Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 112

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.

Именно ELSIE суждено было стать знаменитостью, демонстрируемой на фестивале британской науки в 1951 году. И, кстати, её любовь к женским ножкам, так эмоционально расписанная газетчиками, стала результатом её более продвинутой светочувствительной схемы. Привлекали ELSIE, конечно, не ножки, а блики света на капроновых чулках. Повинуясь своему исследовательскому инстинкту, ELSIE и льнула к этим «кормушкам».

Ещё один интересный эксперимент выполнялся с несколькими ELSIE, когда у каждой на «носу» зажигали лампочку. Робочерепахи немедленно находили себе подобных и начинали исполнять сложные па, то приближаясь, то отдаляясь друг от друга. Помогали им в этом датчики прикосновений, обеспечивающие обратный ход при столкновении с себе подобными. Поставив перед ELSIE с горящей на носу лампочкой зеркало, можно было наблюдать подобие ритуального танца, словно робочерепаха пыталась познакомиться со своим отражением.

Между тем Грей Уолтер усложнял схему своих роботизированных черепах. Его следующее творение CORA (от Conditioned Reflex Analogue) было экспериментальным образцом и не получило такого широкого признания публики, как ELSIE. Между тем именно CORA поразила собственного создателя, продемонстрировав зачатки не запрограммированного заранее поведения. Целью создания CORA было моделирование выработки условного рефлекса.

И если ELMER и ELSIE Уолтер называл Machina Speculatrix (машина-исследовательница), то для CORA вполне подходило название Machina Docilis — машина, способная обучаться.

В дополнение к фотосенсору и датчику прикосновения CORA имела микрофон, настроенный на звук определённой частоты. А её «нейронная» схема была усложнена, получив подобие кратковременной памяти. Когда черепаха натыкалась на препятствие, исследователь закреплял это событие, дуя в полицейский свисток (именно на его частоту и был настроен третий усилитель CORA). Дифференциация двух сенсорных воздействий запоминалась роботом в виде единой реакции — объезда препятствия.

"Чудо" происходило после того, как исследователь убирал препятствие. Свисток заставлял CORA объезжать несуществующую табуретку, демонстрируя тем самым выработку условного рефлекса.

Между темё Грей Уолтер попытался усложнить поведение CORA. Он использовал то обстоятельство, что английские полицейские свистки являются двухтональными. Именно на второй тон свистка Уолтер и настроил ещё один слуховой контур CORA, связав его с поиском источника света. Теперь он тренировал CORA, выдавая один вид свиста прежде, чем черепаха касалась препятствия, а другой — прежде чем она обнаруживала свет.

Но что произойдёт, если задать сразу два отверстия, выдав одновременно два тона? Реакция CORA на эту дилемму была очень похожа на реакцию живого существа. В результате обработки такой противоречивой информации черепаха забилась в тёмный угол, нервно передвигаясь в нём, словно бы успокаивая сенсорную перегрузку. И только по прошествии времени её контуры пришли в норму и она вновь обрела покой и способность искать «кормушку».

Доктор Уолтер посвятил исследованию поведения CORA много времени. В частности, пытался обучить её преодолевать лабиринт.

Последней робочерепахой, созданной Уолтером, была IRMA (Innate Releasing Mechanism Analogue). С помощью нескольких экземпляров IRMA нейрофизиолог пытался исследовать аспекты поведения живых существ в группе себе подобных. Особенностью IRMA была адаптация её поведения в группе в ходе совместного поиска источника света.

Сегодня подобные механизмы мы называем автономными агентами, или " аниматами", но во времена Уолтера кибернетика только-только становилась на ноги. И английский нейрофизиолог невольно стал её апологетом в Великобритании.