Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2010 № 01

…На первый взгляд может показаться, что Ваката попросту развлекается в рабочее время. На самом деле его эксперименты заказаны влиятельными университетами Страны восходящего солнца, сотрудники которых пытаются воспользоваться появившейся возможностью исследовать невесомость под новыми, порой весьма неожиданными углами зрения.

В «ЮТ» № 2 за 2009 г. мы рассказали, как с экранов фантастических фильмов и полок игрушечных магазинов трансформеры начали перекочевывать в реальную жизнь. Причем проект профессора Марка Йимомаи его коллег оказался не единственным.

Робот «Супербот», конструкцию которого разрабатывают в НАСА, будет состоять из 100 автономных модулей. После спуска на парашютах они способны сами так состыковаться друг с другом, что получится вездеход, выпустить конечности для преодоления крутого препятствия, а потом превратиться в шар и скатиться со склона песчаного холма. И все это — по команде «искусственного разума», принимающего самостоятельные решения в зависимости от изменения окружающей обстановки.

Воплощением проекта в жизнь занимаются специалисты университета Южной Калифорнии. «Можно построить большое количество различных роботов, каждый из которых будет уметь что-то одно. Но такой вариант обойдется слишком дорого, — считает директор лаборатории полиморфической робототехники при университете Вей Мин Шень. — Лучше создать набор модулей, которые смогут по-разному сочетаться друг с другом…»

По словам Вей Мин Шеня, за последние два года удалось создать примерно два десятка прототипов различных модулей «Супербота». Одни оснащены двумя, четырьмя или шестью механическими «ногами», другие передвигаются по принципу змеи. Есть даже прототипы, прыгающие подобно кузнечику или имитирующие шар. Одновременно идет работа над наделением роботов способностью разделяться на части и самостоятельно принимать иную форму. Эти части представляют собой автономные модули, взаимодействующие друг с другом посредством радио- или инфракрасных сигналов.

«Мы наглядно демонстрируем, как при разделении робота обе половины становятся двумя не зависимыми друг от друга машинами, у которых нет четко выраженного центрального мозга», — уточняет директор лаборатории.

По словам Вей Мин Шеня, самой сложной задачей в рамках проекта остается разработка искусственного разума, который позволит «Суперботу» действовать автономно. Здесь большие надежды специалисты возлагают на идею создания так называемых «цифровых гормонов» — своеобразных аналогов гормонов, которые руководят действиями живых существ. Но до этого пока далеко.

В идеале специалисты лаборатории видят свое детище разведчиком иных планет. Трансформер по идее должен без участия человека высаживаться на окраинные планеты и спутники Солнечной системы, монтировать и достраивать, ремонтировать и модернизировать сам себя. Кроме того, его «мозг» будет представлять собой самообучающуюся систему, способную самостоятельно принимать решения в меняющихся условиях окружающего мира.

Конструктор не скрыл также, что интерес к разработкам его коллег проявили военные. Автономные разведчики могут пригодиться на поле боя, а также в качестве исследователей морского дна, полагают эксперты Пентагона.

Химия, как известно, это наука, которая изучает превращение веществ, изменение их состава или строения. Выделение металлов из руд, крашение тканей, выделка кожи, скисание молока — все это результат химических реакций, известных людям с глубокой древности, то есть результат взаимодействия молекул различных веществ. Но как молекулы находят среди множества других молекул наилучшего партнера для взаимодействия?

Познанием этого и занимается новая область науки — супрамолекулярная химия, которая начала свое развитие с работ лауреата Нобелевской премии по химии 1987 года, французского ученого Жана Мари Лена. В Страсбурге он создал международный центр, где занимаются этим направлением.

Одна из главных особенностей супрамолекулярных систем — способность молекул к самоорганизации и самосборке, за счет которых, как известно, существует и функционирует живая природа.

Французский ученый Жан Мари Лен.

«Иногда кажется, что молекулы обладают своего рода разумом и ищут себе партнера столь же целенаправленно, как это делают живые организмы, например, насекомые», — подчеркивает один из учеников нобелевского лауреата, профессор химии Страсбургского университета Александр Варнек.

Однако ученые лишены предрассудков. Они изучают закономерности, позволяющие предугадать, из каких молекулярных «кирпичиков» сама собой будет возведена химическая структура того или иного соединения, какие в нем будут достоинства и недостатки. В итоге можно получить материалы с заранее заданными свойствами.

Ученые выяснили, что в основе процесса распознания молекулами друг друга лежит принцип «ключ — замок». Сколько бы у вас ни было ключей, каждый подходит только к своему замку. То же происходит и в биологических системах: самосборка элементов выполняется на основании молекулярной информации, которую молекулы и умеют читать.

Супрамолекулярные ансамбли бывают очень красивы.

Схемы супрамолекулярных соединений напоминают калейдоскопные узоры.

Способность молекул к самосборке и избирательному взаимодействию друг с другом обеспечивает, к примеру, образование двойных спиралей ДНК или возникновение иммунных реакций.

Процессы распознавания также успешно изучались такими известными российскими учеными, как Михаил Шемякин, Юрий Овчинников, и другими. Свой вклад в эту отрасль науки внесли и американцы Дональд Крам, Чарлз Педерсен, которые вместе с Жаном Мари Леном получили Нобелевскую премию. Несколько лет назад было создано российско-французское научное объединение SupraChem — «Супрамолекулярные системы в химии и биологии». Это очень удачный пример сотрудничества ученых двух стран в отдельно взятой научной области.