7 років тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Много веков назад люди начали изучать живые организмы, пытаясь разгадать извечную загадку жизни. И хотя биология является наиболее древней наукой по сравнению с многими другими, темпы ее развития отличались особой медлительно­стью. Это объясняется необычайной сложностью изучаемого предмета и зависимостью биологических исследований от уровня знаний в математике, физике, химии и технике. Уже издавна люди задумывались о том, как использовать накоп­ленные знания о живой природе.

История развития биологии показывает, что она всегда бы­ла тесно связана с другими науками. Основной физический закон — закон сохранения и превращения энергии был открыт врачом Манером, который нашел ему первое эксперименталь­ное подтверждение при изучении энергетического баланса жи­вого организма.

Изучая лягушку, великий Гальвани первый приоткрыл за­навес над таинственным для тогдашнего времени явлением — электричеством. Это имело огромное значение для осмыслива­ния и овладения этим явлением. Электричество жизни прив­лекло к себе величайшее внимание ученых. И сейчас, более чем через двести лет, это внимание не только не ослабло, но, наоборот, растет с каждым днем.

Ученые начали изучать «электрический язык», на котором нервная система животного «разговаривает» со всеми органа­ми, осуществляя сложную координацию его поведения. Они исследуют, каким образом электричество может служить жи­вотному для ориентировки в окружающей среде, как можно «видеть» с помощью электричества.

Ученые нашли, что в природе электричество используется животными не только как средство обнаружения, но и как средство обороны и нападения. Так, некоторые рыбы облада­ют способностью развивать сильные электрические разряды, напряжение которых может достигать нескольких сот или да­же тысячи вольт! Для этого у них имеется специальный ор­ган — своеобразное «электрическое ружье».

Кто знает, может быть, живое электричество, послужившее началом систематического экспериментального изучения элек­трических явлений в физике, даст в ближайшем будущем тол­чок современной электротехнике. Ведь здесь есть чему по­учиться в отношении аккумуляции огромных количеств элек­трической энергии при малых габаритах. Более того, человек сделает возможным и непосредственное использование элект­роэнергии, производимой живыми организмами. В этом на­правлении специалисты уже делают первые шаги.

И как знать, может быть, пройдет не так уж много лет, и люди научатся использовать даже энергию своего тела, кото­рой они будут питать карманные полупроводниковые приемни­ки или фонарики. А где-нибудь в тайге геологи будут освещать свои палатки электроэнергией, полученной от собак и ло­шадей.

Если посмотреть на окружающую нас природу с точки зре­ния целесообразного подражания ей, то можно найти исклю­чительно много живых объектов. Великие мыслители прошло­го не раз обращали на это внимание. Но уровень развития промышленного производства не позволял подойти в те вре­мена к этому вопросу сколько-нибудь серьезно. Конечно, можно было увлекаться механическими игрушками: «канарей­ками», «швейцарами» и даже «музыкантами». Изобретатели этих игрушек стремились в основном подражать внешнему сходству между автоматом и живым объектом. Понятно, что эти машины служили исключительно для развлечения.

Интересную мысль о характере применения биологических знаний в сфере производства в далеком прошлом высказал не­давно известный советский физиолог Н. А. Бернштейн. Он от­метил, что использование животных и рабов рассматривалось тогда исключительно как использование их движущей силы.

Позже, когда эти живые «машины» были заменены более мощными искусственными машинами, на поверку оказа­лось, что механической технике недоставало чего-то очень важного от живых «машин». Рабами и животными можно бы­ло управлять человеческим голосом и окриком. Не нужно было следить за тем, чтобы лошадь, например, не свернула в обо­чину. Это был прекрасный самоуправляемый «автомобиль».

Именно возникновение машин, внедрение которых в сферу производства с каждым годом все больше расширялось, по­ставило вопрос о создании особого рода машин, предназначен­ных для управления машинами. Поэтому кибернетика — нау­ка об управлении и связях в живых организмах, машинах и обществе, первая во всей остроте поставила вопрос о том, что современному инженеру необходимо пойти на выучку к живой природе.

Конечно, проблемы науки и техническая оснащенность про­изводства должны были вырасти до определенного уровня, прежде чем твердо был поставлен этот вопрос. Но изыскивая новые средства для приема и автоматической переработки ог­ромного количества информации, инженер невольно обратил­ся к живым образцам. Уже сегодня технические специалисты работают над созданием и построением таких машин. И как могучий экскаватор помог человеку в его физическом труде, так и послушные «умные» автоматы берут на свои «плечи» наиболее тяжелую и трудоемкую часть умственного труда их «господина».

Можно привести возражения против метода конструирова­ния машин копированием аналогичных систем, созданных жи­вой природой. Ведь колесо как средство передвижения было создано гением человека без всякого копирования живой при­роды. Точно так же был открыт огонь. Об этом событии греки создали великую сказку о подвиге Прометея. Реактивные дви­гатели, хотя и существуют в живой природе, были сконструи­рованы учеными исключительно на основе знаний механики, без обращения к живой природе.

Что можно ответить на эти возражения? Есть известный афоризм: «Делай все в меру!» Никто не ратует за слепое под­ражание природе. Мы хотим лишь отметить уже имеющуюся тенденцию в развитии современной инженерной мысли: в на­стоящее время сложились условия, при которых открываются широкие возможности на пути рационального копирования живой природы.

В последние несколько лет стало оформляться самостоя­тельное научно-техническое направление, основной задачей которого является разрешение современных проблем техники на основе самого широкого использования биологии. Это на­правление получило название бионики1. Бионика занимается изучением биологических систем и процессов с целью примене­ния полученных знаний для решения инженерных задач.

Бионика не ставит своей задачей разработку технических средств биологии и изучение технических систем как средства познания биологических процессов. Наоборот, бионика имеет инженерную проблематику, а использование биологических знаний — это ее подход.

Бионика, будучи тесно связана с кибернетикой и в особен­ности с биологической кибернетикой, имеет все же свои отли­чительные особенности. Наиболее наглядно это можно просле­дить на работе, связанной с моделированием живых систем. Как и биологическая кибернетика, бионика занимается моде­лированием отдельных функций и элементов живого орга­низма.

Однако если целью биологической кибернетики является создание моделей, которые бы только объясняли механизмы управления и регулирования в живом организме, то бионика разрабатывает только такие модели, которые имеют конкрет­ное практическое значение. При этом, помимо того, что необ­ходимо найти хорошее инженерное решение при построении модели, от последней требуется быть пригодной для работы в реальной технической системе, имеющей вполне определен­ное назначение.

Бионика сочетает при конструировании моделей метод ра­ционального копирования с изобретательством и творчеством. Часто практическая задача требует добавить к модели неко­торые характеристики, которыми не обладает живой оригинал. Разработка теории бионики приближается к стадии выполни­мости технических устройств.

Итак, бионика прежде всего занимается изучением тех биологических процессов и механизмов, которые по своим функциональным или конструктивным параметрам представ­ляют интерес для решения конкретной инженерной задачи. Однако перечисленное не является исчерпывающим описанием характерных черт бионического подхода.

Бионика ищет и новые возможности использования биоло­гии в технике. Ведь в настоящее время трудно сказать сколь­ко-нибудь точно, что данный биологический процесс или систе­ма не представляют никакого интереса для техники. Биологи­ческие описания большинства живых объектов не содержат параметров, интересующих инженера.

Особое место среди задач бионики занимают вопросы раз­работки и конструирования систем управления и связи на ос­нове использования знаний из биологии. Это бионика в узком смысле слова. Ей специалисты уделяют наибольшее внимание и видят здесь наибольшие перспективы.

Освоение биологических методов добычи полезных ископа­емых, биологических методов в технологии производства сложных веществ органической химии, изучение подвижных шарнирных механизмов живых «машин», смазочных материа­лов и покрытий, которые использует живая природа, — другая важнейшая проблема бионики.

Ученые изучают даже голосовой аппарат певчих птиц, ко­торый представляет собой миниатюрную систему крохотных органных трубок. Ведь очень заманчиво сделать подобные музыкальные инструменты, отличающиеся таким же богатст­вом тембровой окраски.

Возникающая в ответ на запросы практики современная бионика, которая только оформляет свое место в науке, слу­жит лишь началом исследований, основанных на применении биологических знаний во всех областях техники. Основной ее результат заключается в установлении первых путей для все большего технического освоения биологии.

Бионика учит инженера и конструктора, как применять биологию для решения вопросов, с которыми они сталкивают­ся в своей работе.

Замечательные решения, найденные природой в построе­нии чрезвычайно экономичных и надежных двигателей, энер­гетических источников, строительных конструкций и управля­ющих систем, в недалеком будущем дадут новый могучий тол­чок развитию техники.

В сентябре 1960 года в США прошел первый симпозиум по бионике. В нем приняло участие 670 ученых. Начиная с этого времени бионическая тематика получила широкое распростра­нение как за рубежом, так и в нашей стране.

Развитие этих исследований при современном состоянии науки требует объединенной, комплексной работы представи­телей различных отраслей знаний. Это в свою очередь ставит большие проблемы организационного характера, связанные с перестройкой научно-технических работ, созданием новых ис­следовательских коллективов, подготовкой специальных кад­ров и разработкой новой экспериментальной аппаратуры. Од­нако существующие потребности в такого рода исследованиях, наличие развитой вычислительной техники и успехи в области микроминиатюризации аппаратуры создают благоприятную почву для интенсивного развития бионики, несмотря на труд­ности, которые с этим связаны.

В настоящее время среди всех естественных наук физика занимает первое место. Ученые характеризуют наше время так: основное здание физики построено. Теперь физика пожи­нает плоды внедрения своих открытий в практику.

Однако в наше время уже началось перемещение централь­ных интересов в область биологии, в область изучения основ­ных жизненных процессов и механизмов сознания и мышле­ния, высших по своей сложности и совершенству творений, со­зданных природой на нашей планете.

Появление бионики имеет в этом отношении чрезвычайное значение. Она открывает новые возможности для техники, «перехватывая» ее у физики и теснейшими узами связывая о биологией.