Беседы о бионике

На наш взгляд, бионика является более широкой наукой, она имеет дело с самыми разнообразными характеристиками живых организмов, переносимыми в технические системы, в том числе с характеристиками вещественных, энергетических и информационных процессов. У бионики чрезвычайно широкий круг интересов, она связана теснейшим образом с множеством прикладных технических отраслей: самолетостроением, космонавтикой, кораблестроением, радиоэлектроникой, инструментальной метеорологией, машиностроением, строительным делом, навигационным приборостроением, архитектурой, технологией химических производств и др. Объединяя и взаимно обогащая изолированные ранее друг от друга биологические и технические науки, бионика стремится на основе современных математических, физических и физико-химических методов исследования биологических систем найти оптимальные решения самых сложных инженерных проблем.

Говоря кратко, бионика — это наука, занимающаяся изучением принципов построения и функционирования биологических систем и их элементов и применением полученных знаний для коренного усовершенствования существующих и создания принципиально новых машин, приборов, аппаратов, строительных конструкций и технологических процессов. Ее можно также назвать наукой о построении технических устройств, характеристики которых приближаются к характеристикам живых систем.

В настоящее время различают три основных методологических направления бионики: биологическое, математическое (теоретическое) и техническое. Биологическая бионика, базируясь на самых разных разделах биологии и медицины, использует их достижения для выявления определенных принципов живой природы, могущих быть положенными в основу решения тех или иных чисто инженерных проблем. Содержанием теоретической бионики является разработка математического аппарата биологического моделирования, а также математических моделей явлений и процессов, протекающих в живых организмах. И, наконец, техническая бионика занята реализацией математических моделей тех или иных сторон деятельности живых организмов с целью усовершенствования существующих и создания совершенно новых технических средств и систем — приборов, аппаратов, устройств, превосходящих по своим характеристикам уже созданные ранее и действующих по биологическому принципу.

Однако надо заметить, что в природе не все устроено лучшим образом. Выступая на I Всесоюзной конференции по бионике в конце 1963 г., академик А. И. Берг отметил: "Далеко не все методы и способы решения и реализации, оправданные в живой природе, приемлемы для нас сегодня в технике. В природе очень много нецелесообразного, лишнего, давно отжившего, несовершенного. Ведь часто интересы отдельного субъекта растворяются в интересах сохранения, воспроизведения и размножения всего вида. Избыточность в природе часто не экономична и с научной точки зрения совершенно неоправдана... Не удовлетворяют современную технику и те скорости рабочих процессов, с которыми мы встречаемся в биологических системах". Поэтому бионика не идет по пути слепого копирования природы. Изучая биологические объекты и процессы, она стремится позаимствовать у природы лишь самые совершенные конструктивные схемы и механизмы биологических систем, ее внимание сосредоточено "...на раскрытии тех принципов построения структуры, определении тех важнейших функциональных зависимостей и методов приспособления, резервирования и самообновления, которые обеспечивают биологическим системам исключительно высокую гибкость и живучесть в сложных условиях их существования". Иными словами, бионика стремится перенести в технику лучшие создания природы, самые рациональные и экономичные структуры и процессы, которые выработались в биологических системах за миллионы лет эволюционного развития.

Тематика проводимых в настоящее время в разных странах бионических исследований чрезвычайно обширна. Всю совокупность разрабатываемых ныне важнейших проблем условно можно подразделить на ряд комплексов, дающих представление о целенаправленности и характере задач, решаемых бионикой. Перечислим эти комплексы:

Исследование и моделирование нейронов, нейронных сетей, нервных центров и принципов организации мозга живого организма с целью изыскания путей их использования в технических устройствах и системах.

Исследование принципов, позволяющих достичь высокой надежности биологических систем, моделирование биологических принципов резервирования, компенсаторных функций организмов и их способностей к адаптации.

Исследование биологических рецепторных и анализаторных систем (главным образом изучение органов зрения, слуха и обоняния) с целью построения их технических моделей.

Исследование систем навигации, локации, стабилизации, ориентации некоторых представителей мира животных; создание принципиально новых технических устройств на основе результатов этих исследований.