История технической игрушки

| Категория реферата: Рефераты по культуре и искусству
| Теги реферата: тезис, рефераты бесплатно скачать
| Добавил(а) на сайт: Ruchkin.

В 1933 г. на выставке "Столетие прогресса" в Чикаго робот использовался в качестве лектора. Начиная лекцию о процессе пищеварения, он расстегивал жилет, открывая грудь и живот, стенки которых были прозрачными, и показывал пальцем пищевод, желудок, кишечник и печень, объясняя строение внутренних органов.

Ряд роботов, управляемых по радио, сконструировал и построил в эти же годы в Австрии инженер Август Губер. Эти роботы ходили, двигали головой и руками, мигали, курили, разговаривали по телефону. Немало других конструкторов отдали тогда дань идее создания искусственного электромеханического человека, могучего и покорного слуги своего хозяина. При этом многие всерьез полагали даже, что именно такие роботы и заменят в будущем (подобно роботам в пьесе К. Чапека) на заводах и фабриках живых рабочих и служащих. Однако в дальнейшем стало ясно, что подобные роботы - это, в сущности, такие же игрушки, какими были андровды XVIII в., хотя они и построены с применением последних достижений электроники и автоматики.

Не случайно и в технических игрушках для детей, начиная с 30-40-х гг. нашего века, все больше стало находить применение электричество: замена пружинного механического двигателя электромоторчиком с батарейкой, а также использование лампочек, звонков и других подобных деталей и узлов делали электрифицированные игрушки гораздо более эффектными, интересными и занимательными по сравнению с их чисто механическими собратьями.

В 50-х годах нашего столетия конструкторы роботов стали наделять свои создания новыми способностями — действовать не только по "жесткой", заранее заданной программе, но и с учетом условий, определяющихся обстановкой, окружающей средой. Самый простой из таких автоматов был построен по предложению "отца кибернетики" Норберта Винера. В зависимости от характера регулировки это кибернетическое устройство можно было рассматривать либо как стремящуюся к свету моль, либо как бегущего от света клопа.

Конструкция представляла собой небольшую тележку с электродвигателем, питающимся от батарейки, помещенной на этой же тележке. Управление движением тележки осуществлялось с помощью двух фотоэлементов и электронных усилителей. При одинаковой освещенности обоих фотоэлементов управляющая система находилась в равновесии, двигатель оставался выключенным, и тележка была неподвижна. При более сильной освещенности одного из фотоэлементов равновесие нарушалось, срабатывало реле, включая двигатель. В зависимости от направления вращения двигателя тележка начинала двигаться либо в одну, либо в другую сторону до тех пор, пока не уравнивались освещенности обоих фотоэлементов. Моль была отрегулирована так, что при срабатывании реле тележка двигалась в сторону более яркого свети. Клоп же, наоборот, стремился спрятаться от света и общаривал комнату в поисках темного угла.

Английский физиолог Грей Уолтер сконструиропал несколько более сложных устройств подобного типа, получивших впоследствии название "черепах", так как они действительно напоминали этих животных своим внешним видом и медлительностью действий. Черепаха Эльмер (электромеханический робот) была выполнена в виде небольшой трехколесной тележки, на которой были установлены два мотора (ход вперед и поворот), несколько электромагнитных реле, электронная аппаратура и питающий аккумулятор. Пока аккумулятор черепахи был заряжен, она вела себя как сытое животное: при слабом освещении или в темноте она медленно передвигалась по комнате, 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, Эльмер вскоре замечал его и направлялся к свету, но не подходил к лампе слишком близко, "боясь" ослепления. 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 — Эльзи (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.

Еще более интересной была третья черепаха Г. Уолтера — Кора (Conditional Reflex Automat — автомат условного рефлекса). Этот кибернетический зверек обладал не только "зрением" и "осязанием", но еще и "слухом": к его органам чувств конструктор 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).

Как известно, условный рефлекс — результат обучения, привычки. Недаром англичане называют его Learned reflex, т. е. наученный, выученный рефлекс. Если много раз повторять демонстрацию условного рефлекса, не подкрепляя его, т. е. не проводя время от времени совместного действия безусловного и условного раздражителей, то условный рефлекс затухает (забывается) и в конце концов исчезает совсем.

Конструктор 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 стал вырабатываться 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.

Своеобразные черты поведения описанных кибернетических игрушек придавали им большое сходство с настоящими живыми существами, отличительной особенностью которых является именно умение действовать целесообразно, с учетом окружающей обстановки. Поэтому в дальнейшем подобные устройства, моделирующие поведение живых организмов, стали предметом пристального внимания и изучения ученых-кибернетиков, да и не только ученых. Энтузиастами в разных странах был изготовлен целый зверинец кибернетических животных: черепах, лисиц, белок, собак и т. п. Широкую известность получили мышь, отыскивающая дорогу в лабиринте, которую построил американский кибернетик Клод Шеннон; белка, собирающая орехи и относящая их в гнездо, созданная американцем Эдмуном Беркли; лисицы Барбара и Джоб, изготовленные французским ученым Альбером Дюкроком, и др. Оригинальную черепаху построили сотрудники Института автоматики и телемеханики АН СССР Р. Р. Васильев и А. П. Петровский. В Ленинградском электротехническом институте был сконструирован щенок, реагировавший на пищу и свет. Вместо свистка в качестве условного раздражителя было использовано нажатие на его хвост.

В 60—70-х гг. изготовлением подобных роботов и "киберов" стали увлекаться студенты научных кружков и обществ, а затем отдельные радиолюбители и даже юные техники. Все больше таких конструкций экспонировалось на выставках технического творчества, их описания стали появляться на страницах научно-популярных изданий. И здесь неожиданно выяснилось, что, помимо большой науки и техники, увлечение моделированием функций живых организмов раскрывает широкие и заманчивые перспективы и в иной области.

Во-первых, основные идеи и принципы устройства и действия таких электронных конструкций привлекли внимание инженеров, технологов, дизайнеров и других специалистов, занятых в индустрии игрушек: реализация этих идей и принципов в данной отрасли массового производства оказалась весьма эффективной и интересной. И вот, потеснив плюшевых мишек и механические заводные игрушки, на прилавках магазинов и секций детских товаров появились их младшие электронные собратья — умные черепашки, жуки и даже космические корабли и планетоходы, внутренняя начинка которых порой напоминает средней сложности радиоприемник. На радость нашим малышам они умеют не только передвигаться, подчиняясь командам своих юных повелителей, но также демонстрируют всевозможные звуковые и световые эффекты, решение разнообразных логических задач и многое другое, т. е. делают все, что позволяют средства современной электроники.

Во-вторых, не осталось незамеченным и то обстоятельство, что конструирование и изготовление кибернетических игрушек и разнообразных электронных устройств-автоматов оказывается теперь под силу не только специалистам-профессионалам, но и любителям. Специально для них наша промышленность стала выпускать теперь в широком ассортименте детали, узлы, комплекты, наборы различных электронных устройств — их все больше появляется на прилавках магазинов. Специально для них в популярных технических изданиях даются описания разнообразных конструкций пбдобного рода и приводятся рекомендации по их изготовлению и налаживанию: твори, выдумывай, пробуй! Так что любой из юных энтузиастов, сообразуясь со своими интересами, опытом и возможностями, может испытать свои силы в конструировании и постройке электронных игрушек-автоматов.