![](/upload/medialibrary/28f/28f7bdfd00f47757cbb1fe73ea4ba28e.png)
Пожалуй, у вас уже есть как минимум два вопроса — почему Чарли и почему сом? Что ж, обо все по порядку, и начнем с имени. В 60-ые годы в США была популярна реклама с тунцом Чарли, талисманом компании StarKist, занимающейся, как вы уже догадались, производством тунца. Эта реклама стала настолько вирусной, что фраза «Прости, Чарли» про невезучего тунца быстро вошла в американский лексикон.
Поэтому, когда в 1990-х годах Управление передовыми технологиями и программами ЦРУ начало проводить исследования, связанные с рыбами, «Чарли» оказалось идеальным кодовым именем. Ну, за исключением того, что Чарли из ЦРУ был сомом. И это был робот.
А точнее, Чарли был беспилотным подводным аппаратом (БПА), предназначенным для тайного сбора проб воды. При помощи радиоуправления пилот мог управлять таким «сомом», если он находится в прямой видимости. О конструкции «радиорыбы» нам мало что известно, за исключением того, что она имела прочный корпус, балластную систему и мощный радиоприемник, а в ее хвосте располагалась двигательная установка.
При длине в 61 сантиметр Чарли уж точно не устанавливал никаких рекордов — некоторые виды сомов могут вырастать до 2 метров. Собрал ли Чарли какую-либо полезную информацию — также неизвестно, поскольку многие подробности его миссий все еще засекречены.
![](/upload/medialibrary/279/279cb26e05a9c56b58b8b5b58071903a.png)
Тот самый тунец Чарли из рекламы.
Для исследования водной среды нет ничего лучше робота
ЦРУ было далеко не единственной организацией, сделавшей рабочий БПА, и даже не первой из них. В Соединенных Штатах такие исследования всерьез начались в 1950-х годах, когда ВМС начали финансировать разработку технологий для глубоководных спасательных операций.
Аарон Марбург, главный инженер-электрик и компьютерщик, который работает над БПА в Лаборатории прикладной физики Вашингтонского университета, отмечает, что глубины мирового океана в основном закрыты для судов с экипажем. «Природа океанов такова, что мы можем исследовать их только с роботами», — сказал он. По его словам, чтобы изучить эти неизведанные регионы, «мы вынуждены решать технические проблемы и заставлять роботов работать».
Один из самых ранних БПА находится в холле возле офиса Марбурга: это Самоходный подводный исследовательский аппарат или SPURV, разработанный в Лаборатории прикладной физики в конце 50-х годов. Первоначальной целью SPURV был сбор данных о физических свойствах морей и океанов, в частности информации о температуре и скорости звука (по ней можно понять, например, соленость воды — прим. перев.).
В отличие от Чарли, который действительно выглядел как рыба, SPURV имел более ожидаемую форму торпеды, которая больше соответствовала его предназначению. Его длина составляла чуть более 3 метров, он мог погружаться на глубину 3600 метров, развивать максимальную скорость 2,5 м/с и работать в течение 5,5 часов от аккумулятора. Данные записывались на магнитную ленту, а затем передавались на фоточувствительный ленточный самописец или другой компьютерный носитель, с которого в дальнейшем строились графики с помощью мощного ПК тех лет, IBM 1130.
![](/upload/medialibrary/f09/f09a5915262a412b93ba68be3c6800e8.png)
SPURV был похож на обычную торпеду, что не удивительно: для его задач мимикрировать под рыбу не требовалось.
Со временем инструменты SPURV стали более продвинутыми, а масштабы проекта значительно расширились. В одном исследовании, например, SPURV оснастили флуорометром для измерения объемной доли различных красителей в воде, что позволяло исследовать загрязнение океанов. Проект был настолько успешным, что были разработаны дополнительные БПА типа SPURV, которые в конечном итоге выполнили почти 400 миссий к моменту завершения проекта в 1979 году.
Марбург говорит, что работа над подводными роботами означает балансирование между техническими рисками и целью миссии, с поправкой на ограниченное финансирование. Поддержка чисто умозрительных исследований в этой области встречается редко. Таким образом, основная идея состоит в создании простых, эффективных и надежных БПА. «Никто не хочет писать своим спонсорам отчет, говоря «извините, батареи разрядились, и мы потеряли нашу роботизированную рыбу за миллион долларов в подводном течении», — говорит Марбург.
Роборыба по имени SoFi
После SPURV появилось много других беспилотных подводных аппаратов различных форм и размеров для различных миссий, разработанных в США и других странах. БПА и их автономные собратья, АБПА, в настоящее время обычно используются для научных исследований и наблюдений.
По крайней мере некоторые из этих роботов были вдохновлены рыбами. Например, в середине 1990-х инженеры Массачусетского технологического института работали над «роботунцом» по прозвищу, сюрприз, Чарли. Как и у того рекламного тунца, у него была двигательная установка, имитирующая хвостовой плавник настоящей рыбы. Это был серьезный шаг в сторону от винтов, используемых в БПА по типу SPURV.
Но этот Чарли никогда не плавал сам по себе: он всегда был связан рядом коммуникаций с «берегом». Следующая попытка группы из Массачусетского технологического института, «робощука» по имени Ванда, преодолела это ограничение и могла свободно плавать, но так и не научилась избегать столкновений со стенками своей тестовой камеры.
Перенесемся на 25 лет вперед, когда команда из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института представила SoFi, максимально рыбоподобного робота, предназначенного для плавания рядом с настоящими рыбами, не беспокоя их. Работая под управлением модернизированной консоли Super Nintendo (ага, управляли ей при помощи джойстика), SoFi могла нырять более чем на 15 метров, контролировать свою плавучесть и плавать до 40 минут без подзарядки аккумулятора.
Отметив, что создатели SoFi тестировали своих роботов-рыбок в великолепных водах курорта Фиджи, Эван Акерман из IEEE Spectrum метко отметил: «Часть меня убеждена, что робототехники берутся за подобные проекты ... просто потому что это отличный способ оправдать поездку в экзотическое место».
Софи, Ванда и оба Чарли — все это примеры биомиметиков. Это термин, введенный в 1974 году, описывает технические устройства, которые повторяют действия каких-либо живых организмов.
Иногда полученная технология оказывается более эффективной, чем ее естественный аналог — это обнаружил Ричард Джеймс Клэпхэм, изучая роборыб для своей докторской диссертации в Университете Эссекса в Англии. Под наблюдением эксперта по робототехнике Хуошен Ху Клэпхэм он изучил плавательные движения обыкновенного карпа Cyprinus carpio. Затем он разработал четырех роботов, которые использовали «карпоподобное» плавание, и самым успешным среди них был iSplash-II.
![](/upload/medialibrary/578/578d4a8779af30acf1674dac6f9c3e0c.png)
Робокарп iSplash.
При испытаниях в идеальных условиях — то есть в емкости длиной 5 метров, шириной 2 метра и глубиной 1.5 метра — iSpash-II смог развить максимальную скорость 11.6 длин тела в секунду (или около 3.7 м/с). Это быстрее, чем могут настоящие карпы, у которого максимальная скорость составляет около 10 длин тела в секунду. Однако на коротких дистанциях, таких как быстрый бросок вперед для спасения от хищных рыб, iSplash-II не дотягивал до пиковых характеристик реальных карпов.
Конечно, одно дело — купаться в тестовом бассейне или в спокойном озере. Совсем другое дело — выжить в турбулентностях набегающей волны. И последнее — это как раз то, что робототехник Кэтрин Далторио смогла подробно изучить.
Далторио, доцент Кейсовского университета и содиректор Центра биологических исследований робототехники, изучала движения тараканов, дождевых червей и крабов, чтобы понять, как построить более совершенных роботов. Наблюдая за тем, как краб перемещается с песчаного пляжа на мелководье, не сбиваясь с курса волной, она вдохновилась на создание робота-амфибии с заостренными изогнутыми ногами, которые позволяли ему прочно закрепиться на песке. Такая конструкция дала возможность ее роботу выдерживать нагрузки до 138% от веса его тела.
В своих проектах Далторио следует знаменитому изречению архитектора Луи Салливана: «форма следует за функцией». Она не пыталась подражать эстетике природы — ее робот лишь мимолетно напоминает краба, но при этом обладает лучшими функциональными возможностями. Она смотрит на то, как животные взаимодействуют с окружающей средой, и «крадет» лучшие идеи эволюции.
![](/upload/medialibrary/7fa/7fa9709187511d114bbadb5582164c54.png)
У Далторио получился скорее паук, а не краб.
И все же, признает Далторио, есть место и для реалистично выглядящих роборыб, как минимум потому что они могут захватить воображение и вызвать интерес к робототехнике или биологии. И, в отличие от гиперреалистичных гуманоидов, роборыба вряд ли попадет в «зловещую долину».
Примеров таких реалистичных роботизированных рыб хватает. Так, Ryomei Engineering, дочерняя компания Mitsubishi Heavy Industries, разработала аж несколько видов: робо-целакант, роботизированный золотой кои и роботизированный карп. Целакант был разработан в качестве учебного пособия для аквариумов, чтобы показать людям реалистичный образец редко встречаемой рыбы, которую большинство знают лишь по окаменелостям. Тем временем инженеры из Университета Китакюсю в Японии создали «Тай-робота-куна», морского леща, очень похожего на живого. А команда Evologics, базирующаяся в Берлине, разработала робоската BOSS.
Какова бы ни была официальная цель их создания, такие реалистичные роборыбы могут помочь нам в разработке новых подводных судов, а также поспособствовать в открытии тайн мирового океана.