Главная arrow Микрокомпьютер arrow За пределами возможного
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
За пределами возможного Печать
Пожалуй, не было ничего удивительного в том, что Роб Мэринс прибегал к помощи компьютера, когда звонил по телефону, писал письма и разрабатывал новые программы: в начале 80-х годов, когда Мэринс учился работать со своим компьютером Apple II, подобные применения ЭВМ входили в привычку. Необычными были средства ввода-вывода, которыми он пользовался. У Мэринса, пережившего автомобильную катастрофу, отнялись руки и ноги, и связь с компьютером - а через него и со всем миром - он осуществлял голосом.

В 1977 г. в возрасте 17 лет Мэринс попал под колеса грузовика. Вскоре после катастрофы его старший брат Гэри, радиоинженер, начал конструировать электронные приспособления, которые помогли бы Робу в меньшей степени зависеть от окружающих. Первое из таких приспособлений по свистку управляло телевизором и телефоном. В 1980 г., полный решимости снабдить Роба более удобными средствами и заинтересованный рекламными проспектами фирмы Apple, создающей «компьютеры для всех и для каждого», Гэри написал в компанию, и группа ее инженеров вызвалась разработать для Роба специальную систему на основе компьютера Apple II. Устройство ввода этой машины состояло из микрофона, соединенного с очень сложным аппаратом - так называемым голосовым терминалом. Этот небольшой аппарат, состоящий из аналого-цифрового преобразователя и микрокомпьютера, стал как бы частью самого Роба. Терминал разбивал слова Роба на составляющие их звуки, а затем сопоставлял их сочетания с хранившимися в его памяти представлениями примерно 200 голосовых команд. (Эти представления в памяти машины Роб создавал, повторяя каждую команду по несколько раз.) Обнаружив соответствие, терминал посылал компьютеру последовательность инструкций, в результате чего выполнялись команды Роба. В устройства вывода входили электронный синтезатор речи, с помощью которого компьютер отвечал Робу, а также контроллеры, приводившие в действие ряд других устройств и механизмов. Ядром системы был персональный компьютер Хэл, названный так в честь говорящего компьютера из научно-фантастического романа Артура Кларка «Космическая одиссея:2001» и одноименного фильма.

В это время установленная за домом Мэринса четырехметровая чаша антенны приходит в движение, выслеживая что-то в небесах, затем останавливается, сфокусировавшись на спутнике связи, движуoемся по орбите над экватором на высоте около 40 тыс. км. «Какую станцию вы хотите принимать?» - спрашивает компьютер Атланты, - отвечает Роб. И через несколько мгновений телевизор у подножия его кровати оживает - на экране появляются телевизионные новости станции шт. Джорджия (столица Атланта), передаваемые через спутник связи.

Года через три Гзри заменил Apple II на более мощный персональный компьютер IBM XT, который выполнял команды Роба почти вдвое быстрее. Вместо старого голосового терминала Гэри установил более совершенную модель, и словарь Хэла вырос до 800 слов. Новая система позволяла Робу регулировать температуру в кровати, в комнате и даже в аквариуме, управлять электрическим освещением комнаты, говорить по домашней системе связи и включать аварийный электрогенератор. У Роба появилась возможность диктовать письма, играть в видеоигры и даже писать программы для больших машин, связываясь с компьютерной сетью Университета Карнеги Меллона в расположенном неподалеку Питтсбурге. А ночью, не желая беспокоить своих домочадцев, Роб приказывал машине «сменить тон» т. е. перейти на шепот.

Система, с помощью которой Роб Мэринс поддерживал связь с внешним миром, представляет собой яркий пример компьютерных средств - как аппаратного, так и программного обеспечения устройств ввода-вывода,- которые помогают людям делать немыслимые прежде вещи. Эти системы облегчили общение с внешним миром людям с серьезными физическими недостатками, например парализованным или слепым. Они также неизмеримо расширили возможности таких видов искусства, как музыка и танец.

Моделирование работы мышц

В начале 70-х годов Джерралд Петровски, специалист по физиологии и медицинской биофизике из университета шт. Миссури, изучал способы стимуляции и управления работой парализованных мышц. Сама по себе стимуляция мышечных движений не вызывала серьезных затруднений еще в XVIII в. итальянский естествоиспытатель Луиджи Гальвани продемонстрировал, как электрический заряд при водит в движение парализованную мышцу. Другое дело - как управлять этим движением: ведь даже простой сгиб ноги в колене требует сложнейшего взаимодействия мышц. Петровски сконструировал систему, состоящую из электродов и датчиков, соединенных с компьютером, который координировал посылку последовательности электрических импульсов, приводящих в движение мышцы ноги. Перейдя в 1979 г. в Университет Райта, шт. Огайо, Петровски продолжал работать над своей системой. В 1982 г. он опробовал ее на Нэнси Дэвис, студентке местного университета, у которой с 1978 г. в результате автомобильной аварии были парализованы нижние конечности. К основным мышцам ног пациентки было подключено около 30 электродов и датчиков. Маленький настольный компьютер управлял электродами, стимулировавшими работу тех мышц, которые позволяли Дэвис крутить педали стационарного велосипеда, восстанавливая мышечный тонус.
 
Эта одинокая танцующая фигурка символизирует новую эру компьютеризованной хореографии - одной из многих областей, получивщих раэвитие благодаря способности компьютера преобраэовывать практически любые входные данные в почти любые выходные. Хореографы надеются, что усовершенствованные варианты подобных мультипликационных программ помогут в будущем записывать танцы, поставленные ими. Такие программы переводят движения танцора в фигурки, движущиеся на экране.

Затем Петровски и Дэвис приступили к ходьбе. На одной из стадий эксперимента для этого использовалась компьютерная программа из 2721 инструкций, повторявшихся 250 раз в секунду. Датчики обеспечивали обратную связь, благодаря чему компьютер следил за движениями голени, колена и бедра, внося коррективы, помогавшие пациентке удерживать равновесие. Компьютер изменял величину напряжения, приложенного к мышцам, четыре тысячи раз в секунду. И хотя движение пациентки были неуклюжими и дерганными, система все же работала. В 1983 г. Петровски заменил настольную систему весом 60 кг маленьким карманным компьютером размером с кошелек, и на выпускной церемонии в университете Дэвис смогла подойти к президиуму и получить свой диплом бакалавра под шумную овацию поднявшихся со своих мест восьми тысяч человек. Впервые за пять долгих лет Дэвис обрела способность самостоятельно двигаться.

Благодаря компьютерной системе мышечной стимуляции и координации, разработанной Петровски, Нэнси Дэвис встала на ноги. Управляемая голосом система, которую Гэри Мэринс построил для своего брата, дала возможность парализованному Робу Мэринсу общаться с окружающим миром. Многим другим людям компьютеры, оснащенные сложными устройствами ввода-вывода, позволили делать совершенно немыслимые прежде вещи. Хомер Пейдж понял это в 1978 г., когда решил выдвинуть свою кандидатуру на выборах в местные судебные органы.

Предвыборная кампания

Пейдж, занимавшийся разработкой программ обучения для инвалидов, страдал очень серьезным недостатком, весьма редким для начинающих политиков,- он был слепым. Но когда избиратели спрашивали его, причем нередко, как он собирается читать огромное количество разного рода юридических материалов, он рассказывал о замечательном устройстве, преобразившем всю его жизнь.

Пользуясь этим устройством размером с «дипломат», Пейдж во время предвыборной кампании без особого труда изучал сотни различных документов и писем. Документ укладывался текстом вниз на стеклянную поверхность устройства, и фотоэлементы строка за строкой сканировали страницу, преобразуя формы букв в электрические сигналы. Портативный компьютер анализировал сигналы, распознавая каждую букву, а затем группируя их в слова. Согласно правилам, заложенным в программу машины, компьютер определял, как должно произноситься каждое слово, и приводил в действие речевой синтезатор (подобный тому, что имел Роб Мэринс), который мог произносить до 225 слов в минуту. Пользуясь специальными кнопками, Пейдж заставлял машину повторять или пропускать какие-то фрагменты текста, либо помечать те места, которые он хотел снова прочесть позже.

Пейдж не набрал нужного количества голосов, но решил не бросать политику, убедившись, что вполне успешно справляется с работой. Читающая машина, так помогавшая Пейджу, и сама хорошо зарекомендовала себя. В начале 80-х годов подобные устройства стали появляться в общественных библиотеках. Люди со слабым зрением или полной потерей его отныне не нуждались в «чтецах» и могли сами читать материалы, не предназначенные специально для слепых.
 
Изобретатель Раймонд Курцвейл Raymond Kurzweil демонстрирует компьютерную клавиатуру «Курцвейл -250», воспроизводящую богатое звучание пианино, гитары, трубы и не менее 27 других инструментов. Секрет устройства - банк памяти, в котором хранятся сложные звуки каждого музыкального инструмента, представленные в форме математических моделей.

Читающая машина была детищем молодого инженера Рэймонда Курцвейла (Raymond Kurzweil), отличавшегося новаторским подходом к конструированию специализированных устройств ввода-вывода. Метод, заложенный в ее основу и позволявший машине читать практически любые печатные документы, привлек внимание Курцвейла еще в конце 60-х годов, в период учебы в Массачусетском технологическом институте. На занятиях по информатике любознательный студент столкнулся с одной из самых трудных задач в области искусственного интеллекта (ИИ): как запрограммировать компьютер, чтобы он мог улавливать общность в различных версиях одного и того же объекта? Способность распознавать образы (как это называют специалисты по ИИ) дает компьютеру возможность, помимо всего прочего, узнавать и печатные буквы, независимо от шрифта.

Одна такая система распознавания букв начала применяться еще в конце 50-х годов, когда банки стали пользоваться магнитными чернилами для записи чисел на персональных чеках. Однако считывающее устройство могло работать лишь со стилизованным шрифтом. Универсальная система чтения текстов должна была распознавать до 300 наиболее распространенных шрифтов различных размеров и формы, причем ее не сбивали с толку текстура и цвет бумаги, пятна и кляксы, не полностью пропечатанные буквы и т.д.

Курцвейл был начинающим предпринимателем (он уже разработал одну коммерческую программу для поступающих в колледжи, получив вместе с партнером за это около 100 тыс. долл.). Поэтому коммерческие перспективы читающей машины не ускользнули от его внимания. Закончив в 1970 г. институт и став консультантом по программированию, он долго прокручивал в уме эту идею. Решение проблемы распознавания образов возникло у него не сразу. «Это не явилось как озарение,- писал Курцвейл позже,- мне пришлось долго и упорно работать, двигаясь к цели методом проб и ошибок».

В 1973 г. Курцвейл смог при ступить к разработке читающей машины как коммерческого изделия. Он организовал собственную компанию Kurzweil Technologies и, походив по коридорам MIT и Гарвардского университета, собрал целый коллектив специалистов по различным областям знаний, включая лингвистику, фонетику, электронику, механику, программирование, оптику, обработку изображений и педагогику. Молодое предприятие страдало от недостатка средств, ютилось в одной комнате обветшалого здания в Кембридже. Отсутствие денег на выплату зарплаты и просроченные счета стали привычным явлением. Тем не менее к началу 1975 г., спустя лишь 18 месяцев после возникновения компании, действующая модель читаю шей машины была готова. Через год первый коммерческий образец поступил в продажу, сразу завоевав всеобщее признание: это было самое важное изобретение для слепых со времени создания (1829) Луи Брайлем специального рельефно-точечного шрифта.

Музыкальное вдохновение

Новую задачу поставил перед Курцвейлом один из первых обладателей машины, слепой рок-музыкант и певец Стиви Уандер (Stevie Wonder). Услышав о читающей машине, Уандер посетил Керцвейла был настолько поражен ее возможностями, что тотчас приобрел это удивительное устройство.

На протяжении последующих нескольких лет Керцвейл и Уандер поддерживали контакты. Изобретатель не раз посещал Уандера в его студии в Лос-Анджелесе, и певец внес ряд полезных предложений по усовершенствованию читающей машины. В середине 1982 г. Уандер заявил, что хотел бы иметь другую машину - электронный инструмент, способный точно воспроизводить звуки фортепьяно или любого другого музыкального инструмента. В то время электронные синтезаторы музыки уже существовали, но Уандера они не удовлетворяли, так как по красоте и сложности звучания намного уступали музыкальным инструментам. Керцвейл мало интересовался музыкой, хотя его отец был дирижером симфонического оркестра, но все же решил попробовать сделать устройство, о котором мечтал Уандер. Однако если в первом своем изобретении он, можно сказать, был первопроходцем, то здесь вступил на уже исследованную территорию.

Хотя к началу 80-х годов компьютерная музыка еще только зарождалась, собственно электронная музыка имела длительную историю. Одним из первых инструментов, производивших звуки чисто электрическими средствами, была тельгармониум, сконструированная американским предпринимателем Тадеушем Кахилом в конце 80-х годов XIX столетия. Это устройство передавало созданную им «электрическую музыку» по телефонной сети в квартиры, отели и рестораны, где она проигрывалась через мегафоны, соединенные с телефонным аппаратом. На телгармонии можно было играть, как на обычном органе, она имела двойную клавиатуру и несколько регуляторов, позволявших регулировать тембр. Звук производили 35 специальных ротационных генераторов, каждый мощностью в несколько киловатт. Столь высокая мощность была необходима ввиду больших потерь в сети трансляции. Тельгармониум весила свыше 200 т и для ее транспортировки требовалось не менее дюжины железнодорожных вагонов.

Один из этих чрезвычайно непрактичных музыкальных инструментов был установлен в 1906 г. в концертном зале Манхэттена, Нью-Йорк, вызвав поначалу изумление слушателей. Никогда прежде им не приходилось слышать таких чистых, с математической точностью построенных звуков. Однако очень скоро новшество наскучило. Как заметил один из музыкантов, игравших на этом инструменте, «его весьма своеобразное звучание, наполнявшее все вокруг, быстро начинало действовать на нервы». С появлением радио судьба изобретения Кахила была решена.

Однако принципы, лежащие в основе телгармонии, не утратили своей силы и в течении нескольких десятилетий находили применение то там, то здесь. Например, на Парижской выставке 1929 г. Эдуард Е. Купле и Жозеф А. Живле продемонстрировали свой «автоматический музыкальный инструмент на электрических генераторах» - четырехголосный синтезатор звуков, управляемый перфолентой. Орган Хэммонда, «дебют» которого состоялся в 1935 г., по существу представлял собой осовремененный вариант инструмента Кахила: огромные ротационные генераторы телгармонии были заменены устройствами размером с серебряный доллар, сигналы которых усиливались электронными лампами. А в 50-х годах фирма RCA (Radio Corporation of America) разработала синтезатор, в котором звук генерировался и видоизменялся электрическими средствами.

Неуклюжие музыкальные инструменты

Внешне синтезатор RCA был похож на компьютеры того времени: его электронные лампы и провода занимали целую комнату. Однако по принципу действия он скорее напоминал электронный вариант «механического пианино», которое управлялось двоичными кодами, пробитыми на широкой бумажной перфоленте. Даже его усовершенствованная модель, синтезатор «Марк II», одновременно могла воспроизводить не более двух тонов. Сложные музыкальные фразы составлялись путем предварительной записи пары тонов на пластинку, затем воспроизводились два новых тона и одновременно проигрывалась пластинка; эта комбинация звуков записывалась уже на другую пластинку. Повторением таких циклов удавалось добиться многоголосого звучания, однако процесс был длительным и сложным. И все же фирма ARC надеялась сэкономить немалые деньги за счет такого дешевого музыкального сопровождения к радио и телевизионным программам. Поговаривали даже о том, чтобы записывать синтетическую музыку на пластинки для широкой продажи.

Синтезатор фирмы RCA «Марк II» выглядел весьма впечатляюще, но был слишком дорог и сложен, поэтому электронная музыка оставалась в руках лишь узкого круга специалистов. Компания RCA подарила один синтезатор центру электронной музыки «Колумбия-Принстон», основанному в 1959 г. Американский композитор Мильтон Бэббит, проявив смелость, одним из первых стал широко использовать этот инструмент в своих сочинениях. В конце 60-х годов электронная музыка начала завоевывать популярность.

Инструмент, вызвавший эти перемены, изобрел «независимый инженер» Роберт Моуг, живший тогда в Трумменсбурге, шт. Нью-Йорк. Моуг разрабатывал свое устройство по частям. Сначала по просьбе своего друга композитора Герберта Дейча он построил управляемые напряжением генераторы и усилители. (Генератор создает периодический электрический сигнал, частоту которого можно регулировать, меняя напряжение на генераторе.) Со временем отдельные компоненты были объединены в аналоговый музыкальный синтезатор, что дало возможность управлять сразу многими одновременно звучащими тонами. Более того, высоту тона можно было быстро изменять даже в процессе исполнения. Именно инструмент Моуга впервые позволил сделать то, о чем мечтали создатели «Марка II»,- записать пластинку электронной музыки. В 1968 г. молодой музыкант Уолтер Карлос записал серию пластинок с произведениями Иоганна Себастьяна Баха, исполненными на электронном синтезаторе. Эти пластинки и новый музыкальный инструмент так ярко продемонстрировали возможности электронной музыки, что долгие годы имя его изобретателя прочно связывалось с любым синтезатором музыки. Вскоре композиторы стали писать сочинения специально для синтезаторов Моуга, которые завоевывали все большую популярность у любителей музыки.

Связь с математикой

Пока электронная музыка, создаваемая аналоговыми синтезаторами, внедрялась в массовую культуру, проводились эксперименты и по использованию для этих целей цифровых компьютеров. Так называемая западная музыка, построенная по четким законам математической гармонии, легко поддается цифровому представлению. В конце 50-х годов, занимаясь исследованиями по искусственному синтезу голоса, инженер фирмы Bell Telefon Laboratoris «Белл телефон лабораторис» Макс Мэтьюз (Max Matthews) начал экспериментировать с компьютерами, в которых для генерирования звуков речи использовался цифро-аналоговый преобразователь. Мэтьюз, увлекавшийся игрой на скрипке, быстро оценил возможность применения полученных им результатов в музыке и вовлек в это дело других.

В 1960 г. Мэтьюз и его коллеги создали программу MUSIC, следуя которой компьютер синтезировал музыкальные и другие звуки. Вскоре в фирме «Белл телефон лабораторис» было написано первое музыкальное произведение. Пьеса, которая содержала также фрагменты не очень качественной синтезированной речи, называлась «Вариации тона». Исполненная лишь несколько раз перед сравнительно узкой аудиторией, она не вызвала особого восторга у слушателей. Как заметил один из коллег Мэтьюза, пьеса была «остроумно и тонко построена, но это не дошло до слушателя».

Однако Мэтьюз и его коллега, инженер Джон Пирс, не сдавались. Они сочинили еще несколько пьес, в более традиционном стиле. 1961 г. они записали пластинку под названием «Музыка математики» и разослали ее таким крупным музыкальным авторитетам, как Аарон Копланд Aaron Copland, в надежде, как выразился Пирс, «пробудить интерес среди настоящих композиторов». Но Копланд в вежливой форме дал понять, что не склонен к подобным новациям: «Возможности тут открываются головокружительные, и, будь мне 20, я бы несомненно заинтересовался ими, но в моем возрасте я могу оставаться лишь наблюдателем, с интересом ожидающим, что произойдет дальше».

А дальше последовала длительная борьба за признаннее. Мэтьюз продолжал совершенствовать свои программы для синтеза музыки. В 1969 г. он создал программу Music V, которая превращала большой универсальный компьютер типа System/360 фирмы IBM или PDP-10 в музыкальный инструмент. По существу, сочинение музыкального произведения с помощью программы происходило в два этапа. Сначала требовалось математически описать характеристики тех музыкальных инструментов, которые компьютер должен был имитировать. После этого писалась партитура, в которой соединялись партии имитируемых инструментов. Затем, как и в любой компьютерной программе, вся информация переводилась в двоичные числа - но только в данном случае эти числа представляли не текст или какие-нибудь другие данные обычного типа, а частоты и амплитуды музыкальных звуков. Компьютер обрабатывал эти числа, получая новые, которые в совокупности составляли звуковой файл, записанный на магнитной ленте. Эту запись можно было модифицировать. Когда музыкант хотел прослушать свое сочинение, компьютер отыскивал нужный файл и, считав его, передавал двоичные сигналы на цифро-аналоговый преобразователь, соединенный с усилителем.

Система была мощной, но действовала крайне медленно: чтобы синтезировать музыкальную фразу продолжительностью в 1 с, требовалось огромное количество вычислений, и композитору после ввода всех параметров его сочинения в компьютер приходилось ждать минутами и даже часами, пока магнитная запись будет готова для прослушивания.

Несмотря на все трудности и неудачи компьютерного музыкального творчества того времени, пионерские эксперименты Мэтьюза в этой области привлекали внимание молодых композиторов, которые стали приезжать в 60-х годах в «Белл телефон лабораторис», чтобы попрактиковаться. Поскольку при использовании программ Мэтьюза на вход компьютера не требовалось подавать звуков, генерируемых аналоговыми устройствами, музыканты могли придумывать все, что угодно. Одним из первых компанию «Белл телефон лабораторис» посетил студент факультета музыкальной композиции Станфордского университета Джон Чаунинг, который, познакомившись с работами Мэтьюза по компьютерной музыке, решил съездить к нему «за опытом».

Коротким путем к сложному синтезу

Вернувшись в Калифорнию, Чаунинг зачастил в лабораторию искусственного интеллекта Станфордского университета и не упускал любой возможности поработать с компьютером. Несколько лет он занимался исследованиями «на стыке» музыки и вычислительной техники. В 1973 г. Чаунинг опубликовал статью, которой суждено было оказать заметное влияние на дальнейшее развитие компьютерной музыки. Разработанная Чаунингом теория цифровой частотной модуляции, привела к появлению программных методов, которые позволяли синтезировать на компьютере богатые и сложные по звучанию музыкальные произведения без долгих вычислений. Прямое исполнение компьютерной музыки перестало казаться несбыточной мечтой. В 1975 г. Чаунинг основал Центр компьютерных исследований в музыке и акустике ЦКИМА, где вскоре закипела бурная деятельность композиторов и исполнителей. Аналогичные центры стали организовываться по всем США и в Европе; молодых музыкантов чрезвычайно привлекали творческие перспективы, открывавшиеся благодаря компьютеру. Один из композиторов, членов ЦКИМА, заявил: «Мы получили возможность перемещать звуки в пространстве, добавлять эхо, а голос певца, поющего в маленькой комнате, заставлять звучать так, словно он поет в огромном соборе».

В Париже известный композитор и дирижер Пьер Буле организовал в 1977 г. Координационно-исследовательский институт акустики и музыки. На протяжении нескольких последующих лет Буле работал над музыкальной пьесой «Ответ». Исполненная впервые в 1981 г., она была написана для оркестра, состоявшего из музыкантов трех групп. Инструментальный ансамбль из 24 музыкантов размещался на платформе в центре, лицом к дирижеру.
 
На этой ленте длиной около 20 м, которую держат в руках композитор Майкл Мак-Набб (на переднем плане) и его коллеги по Центру компьютерных исследований в музыке и акустике при Стэнфордском университете Stanford University, записана партитура музыкальной пьесы. Ее можно отпечатать как в стандартных нотных знаках, так и в показанной здесь форме, где продолжительность звучания нот определяется длиной линий, измеряемых по нанесенной на ленту шкале.

По бокам, тоже на платформах, располагались солисты. Их инструменты (электроорган, цимбалы, виброфон, ксилофон и два фортепьяно) соединялись кабелями с центральной электронной системой. Расположенная за спинами дирижера эта система, управляемая несколькими техниками, группировалась вокруг центрального компьютера марки 4X, созданного в Институте акустических и музыкальных исследований. Действие музыкальной рабочей станции 4X (так называлась эта система) основывалось на нескольких методах звукового синтеза, в том числе и методе ЦЧМ. Она могла достаточно быстро видоизменять звуки, исполняемые солистами, и, таким образом, сама действовала как музыкальный инструмент. Пьеса «Ответ» получила благоприятные отзывы специалистов (один из критиков сравнил сложную симфонию звуков этого 18 минутного концерта с «вращением гигантского колеса в пространстве»), и Буле продолжал работать над ней, за несколько лет увеличив ее продолжительность вдвое. Это музыкальное произведение было ярким свидетельством того, что компьютерная музыка готова покинуть стены лаборатории. Крупногабаритные цифровые компьютеры, с которыми приходилось иметь дело первопроходцам компьютерной музыки, Чаунингу и Мэтьюзу, не позволяли проводить концерты на сцене. С появлением интегральных схем и дешевых полупроводниковых систем компьютерной памяти размеры и стоимость музыкальных синтезаторов значительно уменьшилось.

Японская фирма Yamaha, занимавшаяся изготовлением аналоговых электронных синтезаторов, сходных с синтезаторами Моуга, быстро оценила возможности цифровой ЧМ и приобрела лицензию на право пользоваться патентами ЦКИМА. В 1980 г. компания разработала цифровой ЧМ - синтезатор с клавиатурой размером, как у пианино. Синтезатор можно было программировать на несколько разных голосов, которые записывались фирмой на магнитных карточках. После этого события развивались стремительно. По предложению Уандера, Курцвейл организовал новую компанию, которая к 1983 г. создала образец портативного синтезатора-фортепьяно. Устройство было настолько совершенным, что многие слушатели - даже профессиональные музыканты - с трудом отличали его звучание от звучания концертного рояля.

Yamaha продолжала выпускать синтезаторы, совершенствуя их от модели к модели: они уменьшались в размерах, становились все более универсальными и дешевыми.

Обладая большей памятью и более сложным программным обеспечением, цифровые музыкальные синтезаторы по существу превращались в специализированные компьютеры. Когда появились программы для сочинения и исполнения музыки на универсальных микрокомпьютерах, возникла проблема совместимости.

В августе 1983 г. ведущие компании по выпуску синтезаторов пришли к соглашению относительно общих стандартов в аппаратуре и программном обеспечении, что позволяло производить обмен цифровыми данными между электронными музыкальными инструментами. Система стандартов MIDI - Musical Instruments Digital Interface дает возможность соединять синтезаторы друг с другом и с компьютером через специальные разъемы - порты MIDI. В принципе такие же разъемы используются для соединения компьютеров с обычными устройствами ввода-вывода типа принтера.

Оркестр согласованных инструментов

Решение проблемы совместимости синтезаторов между собой и с компьютерами явилось знаменательным достижением; подобное произошло двумя десятилетиями раньше, когда фирма IBM разработала System/360. Теперь, пользуясь одним синтезатором и его клавиатурой как основным инструментом и программируя другие синтезаторы так, чтобы они имитировали звучание разнообразных музыкальных инструментов, музыкант мог управлять игрой целого оркестра. Подбирая нужные программы, один-единственный музыкант мог исполнять сложные многоголосые произведения, что раньше было под силу только оркестру, играющему в студии звукозаписи. Располагая компьютером с интерфейсом MIDI, музыкант может ввести ноты с клавиатуры (либо синтезатора, либо компьютера - в зависимости от программного обеспечения), записать их на магнитный диск или ленту, затем отредактировать пьесу и проиграть ее на одном или нескольких синтезаторах. По мнению Роберта Моуга, приход компьютеров в музыку предвещает глубокие перемены: «Я думаю, что мы вскоре увидим компьютерные домашние музыкальные системы, которые заменят детям, занимающимся музыкой, пианино».

В отличие от музыки с ее математически точными законами гармонии другие виды искусства, менее поддающиеся формализации, компьютеры «осваивают» труднее. Что касается изобразительного искусства, то некоторые художники-авангардисты уже начали разрабатывать приемы компьютерной графики, которая в 70-х годах прочно вошла в телевидение и кинематограф. Реакция на новый вид живописи была, мягко говоря, сдержанной, но в начале 80-х годов благодаря появлению персональных компьютеров со средствами графического ввода компьютерная графика получила широкое распространение и перестала выглядеть чем-то необычным.

Компьютеры проникают также в искусство танца, которое, как говорят, не имеет своей «письменности». Хотя существует несколько систем нотаций (обозначений) для записи хореографии, они очень трудоемки. Редко кто хорошо владеет этими системами, и даже самым квалифицированным из них, чтобы уловить все движения, приходится не менее четырех раз смотреть один и тот же танцевальный фрагмент. Поэтому на запись вручную даже сравнительно короткой балетной постановки уходят иногда недели. Неудивительно, что письменного архива мирового хореографического репертуара практически не существует. Более того, ни одна система записи не дает «партитуры», которой танцор мог бы следовать в своих движениях подобно тому, как музыкант следует нотам, чтобы разучить танец, необходимо понаблюдать за его исполнением.

В начале 70-х годов хореографы, объединив свои усилия со специалистами по вычислительной технике, предприняли попытку разработать систему, которая позволила бы зафиксировать основные шаги и движения танца. Одним из первых стал экспериментировать в этой области Томас Калверт, специалист по биомедицинской технике из Университета Саймона Фрейзера (Simon Fraser) в провинции Британская Колумбия (Канада), который специализировался на изучении движений; он решил соединить компьютерную графику с одной из наиболее распространенных систем хореографической нотации.
 
Танцовщица имитирует позы фигурки на экране компьютера. Специальные датчики (гониометры), закрепленные на суставах танцовщицы, передают данные о движении ее ног в компьютер. Эта система - часть экспериментального обучающего устройства, которое позволит в будущем записывать хореографию танцев и демонстрировать их на экране с помощью вполне правдоподобных танцующих фигурок.

Первые программы Калверта моделировали танец на экране при помощи «фигурки из палочек», которая в реальном темпе выполняла команды модифицированной хореографической нотации, вводимые с клавиатуры. Однако, глядя на эту символическую фигурку, зачастую трудно было сказать, где у нее перед, где зад, поворачивается ли она по часовой или против часовой стрелки. В начале 80-х годов, когда с появлением более мощных компьютерных средств несколько расширились возможности машинной мультипликации, Калверт добился в изображении иллюзии глубины: у того края фигурки, который поворачивался в сторону от наблюдателя, линии контура (теперь утолщенного) утончались, а у края, приближающегося к наблюдателю, возникали. Позу фигурки можно было менять, набирая на клавиатуре простые команды типа «протянуть руку». Более сложные движения требовали целого набора команд. Когда компьютер интерпретирует записи хореографической нотации, движения на экране порой получаются угловатыми. Калверт попытался устранить этот дефект, запрограммировав интерпретацию более 50 команд обычного английского языка; это позволило сгладить движения при ходьбе или прыжках.

Затем Калверт начал работать над системой, которая позволила бы вводить движения в компьютер без помощи клавиатуры. В этой системе применяются гониометры, прикрепленные к суставам танцора. Эти угломерные приборы, аналогичные датчикам, помогавшим Нэнси Дэвис удерживать равновесие, посылали через аналого-цифровой преобразователь электрические сигналы компьютеру, который заставлял фигурку на экране повторять позу танцующего. Системы подобного рода можно применять для записи танца либо в форме нотации, либо в форме мультипликации, т. е. движений фигурки на экранё.

Эти системы могут также взять на себя часть функций хореографа; с их внедрением танцоры получают возможность разучивать основные движения танца, глядя на экран, что освободит хореографа от рутинной работы.

Исследования Томаса Калверта в хореографии, а Макса Мэтьюза и Джона Чаунинга - в музыке наглядно показывают нам, какое мощное воздействие на общество способны оказать компьютеры, оснащенные новыми усовершенствованными системами ввода-вывода. Музыкальные синтезаторы не только изменили стиль популярных музыкальных радиопередач, но и повлияли на само мышление современных композиторов и музыкантов, на их подход к сочинению и записи своих произведений. Можно надеяться, что подобным же образом возможность создания «хореографических библиотек» заметно повлияет на искусство танца, ибо это облегчит передачу опыта от одной группы к другой и от поколения к поколению.