Текст книги "100 великих достижений в мире техники"

На старте – энтомоптеры

Помните «Сказку о царе Салтане»? Князь Гвидон, которому надо было узнать кое-какие тайны царского двора, поступал очень хитро. Превращался в шмеля, комара или иное насекомое, незаметно доплывал на корабле до царского дворца, а потом и проникал внутрь…

Сказка, конечно, – ложь, да в ней намек…

Диверсанты, засланные в тыл условного противника, как-то не обратили внимания на вьющуюся над ними небольшую птичку. И были весьма удивлены, когда узнали, что именно благодаря этой «птичке» затеянная ими операция провалилась, а сами они попали в плен.

Подобный эпизод, говорят инженеры, может стать реальностью уже через пару лет. В нескольких лабораториях мира, специализирующихся в области миниатюризации и робототехники, создаются, в частности, летающие самолетики величиной с ладонь, снабженные дистанционным управлением.

Инициатором этого направления на Западе явилась научно-исследовательская организации Министерства обороны США, название которой по первым буквам ее английского названия выглядит так – DARPA.

«По величине и подвижности ваши микророботы не должны уступать колибри», – наставляют конструкторов заказчики. В переводе на язык техники это означает – дальность полета порядка 10 км, скорость – 80 км/ч, длительность автономной работы – хотя бы 3–5 ч.

Конструирование микролетов – непростое дело. «Любой авиамоделист понимает, что глупо ждать о самолета, просто уменьшенного до карманных размеров, хорошего полета, – считает Уильям Дэвис, руководитель новой программы в лаборатории Линкольна при Массачусетском технологическом институте. – Тут законы аэродинамики действуют иначе, чем в мире больших летательных аппаратов».

Энтомоптер, разработанный Робертом Майкельсоном

Одна из лабораторий, например, полгода бьется над выбором оптимальной величины и конфигурации пропеллера. Другая решает проблему, как бороться с воздушными вихрями, для которых микролеты – просто игрушка. А какими должно быть навигационное оборудование для таких крох?.

«Для микролетов нужна и совершенно новая технология производства, – говорит Роберт Майкельсон, главный инженере научно-технического института в Атланте, штат Джорджия. – Традиционная тут не подходит»…

Когда все трудности были осознаны исследователями, началось выполнение программы по созданию микролетов. На три года отпущено 35 млн долларов, но участники работ жалуются, что этого им мало.

Эксперты полагают, что подобные летательные аппараты не должны превышать 15 см, иметь массу – не более 100 г. Правда, полезная нагрузка при этом уменьшается до 14 г, но и этого оказывается вполне достаточно для микротелекамер последнего поколения. Зато такую «птаху» уже куда труднее заметить и обезвредить. Тем более что она развивает скорость до 60 км/ч.

Еще один недостаток: удалиться от своей базы микролет пока может не более чем на 5 км, иначе слабый сигнал будет попросту забит помехами. Тем не менее и достигнутому рады фронтовые разведчиков, корректировщики артиллерийского и минометного огня. Могут «микроптахи» нести на себе акустические датчики, сигнализирующие о приближении танков, а также сенсоры радиации, химического и бактериологического оружия…

Немалое внимание обращают конструкторы и на простоту управления микролетами. Любой солдат должен иметь возможность запустить его и тут же забыть о его существовании. Большинство своих операций по управлению полетом, снятию информации микролет осуществляет автономно, передавая на землю добытую информацию и получая с пульта управления лишь общие указания: «Повернуть налево… Снизиться до высоты 50 м… Увеличить скорость…»

Уильям Гарвей, руководитель группы микролетчиков из корпорации «Интелледжин автомейшн», расположенной в Роквелле, штат Мэриленд, рассказал, что его коллегам удалось изготовить микролет длиной в 5 см, использовав традиционные технологии, применяемые авиамоделистами. Топливом служит спирт, а мотор представляет собой уменьшенную вдвое копию авиамодельного движка.

Другие исследователи вносят в конструкцию более радикальные изменения. Девид Стиклер, например, полагает, что для таких случаев более приемлема дисковидная форма, напоминающая «летающие тарелки». «Выпуклый сфероид может, если нужно, лететь медленнее других микролетов и использует топливо более рационально», – говорит он. Однако главное новшество в этом проекте – не форма аппарата, а его двигатели – турбины длиной около 6 см и диаметром порядка 1 см. Их проектируют в Массачусетском технологическом институте.

Впрочем, Роберт Майкельсон из научно-технического института в Атланте свой летающий аппарат, названный «энтомоптер», предлагает оснастить принципиально новым источником энергии – химической мышцей, выполняющей нечто вроде возвратно-поступательного движения за счет экзотермической реакции. Мощность такого двигателя всего 1 Вт, но этого уже вполне достаточно, чтобы привести в действие миниатюрную конструкцию. Благодаря искусственным мышцам энтомоптер сможет, махая крылышками, подниматься ввысь и опускаться.

Майкельсон получил патент на свое изобретение. Его группа успешно испытала ползающую, но пока еще не летающую модель. «Когда мы построим летающий энтомоптер, то поначалу он будет иметь не два крыла, а четыре, как бабочка, – рассказывает Майкельсон. – А со временем эта “бабочка” должна научиться еще и прыгать, словно кузнечик. Словом, кибер должен уметь делать, что умеют настоящие насекомые».

И вот для чего это надо…

Представьте себе: возле дома, обрушившегося в результате землетрясения, ведутся спасательные работы. Казалось, люди обшарили уже все развалины. Но не остался ли кто-то в глубине завала? Ответить на этот вопрос опять-таки помогает небольшое существо, на сей раз больше смахивающее на паука. Оно проворно устремляется в глубь развалин и вскоре подает сигнал: «Человек под большой балкой». Вскоре пострадавшего извлекают на поверхность и отправляют в госпиталь.

И это лишь одна из возможностей применения энтомоптеров. Они могут быть использованы во время спасательных работ при землетрясениях, при ликвидации пожаров, для наблюдений за дорожным движением, состоянием лесов и т. д.

Название «энтомоптер» происходит от греческого «энтомо» – «насечка, неровность» (намек на неровности крыла также запечатлен в русском слове «насекомое») и «птер» – «крыло».

Сегодня первые крылатые роботы уже летают. Правда, они еще довольно велики и неуклюжи. Но уже понятно, что принципиальные трудности на пути их совершенствования вполне преодолимы.

Так что, как видите, осуществление идеи, взятой из пушкинской сказки, уже не за горами.

Настоящий ли вы Джеймс Бонд?
или Как обмануть детектор лжи

«Я, имярек, заявляю, что согласен пройти проверку на полиграфе добровольно, без принуждения. Мне объяснили процедуру проверки, и я не имею возражений по существу ее проведения. Настоящим я полностью освобождаю специалиста, проводящего обследование, от всех претензий и исков в связи с проверкой, не возражаю против передачи результатов проверки заинтересованной стороне. Мне было разъяснено, что никто не может заставить меня против моей воли проходить эту проверку. При этом я утверждаю, что не имею каких-либо заболеваний, которые бы препятствовали проверке на полиграфе…»

С чего начинается проверка? Такова стандартная форма заявления, заполняемого при прохождении обследования на детекторе лжи. Ставлю дату, подпись на бланке и чувствую, что ладони мои уже предательски вспотели. Ну а что дальше будет?.

Я глубоко вздыхаю напоследок вольной грудью и подставляю ее, эту самую грудь, под широкие ленты с датчиками. Раз! – один бандаж опоясывает верхнюю часть груди. Два! – второй проходит пониже, чуть ли не на уровне живота.

– Не жмет? – участливо спрашивает меня проводящий исследование психофизиолог, кандидат медицинских наук и он же заместитель генерального директора НПЦ «Инекс-полиграф» Александр Борисович Васильев. – Если жмет, не стесняйтесь, скажите – бандаж можно ослабить…

– Нет, вполне терпимо, – говорю я и подставляю пальцы рук. На правой мне закрепляют два датчика, замеряющие кожно-гальванические реакции организма (проще говоря, отмечающие, насколько я потею при ответе на тот или иной вопрос), на левой – датчик, который будет отмечать, как холодеют или теплеют кончики пальцев, а заодно и перепады кровяного давления.

– В вашем случае полагаю, что трех каналов информации – частоты и глубины дыхания, кожно-гальванической реакции и кровяного давления – вполне достаточно, – отмечает мой собеседник. – В принципе, таких каналов может быть 5 или 8, а то и еще больше…

При этаких словах я начинаю ерзать на стуле, вспомнив, что в начале нашего разговора Александр Борисович отмечал, что в некоторых случаях скрытые датчики монтируют и в сиденье кресла, на котором располагается испытуемый. Эти датчики отмечают, насколько он спокойно сидит, не напрягает ли излишне мышцы – таким образом, оказывается, можно в известной степени управлять бросками кровяного давления. Но нет, кажется, подо мной обыкновенный стул, никаких датчиков я не ощущаю.

Впрочем, чего это я так забеспокоился? Просто мне хотелось испытать на собственной шкуре, что чувствует человек, когда его подвергают испытаниям на детекторе лжи, или, говоря по-научному, на полиграфе. Тем не менее волнуюсь, вон даже лоб испариной покрылся. Впрочем, меня предупреждали – это нормальная реакция испытуемого. Уж очень все мы не любим, когда нас выводят на чистую воду…

Каковы истоки? Китайские императоры несколько тысячелетий тому назад применяли такой «детектор»: испытуемому давали горсть сухого риса и велели его есть. Если человек не волновался, слюны во рту выделялось достаточно, он мог прожевать и проглотить рис. Если же во рту пересыхало, его ждали крупные неприятности – считалось, тем самым он подтверждал, что совесть его нечиста.

Средневековые арабы поступали и того жестче: на язык испытуемого клали кружок раскаленного металла, скажем монету. И горе тому, у кого на языке вскакивал волдырь. Ему тут же этот самый лживый язык и отрезали…

Истоки современного детектора лжи (он же лай-детектор, или полиграф) восходят к концу прошлого столетия, когда итальянский врач Цезаре Лаброз сделал открытие: частота пульса увеличивается, когда человек лжет. Это случилось в 1895 году – так что детектор лжи, можно считать, недавно отпраздновал свое 115-летие. Двадцать лет спустя соотечественник Лаброза – Витторио Бенусс – заметил, что при вранье увеличивается не только частота пульса, но и количество вдохов и выдохов в минуту. Полученные знания тут же были применены на практике – в годы Первой мировой войны пойманным шпионам во время допросов стали делать соответствующие замеры.

Работа детектора лжи основана на проверке реакций человеческого организма

Однако подлинную популярность подобные приемы приобрели в США. В начале 20-х годов XX века американский физиолог и юрист Уильям Мартсон в ходе процесса по делу об убийстве измерил кровяное давление у подозреваемого по фамилии Фрей. Давление оказалось нормальным: на основании этого Мартсон сделал заключение, что обвиняемый невиновен. Присяжные, впрочем, не приняли доказательств – подозреваемый был осужден на пожизненное заключение. Через три года поймали настоящего убийцу, и репортеры тут же вспомнили о методе Мартсона.

После этого за дело взялся Джон Ларсон, полицейский из Калифорнии, который и разработал аппарат, непрерывно регистрировавший кровяное давление, частоту пульса и записывавший данные на самописец. Стоило задать обвиняемому несколько вопросов относительно совершенного преступления, как на ленте тут же вырисовывались эмоциональные пики, даже если человек и не сознавался. «Дожать» обвиняемого после этого не составляло особого труда. Многие «раскалывались», как только им показывали запись и объясняли, что значат те или иные кривые.

Последователи Ларсона еще больше усовершенствовали прибор, прибавив измеритель потовыделения и разместив устройство в компактном чемоданчике. Примерно в таком виде полиграф дожил до наших дней. Только ныне для удобства пользования к датчикам и самописцу добавился еще и персональный компьютер-ноутбук, на дисплее которого и высвечиваются кривые.

Процедура обследования. Васильев тем временем закончил приготовления, повернулся ко мне:

– Помните, на любой вопрос вы отвечаете только «да» или «нет». Готовы?

Я проглотил слюну и молча мотнул головой.

– Начали. Первый вопрос: «Вы любите сладкое?»

«Всего-то, – пронеслось в голове. – Кто же его не любит?.» И я сказал:

– Да!

Несколько последующих вопросов были не сложнее первого, и я поуспокоился. И тут…

– Воровали ли вы в возрасте до 16 лет?

Я готов был выпалить возмущенное «нет», но вовремя спохватился: «А яблоки в соседском саду?.» Пришлось нехотя сказать «да».

Еще несколько нейтральных вопросов и снова коварный:

– Вы пришли к нам выведать интересующую вас информацию?

После секундного замешательства я сообразил, что взять интервью – это и есть «выведать интересующую информацию». Ответ я дал положительный, но компьютер наверняка зафиксировал и мою заминку, и вспотевшие ладони, и участившееся дыхание…

– Потребляете ли вы наркотики?

– Нет.

– А раньше потребляли?

– Нет. (В голове между тем мысль: «Раньше-то я курил. А кое-кто из экспертов ныне никотин относит к наркотикам…»)

И это было отмечено в памяти компьютера…

Так мы еще беседовали минут тридцать – сорок. За это время я успокоился, расслабился, стал замечать, что некоторые вопросы повторяются по второму, а то и третьему разу. Правда, формулировка их несколько отличалась, но суть оставалась прежней…

– Ладно, достаточно, – сказал, наконец, Александр Борисович. – Конечно, ваши ответы нуждаются еще в дополнительном анализе. Однако даже сейчас, так сказать навскидку, могу сказать – общая реакция положительная. Если бы вы устраивались к нам на работу, я бы, пожалуй, вас взял…

Да, уважаемые сограждане, готовьтесь к тому, что детекторы лжи вскоре могут появиться во многих отделах кадров. Во всяком случае, специалисты фирмы «Инекс-полиграф» уже сегодня выполняют заказы на тестирование тех или иных лиц по заказам банков, коммерческих структур и т. д.

И не стоит по этому поводу особо рвать и метать. Ведь не возмущаетесь же вы, заполняя сегодня анкету при приеме на работу? Причем в ряде случаев анкета достаточно обширная, и ваши ответы потом проверяются 2–3 месяца спецслужбами.

– Иногда заказчики ставят нам специальные задания для тестирования, – продолжал разговор Васильев. – Скажем, один управляющий банка сделал такое заявление: «Меня не интересует, пьет человек или нет. Я и сам к рюмочке прикладываюсь. Вы, пожалуйста, выясните, азартный он человек или нет? Если играет, я его и на порог не пущу – он же меня по миру пустит…»

Есть своя специфика и при опросе лиц, чья профессиональная деятельность связана с материальной ответственностью, с прохождением через руки больших денежных сумм. Конечно, обследование ведется в таком случае более дотошно (бывает, и достаточно жестко – в перечень включаются вопросы, которые в обыденной жизни задавать не принято: о сексуальных наклонностях, пагубных привычках, уровне потребностей).

И уж «раскрут» идет по полной программе, когда ведется расследование уголовного дела или есть подозрения в шпионаже.

– Александр Борисович, но, с другой стороны, ЦРУ, говорят, ныне отказывается от полиграфа, поскольку тот же Олдрич Эймс трижды успешно проходил проверки на таком аппарате. Стало быть, ничего, кроме излишней нервозности, такие проверки не дают…

– Говоря иначе, вы хотите выяснить, насколько легко перехитрить детектор лжи? Да, тренированный человек вполне может обмануть прибор. Более того, могу дать вам простой совет. Выпейте перед обследованием 10–15 чашек крепкого кофе – тогда все реакции вашего организма изменятся. Или пару литров пива – тогда ваши мысли будут заняты другим… Тем не менее, уверяю вас, обмануть детектор намного сложнее, чем многих людей. Хотите проведем еще эксперимент?

И мы провели. Я задумал число в пределах десятка. Александр Борисович последовательно стал перебирать цифры, называя их вслух. И хотя я последовательно говорил «нет», он все-таки назвал задуманную мною цифру. Пик на экране полиграфа вырисовался возле «семерки».

Завтра начинается сегодня. Вот так работает один из первых отечественных полиграфов. История его создания в общем-то довольно обыденна. В свое время полковник А. Б. Васильев работал с различными моделями импортных полиграфов и понял, что ничего исключительного они не представляют. В 1992 году накопленный опыт он и его коллеги – Анатолий Валерьевич Поляков и Игорь Евгеньевич Дудник – обобщили и подали патентную заявку на «Устройство для контроля физиологической информации». В марте 1994 года был получен патент, и дальше дело пошло своим чередом. От первого опытного образца специалисты перешли к серийному.

Так что, если у вас есть желание, вы можете приобрести неплохой полиграф примерно за 5000 долларов США. Аналогичные приборы за рубежом стоят от 12 до 18 тыс. долларов, а то и более. Качеством же приборы импортным не уступают. Как только патент был обнародован, на фирму тут же пожаловала представительная американская делегация, которую возглавлял Гордон Борланд, ответственный сотрудник соответствующего ведомства, работающего на ЦРУ и Пентагон. Специалисты не только тщательным образом ознакомились с оборудованием на месте, задали не один десяток вопросов, но и один комплект оборудования увезли с собой – для дальнейшего тщательного изучения.

– Не боитесь, что скопируют?

– Во-первых, у нас есть патентная защита. Во-вторых, мы ведь тоже не стоим на месте: ныне ведем разработку усовершенствованной, еще более компактной модели. Видите, какая получается? – Александр Борисович продемонстрировал коробку размерами с переносной радиоприемник.

Так что, глядишь, вскоре очень многие деловые люди будут носить в карманах портативные детекторы лжи, замаскированные, скажем, под мобильные телефоны.

Да что там бизнесмены! Каждый из нас теперь будет иметь дело с таким детектором. Дело в том, что летом 2011 года Сбербанк начал тестирование нового высокотехнологичного банкомата со встроенным детектором лжи.

Разработка Петербургского центра речевых технологий умеет не только сканировать паспорт, снимать отпечатки пальцев, делать трехмерный фотоснимок лица, но и распознавать интонации, а также тембр голоса клиента.

– Система голосовой навигации позволит клиенту проходить через все этапы заказа банковских услуг посредством голосовых команд, – пояснили эксперты Сбербанка. – Она не только дает подсказки и задает вопросы для комфортной и быстрой навигации клиента по меню, но и одновременно анализирует эмоциональное состояние клиента. И если автомат решит, что клиент излишне волнуется, путается в своих ответах и пытается говорить чужим голосом, то денег не даст. Зато подаст сигнал тревоги.

Во время «обучения» терминала использовались базы данных правоохранительных органов, в частности ФСБ. В качестве исходного материала взяты образцы голоса тех людей, которые лгали во время проведения допроса. А оригиналы «голосовой подписи» клиентов будут храниться в чипах на банковских картах пользователей.

Вот тогда жизнь начнется! Лишний раз и не соврешь…

Что можно сделать силой мысли?

По телевидению недавно показали, как девочка в оранжевом шлеме силой мысли сдвинула с места игрушечный паровозик. Забавная игрушка служит демонстрацией серьезных возможностей современной науки и техники.

Почти фокус… Показанное на телеэкране – публичная демонстрация устройства, созданного сотрудниками японской компании Hitachi. Работает оно довольно просто. Датчики шлема сканируют живые ткани в инфракрасном диапазоне на глубине нескольких сантиметров, определяя таким образом уровень гемоглобина в коре головного мозга. По нему устанавливается объем крови в той или иной области мозга. Если объем крови увеличивается, значит, человек о чем-то думает; если нет – значит, нет и мысленного приказа. Таким образом, получается, что данная игрушка вовсе не читает мысли, а просто реагирует на прилив крови к голове.

Иное дело, когда с помощью датчиков исследователи пытаются считывать те слабенькие электромагнитные сигналы, которые излучает мозг при своей работе. В простейшем случае – при снятии энцефалограмм – медики таким образом пытаются понять: здоров мозг или нет, какие области его функционируют?

Исследования нейронной активности мозга помогают при лечении некоторых болезней, а также уже в настоящее время позволяют узнать, говорит человек правду или нет. Причем вскоре детекторы станут непосредственно реагировать на мысли человека. Как выяснилось, если он лжет, то возбуждается один центр в коре головного мозга, если говорит правду, то другой…

Зримые мысли. Ну а там, как полагают специалисты, недалеко останется и до чтения самих мыслей. Они будут фиксироваться столь же ясно, как если бы человек произносил их вслух. Причем для этого вовсе не надо будет вживлять электроды. Достаточно будет настроить специальный приемник на «мыслеволну» данного человека.

Мысль может управлять роботом

Во всяком случае, прогресс в области технологий компьютерной обработки энцефалограмм уже позволил создать готовую к серийному производству адаптивную систему, позволяющую вводить информацию в компьютер одним усилием мысли.

Как сообщает Space Daily, группа ученых из государственного центра Wadsworth в Олбани, штат Нью-Йорк, представила на Международной выставке передовых технологий в Париже интерфейс-систему для непосредственной передачи сигналов мозга в компьютер Brain Computer Interface (BCI).

Работу интерфейса продемонстрировал для посетителей выставки один из его создателей, доктор Питер Брюннер. Надев легкий шлем с двумя десятками проводов, он одним усилием мысли написал на большом демонстрационном экране приветствие на французском языке: «B-O-N-J-O-U-R».

В основе изобретения лежит технология, позволяющая преобразовывать сигналы мозга в цифровые электрические импульсы, которые затем расшифровываются компьютером и воспринимаются как конкретные команды.

«Система совершенно не связана с мышцами и нервами, – прокомментировала действия своего коллеги соавтор изобретения, доктор Тереза Селлерс, – поэтому она применима даже для полностью парализованных людей, не способных ни говорить, ни двигаться».

В родном Отечестве. Аналогичные работы ведутся и в нашей стране. Не так давно в Политехническом музее в Москве журналистам продемонстрировали технологию «распознавания воображаемых образов». Проще говоря, компьютер угадывал, о чем думает человек. Оператор надевал себе на голову устройство, похожее на ободок, и несколько минут сосредоточенно смотрел на дисплей. От него требовалось запомнить, а затем мысленно воспроизвести одну из двух картинок, предлагаемых системой, – автомобиль или гамбургер. Компьютер распознавал задуманный образ и выводил его на большой экран.

Суть дела опять-таки в том, что при восприятии разных изображений активизируются различные участки мозга, пояснил доктор биологических наук Александр Фролов, главный научный руководитель проекта. Допустим, вы смотрите на одного человека – возбуждаются определенные нейроны, перевели взгляд на второго – активны другие. Всякий набор таких клеток будет уникальным. Как следствие – уникальна и энцефалограмма, отвечающая за конкретную картинку. Получается, что по ней можно определить, на что именно человек смотрит.

Из научных опытов уже пытаются получить и конкретную пользу. В лаборатории физиологии сенсорных систем Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН создали компьютерную программу, которая позволяет писать на экране слова и даже целые фразы без помощи рук.

По словам Елены Михайловой, главного научного сотрудника лаборатории, 40 электродов шлема, надетого на голову испытуемого, фиксируют изменения электрической активности его мозга. И после некоторого процесса обучения человек уже способен силой мысли заставить компьютер отображать на экране собственные пожелания и мысли в виде текста.

Точность набора текстов силой мысли уже достаточно велика – порядка 97 %, а вот скорость низкая – не более 15 букв в минуту. Основная сложность в том, что оператору приходится в буквальном смысле «работать мозговыми извилинами», меняя параметры своей ЭЭГ, а природа не предусмотрела у человека такого навыка. И как только человек отвлекается на нечто постороннее – компьютер тотчас зависает.

Но ученые полны оптимизма. Они уверены, что в будущем технология станет значительно удобнее. Работать с компьютером можно будет обучить любого за четверть часа.