3.5.1 Шахматные автоматы и механизмы

Машина, играющая в шахматы, — этот образ давно занял в массовой культуре место одного из наиболее узнаваемых символов искусственного интеллекта. Многие книги и статьи, посвящённые искусственному интеллекту вообще или компьютерным шахматам в частности, не обходятся без изображения антропоморфного автоматона в турецком тюрбане, восседающего за шахматной доской. Интернет-портал, созданный компанией Amazon для разметки людьми массивов данных для задач машинного обучения, получил название Amazon Mechanical Turk. В честь того же «турка» получили имена сразу несколько шахматных программ, например программа Mr. Turk Гари Буса и Джеймса Мундстока из Миннесотского университета, The Turk турецкого программиста Якупа Ипека, шахматный робот Raspberry Turk Джоуи Мейера и шахматная программа The Turk, созданная Ингви Бьёрнссоном и Андреасом Юнгхансом — учениками Джонатана Шеффера, того самого, под руководством которого удалось создать идеального игрока в шашки.

Итак, первый шахматный «автомат», созданный придворным инженером Вольфгангом фон Кемпеленом, был продемонстрирован в Вене в 1769 г. Устройство представляло собой выполненную в натуральную величину восковую фигуру, одетую в экзотический турецкий наряд и сидящую за деревянным ящиком (1,2 × 0,6 × 0,9 м) с шахматной доской на крышке. Перед началом игры дверцы ящика раскрывались, и при помощи свечи публике демонстрировался сложный бутафорский механизм. Вслед за этим дверцы закрывались, механизм заводился ключом, и начиналась игра, которую за автомат вёл спрятанный в ящике сильный шахматист. «Турок» умел не только играть в шахматы, но и общаться со зрителями, указывая рукой на буквы, изображённые на специальной табличке на поверхности стола. В отличие от современных чат-ботов Автомат не испытывал проблем с прохождением теста Тьюринга.

Вольфганг фон Кемпелен, венгр по происхождению, занимал при дворе Марии Терезии высокие государственные посты советника казначейства и управляющего соляной промышленностью, составлявшей государственную монополию. Пользуясь ресурсами, свойственными его высокому положению, он создал множество интересных приспособлений и конструкций: пишущий набор для незрячих, паровую машину, гидравлическую систему фонтанов во дворце Шёнбрунн. Богатство венского двора располагало к созданию невиданных диковинок, способных потешить пресыщенную придворную аристократию.

Вот как описывает встречу с «турком» современник фон Кемпелена, писатель и журналист Карл Готлиб фон Виндиш:

Первой мыслью, возникшей после поверхностного осмотра Шахматного Игрока, стало подозрение, что его движения находятся под непосредственным руководством какого-то человека. От этой ошибки я не был освобождён сам; когда я впервые увидел, как изобретатель извлекает из алькова свой Автомат, прикреплённый к довольно большому сундуку, я, как и другие, сразу же заподозрил, что этот сундук достаточно большой, чтобы в нём уместился ребёнок — как я оценил, прикинув размеры, — лет десяти или постарше. Некоторые говорили об этом вслух, и я про себя соглашался с ними. В ответ на это фон Кемпелен поднял одежду Автомата, вытащил выдвижной ящик и открыл все двери сундука. Перемещая открытый Автомат на четырёх колёсиках, изобретатель повернул его во всех направлениях и позволил каждому присутствующему осмотреть Автомат со всех сторон.

Я, как вы можете догадаться, не оставил без внимания ни малейшего уголка и тем не менее не обнаружил ни одного места, где можно было бы спрятать хотя бы шляпу. Моё самолюбие было весьма уязвлено, когда я увидел, как растворяется догадка, которая поначалу казалась мне столь гениальной.

Я не знаю, думали ли остальные зрители так же, как и я; мне во всяком случае показалось, что некоторые думали о сверхъестественных силах. Одна старая дама, припомнив сказки, которыми её развлекали в детстве, перекрестилась и отошла подальше к окну, чтобы быть подальше от злого духа, присутствие которого она чувствовала.

В 1805 г., через год после смерти Кемпелена, его сын уступил «турка» немецкому инженеру Иоганну Мельцелю за 10 000 франков (по покупательной способности эта сумма примерно равна 5 млн рублей в 2023 г.) — половину от суммы, за которую ранее Кемпелен предлагал Мельцелю приобрести устройство.

Мельцель внёс в Автомат ряд доработок. Например, добавил в него механизм, способный произвести слово «шах!» (Échec!).

В 1811 г. Мельцель привёз «турка» в Милан для выступления перед вице-королём Италии Евгением Богарне. Богарне так понравился Автомат, что тот уговорил Мельцеля уступить его за 30 000 франков. Впрочем, через несколько лет, после окончания Наполеоновских войн, когда Евгений Богарне вместо вице-короля Италии стал герцогом Лейхтенбергским, Мельцель посетил его в Мюнхене и выкупил «турка» обратно.

Мельцель с большим успехом демонстрировал Автомат в различных странах Европы. Некоторые источники, расходясь, впрочем, в деталях, сообщают даже о поединке Автомата с Наполеоном, в котором император был разгромлен за шахматной доской.

В 1826 г. Мельцель перебрался в Новый Свет, где продолжались выступления.

В разное время операторами Автомата были Иоганн Альгайер, Уильям Льюис, Уильям Шлюмберже и другие сильные шахматисты. Но самым известным оператором «турка» стал Жак Муре, внучатый племянник знаменитого шахматиста Филидора.

Пятьдесят игр Автомата во время Лондонской выставки 1819-го, на которой оператором устройства был Муре, были собраны в опубликованной в следующем году книге. В предисловии говорилось, что к февралю 1820 г. (дата публикации книги) Автомат сыграл около трёхсот игр, давая противникам фору в одну пешку и право первого хода, при этом проиграл всего шесть партий.

Слабость Муре к алкоголю часто оставляла его без гроша, и, чтобы выжить, он, вероятно, открыл изданию Le Magasin pittoresque тайну «турка»: в вышедшей в 1834 г. статье под названием «Автоматический шахматист» объяснялось, как человек обычного роста может играть в шахматы, находясь внутри устройства, и раскрывалось имя одного из операторов автомата — Аарона Александра. Статья была опубликована анонимно, но по некоторым косвенным данным можно предположить, что источником был именно Муре. В это время французский мастер был болен, ему не хватало денег, и он умер три года спустя.

Впрочем, профессиональные механики догадывались о принципах устройства Автомата и раньше. В 1820 г. свет увидела брошюра под названием «Попытка анализа автоматического шахматиста м. Кемпелена» за авторством английского учёного и инженера-механика Роберта Уиллиса, в которой автор подробно описывает возможное устройство «турка», снабжая рассуждения чертежами.

В 1838 г. Мельцель скончался от отравления алкоголем, после чего Автомат перешёл в руки американского врача и писателя Джона Митчелла, а затем оказался в Китайском музее Натана Данна, известного под названием «10 000 китайских вещей», в Филадельфии, где и сгорел во время пожара в 1854 г.

В 1857 г. в двух первых номерах журнала The Chess Monthly (Ежемесячные шахматы) вышла статья Силаса Митчелла, сына Джона Митчелла, в которой было подробно описано устройство «турка».

Игрок, плотно втиснутый в ящик, не мог напрямую наблюдать за ходом игры. Эту проблему Кемпелен решил с помощью сигнализационной системы. В основание фигур, установленных на доске, были вмонтированы магнитные стержни. Под каждым полем доски внутри ящика находился небольшой железный грузик, подвешенный на медной пружинке. Когда фигуру поднимали, грузик опускался, сигнализируя о её перемещении. Как только фигура оказывалась на новом поле, магнит притягивал соответствующий грузик. Руководствуясь движениями грузиков, шахматист перемещал фигуры на своём экземпляре шахматной доски, закреплённой на одной из внутренних стенок ящика. Для того чтобы совершить ход, оператор передвигал рычаг, заставляя руку «турка» опускаться над заданной точкой доски. В руке манекена находились гибкие тросики, которые управлялись движениями пальцев оператора. Вращая втулку на конце рычага, шахматист брал фигуру, переносил её на нужное поле, разжимал пальцы и возвращал руку в исходное положение.

Впрочем, публикация статьи Митчелла не помешала появлению позже удивительных историй о «турке». Не обошлось и без русского следа. Французский иллюзионист Жан Робер-Уден — именно в его честь знаменитый Гарри Гудини выбрал свой сценический псевдоним — поведал в мемуарах 1859 г. собственную историю происхождения «турка». Согласно Роберу-Удену, фон Кемпелен был в России в 1790-х гг., где встретил доктора по фамилии Ослофф (Osloff). Доктор приютил беглого польского солдата Воровского (Worousky), у которого пушечным ядром оторвало ноги. Пострадавший солдат был одарённым шахматистом. Узнав об этом, фон Кемпелен сделал то, что любой сделал бы в подобной ситуации: потратил три месяца на создание мошеннического человекоподобного автоматического шахматного игрока, снабжённого ящиком, достаточно большим, чтобы вместить Воровского, в котором и вывез его тайно из России. Наверняка так оно всё и было.

Успех фон Кемпелена и Мельцеля породил череду подражаний. В 1797 г. свой «автомат» представил итальянец Джузеппе Мороси^, . Впрочем, аппарат играл слабо и медленно и особого успеха не имел. «Баварский мальчик», выставлявшийся в Мюнхене в 1820 г., умел играть и в шахматы, и в шашки. В 1827 г. увидел свет «американский шахматный игрок», созданный братьями Уокер (Walker Brothers). Мельцель хотел выкупить этот «автомат», чтобы избежать конкуренции. Уже после смерти Мельцеля появился «Аджиб» (Ajeeb), созданный Чарльзом Хупером и впервые продемонстрированный в 1862 г. Аппарат играл в шашки и шахматы и добился особых успехов, когда его оператором был знаменитый шахматист Пильсбери. За Аджибом последовал созданный Чарльзом Гюмпелем «Мефисто», играя за которого Гунсберг выиграл среди прочего партию у Чигорина — каждый из противников допустил в партии несколько ошибок, но ошибка Чигорина оказалась последней. В общем, забраться в бутафорский автомат и потроллить почтенную публику было одним из весьма популярных развлечений великих шахматистов прошлого.

Созданное фон Кемпеленом устройство, конечно же, не являлось системой искусственного интеллекта, но любопытно то, что с его помощью удавалось весьма успешно вводить в заблуждение современников изобретателя. Люди верили, что искусный мастер мог создать механизм, способный играть в шахматы. Это вполне соответствовало настроениям эпохи Просвещения. Рене Декарт считал животных сложными машинами, а Томас Гоббс в своём знаменитом «Левиафане» (1651) развивает идею о том, что мышление имеет механическую, комбинаторную природу. Лейбниц считал, что человеческий разум можно свести к чисто механическим вычислениям, предположив, что для мыслящих машин более всего подойдёт двоичная логика. Велика ли с точки зрения человека, живущего на границе XVIII и XIX вв., была дистанция от механической утки Вокансона до механического игрока в шахматы?

Забавно, что первая машина, действительно умевшая самостоятельно играть в шахматы, известна публике в куда меньшей степени, чем Автомат фон Кемпелена. В начале 1910-х (источники разнятся в точной датировке, иногда говорится даже о 1890-х)^{, , ,} испанский математик и инженер Леонардо Торрес-и-Кеведо создал автомат под названием El Ajedrecista (в переводе на русский — «шахматный игрок»). Машина произвела настоящий фурор во время своего дебюта, состоявшегося в 1914 г. на выставке, организованной Парижским университетом.

Конечно, шахматная машина Торреса-и-Кеведо не умела играть в полноценные шахматы. Используя механические манипуляторы и электрические сенсоры, автомат умел ставить белыми королём и ладьёй (расположенными в начальной позиции на полях a8 и b7 соответственно) мат одинокому чёрному королю, управляемому человеком (король в начальной позиции мог находиться на любом поле, исключая седьмую и восьмую горизонтали). Кроме того, машина умела определять корректность ходов, совершаемых игроком. Если человек совершал невозможный ход, машина сигнализировала об ошибке при помощи лампочки. Если игрок допускал три ошибки, игра останавливалась.

В силу простоты использованного алгоритма автомат не гарантировал осуществления мата за минимально возможное количество ходов, но тем не менее неизменно ставил мат вне зависимости от защиты противника.

Поскольку автомат Торреса-и-Кеведо появился раньше «Ниматрона» Кондона, именно он стал первым в истории игровым компьютером. Конечно, расстояние от El Ajedrecista до машины, способной играть в полноценные шахматы, было очень велико, но в то же время автомат Торреса-и-Кеведо стал важным доказательством жизнеспособности самой концепции.

Вторую, улучшенную механически, но не алгоритмически, версию автомата изготовил в 1920 г. Гонзало, сын изобретателя, под руководством отца. Новая версия машины использовала электромагниты для перемещения фигур на доске, а также фонограф, чтобы «произносить» слова «шах» и «мат». Уже после смерти старшего Торреса-и-Кеведо, на Парижском конгрессе по кибернетике в 1951 г., улучшенная машина предстала перед более широкой аудиторией. С её устройством ознакомился Норберт Винер, о чём свидетельствует фотография, запечатлевшая Гонзало, демонстрирующего Винеру работу машины.

Рис. 64. Гонзало Торрес-и-Кеведо демонстрирует Норберту Винеру работу машины El Ajedrecista

Оба автомата и сегодня пребывают в рабочем состоянии и выставлены в музее Леонардо Торреса-и-Кеведо, расположенном в здании Высшей технической школы инженеров дорог, каналов и портов (Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, ETSICCP) при Политехническом университете Мадрида.

За свою жизнь Леонардо Торрес-и-Кеведо создал множество замечательных устройств. На стометровой высоте над рекой Ниагарой в провинции Онтарио (Канада), рядом с легендарным Ниагарским водопадом, и в наши дни действует канатная дорога Whirlpool Aero-Car, созданная по чертежам изобретателя и запущенная в эксплуатацию в 1916 г. Леонардо и его сын Гонзало лично руководили её постройкой. Это не единственная канатная дорога Торреса-и-Кеведо. В 1907 г. была запущена пассажирская канатная дорога на горе Улия (Доностия-Сан-Себастьян, Испания) (в некоторых источниках она называется первой в мире пассажирской канатной дорогой, но в данном случае приоритет, по всей видимости, всё-таки принадлежит или гибралтарской, или гонконгской канатной дороге, построенным в конце XIX в.). Другие канатные дороги, спроектированные Торресом-и-Кеведо, были построены в Шамони (сегодня — Шамони-Мон-Блан, Франция) во Французских Альпах и в Рио-де-Жанейро (Бразилия).

К числу других изобретений Торреса-и-Кеведо относится пульт дистанционного управления. Удивительный гений испанского Леонардо был столь велик, что ему удалось изобрести пульт задолго до изобретения телевизора. Ну а если серьёзно, то «телекин» (Telekine), запатентованный Торресом-и-Кеведо в 1903 г., стал одной из первых разработок в этой области. При помощи телекина Торрес-и-Кеведо без использования проводов успешно управлял дирижаблями, трёхколёсным мотоциклом и лодкой^, .

В 1913 г. из-под пера Торреса-и-Кеведо вышла статья под названием «Очерки об автоматике» (Ensayos sobre Automática), в которой, собственно, впервые был употреблён термин «автоматика». В статье Торрес-и-Кеведо приводит краткую историю трудов Чарльза Бэббиджа по созданию разностной и аналитической машин. Леонардо пишет об аналитической машине как о проекте, раскрывающем потенциальные возможности машин, и рассматривает задачу её постройки как вызов своим навыкам конструктора электромеханических устройств. Статья содержит полное описание конструкции машины, способной вычислять значение выражения a^x(y − z)² для последовательности наборов значений переменных.

Торрес-и-Кеведо демонстрирует хитрые электромеханические устройства (коммутаторы, электромагниты и т. д.), предназначенные для хранения десятичных цифр, выполнения арифметических операций с использованием таблиц встроенных функций и для сравнения значений двух величин. Машина управляется системой условного ветвления, заданной в виде рисунка проводящих областей на поверхности вращающегося барабана. Схема машины содержит первую электромеханическую реализацию арифметики с плавающей запятой.

В 1920 г. на конференции, посвящённой столетию создания арифмометра де Кольмара, Торрес-и-Кеведо представил электромеханический арифмометр собственной конструкции. Оператор печатал на пишущей машинке числа, разделённые знаком арифметической операции, после чего арифмометр выполнял вычисление и подавал машинке команду напечатать ответ и перевести каретку на следующую строку для осуществления очередной операции.

‎

Loading comments...