлекая в движение еще одну степень свободы. Вы убедитесь, что это неудобно, часто просто невозможно.
      Механическую руку не обязательно делать в точности подобной естественной. Суставы живой руки, как и все суставы нашего тела, устроены так, что сочленяемые ими кости могут только поворачиваться на некоторый угол одна относительно другой. Они не могут вращаться и не могут двигаться поступательно, как может, например, двигаться гладкий валик, вставленный в гладкую трубку. В отличие от живой руки в конструкциях механических рук используют самые различные сочленения подвижных звеньев, допускающие их качательные, вращательные и поступательные движения.
      Почему в живом механизме использованы только шарнирные сочленения с ограниченной подвижностью?
      Да, наверное, все из тех же конструктивных соображений. Представьте себе, что ваша голова относительно туловища может свободно вращаться или хотя бы совершать полный оборот. Казалось бы, страшно удобно! Верти головой сколько угодно! Но как тогда быть с мышцами, которые должны ее вертеть? Какой длины они должны быть? Как быть в этом случае с двенадцатью парными нервами? С кровеносными сосудами, которые снабжают голову питанием? На что их накручивать? Как только откажешься от принятого в живом механизме типа сочленений, так становится ясно, что всю конструкцию соединения головы с телом при этом надо целиком изменить. И с конструкцией руки дело обстоит точно так же.
      В механических руках использованы совсем другие "мышцы" и нет кровеносных сосудов; ограничения, существенные для живой системы, здесь оказываются несущественными. Но зато в механическую конструкцию очень сложно вводить избыточные степени подвижности с такой щедростью, с какой ими снабжена живая рука.