Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 112

Занявшись в институте Бурдена электроэнцефалографией мозга (ЭЭГ), Грей Уолтер проявляет себя не только как блестящий нейрофизиолог, открыв, к примеру, дельта- и тета-ритмы мозга, но и как... отличный слесарь. Большинство приборов, необходимых для исследования (ЭЭГ), он изготавливает самостоятельно в небольшой слесарной мастерской института.

Во время Второй мировой войны знания и опыт Грея Уолтера направлены на лечение и реабилитацию людей с черепно-мозговыми травмами. После её окончания он возобновляет исследования, связанные с рефлекторным поведением и работой «кирпичиков» мозга — нейронов.

Воспринимая мозг как сложную систему управления, Уолтер хочет продемонстрировать, что поведение живых существ связано с постоянной обработкой поступающей извне информации и принятием решения о дальнейших действиях, которое передаётся исполнительным механизмам — мышцам.

Именно тогда у доктора Уолтера и возникает желание смоделировать нервную деятельность, создать «искусственную жизнь». Здесь-то и пригождаются его навыки слесаря и электротехника, закреплённые в ходе проектирования первых электроэнцефалографов.

Стоит признать: электромеханические механизмы с сенсорной обратной связью создавались и до творений Уолтера. Так, в 1928 году, демонстрируя тогдашние достижения радиоэлектроники, концерн Philips Radio выпустил Philips Radio Dog, или, сокращённо, Philidog. Особенностью этой электромеханической игрушки было использование фотокатода в качестве сенсора освещённости. Благодаря ему радиопёс Philips следовал за источником света, например фонариком в руке владельца.

Вряд ли поведение Philidog можно назвать осознанным. Скорее, это был автомат, упакованный в игрушечный корпус.

Грей Уолтер же планировал смоделировать осознанное поведение, основываясь на своих обширных познаниях в нейрофизиологии. И у него это получилось! Первым его творением стал ELMER (сокращение от ElectroMechanical Robot). Собранный в буквальном смысле из того, что было под рукой, Elmer представлял собой трёхколесную тележку с электроприводом переднего колеса, управление движением и поворотом которого выполняли два «нейрона» — схемы на основе лампового усилителя и реле.

Базовая схема всех роботов-черепах Грея Уолтера была проста. Датчик света, датчик прикосновений и два ламповых «нейрона»

Один из нейронов был подключен к «глазу» ELMER — фотоэлектрическому элементу. Второй обеспечивал обработку реакции на прикосновение к корпусу. В первом варианте ELMER роль датчика прикосновения выполнял обыкновенный телеграфный ключ. Целевой функцией первой робочерепахи было движение к источнику света, который она искала, целенаправленно поворачивая свой корпус. Датчик прикосновения использовался для обнаружения препятствия и заставлял ELMER давать задний ход. Дифференцирование сигналов от двух датчиков приводило к тому, что ELMER с большим успехом объезжал препятствия и добирался до своей лампочки-кормушки.

Таким образом, черепаха ELMER весьма успешно демонстрировала поведение, напоминающее поведение живого организма, и была фактически первым роботом, основанным на тех же принципах, которым следуют простейшие биологические механизмы.

Между тем у Грея Уолтера были более грандиозные планы. С помощью своих электромеханических роботов он собирался исследовать не только физиологические аспекты поведения живых организмов, но и их психологию. Его интересовали такие понятия, как свобода выбора, саморегуляция, предотвращение дилемм поведения, ассоциативная память и даже зачатки социального поведения.

Что будет, если заставить ELMER решить дилемму буриданова осла и зажечь два источника света? Простейший поведенческий механизм заставлял ELMER колебаться, решая бесконечную задачу выбора из двух равноценных вариантов.

А вот его младшая сестра ELSIE (от Electromechanical robot, Light-Sensitive with Internal and External stability) с лёгкостью разрешала любые буридановы дилеммы. Благодаря поворотному механизму своего фотоэлектрического «глаза» и способности отличать сильный источник света от слабого, ELSIE не только обнаруживала оба источника света, но и выбирала тот, который, по её мнению, был более ярким. После его исследования она находила другие источники и ехала рассматривать их.