Здесь нет шариковых ручек для гранат, нет дартс-пистолетов, установленных на запястьях, нет Aston Martins с дымовыми завесами, пуленепробиваемым стеклом, вращающимися номерными знаками или сиденьями с эжектором. Тем не менее, одобренные специалистами хитрости в исследовательском центре Lego в Биллунде, Дания, столь же привлекательны, как и все, что готовит Q Branch.
Из этой истории
[×] ЗАКРЫТЬ
Компания по производству игрушек поставила миру более 600 миллиардов крошечных пластиковых кирпичей - около 80 на каждого жителя Земли. (Используется с разрешения, © 2012 THE LEGO GROUP) 
Эта коллекция 1953 года была первой, на которой были названы датские игрушки Lego Mursten - кирпичи Lego. (Используется с разрешения, © 2012 THE LEGO GROUP) 
В январе на соревновании по робототехнике более 100 команд из шести штатов и двух стран боролись за доминирование в Lego. (Эли Меир Каплан) 
В научно-исследовательской лаборатории Lego в Биллунде, Дания, 150 дизайнеров разрабатывают очередные хитрые замыслы Lego. (Используется с разрешения, © 2012 THE LEGO GROUP) 
Новый набор Lego Mindstorms EV3 позволяет пользователям создавать 17 различных роботов и программировать их напрямую с помощью «умного кирпича». (Ян Аллен) 
Фотогалерея
Q Branch, конечно, является отделом Секретной Службы Ее Величества (MI6), которая снабжает Джеймса Бонда причудливыми приспособлениями. Штаб-квартира МИ-6 - это крепость, похожая на зиккурат, известная в разведывательном сообществе как Леголенд. Он получил свое название от компании по производству игрушек, которая поставила земле более 600 миллиардов крошечных пластиковых кирпичей - около 80 на каждого жителя. Штаб-квартира компании Lego - скромный кампус, аккуратный и упорядоченный, как квадратное уравнение. Огромные цветные кирпичи - корпоративный намек на искусство - разбросаны в аккуратных грудах, а простые прямоугольные здания носят такие названия, как Idea House и Head Office.
Собственная лаборатория Lego MI6, ее сверхсекретная научно-исследовательская лаборатория, находится на втором этаже однообразной кирпичной конструкции, которая называется Tech Building. Внутри редукторы в джинсах и флисовых пуловерах окружены достаточным количеством электронных ганглиев, чтобы запустить монстра Франкенштейна. Среди спагетти проводов и пламени красных, зеленых, синих, желтых и фиолетовых блоков находится удивительный набор прототипов роботов, способных вызывать раздражение. Некоторые из этих чудес движутся на колесах Lego; другие бегают по ногам Лего. Есть робот-скорпион, который резко поворачивается, щелкает когтями и ищет «жучок» инфракрасного маяка. Есть андроид с могавками, который бросает маленькие красные шарики, когда грохочет. И есть клыкастая робота-змея, которая с волной смартфона качается, гремит и катится. Подвесьте свою клетку перед головой змея, и вам захочется укусить вас.
Все три гизмо - персонажи Mindstorms EV3, последнего обновления комплекта «сделай сам», который позволяет начинающим Edisons собирать роботов, программировать их на ПК и Mac и управлять ими через Bluetooth, загружаемые приложения и голосовые команды. Как и любой другой Lego, Mindstorms EV3 - это набор деталей (около 600 отдельных элементов), которые можно соединить вместе разными способами. Игрушка, которая стоит 350 долларов и появится в магазинах этой осенью, поставляется с 3-D интерактивными инструкциями по сборке для 17 различных ботов, которые ходят, разговаривают и преследуют. И, будучи Лего, предприимчивым детям предлагается взломать и превратить компоненты во все, что они могут придумать.
***
Давным-давно учителям не хватало инструментов для возбуждения и вовлечения учеников в инженерное дело. А технологические ноу-хау, необходимые для создания робота-робота, ограничивали аудиторию старшеклассников и студентов. Все изменилось в 1998 году, когда Lego выпустил первую волну программируемых ботов. Ко второй волне, в 2006 году, язык программирования стал визуальным, и дети могли заставить ботов делать практически все, просто объединяя директивы на компьютере. «Сегодня второклассник может сделать свой собственный трицератопс, избегая стен, за 20 минут», - говорит Крис Роджерс, профессор машиностроения в Университете Тафтса.
С кирпичами, действием и оттенками, такими же яркими, как тропические закаты, Lego создал способ для новичков освоить основы конструкционной инженерии: крепление, растяжение и сжатие, ограничения нагрузки, построение в масштабе. Объединив кирпичи Lego с датчиками, серводвигателями и микропроцессорами, эти новички теперь могут исследовать все - от базовых шкивов и ремней до компьютерного программирования. «Mindstorms EV3 снова делает работу с машинами прохладной», - говорит Ральф Хемпель, автор учебного пособия Lego Spybiotics Secret Agent .
Mindstorms побуждает юных мастеров поиграть в робототехнику. «Это не ограничивает ваши фантазии», - говорит Нильс Пугхольм, студент датского колледжа, который играл с Легосом с тех пор, как он достаточно взрослый, чтобы знать, что ему не следует их проглатывать. «Большинство игрушек предсказать историю; Mindstorms является исследовательским и не имеет установленных правил. Если я создам робота-марсохода, я могу превратить его в роботизированную руку, а затем в робота-гуманоида. Lego robotics - это хитрый образовательный способ узнать о дизайне, планировании, строительстве и, что самое главное, о реконструкции ». В Дании, по его словам, для ребенка обязательно построить Вавилонскую башню из Legos, которая« неизбежно разрушается ».
EV3 - это третье поколение разрушаемых Mindstorms и второе, которое было получено из краудсорсинга. «Сила многих», - говорит Марк-Андре Базерги, один из дюжины гражданских разработчиков Lego, которые называют себя 12 Обезьянами, - созданный для разработки последней версии. На протяжении многих лет многие из них изготавливали ботов Lego, которые решают кубики Рубика, сортируют M & M по цвету и превращают обычные туалеты в робо-смыватели.
Фанатичное онлайн-сообщество Mindstorms, являющееся частью так называемого «движения создателей», делится своими идеями, загружая планы новых творений на форумы Lego и публикуя видео на YouTube. По всему миру школьники входят в лиги и проводят турниры, в которых командам предлагается разработать, построить и запрограммировать робота Lego для выполнения конкретной задачи, связанной с такой темой, как климат-контроль или безопасность перевозки. В Соединенных Штатах соревнования проводятся FIRST («За вдохновение и признание науки и техники»), некоммерческой организацией, основанной, казалось бы, неиссякаемым изобретателем Дином Каменом (создателем скутера Segway). Каждую весну FIRST проводит чемпионаты в четырех робототехнических отделениях в возрасте от 6 до 18 лет. На трехдневной вечеринке Lego в этом году в Доме Эдварда Джонса в Сент-Луисе 650 команд боролись за превосходство в области робототехники и более 16 миллионов долларов в виде стипендий для 140 человек. колледжей.
Половина всех средних школ штата и около четверти всех начальных и средних школ включили Mindstorms в свои учебные программы. В Массачусетском технологическом институте есть кафедра Lego, которая представляет собой не честерфилд из кирпичей Lego, а одаренную профессорскую работу в медиа-лаборатории колледжа. В Tufts наборы робототехники вызвали такое же количество диссертаций и изысканий с такими запоминающимися названиями, как «Обучение основам сердечно-сосудистой механики с помощью моделей Lego: тематическое исследование для средней школы».
Роджерс работал с Lego над разработкой Robolab - роботизированного подхода к изучению естествознания и математики, который использовался примерно в 50 000 школах по всему миру и был переведен на 15 языков. Он подчеркивает дизайнерское мышление, идею, что вы создаете проблему, сначала представляя ее решение. Его подход основан на демонстрации, критике и итерации: все может быть сделано лучше, даже неудача. «Дети делают обоснованное предположение, а затем проводят эксперименты, чтобы доказать свою теорию», - говорит он. «Они видят, что нет правильного или неправильного ответа, есть просто бесконечное количество способов решения проблемы. Обучение так же важно для техники, как и для жизни ».
Сэмюэль Беккет призывал: «Лучше потерпеть неудачу».
***
На датском языке Lego произносится как LEE-go. На английском языке строительное увлечение, охватившее цивилизованный мир, произносится как LEEgoMAINia. Итальянский художник кропотливо воссоздал работы старых мастеров в Легосе, в том числе « Мона Лиза» да Винчи и «Девушка с жемчужной сережкой» Вермеера . Чикагский художник разработал мини-наборы Lego Белого дома, Сиднейского оперного театра и 15 других выдающихся зданий. Другие сделали все возможное, чтобы собрать самый большой в мире мост Лего (122 фута), самую длинную в мире железнодорожную колею Лего (4923 фута) и самую высокую в мире башню Лего (106 футов, семь дюймов; 450 000 кирпичей). Потребовалось бы 40 миллиардов кубиков Lego с восемью шипами, чтобы построить стог к Луне, хотя никто еще не пытался это сделать.
Мало того, что каждый значительный новый космический корабль и миссия НАСА теперь порождают свою собственную модель Lego, но астронавты на борту Международной космической станции построили их на орбите. Есть часы Lego Darth Vader, видеоигры Lego Ninjago и матч Lego по квиддичу. Год спустя анимационный приключенческий фильм LEGO: The Piece of Resistance появится в кинотеатрах. Показывая персонажей, озвученных Уиллом Ферреллом и Морганом Фриманом, мультфильм обещает стать настоящим, хм, блокбастером. По последним подсчетам, четыре из 10 лучших детских глав в списке бестселлеров New York Times были от Lego. Одна из них, «Книга идей Lego», носит лозунг «Открой свое воображение».
Воображение - это то, чем руководствовался Lego с момента его основания в 1932 году Оле Кирком Кристиансеном, похожим на Геппетто плотника с небольшой мастерской в Биллунде, деревенской деревушке в Ютландии с топографией блина. В попытке победить Великую Депрессию, Кристиансен начал делать яркие цветные деревянные машины и утки. Сделав вывод, что его компании по производству игрушек нужно более запоминающееся имя, чем Биллунду Маскинснккери, он обрезал выражение ноги, которое по-датски означает «хорошо играть». По случайному совпадению Lego означает «я собрал» на латыни.
Lego, как понимают большинство взрослых, начал свою работу в 1949 году, вскоре после того, как Кристиансен купил первую в Дании литьевую машину и начал выпускать игрушки с некоторыми пластиковыми деталями. Согласно легенде Lego, он натолкнулся на пустотелые блоки британского производства, называемые Kiddicraft, которые вдохновили его собственных автоматических связующих кирпичей, предшественников кирпича Lego. Прорывом в дизайне стал механизм с шипами и трубами, который позволял кирпичам соединяться, крепко держаться и вместе с тем как-то легко разбираться. «Легос - главный символ датского характера», - говорит Нильс Пугхольм. «Они скромные маленькие объекты, которые зависят от логики и геометрии. Возможно, из-за того, что в Дании так мало природных ресурсов, изобретательность ценится ».
В 1958 году, в год смерти Кристиансена, Lego запатентовал свою технологию «click-fit», которую компания называет «сцеплением». Ключ - точное проектирование; допуск датских современных зубцов Lego составляет одну пятидесятую миллиметра, в десять раз тоньше человеческого волоса. За следующие полвека Lego стала одной из самых любимых игрушек в мире. Примерно половина родителей на планете были разбужены беспорядками посреди ночи, неуверенно бросились в спальню своего ребенка и ступили босиком по кирпичику Lego.
«Дети - фантастические маленькие существа», - говорит Мадс Ниппер, директор по маркетингу компании. «Рядом с пьяными людьми они являются единственными по-настоящему честными людьми на земле». По мере приближения тысячелетия Lego воспользовался этой честностью, приняв участие в брендинге. Семейная фирма совершала набеги на детскую одежду, детские товары, украшения, видеоигры и тематические парки.
Но что-то гнило в штате Дания. К 2004 году Lego принял ряд финансовых решений и оказался на грани банкротства или поглощения Mattel, крупнейшим в мире ритейлером игрушек. Кьельд Кирк Кристиансен, генеральный директор и внук основателя, назначил бывшего консультанта по управлению Йоргена Виг Кнудсторпа заменить его и перестроить Lego по кирпичику. Что и сделал Кнудсторп: сокращение расходов, увольнение персонала, сокращение времени разработки вдвое, сокращение отдела программного обеспечения и сокращение линейки продуктов. Похоже, Лего отправился на Большой Игрушечный Чердак в Небесах.
Одна линия, которую Кнудсторп оставил нетронутой, была Mindstorms, которая началась 15 лет назад в сотрудничестве с MIT Media Lab. «Срок действия первоначального патента на наш блокирующий кирпич истек в 1975 году», - говорит Ниппер. «Единственный способ по-прежнему отличаться от наших конкурентов - это креативность». И не обязательно собственно креативность Lego: компания привлекла инновации Mindstorms к своей основной базе поклонников.
Отношения между Mindstorms и его энтузиастами всегда были симбиотическими. Через пару месяцев после дебюта комплекта робототехники в 1998 году аспирант Стэнфордского университета Кекоа Праудфут пересмотрел свои собственные микропроцессоры и опубликовал секреты дизайна. Другие хакеры набросились на его выводы, разработали новое программное обеспечение и операционные системы, а также поделились настройками производительности с остальной частью Интернета. В то время как руководство и юридическая команда Lego обсуждали, как справиться с нарушением, Ниппер предложил, чтобы компания поощряла открытое снабжение.
Судиться с моддерами, полагал он, может оттолкнуть взрослых любителей HEGO, которые составляли почти половину продаж Mindstorms и, по сути, были готовы работать бесплатно. В новой бизнес-парадигме компании разработка должна вестись фанатами и контролироваться фанатами с минимальным контролем со стороны Lego. Так мало, что «право на взлом» было записано в лицензии на программное обеспечение Mindstorms. «Мы поняли, что ограничение творчества является противоположностью нашей миссии», - говорит Ниппер. «Наша цель - способствовать исследованиям и изобретательности». Стратегия окупилась: Mindstorms стали самым продаваемым продуктом в истории Lego.
В 2005 году, с набором для обновления дизайна, Lego просматривал онлайн-форумы и веб-сайты для взрослых фанатов, желающих стать частью Mindstorms User Panel или MUP. Четверо финалистов - все поклялись в секрете - и инженерное доверие Lego потратило 11 месяцев на обмен сообщениями обо всем - от прошивки до входных портов. В обмен на их вклады MUPpets были оплачены в Legos. «Это наилучшие возможные отношения», - говорит участник дискуссии Ральф Хемпель, профессиональный инженер, который специализируется на разработке встраиваемых систем. «Деньги усложнят проблему. В мире нет другого бренда, на котором я бы хотел сделать аналогичную работу бесплатно. Получение предварительных копий комплектов робототехники для меня просто пирог ».
Для последней версии Mindstorms Lego расширил свою пользовательскую панель до дюжины кирпичей (12 Обезьян) и изучил, как дети взаимодействуют с роботизированными игрушками. Камилла Боттке (Camilla Bottke), старший менеджер по маркетингу компании, говорит, что дети не рассматривают роботов как объекты, а не как расширения самих себя, вещи с характером и личностями. «Я думаю, что это отличная концепция, до тех пор, пока ребенку не придется создавать робота и программировать его», - предлагает Хемпель. «Это когда реальность погружается в то, как много размышлений и изобретательности уходит на создание дизайна».
***
«Вы говорите, что хотите революцию», - скептически пел Джон Леннон. «Ну, вы знаете, мы все хотим изменить мир». Проблема цифровой революции, повторяет Дин Камен, в том, что способность играть с технологиями часто путают со способностью ее понимать.
62-летний инженер и предприниматель выходят из дома шестиугольной формы собственного дизайна на окраине Манчестера, штат Нью-Гемпшир. Он носит практически то же, что и его униформа: джинсовую рубашку с открытой шеей и джинсовые брюки.
Камен бросил колледж, чтобы разработать первую в мире носимую инсулиновую помпу. Он продолжал создавать Segway; самобалансирующееся роботизированное инвалидное кресло с шестью колесами, способное подниматься и спускаться по лестнице; и электрический генератор, который может работать на коровьем навозе и производить питьевую воду на стороне. Из всех его изобретений - а Камен владеет 441 зарубежным и отечественным патентом - он гордится тем, что является ПЕРВЫМ, в значительной степени психическим спортом, основанным на соревновательной робототехнике.
Он начал ПЕРВЫЙ в 1989 году, чтобы демистифицировать инженерию и вырастить поколение новаторов. «Слишком много школьников в этой стране, особенно женщины и меньшинства, бросают занятия по естествознанию и математике», - говорит он. «Нет стимула, нет поддержки». Действительно, утверждает он, есть все виды тонких сдерживающих факторов и разочарований. «Детям нужен доступ к сложным, практическим проектам, результатом которых является ощутимый продукт. Вместо того, чтобы говорить им, почему абстрактные понятия, такие как алгебра или тригонометрия, важны, учителя естествознания должны сказать: «Давайте создадим робота Lego!» С небольшой помощью дети строят один, и это решает проблему. Внезапно они понимают, что математика и наука - очень мощные инструменты. Внезапно математика и наука становятся актуальными и веселыми ».
Камен предвидит время, когда молодежь будет почитать ученых-новаторов так же, как, скажем, суперзвезды НБА. «Американскую культуру прославляют только герои спорта», - говорит он. «Многие спортивные подростки думают, что им удастся разбогатеть на баскетболе и стать следующим Леброном Джеймсом. Это нереально даже для самых маленьких из них. Стать инженером - значит ». Тем не менее, Камен признает врожденные различия между классными комнатами и игровыми площадками, которые помогли сделать карьеру в спорте более привлекательной, чем в технике. «Когда спортсмены работают вместе, это называется командной работой», - говорит он. «Если вы работаете вместе на уроке науки, это называется обманом».
Соревнование по робототехнике - ПЕРВЫЙ эквивалент высшей лиги - начинается каждый январь, когда комитет инженеров раскрывает игру и правила этого года. Под руководством инженеров, ученых или других взрослых наставников командам старшеклассников отводится шесть недель на проектирование и изготовление небольших, не элегантных машин из комплектов. Единственными ограничениями являются вес (робот не может превышать 150 фунтов) и стоимость. (Чтобы уменьшить экономические, а не технические преимущества, Камен установил своего рода ограничение заработной платы в размере 4000 долларов США на дополнительные детали.)
Хотя каждая команда сталкивается с одной и той же проблемой, они разрабатывают совершенно разные дизайнерские решения. Местные победители продвигаются к одному из 58 регионалов, где их боты сражаются за шанс попасть в финал в Сент-Луисе. Чемпионат структурирован как March Madness, баскетбольный турнир NCAA Men's Division I. Камен называет это «NCAA смартов». Каждое из четырех подразделений названо в честь известного ученого (Архимед, Кюри, Галилей и Ньютон). Финал четырех разыгрывается на поле Эйнштейна.
Недавнее исследование Университета Брандейса показывает, что дети, участвующие в соревнованиях по робототехнике, имеют более чем в два раза больше шансов сделать карьеру в области науки и техники, и почти в четыре раза больше шансов получить одну из них в области техники. «Робот - это просто транспортное средство», - говорит Камен. «За шесть недель вы не сможете дать ребенку значимое образование в области робототехники, технологий или техники. Но, создавая роботов, вы можете создать уверенность в себе и серьезное понимание того, на что похожа жизнь людей, которые работают над сложными проблемами и решают их. Для многих детей робототехника может измениться, где они уделяют свое время и внимание ».
В этот особенный январский полдень около 750 детей из самых отдаленных уголков Сингапура уделяют свое время и внимание ПЕРВОМУ турниру в Университете штата Делавэр. Помесь научной ярмарки и костюмированного бала «Теория большого взрыва» - это одно из крупнейших однодневных событий в области робототехники в стране. Абитуриенты были одеты как сумасшедшие ученые, манекены для краш-тестов и разные гротескеры, которые даже доктор Сьюз не придумал бы.
Технология Tinkertoy превратила полевой дом в настоящий аппаратный центр. Кабины мастерской забиты смуглыми трещотками и ржавыми гаечными ключами; широкие серые скопления колес, шкивов и удлинителей; и везде, везде легос. На баннерах есть названия команд, такие как Bricktastic Builders, Fellowship of the Brick, Lego-Nardo da Vinci.
На игровой площадке Конкурса робототехники самая заметная конфедерация - четверка парней из Нью-Джерси, известная как «Карбонавты», - в защитных очках, кроссовках и в оранжевых тюремных комбинезонах. «Legos вдохновляет меня и возвращает меня к реальности», - говорит Ибрагим Эльшахави, старший школьник, планирующий карьеру в области биомедицинской инженерии. «Я узнал, что я не могу просто построить робота. Мои идеи должны быть более организованными и последовательными ».
Младшие участники - примерно половина женщины. В конкурсе робототехники девушек мало и далеко друг от друга. «Девочек больше интересует эстетика, логистика, детализация», - предлагает Carbonaut по имени Charles Verhoog. «Мы не в стиле очков».
«Ребята увлекаются вещами», - говорит товарищ по команде CJ Geering.
Девочка-подросток из другой команды - ее розоватые локоны, заплетенные в китайские ловушки для пальцев, - засовывает голову в груду Карбонавтов и трещит: «Вы будете удивлены».
Звучит зуммер. Вдохновленные на трибунах аплодирующими секциями и гипервентиляционными родителями, команды приводят в движение своих роботов, похожих на людей, на ходу. Цель: вырвать резиновые кольца из вертикальной кучи и поместить их на горизонтальные спицы. Бот Carbonaut хватается, падает, глохнет, таранится в стены и все же каким-то образом ... побеждает жару.
Подобно изношенному серийному автомобилю, триумфальный бот откатывается назад в «ямы», где обезьяны Карбонавты с алгоритмом изменяют переменные скорости и направления. На вопрос, принимал ли он когда-либо участие в турнире, запятнанном роботизированным допинговым скандалом, товарищи по команде Си Джей Геринг: «Судьи иногда просят у нас образцы электричества, но до сих пор никто из нас не был испорчен. Последнее, что мы хотим, - это появление на телеэкране с Опрой ».
Через перегородку рядом с пирамидой из кирпичей Lego лежат Остин Хва и Томас МакКлюр, одетые в малиновые галстуки, туки и куртки шеф-повара. Они являются членами Chef-Bot-Ardees, в основном контингента средней школы из Чеддс-Форда, штат Пенсильвания.
В этом году Lego League Challenge призвана решить проблемы, с которыми сталкиваются пожилые люди. Повара взбили робота-ходунка с магнитным подносом.
«Поднос намагничен, чтобы ножи и вилки не падали», - объясняет Хва.
«И ложки», - добавляет МакКлюр, услужливо.
Тринадцатилетний Хва говорит, что робототехники Lego поставили его на технический путь. МакКлюр, которому 10 лет, не уверен, что инженерия в его будущем. «Не уходить от темы, - говорит он, - но я не думаю, что обязательно зайду в эту сферу деятельности».
Он рассматривает пирамиду Lego через решетку его пальцев. «Я в группе пятого класса, в отделе ударных инструментов», - говорит он. «У меня действительно большой шанс стать рок-барабанщиком».
