Mechaninis žvėrynas. Vartiklis

Pradžioje prisiminkime H. Anderseno pasaką „Lakštingala“. Kinijos imperatorius gavo dovanų dirbtinę lakštingalą – tai buvo „daili dėžutė, kurioje buvo įdėta dirbtinė lakštingala, panaši į tikrąją, ir dar visa apsagstyta briliantais, rubinais ir safyrais. Reikėjo tik prisukti paukštį – ir jis giedojo vieną iš giesmelių, kurias čiulba tikroji lakštingala“.

Ir Andersenas to neišlaužė iš piršto – tais laikais mechaniniai paukščiai linksmino kone kiekvieno Vokietijos, Prancūzijos, Rusijos didiko svečius. Ir šiaip, 18 a. pabaiga ir 19 a. pradžia – nepaprasto automatų suklestėjimo laikas. Tada sukurti tokie sudėtingi automatai, kad iki mūsų dienų liko nepralenkti ir nepakartoti.

1828 m. Prancūzijos karalius Karolis X priėmė vienos valstybės pasiuntinį. Audiencijos metu pasiuntinys paprašė leidimo pademonstruoti vieną savo valdovo dovanų. Karalius maloniai leido, bet nemaloniai nustebo ir net krūptelėjo, kai pasiuntinys ūmai iš dėžutės ištraukė pistoletą, - revoliucijos atminimas Burbonų rūmuose dar buvo gyvas. Pastebėjęs karaliaus sumišimą, pasiuntinys pasuko pistoletą į langą ir paspaudė gaiduką. Iš vamzdžio išlindo mažas dirbtinis paukštukas ir pragydo linksmą giesmelę. Baigęs vėl pasislėpė vamzdyje.

Iki mūsų laikų išliko vos keliolika pistoletų su čiulbančiais paukšteliais. Visi jie paženklinti monograma FR, reiškiančia, kad juos pagamino šveicarai broliai Rošai^*) (Freres Rochat). Juos konstravo vienas brolių – Liudvikas Rošas, garsėjęs ir mažiausiais čiulbančiais paukšteliais dėžutėse. Viena jo pagaminta pudrinė yra vos 1,5 cm storio. Atvėrus pirmąjį dangtelį, iš skylutės antrajame dangtelyje iššoka mažytis paukščiukas, kuris sugieda gana ilgą melodiją ir vėl pasislepia.

To pat amžiaus pradžioje Vokietijoje garsėjo gydytojas ir kolekcionierių, ekstravagantiškas G. Bairaisas, kuris į kokį susibūrimą, ypač jei ten būdavo damų, mėgo kišenėje atsinešti mechaninį driežą. Nutaikęs momentą, jis jį paleisdavo ant grindų, ir tas imdavo bėgioti, gąsdindamas damas ir džiugindamas pokštininką. Amžininkų liudijimu, tas driežas puikiai mėgdžiojo gyvo driežo judesius.

Darbštūs ir talentingi 18-19 a. meistrai buvo sukūrę ištisą mechaninį žvėryną. Kodėl gi jie gamino mechaninius gyvūnus? Atsakymas paprastas ir netikėtas: jie bandė įminti gyvybės paslaptį.šiais laikais meninė, gyvybę mėgdžiojanti judesio pusė mažai domina mechanikus. Senovėje būta priešingai – mažiausiai domino taikomoji nauda, o kur kas svarbiau atrodė tiksliai atkartoti gyvojo organizmo sugebėjimus ir per tarytum pažvelgti į gamtos kūrybines paslaptis. Pirmieji puikūs automatiniai gyvūnai pagaminti tada, kai tik technikos žinios įgalino juos sukurti. Jie buvo hidrauliniai ir pneumatiniai.

Vienu metu daug rašyta apie senovės Egipto stebuklus – judančias dievų statulas, savaime atsidarančias šventyklų duris. Bet tik 1930 m. rusų egiptologas V. Lukjanovas (beje, vienintelės lietuvės egiptologės M. Rudzinskaitės-Arcimavičienės mokytojas ir globėjas) vienos šventyklos griuvėsiuose atsitiktinai surado seniausią mechaninį gyvūną. Tai medinė šakalo galva su judančiu apatiniu žandikauliu. Galva gudriai sugalvota: žandikauliu vos vos judinamas kruta kaip gyvo žvėries, į nasrus iš kaklo įtaisytas siauras kanalas. Šakalo statula stovėjo šventykloje, į jo galvą iš užpakalio buvo įvestas vamzdelis, o primityvus mechanizmas judino žandikaulį. Kai susirinkdavo žmonės, šventikas, pasislėpęs po grindimis ar už sienos, imdavo šnekėti į vamzdį ir paleisdavo mechanizmą. Žmonėms, stovintiems atokiau nuo statulos, atrodydavo, kad žvėris kalba, kad jis atgijo. Kadangi šakalas simbolizavo vieną iš daugybės dievų, šiurpas apimdavo minią ir ji paklusdavo liepimams, sklindantiems iš nasrų.

8 a. pr.m.e. sandūroje Apolonijaus iš Rodo „Argonautikoje“ aprašytas keistas varinis robotas Talas, kurį nukalė Hefaistas ir pripildė ichoru (dievų ir nemirtingųjų krauju), paslaptinga gyvybine galia – ir kuris yra pirmuoju aprašytu dirbtinės gyvybės atveju.

Garsieji graikų mechanikai – Ktesijas, Filonas Bizantietis, Heronas Aleksandrietis – buvo sukonstravę kelis labai sąmojingus gyvūnų pavidalo mechanizmus. Juos judino garas ar vanduo, ir tai buvo pirmieji automatai to žodžio prasme. Tik nežinome, ar jie visi buvo pagaminti, ar tik liko kaip gražūs sumanymai. Apie vienintelį Herono mechanizmą drąsiai galima sakyti, kad jis buvo ir iki šiol iš dalies tebedaromas. Tai švilpukas, neblogai mėgdžiojantis paukščio čiulbėjimą. Jis atrodo kaip mažutis ąsotėlis su dviem vamzdeliais. Ąsotėlis pripilamas vandens. Pučiant į vieną vamzdelį, oro burbuliukai verčia vandenį banguoti ir moduliuoti garsą. Herono raštuose šis švilpukas aprašomas įtaisytas į medinį ar molinį paukštelio kūną. Įdomu, kad jau tada, mūsų eros pradžioje, mechanikai stengėsi sukurti būtent čiulbantį paukštį.

Viduramžių legendose dažnai pasakojama apie nuostabius geležinius paukščius, skraidžiusius tai vieno, tai kito karaliaus dvare, žvėris judančiomis galūnėmis, dirbtines varles bei vabzdžius. Tačiau visa tai prasimanymai arba labai nekuklūs pagražinimai. Viduramžių meistrai nesugebėjo pagaminti net tų mechaninių padarų, kurie aprašomi Herono knygose (be to, jis buvo ir viešų renginių organizatoriumi).

13 a. Albertas Didysis sukūrė „geležinį žmogų“, tarnavusį jam durininku. Pasakojama, kad mokslininkas ties juo sugaišo apie 30 metų. Pasakojama, kad mokslininkas ties juo sugaišo apie 30 m. ir net išmokė jį ištarti keletą žodžių. Po kiek laiko „tarnas“ išsiderino ir tapo perdaug šnekus. Jis taip nervino Alberto mokinį Tomą Akvinietį, kad tasai, paėmęs plaktuką, vieną dieną sudaužė savo mokytojo kūrinį (apie tai taip pat žr. >>>>> ).

Nauja technikos stebuklų epocha prasidėjo 16 a. pabaigoje Italijoje. To krašto meistrai, ištobulinę Herono ir Filono aprašytus automatus, įrengė sudėtingus vandens mechanizmus Pratilino grotoje prie Florencijos ir kunigaikščių Este viloje netoli Romos. Prancūzų filosofas M. Montenis, keliaudamas po Italiją 1580 m., tuos kūrinius apžiūrėjo ir aprašė dienoraščiuose.

Kitų kraštų galingieji tuo pat pasinaudojo tais išradimais. Prancūzijos karalius Henrikas IV pasikvietė italus Tomą ir Fransua Frančinius (tėvą ir sūnų). Jie karalių pilyje (Sen Žermen an Le miestelyje) prie Paryžiaus įrengė naujus, kaip tada sakyta, vandens žaidimus. To pasaulis dar nebuvo regėjęs. Sode buvo pastatyta keletas pastatų, vadinamųjų grotų. Mechanizmus varė didžiulė hidraulinė sistema:upės vanduo vamzdžiais tekėjo į grotas, ten judino daugybę būgnų, svirčių ir svarsčių, o šie teikė tariamą gyvybę įvairioms figūroms, vaidinusioms mitologines scenas. Vandens vargonai ir išradingos švilpynės padėjo toms figūroms prabilti įvairiais balsais. Iki mūsų dienų neišliko tų grotų. Tačiau aprašymuose tvirtinama, kad pati įspūdingiausia buvo Drakono grota. Prie įėjimo didžiulis drakonas mojavo sparnais ir švirkštė iš nasrų vandenį, už jo, skardendami įvairiais balsais, nerimavo, plasnojo pulkas paukšteli. Grotos gilumoje svečią sutikdavo keliolika dirbtinių lakštingalų, be perstojo giedančių tarsi gyvos...

Po keliolikos metų prancūzų meistras Saliamonas de Kosas pastatė dar puikesnes grotas ir mechanizmus Reino Palatinato soduose Heidelberge. Amžininkai jas pavadino 8-uoju pasaulio stebuklu, bet jie išsilaikė neilgai – iki 1620 m. Prasidėjo Trisdešimties metų karas. Palatinatą užplūdo ispanų kariuomenė, pilyje nepalikusi akmens ant akmens. Vis tik Saliamonui de Ko pavyko įamžinti savo kūrinius kitoje vietoje. Jis pasitraukė į ramesnę Austriją, į Zalcburgą, ir ten Helbruno pilyje pastatė dar prašmatnesnius hidraulinius mechanizmus, judinusius kelis šimtus figūrų – gyvūnų ir žmonių. Dalis šių mechanizmų gerai išsilaikė iki mūsų dienų; ir ten reguliariai vyksta vandens automatų spektakliai.

Vandeniu varomi mechanizmai, žinoma, turėjo būti dideli, sunkūs, visąlaik prižiūrimi. Nors trumpam palikti likimo valiai, jie tuoj užsikimšdavo ir sugesdavo. Tad meistrams, troškusiems pagaminti „kaip gyvus“ mechaninius gyvūnų ir žmonių automatus, didžiausia kliūtimi buvo ta, kad nebuvo nedidelio, bet galingo variklio. Kaip pakaitalas buvo išrasti smėlio varikliai, tam tikra prasme labai patogūs iliuzijų efektams. Kalugos kraštotyros muziejuje laikomas mechaninis paveikslas „Beždžionių duetas“ su smėlio varikliu. Dvi beždžionės – didesnė ir mažesnė – tariamai skambina gitaromis, o didesnioji dar ir sukioja į taktą galvą. Viskas padaryta itin paprastai. Už paveikslo kabo smėlio indas su piltuvėliu. Mechanical Spider

Smėlis byra ant ratuko, panašaus į vandens malūno ratą. Ratukas sukasi kartu su trimis kumšteliais, o jais šliaužioja svirtelių galai. Antrieji galai sujungti su beždžionių rankomis ir galva. Ratukui sukantis, svirtelės ritmingai stumdo rankas ir judina galvą.

17 a. laikrodininkai ištobulino ir ėmė gaminti masiškai gaminti geriausią to meto variklį – prisukamą spyruoklę su švytuokliniu reguliatoriumi. Štai dabar meistrų talentas galėjo kaip reikiant sužydėti!

Jau 1620 m. nežinomas vokiečių ar šveicarų meistras pagamino mechanikos šedevrą su spyruokle – automatinį karkvabalį (laikomą Kaselio meno muziejuje). Vabalas 3 cm ilgio ir 1 cm pločio, todėl lengvai telpa ant piršto. Jo sparneliai bronziniai, paauksuoti ir užlieti raudona emale. Prisukus spyruoklę, vabalas bėga, pakelia sparnus ir jais mosuoja.

Kitas, kiek vėlesnis unikalus mechanizmas – varlė, saugoma Nešatelio miesto muziejuje Šveicarijoje. Ji kelis kartus šokteli į priekį, pritraukia letenėles, pora kartų sukvaksi ir vėl šokuoja. Varlės kvarkimą imituoja 6 skirtingo svorio plaktukėliai, tam tikra tvarka suduodantys į metalo strypelį.

Apie 1672-73 m. automatinius liūtus buvo sukonstravęs rusų laikrodininkas Piotras Vysockis carui Aleksejui Michailovičiui. Sprendžiant iš kronikų, juos judinęs vandens mechanizmas – liūtai išsižiodavę, vartydavę akis ir riaumodavę. Jie stovėję prie caro sosto Kolomenskoje rūmuose netoli Maskvos. Carui mirus, liūtai dingo.

Verta paminėti vieną keisčiausių mechaninių automatų – Tipu tigrą. Kai anglų kolonijinė kariuomenė užgrobė Indijos sultono Tipu rūmus Seringapatame 1799m., prie sultono sosto apstulbę kareiviai pamatė beveik natūralaus dydžio medinį nudažytą tigrą, draskantį taip pat medinį gulintį anglų kareivį. Pasukus svirtelę, tiras pradėdavo urgzti, o kareivis vaitoti. Tuos kraupius garsus leido vargonėliai, paslėpti tigro ir kareivio kūnuose. Šis kūrinys buvo atvežtas į Angliją ir yra Viktorijos ir Alberto muziejuje. Veikiant automato mechanizmui, kareivis kilnoja kairę ranką tarsi gindamasis, o iš tiesų moduliuoja garsus, einančius iš atviro vargonų vamzdžio. Išgaunama gana natūrali aimana. Tipus Tiger

Specialistai vienbalsiai pripažįsta, kad juos kūrė genialus meistras, nes išgauti tokius įvairius ir vargonams nebūdingus garsus yra labai sunku.

Leningrado Ermitažas turi vienintelį pasaulyje mechaninį gyvūną – garsųjį „Povą“. Jis pagamintas 18 a., kai mechanikos aistra buvo užvaldžiusi karalių ir didikų dvarus, ir jo autorius buvo anglų laikrodininkas Džeimsas Koksas. Sugedusį „Povą“ vėliau restauravo Ivanas Kulibinas. Visus šio automato mechanizmus suka galinga spyruoklė, paslėpta po medžio, ant kurio tupi povas, šaknimis.

Apie 18 a. vidurį pradėjo savo mechanizmus kurti vienas gabiausių to meto mechanikų – prancūzas Ž. Vokansonas. Geriausi jo kūriniai – „Fleitistas“, „Būgnininkas“ ir „Antis“ - ne kartą aprašyti. Bet vienąsyk Vokansonas net persistengė. Jis sukonstravo mechaninę gyvatę dramaturgo Ž. Marmontelio tragedijai „Kleopatra“. Kai Kleopatra prispausdavo ją prie savęs, gyvatė pradėdavo rangytis ir piktai sušnypšdavo. Iliuzija buvo absoliuti, ir mechanikas laukė pagyrimų. Tačiau po poros spektaklių žiūrovai pareiškė, kad jie nenorį matyti tikros (!) gyvatės Kleopatros rankose – tai perdaug kraupu, - ir žmonės liovėsi eiti į tragediją. Marmontelis apkaltino Vokansoną dėl savo kūrinio nesėkmės.

Vokansono „Antis“ laikoma geriausiu praėjusių laikų mechaniniu paukščiu. Kartu su dviem automatais („Fleitistu“ ir „Būgnininku“) antis buvo parodyta Paryžiuje 1738 m. Žiūrovai buvo kviečiami paberti jai grūdų, o antis pasilenkdavo ir lesdavo juos, tarpais pro uodegėlę paleisdama, kas iš trupinių buvo likę. Žodžiu, antis lesė ir virškino maistą, judino sparnus ir galvą, kvaksėjo.

Keista, bet šis įdomus automatas dingo be pėdsakų. Keliasdešimt metų jį po Europą vežiojo įvairūs gostrolieriai. Apie 1800 m. antis priklausė minėtam G. Bairaisui. J. Gėtė dienoraštyje rašė: „Vokansono automatus radome visai paralyžiuotus... Antis be plunksnų stovėjo kaip kokie griaučiai, dar gana žvaliai lesė avižas, bet nebevirškino“. Vėliau kiti savininkai, matyt, kiek paremontavę antį vėl eksploatavo, o 19 a. vidury ji pranyko. Pagal vieną versiją antis sudegė Nižnij Novgorode turguje gastrolių metu, pagal kitą – surūdijo kažkokiame Berlyno šiukšlyne. Kaip žmogaus išradingumo šedevrui – pabaiga ne per geriausia. Iki šiol nežinoma anties virškinimo mechanizmo paslaptis.

Po „Anties“ pasipylė dešimtys kitų dirbtinių ančių (geriausia jų – Rechšeinerio), dramblių, arklių, povų, lokių, krokodilų ir net vienas ungurys. Iš jų vertėtų paminėti tik miniatiūrinį vorą, kurį pagamino šveicarai J. Filipstalis bei A. Majardė 1810 m. Londone. Tai pats mažiausias iš 19 a. mechaninių automatų (tik 1 cm ilgio), bet jo mechanizmas buvo toks sudėtingas ir preciziškas, jog voras kuo tiksliausiai kartojo visus šiam padarui būdingus judesius.

Šveicarų laikrodininkų tėvų ir sūnaus Dro sukurtus mechaninius „žmones“ galima pamatyti Nešatalio Dailiųjų dirbinių muziejuje. Jų sukurtas nedidelio ūgio metraštininkas sėdi už staliuko, dešinėje rankoje laikydamas žąsies plunksną, ją kartkartėmis pamerkdamas į rašalinę, ir, pakreipęs galvą, kruopščiai, didelėmis gražiomis raidėmis rašo; prieš kiekvieną frazę susimąsto, perskaito ką parašęs, pabarsto popierių smėliu, kad greičiau nudžiūtų. Panašiai veikia ir jų pagamintas piešėjas. O tame muziejuje esanti mechaninė mergaitė fisharmonija griežia sudėtingas treles, greitus pasažus. Baigusi griežti, ji palengva nulenkia galvą.

Visi tie sudėtingi automatai mechaninės energijos laikmečio laimėjimus. Buvo įsigalėjus nuomonė, kad ir žmogus bei gyvūnai tėra mechanizmai, tik labai sudėtingi. 18 a. filosofai Dekartas, Lametri teigė, kad žmogaus elgesį, visuomeninį gyvenimą galima paaiškinti mechanikos dėsniais ir formulėmis. Patyrimas, sukauptas gaminant mechaninius „žaisliukus“ buvo panaudoti įvairiems automatiniams įrenginiams kurti.

Apie amžiaus vidurį dėmesys šiems mechanikos šedevrams ūmai išblėso. Išradėjai ėmė kurti mechanizmus pramonei. Tačiau buvęs Paryžiaus policijos prefektas surengė pirmąjį mechaninių žaislų konkursą, pagarsėjusį Lepino konkurso vardu. Sėkmė buvo stebėtina. Išradėjai pateikė dešimtis originalių projektų – kalbančių ir vaikščiojančių lėlių, šokančių, bėgančių, laipiojančių gyvūnų... Palyginti su 18 a. prabangiais automatais, šie buvo pigesni ir paprastesni. Kylančios buržuazijos amžiui to ir reikėjo. Suklestėjo iki tol nežinoma lėlių pramonė. Labiausiai tarp išradėjų ir gamintojų pagarsėjo paryžietis E. Dekampas.

Kanadietis Dž. Muras sukūrė androidą, kurio pusės arklio jėgos garo mašina leido judėti iki 14 km/val. greičiu. Jis rūkė cigarą, kuris kartu buvo ir dūmtraukis.

Beje, jo sūnus G. Dekampas sukonstravo vieną geriausių 20 a. pirmosios pusės automatų - „profesorių Arkadijų“. Dekampo dirbtuvė atrodė kaip kokie stebuklų rūmai. Viename kampe mechaninis drambliukas ritmingai lankstėsi prie indo su vandeniu, siurbė jį straubliu ir švirkštė į medinę mergaitę, žvelgiančią į drambliuką išpūstom akim, gretimai sėlino krokodilas, tarpais pražiodamas nasrus, tolėliau išlenkdamas nugarą dairėsi ir įsivaizduojamą auką puldinėjo liūtas.

Pirmasis pasaulinis karas sudavė skaudų smūgį mechaninio žvėryno kūrėjams. Išblėso jų išradingumas, sunyko dirbtuvės, visuomenės dėmesys nukrypo kitur. Ir dabar apie šią originalią mechanikos sritį žinome tik iš muziejų.

Šiuolaikiniai robotai jau turi grįžtamojo ryšio panaudojimą. Paprasčiausiu pavyzdžiu būtų N. Vinerio sukonstruotas vežimėlis su dviem fotoelementais. Vežimėlis pasisukdavo į tą pusę, kurios fotoelementas būdavo stipriau apšviestas. Tai paprasčiausias atvejis, kai ryšis su išore palaikomas tik pagal vieną parametrą.

Grįžtamasis ryšys leidžia automatams mokytis. Pvz., K. Šenono^**) sukonstruotas labirintas ir „pelė“. Labirintas – į 25 lygius langelius sudalinta kvadratinė lenta. Kai kuriose vietose kvadratų sienelėse įrengiamos pertvaros, kurios ir sudaro labirintą. „Pelė“ - ant ratukų pritaisytas įmagnetinto plieno gabalėlis, prie kurio pritvirtinti „ūseliai“. Ją varinėja po lenta įtaisytas judantis magnetas, valdomas gana sudėtingo sprendimų valdymo mechanizmo. Valdymo programa labai paprasta: judėti pirmyn iki kliūties, į kurią atsitrenkus pasisukti 90^o į vieną ar kitą pusę ir t.t. Susidūrimas su kliūtimi pranešamas taip: „pelė“ ūseliais sujungia grandinę, kurią sudaro labirinto metalinės sienelės ir metalinis pagrindas. Įrenginio uždavinys – pasiekti judantį kontaktą, kuris yra viename iš labirinto taškų. Jei „pelė“ pasieks šį kontaktą, jį sujungs kitas kontaktas, esantis modelio apačioje. Valdymo įrenginys kaupia informaciją ir apie neteisingus kelius. Tokia „pelė“ „išmoksta“ nesuklysdama pereiti labirintą po to, kai daug kartų pereina labirintą po daugybės nesėkmingų bandymų, kai apie labirintą sukaupiama pakankamai informacijos.

^*) Broliai Rošai (Freres Rochat) – trys laikrodininko Dovydo Rošo (1746–1812) iš La Braso Šveicarijoje sūnūs: Fransua (Jacques Francois Elisee, 1771–1836), Frederikas (David Frederic Henri, 1774–1848) ir Samuelis (Henri Samuel , 1777–1854). Tėvas su sūnumis 18 a. pabaigoje ir 19 a. pradžioje gamino labai kokybiškus čiulbančius paukščius Jaquet-Droz & Leschot kompanijai pagal J. Frisard’o specifikaciją. Tėvui mirus , sūnūs persikėlė į Ženevą, kur 1813-ais atidarė nuosavą parduotuvę. 1820 m. jie atsiskyrė, kai Frederikas ir Samuelis persikėlė į kitą gatvę. Jiems jau padėjo jų sūnūs. Pasibaigus Rošų šeimos verslui (apie 1850 m.) visos inovacijos šioje srityje pasibaigė.

^**) Klaudas Šenonas (Claude Elwood Shannon, 1916-2001) – amerikiečių matematikas, elektrotechnikas, kriptografas, laikomas „informatikos tėvu“. Įvedė fundamentalias idėjas ir sąvokas, esančias šiuolaikinių komunikacinių technologijų pagrindu. 1948 m. pasiūlė terminą „bitas“ mažiausio informacinio vieneto apibūdinimui. Jo teorijos svarboiu elementu buvo „entropija“. Taip pat ryškus jo indėlis ir į tikimybinių schemų, žaidimų, automatų ir valdymo sistemų teorijas, kurias jungia bendra sąvoka „kibernetika“.
Plačiau skaitykite >>>>>