МНИМЫЕ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ РЕАЛЬНОСТИ

/по материалам газетных и журнальных публикаций /
 
СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ

БУДУЩЕЕ БЕЗ ЧЕЛОВЕКА

ИСКУССТВЕННАЯ ЖИЗНЬ

МИР И АНТИМИР

 
ПРЕДИСЛОВИЕ

Оптико-моторный гнозис у человека на много порядков превосходит по информационной мощности его логико-вербальный компонент, что позволяет сделать вывод о фундаментальной, синтезирующей и перспективной роли компьютерной графики в современном мире. Происходит изменение парадигмы конструирования - на первый план выдвигается геометрическое пространственное моделирование и лишь затем получение чертежа. Важную роль начинают играть предметно-образные модели (с освещением, фактурой, анимацией и т.д.), тесно связанные с системами мультимедиа. Известно, что применение аудиовизуальных систем повышает эффективность обучаемости в 2-5 раз, а способность к запоминанию при этом увеличивается с 35% до 85%. Активно начинает использоваться эмпатическое (эмпатия - вживание) моделирование - это системы виртуальной реальности (virtual reality, VR), позволяющие с помощью шлема с двумя стереодисплеями, квадранаушниками, сенсорными перчатками “войти” в сгенерированный мир, строить и создавать его изнутри, обеспечивать групповое присутствие и взаимодействие в виртуальном мире. Другими словами, появляется инструментарий, которым обладали гениальные конструкторы - возможность вживаться в конструкцию.

В связи с компьютерным нашествием для человека имеется опасность полностью уйти от действительной жизни в мир иллюзий. Уже сейчас много людей увлечено компьютерными играми, для них действительная реальность практически уже не существует. В принципе и сам процесс программирования, особенно если он не преследует практических целей (программирование ради программирования), становится компьютерной игрой.
В настоящем сборнике по компьютерной графике собраны статьи разного характера, многие из которых, на первый взгляд, могут показаться игрой. Но это не так. Перед авторами первоначально стояли практические задачи, например, проектирование судовых форм, для решения которых авторам пришлось “выйти” в многомерное (семимерное) пространство. Умение чередовать мнимую (виртуальную) реальность с действительной и является, наверное, самым оптимальным способом решения задач.

Во Владивостоке на базе Морской академии и ИАПУ ДВО РАН образовалась группа увлеченных с 1976 г. компьютерной графикой специалистов, которые сумели сочетать увлечение ею с практическим применением (в частности, проектированием и изготовлением туристического снаряжения) и действительной реальностью (походами). Правда, последнее тоже можно отнести к нереальной действительности в случае путешествия ради путешествия. Как, например, можно оценить феномен Федора Конюхова, поставившего мыслимые и немыслимые рекорды на этом поприще. Многие и считают Ф. Конюхова “не от мира сего”, а его походы - блажью. В разделе приведено несколько публикаций, связанных с подготовкой к восхождению на Эверест. Тогда же нами планировался совместный с ним сплав из-под Эвереста по р. Дудх-Коси, который, правда, не состоялся, но мы с Ф. Конюховым надеемся, что он состоится позже - Федор мечтает еще побывать в Непале и оказаться поближе к Богу.

У нашей группы компьютерных графиков все началось с 1985 г. -состоялся первый поход в Приморье по р. Арму и в Саянах по р. Кизир. Тогда же появилась и первая публикация “Посвящается Всемирному”, в которой можно увидеть уже обратную сторону реальностей - реальную тогда и нереальную сейчас - вряд ли комсомольцы 2000 г. будут читать приветствие от комсомольцев 1985 г., их просто может не быть.
В этом разделе сборника собраны некоторые газетные публикации по компьютерной графике.

В.П. Болотов
 

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ

 «Виртуальная реальность» (ВР) - это мир киберпространства, царство, родившееся в научно-фантастической литературе и ставшее свершившимся научным фактом. Подключившись через чувствительную аппаратуру к мощному компьютеру, “путешественники” получают возможность вступать в визуальный и слуховой контакт с сюрреалистическим миром. До сих пор все “путешественники” возвращались в свой мир, но...

В 80-е годы человечество впервые вступило в киберпространство, а 90-е годы оно его заселило. Киберпространство охватывает пространство, лежащее сразу же за гранью воспринимаемой реальной действительности: это область трехмерной и многомерной графики, которая существует только в мозгах человека и компьютере. Существование ВР уже давно было предвидено и жило в воображении авторов научной фантастики, математиков и программистов. Но лишь недавно было создано средство, позволяющее простым смертным из реального мира вступить в визуальный и слуховой контакт с этим сюрреалистическим миром. Первые сообщения с передовых рубежей сопровождались шумихой в печати и выражением надежд, связанных с открытием нового мира.

Прорыв в ВР начался с разработки укрепляемого на голове дисплея с двумя миниатюрными стереоскопическими экранами в нескольких сантиметрах от глаз пользователя. Пользователь надевает также специальную перчатку, посредством которой вызывается движение в ВР и ее взаимодействие Движение в киберпространстве имитируется смещением оптики в поле зрения, соответственно, движениями руки или головы. Поверните голову - и изображение панорамирует в ту же сторону. Протяните руку в перчатке и сожмите пальцы в кулак для того, чтобы взять какой-нибудь мнимый объект, укажите пальцем вверх, чтобы отправиться в «полет» и у вас появится ощущение, что вы находитесь в искусственном мире, созданном компьютером.

В дисплеях, имитирующих ВР, используется набор широкоугольной оптики, охватывающей примерно 140 градусов, то есть почти все горизонтальное поле зрения человека, и у не имеющего ориентиров внешнего мира зрителя возникает просто захватывающее ощущение.
ВР, изменяющаяся область взаимодействия, выходит далеко за рамки трехмерных видео-игр.

Посредством таких изделий, как «Вращающееся трехмерное пространство» и «Инструмент для открытия мира», доступных всем, у кого есть деньги и мощный компьютер, можно создавать, открывать и даже заселять мнимые миры. И чем больше людей участвует в создании этих миров и взаимодействует в общей ВР, тем более вероятно появление определенных форм объединения людей в мнимых мирах.

Эти пространства отличаются от фильмов тем, что, оказавшись в них, вы можете действовать сами. В прошлом зрители были совершенно пассивны, теперь речь идет о взаимодействии.

Пользуясь системой ВР, можно создать, например, эскиз архитектурного проекта во мнимом трехмерном пространстве, пройтись по нему, изменить и даже разрушить его задолго до того, как он будет построен. С помощью ВР рассеянные по всему миру конструкторы могут одновременно участвовать в автоматизированном проектировании одного и того же объекта. Хирурги и терапевты с помощью аппаратуры для создания трехмерной ВР смогут заглянуть в организм пациента и даже отправиться в путешествие по его мозгу и прорепетировать на нем операцию перед тем, как коснуться скальпелем живого больного.

Перечень возможных применений ВР можно, наверное, продолжать бесконечно. Ученые надеются в будущем использовать ВР и телеробототехнику для исследования небесных тел и озер, находящихся под антарктическим льдом. Посредством интерфейса для протезов инвалиды смогут пользоваться дистанционно управляемыми роботами для выполнения операций, о которых сейчас они могут только мечтать. В абстрактном мире чисел ВР позволяет разрабатывать трехмерные модели того, что не существует или не может существовать в действительности, например, можно представить фондовую биржу в виде мнимого поля пшеницы, которое бы колыхалось под действием колебания цен и тенденций рынка, словно от дуновения ветра.

Но мир ВР не ограничен зрительным восприятием. Многие фирмы упорно работают над созданием направленного, или трехмерного, звука. Эта новинка позволит авиадиспетчерам слышать голоса пилотов с той же стороны, с какой самолет приближается к аэропорту.

Многие ищут способы заменить головной дисплей легкими очками, которые бы могли сканировать генерированное компьютером изображение лазером с последующей проекцией непосредственно на сетчатку глаза. Другие компании надеются обойтись без головного дисплея, применив легкие стереоскопические очки, с помощью которых создается трехмерное изображение на обычном настольном дисплее компьютера.

На этом раннем этапе никто еще не может сделать долгосрочного прогноза влияния головного дисплея на зрение человека или негативного воздействия на психику от продолжительного пребывания в киберпространстве. Но эти вопросы уже возникают, и в недалеком будущем на них придется отвечать.

Виртуальная реальность - очень сложная область, и она входит в жизнь общества и получит широкое распространение. По самой скромной оценке, ВР станет просто одним из многих мест, где можно будет проводить время.
 
 

БУДУЩЕЕ БЕЗ ЧЕЛОВЕКА

 Размышления о будущем человека и машины долгое время считались прерогативой писателей - фантастов.

Но теперь, спустя несколько десятилетий компьютерной эпохи, человечество медленно, но верно подходит к тому пределу, за которым оно станет способным само размножаться и совершенствоваться.

Считают, что через 50 лет роботы с интеллектом, равным человеческому, станут широко распространенными, и люди станут полагаться на искусственную жизнь думающих машин в стремлении достигнуть своего рода бессмертия

После многих лет беспощадной «гонки вооружений» человечество создаст мощное оружие, которое поразит в одинаковой степени и побежденных, и победителей. Это не водородная бомба, а - компьютер.

Человечество ждет будущее, которое можно назвать «постбиологическим» или даже «сверхъестественным». В этом мире человеческий род будет сметен мощной волной совершенно иной культуры, созданной его искусственными потомками. Сегодня наши компьютеры - это все еще несовершенные создания; едва ли они заслуживают названия «разумных» машин. Но в следующем столетии они разовьются в существа не менее сложные, чем человек.

Человечество близко к тому времени, когда практически не останется ни одной важной человеческой функции, физической или психической, у которой не было бы искусственного аналога. Воплощением этих достижений в развитии культуры явится разумный робот - машина, способная мыслить и действовать как человек. Когда это произойдет, ДНК человека окажется не у дел, проиграв эволюционную гонку конкуренту нового типа.

Человеческий род развился из организмов, почти полностью определяемых их органическими генами. Теперь человек зависит от обширного и быстро растущего фонда культурной информации, которая создается и хранится вне генов  человека: в его нервной системе, в библиотеках, а в самое последнее время - в компьютерах. Рано или поздно машины станут достаточно компетентными для самообслуживания, воспроизведения и самосовершенствования без посторонней помощи. Когда это случится, новая генетическая смена будет завершена.

А что будет с нашим разумом - творцом культуры? Он тоже будет утрачен в этом перевороте? Возможно, что и нет. Приближающаяся революция сможет освободить человеческий разум от тела. Нетрудно представить себе человеческую мысль, освобожденную от пут бренного тела, в свете широко распространенных верований в загробную  жизнь, но можно принять эту идею и без мистического или религиозного подхода. Компьютеры могут служить моделью даже для самого ревностного механизма.

Представим себе, что и человеческий интеллект можно было бы отделить от мозга, например, с помощью детального сканирования мозга человека в компьютер, изготовив, таким образом, второе «я» человека.

После переноса многие из прежних ограничений человека отпадут. Компьютер снабжен регулятором скорости. Теперь можно перейти на быстрый режим, который позволит вам общаться, реагировать и думать в тысячу раз быстрее, чем прежде. Можно переписать всю программу в другие аналогичные компьютеры, в результате чего появятся две или больше ваших мыслящих и чувствующих версий. Вы можете переместить свой разум из одного компьютера в другой, технически более совершенный или лучше соответствующий новой обстановке. В качестве компьютерной программы ваш интеллект может путешествовать по информационным каналам, например, его можно будет закодировать в виде межпланетного лазерного сообщения. Если, например, вы обнаружили жизнь на нейтронной звезде и захотели совершить туда путешествие, то можно будет найти способ построить там робот из нейтронного материала и переслать ему ваш интеллект. Поскольку ядерные реакции протекают в миллион раз быстрее химических, ваше нейтронное «я» мыслило бы в миллион раз быстрее.

Ваше новое тело будет способно вместить большую память, чем исходное биологическое тело, но информационный взрыв исключает возможность загрузить в него все знания, накопленные человеческой цивилизацией. Нередко знания и умения других людей будут превосходить ваши собственные, и тогда появится огромный стимул заменить их чужими талантами и способностями. В конце концов в вашей памяти будет храниться чужой жизненный опыт, а ваша собственная память станет достоянием других умов. Понятия жизни, смерти и личности потеряют свое нынешнее значение по мере того, как фрагменты интеллекта и психики разных людей будут объединяться, смешиваться и группироваться во временные ассоциации - иногда большие, иногда малые, иногда подолгу изолированные и в высшей степени индивидуальные, а порой эфемерные, словно рябь в потоке знаний человеческой цивилизации.

Наши размышления завершаются сверхцивилизацией, синтезом жизни всей солнечной системы, постоянно совершенствующейся, расширяющейся и распространяющейся от Солнца в космическое пространство и превращающей неживое в разумное. Этот процесс, который, возможно, где-нибудь сейчас происходит, мог бы превратить Вселенную в некую расширенную мыслящую сущность, прелюдию к еще более грандиозным явлениям.
 

 ИСКУССТВЕННАЯ ЖИЗНЬ

 Они рождаются и живут, хотя их жизнь коротка. Сильнейшие из них живут достаточно долго, чтобы дать потомство. Со временем их потомки эволюционируют, приспосабливаются к меняющемуся миру, или вымирают, так и не сумев адаптироваться. Короче говоря, они ведут себя совсем как живые существа, хотя и лишены плоти и крови. Они - программы, населяющие память компьютера.

Может ли то, что «живет» в недрах компьютера, быть на самом деле живым? Этот не совсем обычный вопрос лежит в основе изучения так называемой искусственной жизни, быстроразвивающейся отрасли научных исследований, имеющих целью истолковать природу самой жизни путем воспроизведения в неживых системах поведения, свойственного живым существам. В лабораториях всего мира ученые создают на компьютерах электронные имитации биологических форм жизни - белков, микробов, муравьев, - наделенные поразительным сходством с их живыми прототипами. В ходе своих исследований ученые поднимают вопросы, касающиеся самых сокровенных тайн биологии: каким образом природа из хаоса создает порядок? Как возникает жизнь из неживой материи? Что значит быть живым?

Самые известные компьютерные формы жизни - электронные вирусы, неумышленно или злонамеренно введенные в компьютерную сеть. Как и настоящие вирусы, эти программы представляют собой систему команд, которая обладает способностью «заражать» компьютер и безудержно в нем размножаться, нанося иногда значительный урон. Но компьютерные вирусы не живые существа. Они не развиваются и не нуждаются в обмене веществ. Они были созданы и получили законченную форму в результате работы программистов. Разработчики форм искусственной жизни стремятся к тому, чтобы их создания появлялись сами собой, возникали из неживых компонентов, как жизнь на Земле развилась из примордиального ила.

Никто не утверждает, что ему удалось создать подлинную искусственную жизнь. Пока. Но кое-кто уже интригующе близко подошел к этому. Термин “ искусственная жизнь” ввел Кристофер Ленгтон, ученый из Лос-Аламоса. В середине 80-х годов, просматривая программы под названием «клеточные автоматы», он натолкнулся на петлеобразную конфигурацию, способную стихийно воспроизводиться.

Сегодня этим вопросом заняты сотни исследователей.
Но не все искусственные формы жизни заключены в рамки компьютерного монитора. В лаборатории подвижных роботов Массачусетсского технологического института в Кембридже выводят управляемые взаимосвязанными компьютерными чипами крошечные шестиногие создания, которые демонстрируют вполне целенаправленное поведение (поспешно убегают в укрытие, подкрадываются к добыче).

Живые ли эти существа? Все зависит от того, что называть «живыми». Как ни удивительно, но четкого определения термина «жизнь» не существует. Большинство выдвигавшихся в прошлом критериев носит антропоцентрический характер. Основой жизни на Земле служит углерод, и жизнь строится на базе нуклеиновых кислот РНК и ДНК, но, возможно, это просто историческая случайность. Большинство живых существ нуждается в обмене веществ и размножается, но не все из них. У вирусов нет собственного обмена веществ, а мулы не способны к размножению. Многие живые существа растут, но растут и облака и мусорные свалки.

Все же большинство ученых интуитивно чувствует, что значит «быть живым». Они опознают живое существо, когда видят его. Вот это как раз и мешает восприятию хорошей компьютерной имитации. Возьмем, к примеру, стаи птиц Крега Рейнолдса. Этот ученый-компьютерщик задал своим объектам при моделировании два простых правила поведения - держаться на несколько взмахов крыльев от соседей и стараться лететь с той же скоростью, как все остальные - и получил на экране похожие на птиц объекты, которые, как настоящие птицы, сбиваются в стаю. Птицы искусственные, но их стайное поведение совершенно естественное.

Те же принципы применимы к жизни вообще. Искусственная жизнь будет настоящей, только она будет создаваться из другого материала.

Подобно религии, в теории искусственной жизни есть несколько догматов. Один из них заключается в том, что характерное поведение для похожих на живые организмы созданий не может быть навязано сверху, а формируется снизу, когда много составных частей следуют нескольким простым правилам, подобно собирающимся в стаю птицам. Другой принцип, выведенный из недавних успешных исследований по теории хаоса, утверждает, что, когда система становится достаточно сложной, подобно химическому составу примордиального моря, в ней самопроизвольно возникает характерный для жизни порядок.

Ученые начинают думать о возможном применении способных к адаптации самовоспроизводящихся машин, например, для удаления токсичных отходов или для космических исследований. Существует, правда, опасность, что такие машины смогут бесконтрольно размножаться, как компьютерные вирусы. Искусственная жизнь может оказаться лучшим творением человека или же, наоборот, обернуться кошмаром, вроде роя агрессивных роботов Лема.
 

МИР И АНТИМИР

 Как сообщает Франс Пресс, ученые крупнейшей в Европе лаборатории, занимающейся физикой элементарных частиц, утверждают, что в результате серии экспериментов им впервые удалось создать антиматерию. По их утверждению, это открывает дорогу к «обстоятельному изучению антимиров». Опыты, которые проводились в сентябре 1995 года, привели к созданию» 9 атомов антиводорода - субстанции, которая идентична водороду, но в которой каждая из двух частиц имеет противоположный заряд.

«Антиатомы», которые перемещались со скоростью, близкой к скорости света, существовали лишь доли секунды до того момента, как они столкнулись с обычней материей, - произошла аннигиляция. Наличие антиматерии, которая при обычных условиях не может существовать на Земле, было доказано учеными ранее только теоретически. «Знакомый лектор мне вчера сказал: ·Антимиры - мура»,- так писал Андрей Вознесенский в начале 60-х годов о гипотизе антимира. И он же восклицал: «Да здравствуют антимиры - оазисы среди муры!». Не только поэзия, но и научная литература того времени была переполнена мечтами об открытии антимира.
Повод для этого был, да еще какой. Одна за другой открывались античастицы, и, вполне естественно, возникло предположение о существовании антиматерии и антимира.

Что это такое, толком никто не знал, но многих напугало грозное слово «аннигиляция». Если хотя бы маленькая частица материи встретится с такой же частицей антиматерии, то мир мгновенно аннигилирует, т.е. взорвется.

Поскольку наш мир до сих пор цел и невредим, то и шансов на существование в нем антиматерии практически как бы не оставалось. Публикации об антимирах стали появляться все реже и вскоре сошли на нет. Зато философы и фантасты обсосали идею антимиров до косточки. Если есть антиматерия и антимир, параллельный нашему, то в нем есть антипространство и антивремя. Наше темное прошлое - для антимирян светлое будущее, а потому путешествие в прошлое и в будущее из сферы научной фантастики перешло в область научного исследования. Если есть антимир, то и время может двигаться в обратную сторону.

Как не вспомнить тут пьесу великого футуриста Велимира Хлебникова под названием «Мирсконца» (мир с конца). В ней похоронная процессия движется от кладбища к дому, умерший старик встает из гроба, молодеет, становится студентом, потом гимназистом, потом младенцем, которого везут по сцене в детской коляске. Если смотреть на нашу скорбную жизнь из соседнего антимира, то она так и выглядит. Сначала мы умираем, потом оживаем, потом движемся от старости к юности и заканчиваем свой путь рождением.

До сих пор ко всему этому можно было относиться как к игре ума, и не более, однако теперь, когда антиматерия открыта и возможность движения времени в обратную сторону подтверждена, впору задуматься об ограниченности представлений о жизни и смерти.

Если у каждого из нас есть свой двойник в антимире, то наша смерть для него рождение, а наше рождение - смерть. Смерть-рождение - излюбленный образ всех магических и  фольклорных обрядов, а свадьба-похороны и невеста-смерть - ключевой образ мистической драмы А.Блока под названием «Балаганчик». В китайской мифологии есть некий младенец-старец по имени Паньгу, он и есть полный портрет человека в мире и антимире. Многие философы, пророки и поэты говорили о существовании у каждого человека некоего двойника-тени. Велимир Хлебников так описал встречу со своим двойником: «Здравствуй же, старый приятель по зеркалу»,- сказал я. Но тень отдернула руку и сказала: «Не я твое отражение, а ты мое».

С открытием антиматерии зеркальный потусторонний мир из области художественного вымысла и мистических прозрений переходит в сферу малоисследованной, но несомненной реальности. Сразу после опубликования на русском языке общей теории относительности Альберта Эйнштейна Павел Флоренский написал книгу «Мнимости в геометрии», стоившую ему жизни. В книге доказывалось, что наш мир устроен по принципу ленты Meбиуса и есть точка, где пространство нашего мира выворачивается наизнанку. Потусторонний мир становится посюсторонним, и тогда Данте пишет «Божественную комедию», где все события земной жизни даны глазами человека, побывавшего на обеих сторонах перекрученной ленты. Образно говоря, антимир - оборотная сторона ленты Мебиуса. Мы все время бредем по верхней стороне и не можем уловить момент, когда оказываемся на том свете, потому смерть видится отсюда как конец жизни, в то время как это всего лишь плавный переход в область потустороннего антимира.

«На небе и на земле, друг Горацио, есть много такого, что и не снилось твоей учености»,- говорил Гамлет. На исходе XX века совершено открытие, перед которым бледнеет даже расщепление атома. Впервые не на уровне мысли, а на уровне физического контакта человечество соприкоснулось не с отдельными осколками, микрочастицами антиматерии, а с целым потусторонним миром.

О существовании антиматериального мира человечество знало всегда.
Поскольку физически этот антимир был для нас недоступен, его образной реконструкцией занимались философы, поэты, пророки. Платон говорил о невидимых двойниках всех вещей, называя их эйдосами. Апостол Иоанн Богослов увидел однажды “новое небо и новую землю», будучи в ссылке на острове Патмос, и описал свое видение в «Апокалипсисе». Там есть удивительное утверждение: «И голос был, что времени больше не будет». Действительно, если время движется одновременно в мире и антимире от смерти к жизни и от жизни к смерти, то одно движение поглощает другое и его нет. Есть только вечно длящееся мгновение, блистательно отраженное в образе разбитого кувшина, из которого все время льется, но никогда не выльется вся вода, ибо, выливаясь, она одновременно вливается.

Самая пылкая религиозная и поэтическая фантазия не могла представить себе то, что открывает физика XX века. На рубеже XXI века и третьего тысячелетия совершено грандиозное открытие. 96-й год распахнул перед человечеством завесу материи. Подтвердилась самая смелая, самая сумасшедшая гипотеза, в которую большинство давно перестало верить. Наши взгляды на жизнь являются такими·же наивными, как представления древних о плоской Земле. Если есть обратное движение времени (а оно есть), то жизнь не кончается, а просто переходит в антимир.