Читать интересную книгу Драконы Эдема - Карл Саган

Компьютерная графика достигла сейчас такого совершенства, которое позволяет расширить пределы человеческих возможностей в искусстве и в науке, а также в работе обоих полушарий головного мозга. Бывает, что люди, чрезвычайно одаренные аналитическими способностями, совершенно лишены возможности воспринимать или воображать пространственные взаимоотношения между предметами, особенно трехмерную геометрию мира. Но уже сейчас есть программы для ЭВМ, которые позволяют постепенно строить сложные геометрические формы и вращать их перед нашими глазами на телевизионном экране, соединенном с электронным компьютером.

В Корнелльском университете такая система была создана Дональдом Гринбергом из Школы архитектуры. С ее помощью можно нарисовать несколько правильных пространственных линий, которые компьютер воспринимает как детали контура. Затем, направляя световое перо на одну из возможных операций, обозначенных на экране, мы можем дать компьютеру задание построить весьма сложные трехмерные образы, которые могут быть увеличены и уменьшены, растянуты или сжаты в заданном направлении, повернуты, соединены друг с другом и из которых могут быть удалены любые указанные нами части. Такие программы представляют собой прекрасный инструмент для улучшения нашей способности видеть трехмерные формы — искусство, чрезвычайно нужное в графике, в науке и в технике. Они также представляют собой прекрасный пример взаимодействия двух полушарий головного мозга: компьютер, который является высшим выражением деятельности левого полушария, учит нас распознавать образы, что всегда было характерной функцией правого полушария. Существуют другие компьютерные программы, позволяющие получить двух- и трехмерные проекции четырехмерных объектов. По мере того как такой четырехмерный объект изменяет свое положение или же мы сами изменяем позицию, с которой мы его рассматриваем, перед нашим взором не только возникают новые части четырехмерного объекта, но мы видим также и соединение и разрушение всех геометрических форм, его составляющих. Возникает одновременно странный и поучительный эффект, позволяющий сделать четырехмерную геометрию намного менее таинственной; мы теперь вовсе не так обескуражены, как мифическое двухмерное существо, увидевшее типичную проекцию (два квадрата, соединенных углами) трехмерного куба в своем плоском двухмерном пространстве. Благодаря такому применению компьютера во многом проясняется классическая проблема изобразительного искусства — перспектива, то есть проецирование трехмерных объектов на двухмерные холсты. Компьютер, очевидно, может явиться важным инструментом решения и чисто практической задачи — дать возможность архитектору показать свой проект, сделанный в двухмерных чертежах, в трехмерном пространстве с различных важных ракурсов.

Компьютерная графика сейчас проникла и в сферу разного рода игр. Есть популярная игра, иногда называемая «Понг», которая состоит в том, что на телевизионном экране моделируется идеально упругий мяч, отскакивающий от двух поверхностей. У каждого из играющих есть переносной пульт, с которого можно преграждать дорогу летящему мячу подвижной «ракеткой». Если игрок промахнулся, ему начисляются штрафные очки. Игра очень интересна. Она позволяет изучить второй закон Ньютона для прямолинейного движения. Играя в «Понг», человек приобретает глубокое понимание, хотя и на интуитивном уровне, простейших законов ньютоновской физики — понимание более глубокое, чем дает даже бильярд, где столкновения шаров далеки от полностью упругих и где закручивание шаров при игре в пул описывается более сложными законами физики.

Такой способ обретения информации — это, по сути дела, настоящая игра. И таким образом раскрывается одна из важнейших функций игры: давать нам возможность получать, не имея при этом в виду никакого конкретного использования данного опыта в будущем, целостное представление о мире, которое явится впоследствии и необходимым дополнением к нашей аналитической деятельности, и подготовкой к такого рода деятельности. При этом компьютеры позволяют создать игровую ситуацию, в ином случае абсолютно недоступную для среднего человека.

Игры, подобные «Понгу», предусматривают использование компьютерной графики таким образом, чтобы дать нам возможность приобрести и опытное и интуитивное понимание законов физики. Законы физики почти всегда записываются в аналитической и алгебраической форме, другими словами — левополушарно. Например, второй закон Ньютона описывается в виде F = та, а закон тяготения в виде F = G(mM/r2).

Такие аналитические представления чрезвычайно полезны, и, конечно, весьма любопытно, что Вселенная устроена таким образом, что движение любых объектов в ней может быть описано такими относительно простыми формулами. Но эти формулы представляют собой не что иное, как абстрагирование результатов опыта. По сути своей, они играют роль мнемонических правил. Они позволяют нам весьма просто запомнить огромное количество фактов, которые было бы намного трудней запомнить по отдельности, во всяком случае с помощью той памяти, какой обладает левое полушарие. Компьютерная графика дает возможность физику или биологу получить опыт обращения с фактами, которые относятся к изучаемым ими законам природы, но, быть может, самая важная функция компьютерной графики заключается в том, чтобы позволить людям, не являющимся учеными, получить интуитивное, но тем не менее глубокое понимание того, что такое законы природы вообще.

Существует много неграфических интерактивных компьютерных программ, которые являются чрезвычайно мощными инструментами обучения. [ 52 ] Такую программу может создать опытный учитель, и у ученика, работающего с ней, как это ни странно, возникает чувство личного контакта с учителем, намного более сильное, чем в обычном школьном классе; он может также осваивать материал в том темпе, который ему больше подходит, не боясь упреков. В Дортмутском колледже с помощью компьютера обучают самым различным дисциплинам. Например, студент может получить глубокое понимание статистических закономерностей менделеевской генетики в течение часа работы с компьютером, вместо того чтобы тратить целый год на скрещивание плодовых мушек в лаборатории. Или же студентка может исследовать, с какой вероятностью она забеременеет, если будет пользоваться различными видами противозачаточных средств. (В этой программе предусмотрен один шанс на десять миллиардов, что женщина может забеременеть даже при полном воздержании от половой жизни. Иными словами, машина учитывает факторы, еще неизвестные современной медицине.)

Компьютерный терминал в Дортмутском колледже — вещь вполне обычная. Очень большой процент его учащихся умеют не только использовать такие программы, но и писать собственные. Взаимодействие с компьютером считается скорее развлечением, нежели работой. Многие колледжи и университеты сейчас заимствуют и расширяют дортмутский опыт. Первенство Дортмутского колледжа в этой области объясняется тем, что его президент Джон Дж. Кемени — известный ученый в области компьютерных наук, создатель очень простого компьютерного языка, называемого БЭЙСИК.

Лоуренсовский зал науки — это своего рода музей, связанный с Калифорнийским университетом в Беркли. В его подвале есть довольно скромное помещение, в котором установлено около дюжины дешевых компьютерных терминалов, и каждый из них соединен с мини-компьютерной системой, расположенной где-то в другом месте здания и работающей в режиме разделения времени. За умеренную плату можно получить право пользоваться одним из таких терминалов, при этом время ожидания своей очереди не превышает одного часа. Клиентура в основном состоит из молодых людей, самым юным из них менее десяти лет.

Наиболее простая из предлагаемых интерактивных программ — это игра. Чтобы начать ее, вы печатаете на устройстве, весьма напоминающем клавиатуру обычной пишущей машинки, компьютерный код. Компьютер в ответ выпечатывает:

ВИСЕЛИЦА:

Интересуешься правилами?

Если вы напечатаете «да», машина ответит:

УГАДАЙ БУКВУ В СЛОВЕ, КОТОРОЕ Я ЗАДУМАЛА, ЕСЛИ УГАДАЕШЬ, Я ТЕБЕ ОБ ЭТОМ СКАЖУ. НО ЕСЛИ ОШИБЕШЬСЯ /ХА, ХА/, ТО СДЕЛАЕШЬ ШАГ /ОЙ, УМИРАЮ СО СМЕХУ/ К КАЗНИ ЧЕРЕЗ ПОВЕШЕНИЕ! В МОЕМ СЛОВЕ ВОСЕМЬ БУКВ, ТЫ НАЗЫВАЕШЬ БУКВУ?..

Предположим, в ответ вы печатаете букву «е». Тогда машина печатает:

- - - - - Е

Если ваша догадка неверна, она рисует некое многообещающее подобие человеческой головы (с учетом ограничений, что накладывает на ее художества скудный запас значков, имеющихся на клавиатуре). А далее, как и во всякой другой игре, происходит соревнование между постепенно проявляющимся словом и постепенно проявляющейся фигурой человека, которого вот-вот повесят.