жен быть способен реализовывать некоторые локально сформированные команды в долгих промежутках между поступлением инструкций с Земли. И действительно, он выполняет без вмешательства человека множество операций в циклах обратной связи и служебных задач для управления научными инструментами и поддержания систем ровера в исправности.
Но на практике автономия ровера для инженеров, которые им управляют, является ресурсом, который они могут использовать или не использовать. Например, ровер может самостоятельно проложить себе путь по россыпи камней или других препятствий, анализируя изображения, полученные его собственной камерой при помощи программы автоматической навигации. Но в этом режиме через каждые 10 секунд он останавливается и в течение следующих 20 секунд вновь «разглядывает» местность. Такая автономия стоит дорого в отношении времени – ведь ровер может ехать в три раза быстрее, когда следует заранее заданному плану перемещения. В другом автономном режиме ровер может выбирать для исследования камни по набору заданных учеными критериев. В обоих случаях автономный режим служит для выполнения определенных задач, настраивается и включается людьми-операторами и имеет свою цену: для того чтобы ровер мог двигаться быстрее, необходимо затратить многие часы на анализ и планирование.
По словам Клэнси, автономия в данном случае – «совокупность взаимоотношений между людьми, техникой и целевой средой». И снова мы обнаруживаем, что автономия аппарата имеет смысл лишь в определенном контексте. Один из инженеров-конструкторов автоматики марсохода был «удивлен», что робот, в разработке которого он участвовал, попав в реальные условия, стал работать скорее в качестве «партнера» и участника совместной работы наземной команды, чем самостоятельно действующего аппарата. Так нередко удивляются те инженеры, чье выработанное в лабораторных условиях понимание автономности сталкивается с реалиями использования роботов в действительности.
Некоторые утверждают, что, если бы люди присутствовали на Марсе, они более результативно выполняли бы работу. Но откуда эта необходимость в результативности, в возможности выполнять больший объем работы за меньшее время? «Ну, – следует ответ, – если время полевой работы геолога стоит очень дорого и геологу его трудно заполучить, то, конечно, надо постараться добыть как можно больше сведений за наименьший период». Но ведь полевой сезон марсоходов MER длится уже не менее десяти лет. И, более того, время между последовательно наступающими солами продуктивно используется учеными, чтобы привести в порядок свои мысли, достичь взаимного согласия и спланировать последующие действия.
Астронавты «Аполлонов» часто говорят о том, что их работа в полете проходила в спешке и им приходилось выполнять большое количество заданий в ограниченное время, причем эти ограничения были вызваны их собственным присутствием. Если наука – это интеллектуальное занятие, то, может быть, имеет смысл растягивать во времени процесс осознания?
Я спрашивал полевых геологов, что именно в их работе требует взаимодействия со средой в реальном времени. Что они потеряют, если сам рабочий процесс станет длиться дольше? После нашей дискуссии Кип Ходжес заявил: «Я не могу придумать ни одной причины, по которой полевому геологу надо было бы реагировать быстро».
Вспомните, что является нашей задачей, – геология. Где бы то ни было: под водой, на поверхности Земли, на Луне или на Марсе. Она изучает среды, которые, как правило, не менялись на протяжении миллионов или даже сотен миллионов лет. На их изучение времени предостаточно.
Конечно, можно назвать случаи, когда приходится иметь дело с быстро протекающим явлением в динамике реального времени, которое ученые вынуждены исследовать так же быстро. Возможно, речь идет о потоке грязи или лавы или о существах, обитающих внутри глубоководных нор, к которым во время погружений наведывается «Элвин». Но даже биологи в основном предпочитают наблюдать за своими объектами исследований со стороны, не вмешиваясь в их жизнь, поэтому и им достаточно высокоскоростных записывающих устройств. В межпланетных исследованиях мы изучаем явления, которые протекают медленно; разницы в эффективности между двухнедельным пилотируемым полетом (100 млрд долларов) и десятилетней работой автоматов (1 млрд) в отношении сбора и изучения камней нет.
Дэн Лестер, астроном из Университета штата Техас, утверждает, что нам следует переосмыслить традиционную концепцию освоения космоса. Несмотря на то что уже сейчас ученые с помощью марсоходов занимаются именно освоением другой планеты, NASA до сих пор применяет термин «освоение космоса» лишь к пилотируемым полетам, в то время как конгрессмены предпочитают говорить о «присутствии человека в космическом пространстве», подчеркивает Лестер. «Когда конгресс подкрепит слова о "присутствии человека в космическом пространстве" 17 млрд долларов для агентства, – пишет Дэн, – они обретут кое-какую весомость».
Почему же присутствие человека на Марсе непременно должно означать «попрание марсианского песка ногами», в то время как удаленного присутствия, возможность которого нам предоставляют «Спирит» и «Оппортьюнити», достаточно для того, чтобы ощутить себя в чужеродной среде?
Лестер указывает на фактор, который, по его мнению, «не позволяет напрямую сопоставлять освоение космоса и применение роботов в земных условиях». Этот фактор – задержка в передаче команд управления и данных. Как утверждает Лестер, именно эта задержка делает любое ощущение присутствия на Марсе «откровенно ущербным». Он полагает, что удаленно присутствовать где-то можно только в том случае, когда задержки сигнала примерно равны человеческому времени реакции, около 200 миллисекунд, что недостижимо на расстоянии между Землей и Марсом.
За 200 миллисекунд луч света проходит расстояние около 30 000 км, и это расстояние Лестер называет «когнитивным горизонтом» – в его пределах мы можем ощущать удаленное присутствие, а за его пределами – нет. Луна находится в шесть раз дальше когнитивного горизонта, а Марс – в тысячи раз дальше.
Дэн Лестер и его коллега по работе в NASA Харли Торнсон отстаивают необходимость непосредственного присутствия человека в условиях Марса, хотя, возможно, и не на самой его поверхности. Если требуется достичь лишь околомарсианской орбиты, то нужно запускать с Земли космический аппарат в два раза более легкий по сравнению с тем, который необходим для дорогостоящей и рискованной вылазки на поверхность планеты. Лестер и Торнсон полагают перспективной возможность «орбитального телеуправления», когда астронавты в корабле, обращающемся на орбите Марса или другого тела, удаленно управляют роботами на его поверхности. «Процесс освоения и изучения космических объектов, основанный на присутствии человека, может и не требовать физического присутствия на месте работ, – пишут они, – но, вероятно, человек должен находиться поблизости… Речь идет лишь о переносе восприятия из одного местоположения, которое может быть относительно недружелюбным, в другое, более комфортное».
Довод о том, что задержка сигнала мешает удаленному присутствию, – это шаг вперед по сравнению со старым мнением, что удаленное присутствие не есть присутствие настоящее. Но этот довод таит в себе новое ложное заключение: якобы присутствие не является настоящим при наличии задержек сигнала. Спросите-ка пилотов «Предейтора», как они ухитряются ощущать себя на месте действия в условиях, когда задержки почти в десять раз больше, чем «когнитивный горизонт» Лестера и Торнсона. Весь собранный Биллом Клэнси при изучении команд управления марсианскими роверами материал, все его богатые эмпирические и систематизированные данные противоречат этому. Что такого в этих задержках, что они разрушают чувство присутствия? Почему мы не можем ощущать себя присутствующими в месте исследования, если данные, которыми мы оперируем, устарели на несколько минут или даже часов?
Если предмет нашего изучения не изменялся в течение миллионов лет, что нам стоит подождать лишние 20 минут? Лестер и Торнсон согласны с тем, что присутствие человека может быть смещено в пространстве, но почему-то отвергают идею, что оно же может быть сдвинуто во времени.
Я не хочу здесь приводить доводы за и против пилотируемых полетов в космос, обоснованием которых всегда были и до сих пор остаются в основном необходимость демонстрации технических достижений, вопросы национального престижа и побед в международном состязании, а не какие-то преимущества, которые они дают в выполнении механических или исследовательских задач. Но полеты в космос сами по себе являются выдающимся примером выполнения различных задач сложными системами из людей и роботов, связанных в пространстве и времени. На низкой околоземной орбите, где задержки сигнала относительно малы, телеуправляемые системы достигают многого, когда ими управляют напрямую. В условиях Луны, где задержки сигнала чуть продолжительнее, удаленное управление имеет большие возможности, еще не изученные и не освоенные NASA. Марс требует иного подхода, поскольку задержки сигнала на пути к нему значительно больше и, значит, нужно распределять во времени присутствие и действия операторов как через методику организации работы, так и при помощи технологий, обеспечивающих автономность аппаратов, и через изобретение новых способов деятельности. Ничто из перечисленного не мешает человеку ощущать себя присутствующим на Марсе, и, мало того, в этом случае мы достигаем возможности коллективного присутствия, что является новым способом вести научные исследования, а также осваивать наш мир и Солнечную систему.
В космосе огромные расстояния вынуждают нас распределять наше восприятие во времени, позволяя нам наблюдать за освоением Солнечной системы посредством автономных аппаратов. То, как мы встраиваем модели нашего мира в автономные устройства здесь, на Земле, является темой следующей главы.
Глава 6Автономность – утопия. Но что дальше?
АБИ, уникальный подводный робот-исследователь, погиб в возрасте 16 лет.