Два года назад в связи с выходом фильма «Джон Картер» редакцию «ПМ» заинтересовал вопрос о реалистичности показанных там инопланетян. 25 октября текущего года в прокат выходит еще одна полнометражка, заинтересовавшая нас с научной точки зрения, — новый диснеевский мультфильм «Город героев». Дело в том, что основное оружие главного кинозлодея Йокаи — это рой микроботов. И мы решили об этом подумать.

В 1986 году американский ученый Эрик Дрекслер, считающийся одним из отцов нанотехнологий, в своей книге «Машины созидания» применил термин «серая слизь». Явление, описанное этим словосочетанием, в принципе, было теоретически известно и ранее, многократно встречаясь в различных фантастических произведениях, но именно концепция Дрекслера стала популярной — во многом потому, что описывала не что иное, как конец света. «Серая слизь» — это совокупность наноботов-репликаторов, способных создавать себе подобных из любой подвернувшейся материи и запрограммированных на безостановочное размножение. По сути, «серая слизь» в понимании Дрекслера — абсолютное оружие, способное поглотить всю Землю. Но Дрекслер, конечно, не был первым.

Истоки самовоссоздания

Тема саморепликации неоднократно поднималась в научной фантастике задолго до Дрекслера. Хорошо известна классическая повесть Анатолия Днепрова «Крабы идут по острову» (1958), в которой ученый создает крабоподобных роботов, способных воспроизводить самих себя из любого металла, и вывозит их для испытаний на уединенный остров в океане. Правда, он недооценивает степень самообучаемости «крабов» — с каждым новым поколением они становятся все совершеннее и опаснее, а затем убивают своего создателя. Схожую конструкцию — самовоспроизводящегося робомуравья — описал в рассказе «Ночная погоня» американский фантаст Нильс Нильсен в 1964 году.

В кино эта тема появлялась еще чаще — можно вспомнить и третью «Матрицу» с бесконечно клонирующимися копиями агента Смита, и серию «Футурамы», в которой робот Бендер создал бессчетное количество экземпляров самого себя, и легендарный индийский фантастический фильм «Робот» со схожим сюжетом. Причем в последних двух случаях самовоспроизводящиеся машины были способны «слиться» в единую систему, «рой», каждая часть которого автономна, но при этом суммарный организм управляется единым разумом.

Возможна ли самовоспроизводящаяся машина на самом деле? В 2013 году группа ученых из лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института продемонстрировала миру самособирающихся роботов, представляющих собой… набор кубиков. Проект получил название M-Blocks. Каждый бот — это небольшой куб, внутри которого расположены электродвигатель и маховик, достигающий скорости 20 000 об/мин, а на гранях куба находятся магниты. Благодаря маховику кубики умеют перекатываться с грани на грань и прыгать, а магниты позволяют им прикрепляться друг к другу, после чего сцепленная система становится «единым организмом», способным при необходимости снова разделиться. За несколько лет до того исследователи уже демонстрировали самособирающегося робота под названием Molecule (руководителем, как и в проекте M-Blocks, выступала Даниэла Рас), но новая система значительно совершеннее — все боты абсолютно одинаковы, и их может быть любое количество! Да, боты пока не умеют создавать себя из произвольных материалов, но уже способны образовывать сложные системы, состоящие из автономных элементов и действующие как единый организм. В принципе, это и есть рой.

Самособирающиеся конструкции M-Blocks. Оригинальная концепция конструктора, части которого могут самостоятельно передвигаться и составлять сложные структуры.

К слову, современные токарные станки могут вытачивать практически любые детали. А значит, устройство, способное одновременно выполнять функции токарного станка и самособирающегося робота, может полностью воссоздать само себя (не считая электронных компонентов — их придется изготовить и установить отдельно). Если добавить к этому способность работать в рамках роя, мы можем утверждать: да, сегодняшний уровень технологического развития позволяет построить самовоспроизводящийся рой — правда, очень ограниченный и громоздкий. Во-первых, наделить боевого робота функциями созидания себе подобных — задача не из тривиальных, так что на данный момент это будет скорее промышленный, нежели военный рой. Во-вторых, до наноразмеров такой системе еще очень далеко.

День, когда Земля остановилась

За много лет до Дрекслера, в 1940 году американец Гарри Бейтс написал рассказ «Прощание с повелителем». Спустя десятилетие последовала его экранизация, а еще через полвека — вторая. Она называлась «День, когда Земля остановилась», и значительную роль в этом фильме играл как раз рой микроботов. По сюжету на Землю прибывает инопланетянин Клаату с гигантским роботом Гортом — задача Клаату состоит в уничтожении землян, которые, с учетом диких темпов технического прогресса и врожденной агрессивности, могут представлять опасность для Вселенной. В итоге Клаату убеждается в том, что землян вполне можно помиловать, — но нас интересует вовсе не социальный аспект книги и фильма, а использованный в экранизации 2008 года метод уничтожения человечества.

Ближе к концу фильма робот Горт распадается как раз на классическую «серую слизь» Дрекслера — насекомых-наноботов, которые пожирают материю, воспроизводя себе подобных, причем с такой скоростью, что человеческая техника не может с ними справиться. Боты действуют по заданной программе последовательной переработки Земли в таких же ботов.

Ближе всего к данной концепции подобрались на данный момент инженеры из пенсильванской лаборатории KMel Robotics. Они активно работают с миниатюрными квадрокоптерами, и их системы могут образовывать в воздухе сложные фигуры, синхронно перегруппировываться и взаимодействовать друг с другом.

На сегодня этот эффект используется в основном для шоу-программ и в рекламных целях, но в будущем подобное взаимодействие позволит создать, например, наблюдательные рои, способные передвигаться как с использованием общего алгоритма движения, так разделившись на автономные части. В системе может быть задействовано почти неограниченное количество квадрокоптеров, но пока исследователи ограничиваются 10−15 машинами. Квадрокоптерные шоу KMel Robotics пользуются широкой популярностью в интернете и в реальных шоу — интересно, насколько эффективно эта технология может послужить военным целям?

Квадрокоптеры KMel Robotics способны взаимодействовать друг с другом и совершать сложные операции в формате «роя». Правда, пока не в наномасштабе.

Параллельно представители KMel Robotics продемонстрировали, как три слаженно работающих квадрокоптера собирают макет здания: берут детали, подносят их к месту сборки, устанавливают. Это наглядное применение роя, который в будущем сможет выполнять более сложные функции.

Безусловно, на сегодняшний день автономных ботов наноразмера, тем более способных работать в составе роя, не существует. Но с каждым годом электроника совершенствуется, размеры тех или иных инженерных систем уменьшаются — и, вполне вероятно, через одно-два десятилетия в мире появятся миллионы наноботов, выполняющих множество различных задач — от доставки пиццы до слежения за потенциальными террористами.

А что же «Город героев»?

Злодей Йокаи из мультфильма «Город героев» командует своей армией микроботов силой мысли с помощью нейротрансмиттера. Причем боты именно «микро», а не «нано»: каждый из них вполне осязаем и больше напоминает крупное насекомое, чем песчинку. Коренное отличие ботов Йокаи от «серой слизи» в том, что они не самовоспроизводятся и имеют централизованное управление, то есть работают не по слепой программе, а направляются разумом «хозяина».

Мы уже убедились в том, что существование организованного роя в принципе возможно; при необходимости можно его и вооружить. Но как обстоят дела с телепатическим управлением? В 2010 году редакция «Популярной механики» тестировала «тренажер телекинеза» — игрушку Mind Flex. Устройство работает на очень простом принципе: человек надевает на голову обруч, оснащенный сенсорами, которые фиксируют излучаемые мозгом волны. Информация об их интенсивности с помощью обычного радиосигнала передается на лабиринт, по которому путешествует поролоновый шарик. Чем выше интенсивность, тем активнее работает встроенный в лабиринт вентилятор, перебрасывающий шарик через различные преграды.

Схожим образом действует и «нейротрансмиттер», которым пользуется Йокаи. Датчики, укрепленные на голове «хозяина», могут усиливать частоту и интенсивность мозговых волн и в соответствии с ними передавать команды наноботам. Так можно контролировать скорость или степень агрессии роботов. Направление движения и выбор цели можно осуществлять другими способами, например с помощью сенсоров, отслеживающих взгляд управляющего роем.

Исходя из вышесказанного, мы можем сделать вывод, что микроботы Йокаи не такие уж фантастичные, какими могли бы показаться, скажем, полвека назад. Технологии, позволяющие реализовать роевую атаку, сегодня в том или ином виде уже существуют — правда, по большей части находятся в зачаточном состоянии. Но давайте вспомним, например, моторизированный планер братьев Райт. Он умел взлетать только при наличии встречного ветра со специальных полозьев и мог пронести максимум одного человека всего на несколько десятков метров, — а теперь его «наследники» за 12 часов пересекают Атлантический океан с несколькими сотнями пассажиров. Прогресс всегда начинается с малого. Главное, чтобы он шел мирными путями, а анимационных сверхзлодеев всегда побеждали положительные герои.

Теория «серой слизи» 

Самореплицирующиеся автоматы впервые описал знаменитый математик, один из основоположников квантовой физики и логики Джон фон Нейман, но именно популистские высказывания Эрика Дрекслера сделали «серую слизь» настоящей «страшилкой» для масс. Дрекслер развил теорию, в рамках которой один репликатор способен создать свою точную копию из «подручного» материала за 1000 секунд — таким образом, спустя десять часов количество репликаторов составляет 68 719 476 736 штук, а за два дня суммарная их масса превысит массу Земли. По сути, это очень быстрый и необратимый сценарий конца света, обозначенный Дрекслером с помощью термина «экофагия». Сегодня это слово применяется по отношению к любому всепланетному катаклизму, могущему необратимым образом изменить биосферу. Например, знаменитый лед-9, описанный Куртом Воннегутом и способный превратить в лед все океаны мира, также относится к экофагическим веществам.

Источник: http://www.popmech.ru/technologies/49011-sushchestvuet-li-nanooruzhie/#full