Живые модели машин

Валентин Варламов

Наши предки издавна и кропот­ливо наблюдали мир. С веками сфера изучения расширялась. Рисунок созвездий и очертания Земли, голоса хищников и окраска съедобных грибов ста­новились знакомыми. Постепенно наблюдение привело к попыткам подражать природе. Еще Демокрит писал: «От жи­вотных мы путем подражания научились важнейшим делам, а именно, мы — ученики паука, подражая ему в ткацком и портняжном ремеслах, мы — уче­ники ласточки в построении жи­лищ... Природа сама научает нас сельскому хозяйству, и люди должны лишь подражать ей». В ходе наблюдений возникла и другая, более высокая цель — исследование природных процес­сов, раскрытие тайных взаимо­связей между явлениями. Это по­зволяет человеку уже не только подражать природе, но и управ­лять ее сложными явлениями. Изучение всевозможных живых существ — природных механиз­мов и математическое осмысле­ние материального мира недавно породили еще одну юную нау­ку — бионику. Немногие науки могут похвалиться собственным гербом. У бионики же он есть. Геральдические знаки — скаль­пель и паяльник, перевитые уз­кой лентой интеграла, — украша­ют вход во владения этой юной королевы. Проницательность био­лога, воображение и труд инже­нера, спаянные воедино умом математика.

Бионика особенно отчетливо по­казывает, как еще молод человек в своем развитии. Да, он заселил Землю и выходит в космос. Да, он овладел огромным количе­ством энергии, которая и не сни­лась пращурам у первобытного костра. Но как мы расходуем эту энергию? Сейчас три чет­верти вырабатываемой на Земле энергии растрачивается впустую. Только на тепловых электро­станциях при современной тех­нологии до 70% сжигаемого угля идет на обогревание атмосфе­ры — занятие тяжелое и непри­быльное. Миллиарды киловатт-часов бесполезно утекают из на­ших рук. Не слишком ли это по-

хоже на первобытный костер, разумеется, в изменившихся, со­гласно времени, масштабах. И ви­новат в этом не только неради­вый потребитель, забывающий вы­ключить свет, а и наш уровень знаний. Ведь существует же в природе электрический орган рыб — малое скопление клеток, способное выдать разряд вели­чиной до тысячи вольт при ми­нимальных потерях, которые и учесть-то почти невозможно. Есть чему позавидовать. Вероятно, зависть и была одной из причин возникновения биони­ки — отчаянная зависть при ви­де совершеннейших природных устройств. В самом деле, мудрей­шие авиаконструкторы мира дол­гое время бились над изучением странных вибраций самолетного крыла — машина по неведомым причинам буквально рассыпа­лась в воздухе. Гибель испыта­телей, напряженный труд огром­ных коллективов — тяжелыми жертвами был оплачен немуд­реный секрет: утолщение пе­редней кромки крыла устраняет вибрацию. А недавно выясни­лось: стрекоза несет на крыльях именно такие утолщения — хоть снимай чертежи.

А невинный кузнечик, восприни­мающий звуки с амплитудой ко­лебания, меньшей половины диа­метра атома водорода? А «пред­чувствия» животных, покидаю­щих город перед землетрясени­ем,— каким точнейшим прибором и что определяется при этом? Некоторые из таких приспособ­лений уже разгаданы и воспро­изводятся человеком. Принцип действия мушиного жужжальца лег в основу вибрационного ги­роскопа — прибора высокой точ­ности, необходимого при эксплу­атации новейших самолетов. Ме­дуза подарила человеку прибор — предсказатель шторма. Есть сообщения об использовании жи­вого обонятельного органа насе­комых. В комбинации с усилите­лями он превращен в сверхчув­ствительный регистратор нич­тожных количеств примесей при изготовлении особо чистых мате­риалов. Понюхать — это намного проще, чем сделать сложный хи­мический анализ.

Но регистрация и измерение сигналов с помощью устройств, скопированных у живой приро­ды, всего лишь один и не самый главный путь развития бионики. Другое важное направление — новые системы сбора, переработ­ки, хранения и использования информации, изучение природ­ных процессов управления. Со­ставление программы, контроль исполнения и перестройка про­граммы при изменении условий, высокая надежность системы и ее миниатюрность — за этими су­хими выражениями скрываются сказочные машины будущего, экономные и выносливые, рассу­дительные и всезнающие, те са­мые роботы, о которых мы столь­ко мечтаем в фантастических ро­манах.

2009