В 1948 году британский нейрофизиолог Грей Уолтер создал своего первого робота-черепашку Элмер

В 1948 году британский нейрофизиолог Грей Уолтер создал своего первого робота-черепашку Элмер (Elmer - электромеханический робот). Это была небольшая трехколесная тележка, на которой были установлены два электромотора, питаемых от аккумуляторов. Первый двигатель обеспечивал поступательное движение устройства, второй, расположенный на рулевой колонке, изменял направление движения. Двигатели управлялись с помощью электромагнитных реле. Чувствительными элементами «черепашки» являлся фотоэлемент, расположенный на рулевой колонке, и механический контакт, замыкаемый при наезде на препятствие. Управление поведением осуществлялось с помощью электронной схемы с обратной связью, построенной всего на двух искусственных нейронах.

Несмотря на простое устройство, «черепашка» демонстрировала осмысленное и подчас очень забавное поведение, базирующееся на трех состояниях: поиск света («голод»), поворот к свету, избегание яркого света и препятствий («боль»).

Пока аккумулятор черепахи был заряжен, она вела себя, как сытое животное: при слабом освещении или в темноте она медленно передвигалась по комнате, как будто что-то искала; при столкновении с каким-либо препятствием (буфетом, ножкой стола и пр.) она останавливалась, сворачивала в сторону и обходила это препятствие. Если в комнате появлялся яркий источник света, Элмер вскоре "замечал" его и направлялся к свету (положительный тропизм). Однако, подойдя к свету слишком близко, он отворачивался от него, "боясь" ослепления (отрицательный тропизм). Затем он двигался вокруг источника света, находя для себя оптимальные условия и непрерывно поддерживая их (гомеостазис). По мере разряда аккумулятора черепаха начинала проявлять все больший интерес к источнику света, так как он освещал «кормушку» - место для зарядки аккумулятора. Когда аккумулятор был разряжен настолько, что нуждался в подзарядке, черепаха смело направлялась к источнику света и подключалась к питающим контактам зарядного устройства. Получив «пищу» - новый запас электроэнергии, она отходила от зарядного устройства и вновь блуждала по комнате в поисках неосвещенного угла.

Другая черепаха - Элзи (Elsie - Electro-Light sensitiv - электросветочувствительный робот) - вела себя немного иначе: более активно реагировала на малейшие изменения освещенности, быстрее и больше двигалась, расходовала больше энергии и чаще посещала кормушку.

Между двумя источниками света "черепашки" совершали путешествия от одного к другому наподобие буриданова осла, который, как известно, умер от голода, находясь между двумя одинаковыми копнами сена, не будучи в состоянии выбрать, какая из них вкуснее. Две черепашки "видели" и "узнавали" друг друга по зажженной лампочке и ползли друг другу навстречу.

Еще более интересной была третья черепаха - Кора (Cora - Conditional Reflex Automat - автомат условного рефлекса). Этот кибернетический зверек обладал не только "зрением" и "осязанием", но еще и "слухом": к его органам чувств Грей Уолтер добавил микрофон. Кроме того, его можно было обучать, вырабатывая у него что-то вроде условного рефлекса (благодаря наличию элемента памяти в виде конденсатора, способного в течение некоторого времени сохранять накопленный электрический заряд).

Уолтер вырабатывал у своей черепашки Коры условный рефлекс, обучая ее останавливаться перед препятствием и сворачивать в сторону по звуковому сигналу - свистку. Для этого он подавал сигнал (свисток) всякий раз, когда Кора при своем движении по комнате натыкалась на какую-либо преграду. Сначала черепашка не обращала внимания на свистки. Однако вскоре у нее вырабатывался условный рефлекс: по сигналу свистка она останавливалась, отступала назад и сворачивала в сторону, даже если перед ней никакого препятствия не было. Но выработанный таким образом условный рефлекс вскоре исчезал, если Кору часто обманывали, подавая сигнал свистка при отсутствии перед ней преграды.

Поведение, демонстрируемое роботами Грея Уолтера, придавало им большое сходство с настоящими живыми существами, отличительной особенностью которых является именно умение действовать целесообразно, с учетом окружающей обстановки. Взаимодействие между "нервной системой" его "черепашек" и средой создавало неожиданное и сложное поведение. "Черепашки" никогда точно не повторяли свое поведение, но всегда действовали в рамках общего поведенческого образца так, как это делают живые существа.

В дальнейшем подобные устройства, моделирующие поведение живых организмов, стали предметом пристального внимания и изучения. Широкую известность получили мышь, отыскивающая дорогу в лабиринте, которую построил американский математик и кибернетик Клод Шеннон (Claude Elwood Shannon); белка, собирающая орехи и относящая их в гнездо, созданная американцем Эдмуном Беркли (Edmund Berkeley); электронные лисицы Барбара и Джоб, изготовленные французским физиком Альбером Дюкроком (Albert Ducrocq), черепаха Эйхлера, которая могла реагировать на свет, звук и прикосновение (одновременное воздействие двух раздражителей - прикосновения и звука - вызывало возникновение условного рефлекса).

Комментарии: