Living Machines: Automata Between Nature and Artifice

Article by Laura Tradii
University of Oxford,
MSc History of Science, Medicine and Technology

In a rather unknown operetta morale, the great Leopardi imagines an award competition organised by the fictitious Academy of Syllographers. Being the 19th Century the “Age of Machines”, and despairing of the possibility of improving mankind, the Academy will reward the inventors of three automata, described in a paroxysm of bitter irony: the first will have to be a machine able to act like a trusted friend, ready to assist his acquaintances in the moment of need, and refraining from speaking behind their back; the second machine will be a “steam-powered artificial man” programmed to accomplish virtuous deeds, while the third will be a faithful woman. Considering the great variety of automata built in his century, Leopardi points out, such achievements should not be considered impossible.

In the eighteenth and nineteenth century, automata (from the Greek, “self moving” or “acting of itself”) had become a real craze in Europe, above all in aristocratic circles. Already a few centuries earlier, hydraulic automata had often been installed in the gardens of palaces to amuse the visitors. Jessica Riskin, author of several works on automata and their history, describes thus the machines which could be found, in the fourteenth and fifteenth century, in the French castle of Hesdin:

“3 personnages that spout water and wet people at will”; a “machine for wetting ladies when they step on it”; an “engien [sic] which, when its knobs are touched, strikes in the face those who are underneath and covers them with black or white [flour or coal dust]”.¹

In the fifteenth century, always according to Riskin, Boxley Abbey in Kent displayed a mechanical Jesus which could be moved by pulling some strings. The Jesus muttered, blinked, moved his hands and feet, nodded, and he could smile and frown. In this period, the fact that automata required a human to operate them, instead of moving of their own accord as suggested by the etymology, was not seen as cheating, but rather as a necessity.²

In the eighteenth century, instead, mechanics and engineers attempted to create automata which could move of their own accord once loaded, and this change could be contextualised in a time in which mechanistic theories of nature had been put forward. According to such theories, nature could be understood in fundamentally mechanical terms, like a great clockwork whose dynamics and processes were not much different from the ones of a machine. According to Descartes, for example, a single mechanical philosophy could explain the actions of both living beings and natural phenomena.³
Inventors attempted therefore to understand and artificially recreate the movements of animals and human beings, and the mechanical duck built by Vaucanson is a perfect example of such attempts.

With this automaton, Vaucanson purposed to replicate the physical process of digestion: the duck would eat seeds, digest them, and defecate. In truth, the automaton simply simulated these processes, and the faeces were prepared in advance. The silver swan built by John Joseph Merlin (1735-1803), instead, imitated with an astonishing realism the movements of the animal, which moved (and still moves) his neck with surprising flexibility. Through thin glass tubes, Merlin even managed to recreate the reflection of the water on which the swan seemed to float.

https://www.youtube.com/watch?v=MT05uNFb6hY

Vaucanson’s Flute Player, instead, played a real flute, blowing air into the instruments thanks to mechanical lungs, and moving his fingers. On a similar vein, at the beginning of the nineteenth century, a little model of Napoleon was displayed in the United Kingdom: the puppet breathed, and it was covered in a material which imitated the texture of skin. The advertisement for its exhibition at the Dublin’s Royal Arcade described it as a ‘splendid Work of Art’, ‘produc[ing] a striking imitation of human nature, in its Form, Color, and Texture, animated with the act of Respiration, Flexibility of the Limbs, and Elasticity of Flesh, as to induce a belief that this pleasing and really wonderful Figure is a living subject, ready to get up and speak’.⁴

The attempt to artificially recreate natural processes included other functions beyond movement. In 1779, the Academy of Sciences of Saint Petersburg opened a competition to mechanise the most human of all faculties, language, rewarding who would have succeeded in building a machine capable of pronouncing vowels. A decade later, Kempelen, the inventor of the famous Chess-Playing Turk, built a machine which could pronounce 19 consonants (at least according to Kempelen himself).⁵

In virtue of their uncanny nature, automata embody the tension between artifice and nature which for centuries has animated Western thought. The quest not only for the manipulation, but for the perfecting of the natural order, typical of the Wunderkammer or the alchemical laboratory, finds expression in the automaton, and it is this presumption that Leopardi comments with sarcasm. For Leopardi, like for some of his contemporaries, the idea that human beings could enhance what Nature already created perfect is a pernicious misconception. The traditional narrative of progress, according to which the lives of humans can be improved through technology, which separates mankind from the cruel state of nature, is challenged by Leopardi through his satire of automata. With his proverbial optimism, the author believes that all that distances humans from Nature can only be the cause of suffering, and that no improvement in the human condition shall be achieved through mechanisation and modernisation.

This criticism is substantiated by the fear that humans may become victims of their own creation, a discourse which was widespread during the Industrial Revolution. Romantic writer Jean Paul (1763-1825), for example, uses automata to satirise the society of the late eighteenth century, imagining a dystopic world in which machines are used to control the citizens and to carry out even the most trivial tasks: to chew food, to play music, and even to pray.⁶

The mechanical metaphors which were often used in the seventeenth century to describe the functioning of the State, conceptualised as a machine formed of different cogs or institutions, acquire here a dystopic connotation, becoming the manifestation of a bureaucratic, mechanical, and therefore dehumanising order. It is interesting to see how observations of this kind recur today in debates over Artificial Intelligence, and how, quoting Leopardi, a future is envisioned in which “the uses of machines [will come to] include not only material things, but also spiritual ones”.

A closer future than we may think, since technology modifies in entirely new directions our way of life, our understanding of ourselves, and our position in the natural order.

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[1] Jessica Riskin, Frolicsome Engines: The Long Prehistory of Artificial Intelligence.
[2] Grafton, The Devil as Automaton: Giovanni Fontana and the Meanings of a Fifteenth-Century Machine, p.56.
[3] Grafton, p.58.
[4] Jennifer Walls, Captivating Respiration: the “Breathing Napoleon”.
[5] John P. Cater, Electronically Speaking: Computer Speech Generation, Howard M. Sams & Co., 1983, pp. 72-74.
[6] Jean Paul, 1789. Discusso in Sublime Dreams of Living Machines: the Automaton in the European Imagination di Minsoo Kang.

L’automa misterioso

Feb12

Una mattina di novembre del 1928, un camion si fermò di fronte al prestigioso museo scientifico della città di Philadelphia, il Franklin Institute; la cassa che i fattorini fecero scendere dall’autocarro conteneva un complesso rompicapo.
La facoltosa famiglia Brock, infatti, aveva deciso di donare alla collezione del museo una serie di parti meccaniche che originariamente componevano una macchina in ottone. Si trattava di un vecchio automa ereditato dal loro antenato John Penn Brock o, meglio, di quello che ne rimaneva: il burattino meccanico era sopravvissuto a un incendio, riportando però gravi danni.

Il lavoro di restauro si preannunciava laborioso e complicato, anche perché non c’era nessuno schema o progetto originale su cui basarsi per comprendere come assemblare i pezzi; mentre Charles Roberts, talentuoso tecnico del Franklin Institute, si metteva pazientemente all’opera, in parallelo si cominciò a investigare la storia dell’automa. A quanto si sapeva, il burattino era stato costruito da Johann Maelzel, inventore tedesco vissuto a cavallo fra ‘700 e ‘800. Quest’uomo, seppur sprovvisto di una formale educazione, possedeva una geniale mente ingegneristica: certo, spesso prendeva “ispirazione” da idee altrui in maniera un po’ troppo disinvolta, ma sapeva perfezionarle talmente bene da sorpassare sempre l’originale. Realizzò strumenti musicali che imitavano il suono di intere bande militari, cronometri, metronomi, burattini automatici, e tutta una serie di stupefacenti meccanismi. La sua amicizia turbolenta con Ludwig van Beethoven gli aprì le porte del successo, e per molti anni Maelzel girò il mondo, esibendo i suoi automi (fra cui anche una ricostruzione del famigerato “Turco” di cui abbiamo parlato in questo articolo) dall’Europa alla Russia, dalle Americhe alle Indie.
John Penn Brock, a quanto dicevano gli eredi, aveva acquistato questo meccanismo da Maelzel in persona, durante un viaggio in Francia. In effetti quando arrivò al Franklin Institute il burattino indossava un’uniforme, ormai a brandelli, che lo faceva assomigliare vagamente a un soldato francese.

Durante il restauro, i tecnici del museo cominciarono pian piano a comprendere quale incredibile tesoro avessero ricevuto in dono. Rispetto agli altri automi, notarono infatti una grossa differenza: se normalmente gli ingranaggi contenenti la memoria di movimento si trovavano all’interno del corpo del manichino stesso, in questo caso essi erano talmente voluminosi che era stato necessario nasconderli nella base dell’automa. Era la più grande memoria meccanica di questo tipo mai vista, perlomeno in un pezzo d’epoca. Questo significava che la macchina doveva essere in grado di compiere delle azioni di una complessità senza precedenti.

La memoria dell’automa era contenuta in grandi dischi in ottone (camme), dentellati in maniera irregolare. Il motore li faceva girare, e tre lunghe dita d’acciaio ne seguivano i contorni, “traducendo” la forma dei bordi nelle tre dimensioni spaziali e veicolando, tramite un intricato sistema di leve e ingranaggi, il movimento alla mano del burattino.

Quando i lavori furono ultimati, l’automa aveva ripreso quasi del tutto la sua forma originaria. Gli mancavano ancora le gambe, distrutte nell’incendio, e probabilmente alcuni ingranaggi che avrebbero permesso un movimento più fluido e “umano” della sua testa. Anche la penna che aveva in mano era andata perduta, e venne sostituita da una stilografica. Ma l’essenziale era stato ricostruito.

Non appena fu data carica ai motori, l’automa tornò in vita dopo decenni di inattività. Abbassò la testa, appoggiò delicatamente la punta della penna sul foglio. Quello che stava per succedere andava oltre ogni aspettativa.

Il burattino cominciò a delineare alcuni fra i più elaborati disegni mai riprodotti da un automa. Dopo aver creato quattro diverse illustrazioni, venne il momento delle poesie: l’automa scriveva i suoi versi con un’arzigogolata e leziosa calligrafia, dimostrando di non aver perso per nulla la “mano”. Ma la sorpresa più grande doveva ancora venire.

Dopo aver scritto il terzo e ultimo poema, l’automa sembrò fermarsi per un attimo, quasi fosse indeciso se svelare o meno il suo segreto; infine aggiunse, sul bordo, una frase. Ecrit par l’Automate de Maillardet, “scritto dall’Automa di Maillardet”.
L’inventore della macchina non era quindi Maelzel!

Dalla profondità degli ingranaggi dell’automa stesso era emersa la sua vera storia, e l’identità del suo creatore.
Henri Maillardet (1745-1830) era un orologiaio svizzero che aveva lavorato a Londra, prima di morire in Belgio. Egli aveva costruito diversi automi, fra cui uno in grado di scrivere in cinese che fu regalato da Re Giorgio III all’Imperatore della Cina. Ma il suo lavoro più ambizioso e straordinario aveva rischiato di rimanere attribuito all’inventore sbagliato, se Maillardet non avesse deciso di lasciare nella memoria di quel burattino meccanico la traccia del suo nome.

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L’automa di Maillardet, sulla destra, a Londra nel 1826.

L’automa di Maillardet, costruito probabilmente nella prima decade del XIX secolo, aveva viaggiato da Londra in tutta l’Europa, spingendosi fino a San Pietroburgo. Dal 1821 al 1833 era stato in possesso di un certo signor Schmidt, che l’aveva esibito nuovamente a Londra. Nel 1835 l’automa faceva effettivamente parte della collezione di Maelzel, che lo portò con sé nel suo tour degli Stati Uniti nel 1835 e lo mise in mostra insieme alle sue creazioni a Boston, Philadelphia, Washington D.C. e New York. Dopodiché l’automa scomparve, anche se alcuni ritengono possibile che P. T. Barnum, che conosceva Maelzel, l’avesse acquistato per esporlo in uno dei suoi due musei (situati a Philadelphia e New York). L’ipotesi è plausibile anche perché sappiamo che l’automa aveva subìto i danni di un incendio, e in effetti entrambi i musei di Barnum finirono distrutti dal fuoco.

Gli ingranaggi di Maillardet sono considerati precursori storici, in epoca pre-elettronica, della cosiddetta memoria ROM (Read-Only-Memory), cioè di un sistema per immagazzinare dati recuperabili in seguito. L’automa ha inoltre ispirato il pupazzo meccanico che compare in Hugo Cabret (2011) di Martin Scorsese e nel romanzo di Brian Selznick da cui è stato tratto il film.

Per un approfondimento sugli automi, ecco un nostro vecchio post.

Le strabilianti macchine di Mr. Ganson

Mar1

Arthur Ganson, classe 1955, ha sempre avuto un debole per i meccanismi. Fin da quando, bambino introverso e timido, decise di superare la solitudine raccogliendo materiali di recupero e costruendo macchine incredibili, “mettendo le mie idee e passioni dentro agli oggetti, e imparando a parlare attraverso le mie mani”. Anche oggi, dopo che i suoi lavori sono stati esposti in sedi prestigiose attraverso tutto il mondo, e che alcune sue opere sono raccolte permanentemente in diversi musei scientifici, Ganson mantiene intatti l’entusiasmo e la meraviglia infantili di fronte a un qualsiasi complesso congegno meccanico.

Ma le sue “macchine cinetiche”, o sculture, o come vogliate chiamarle, sono molto più che semplici macchinari – sembrano avere un’anima. Ganson descrive il suo lavoro come l’incontro fra ingegneria e coreografia: automi che danzano, dunque. Eppure per spiegare la spiazzante bellezza di queste macchine occorre afferrare il nodo centrale dell’opera di Ganson – l’inutilità.

Tutte le macchine create dall’uomo assolvono a uno scopo specifico, sono progettate per compiere un lavoro, e la loro struttura è strettamente collegata con la loro funzione. Quelle di Arthur Ganson, invece, non hanno un fine preciso e, per quanto complessa ed elaborata sia la progettazione, per quanto minuzioso e difficoltoso l’assemblaggio, tutta questa fatica di lavoro e di intelletto è diretta alla costruzione di un oggetto senza scopo; tutto questo affollarsi d’ingranaggi, molle e meccanismi ad orologeria si risolve nella chiara, semplice, bellezza del movimento. Ed è in questo momento, quando realizziamo che la macchina non è più nostra schiava, non serve a qualcosa, che essa comincia a parlare.

Ognuna delle decine e decine di opere ha la sua voce distinta. Molto spesso la macchina si muove per il puro piacere di farlo, magari assumendo di volta in volta forme casuali che probabilmente non si ripeteranno mai più.

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In altri casi sembra quasi che la macchina diventi addirittura simbolo della condizione umana: guardate questa Macchina con Petalo di Carciofo, con la foglia rinsecchita destinata a camminare, camminare senza sosta e senza meta, come un moderno Sisifo “on the road”.

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Altri marchingegni si oliano da soli, altri ancora introducono l’elemento del tempo. In Machine with Concrete, nonostante la macchina continui instancabilmente a muoversi, la riduzione di ghiera in ghiera è talmente estrema che l’ultima rotellina ha potuto essere incastonata nel cemento: si muove così lentamente che compierà una rivoluzione completa soltanto fra 2.3 trilioni di anni.

“Tutti questi pezzi cominciano nella mia mente, nel mio cuore, e io faccio del mio meglio per trovare il modo di esprimerli, ed è sempre approssimativo, è sempre una battaglia, ma alla fine riesco a concretizzare questo pensiero in un oggetto, e allora eccolo lì. Non significa nulla. L’oggetto in sé non vuol dire niente. Ma una volta che viene percepito, e qualcuno lo trasferisce nella sua mente, ecco che allora il ciclo si è completato”.

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Le macchine di Arthur Ganson ci parlano della nostra stessa fragilità – sono, come noi, macchinari perfetti ma senza uno scopo definito. E forse è proprio l’assenza di una ragione, di un motivo d’essere, che ne rende poetica l’esistenza. Se la vita avesse un senso, sembrano suggerire questi meravigliosi automi, non saremmo altro che macchine programmate e senz’anima. Che miracolo, che liberazione, potere danzare per il solo gusto di farlo!

Ecco il sito ufficiale di Arthur Ganson.

(Grazie, Yoana!)

Automi & Androidi

Nov19

La storia degli automi meccanici si perde nella notte dei tempi, e non è nostra intenzione affrontarla in maniera sistematica o esaustiva. È interessante però notare che nella Grecia classica, così come nella Cina antica, l’ingegneria meccanica era forse più avanzata di quanto non sostenga la storia ufficiale. Gli archeologi sono sempre più aperti alla nozione di scienza perduta – vale a dire una conoscenza già raggiunta in tempi antichi e poi, per cause diverse, persa e “riscoperta” in tempi più recenti. Meccanismi come quello celebre di Anticitera sono “sorprese” archeologiche che fanno soppesare daccapo l’avanzamento tecnologico di alcuni nostri antenati così come è stato supposto fino ad ora (senza peraltro arrivare alle fantasiose ipotesi extraterrestri o a ingenue rivisitazioni esoteriche o new-age delle epoche passate).

Nonostante quindi ci sia pervenuta voce di automi meccanici complessi e realistici da epoche e regioni non sospette, i primi veri robot storicamente documentati risalgono ai primi del 1200 in Medioriente, e sono attribuiti al genio ingegneristico dello scienziato, artista e inventore Al-Jazari. Per intrattenere gli ospiti alle feste, si dice avesse creato una piccola nave con quattro automi musicisti che suonavano e si muovevano realisticamente; un altro suo automa aveva un meccanismo simile alle nostre moderne toilette: ci si lavava le mani in una bacinella e, tirata una leva, l’acqua veniva scaricata e il meccanismo dalle avvenenti forme di ancella riempiva nuovamente la vaschetta. (E le meraviglie inventate da questo genio non si fermavano qui).

Tra i molti inventori che misero a punto automi meccanici, fra Cina, Medioriente e Occidente, spicca anche il nostro Leonardo da Vinci, che aveva progettato un cavaliere in armatura semovente, destinato forse al divertimento per i nobili invitati ai simposi.

Nel Rinascimento, ogni wunderkammer che si rispettasse ospitava qualche automa pneumatico, idraulico o meccanico: nobiluomini di latta che fumavano, dame metalliche che cantavano, cigni e pavoni meccanici che si muovevano e drizzavano il piumaggio. Jacques de Vaucanson (inventore del telaio automatico, così come di molti altri meccanismi tutt’oggi adoperati negli utensili domestici) costruì un’anitra di metallo che ad oggi resta un automa insuperato per complessità. L’anatra poteva bere acqua con il becco, mangiare semi di grano e replicare il processo di digestione in una camera speciale, visibile agli spettatori; ognuna delle sue ali conteneva quattrocento parti in movimento, che potevano simulare alla perfezione tutte le movenze di un’anatra vera.

Nel ‘700 gli automi erano una moda e un’ossessione per molti inventori. Il loro successo non accennò mai a declinare anche nel secolo successivo. Ma da semplici curiosità o giocattoli automatizzati sarebbero divenuti molto più intriganti con l’avvento, nella seconda metà del XX secolo, delle nuove tecnologie, dell’informatica e del concetto di robot portato avanti dalla fantascienza.

Con l’affermarsi della cibernetica e della robotica, gli automi meccanici fecero il grande passo. Autori di science-fiction quali Asimov, Bradbury, e poi Dick, Gibson e tutta la stirpe degli scrittori cyberpunk ne celebrarono il potenziale destabilizzante. Abbiamo già parlato del concetto di Uncanny Valley, ovvero quel punto esatto in cui l’automa diviene un po’ troppo simile all’essere umano, e suscita un sentimento di paura e repulsione. Gli autori di fantascienza del ‘900, trovatisi per primi a confrontarsi con i prototipi di computer in grado di tener testa a un esperto giocatore di scacchi, o alle primissime generazioni di robot capaci di azioni complesse, non potevano che descrivere un’umanità minacciata da una “presa di controllo” da parte delle macchine. Una visione piuttosto ingenua e “antica”, forse, vista alla luce della nostra realtà in cui i computer ci aiutano, ci connettono e ci sostengono in modo così pervasivo. Eppure…

…eppure. Ecco le domande interessanti. A che punto siamo oggi con gli androidi (così vengono chiamati i moderni automi)? A che livello sono giunti gli scienziati? Quali sono le novità che gli ingegneri sfoggiano alle mostre e alle convention? Ci fanno ancora paura questi esseri automatizzati che simulano le espressioni e i movimenti umani? Il fascino degli automi, e le domande che ci pongono, divengono sempre più concreti. Se fra qualche anno vi trovaste a chiedere informazioni a una signorina seduta dietro a un bancone della reception, e scopriste dopo poco che vi trovate davanti a un perfetto automa, la cosa vi darebbe fastidio? Donare un’identità sempre più definita a una macchina, confondere l’organico e il meccanico, è davvero uno scandalo, come preconizzavano gli autori di fantascienza del secolo scorso? Può davvero un automa troppo umano far vacillare la nostra sicurezza, perché toglie qualcosa alla nostra stessa unicità? Potete decidere voi stessi, dando un’occhiata a questi recenti video.

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