Страница 4 из 6
Кроме этого, одним из особо важных направлений в наши дни становятся бионические исследования, направленные на освоение природных ресурсов Мирового океана. Природные богатства в виде нефти, горючего газа, полезных ископаемых и продуктов питания, скрытые огромными толщами воды, требуют создания специальных технических систем и комплексов, приспособленных к новой, не свойственной для человека среде обитания.
Подводные работы, снабженные техническими сенсорными системами, различные обитаемые и необитаемые подводные аппараты в какой-то мере уже сегодня используют конструктивные и функциональные решения, отобранные в результате эволюционного развития отдельных видов живых обитателей морей и океанов.
Однако, бионика не могла не коснуться самого человека. Его органов, его механики, его физиологии…
Основной рывок развития этого направления бионики происходил с начала XX века примерно до его середины. В эти годы появилось четкое понимание механизмов передачи нервных сигналов и методов их снятия. Были изучены многие биологические процессы, но одни эксперименты были особенно необычны и для того времени и даже для нашего – эксперименты с первыми искусственными системами поддержания жизни.
Что же в этом необычного, скажете вы? А необычно то, что оживляли не человека и не какое-то тело, а его части – пальцы человека, головы животных!
Долгое время ученые искали способ, как вернуть к жизни отдельные органы и организм в целом. В 1928 году это удалось гениальному советскому ученому Сергею Сергеевичу Брюхоненко.
В конце 20-х годов XX века многие страны мира облетело сенсационное сообщение об эксперименте русского физиолога – оживлении изолированной от туловища головы собаки, жизнь которой поддерживалась при помощи аппарата искусственного кровообращения. Этот эксперимент явился началом новой эры в медицине, когда стало реальностью оживление человеческого организма после наступления клинической смерти, проведение операций на открытом сердце, пересадка органов и создание искусственного сердца.
В 1928 г. на Третьем съезде физиологов страны был впервые продемонстрирован созданный С. С. Брюхоненко аппарат искусственного кровообращения, названный автором автожектором.
Именно такие опыты дали фундамент всем реанимационным устройствам, но тогда цель была совсем иная – попытка победить смерть или же улучшить биологическую систему техническими методами.
И эта цель, как оказалась в дальнейшем, будет пронизывать всю бионику до наших времен, подарив нам экзоскелеты и нейроконтроллеры, ТДКС-стимуляцию и новые бионические протезы. Уже сейчас можно точно сказать, что киборгизация, хотя бы частично, но возможна, и позволяет нам взглянуть на всю нашу науку и бионику в частности уже не только как на что-то прикладное, словно на инструмент, но уже как на целую философию – Трансгуманизм.
Большинство современных изобретений человек создал, не обращаясь за помощью к живым организмам, однако затем нередко выяснялось, что в природе эти идеи давно реализованы, только компактнее, миниатюрнее, надежнее и совершеннее.
Все же в творчестве природы и человека имеются принципиальные различия. Человек совершенствовал свои технические устройства в течение относительно малого периода времени, например, летательные аппараты – в течение нескольких десятков лет‚ а природе для создания своих «конструкций» потребовались многие миллионы лет. У человека есть большие возможности, обусловленные целенаправленностью действий, а у природы – гораздо больше времени. И поэтому создавший удивительные машины человек в ряде областей еще только лишь приближается к тому совершенству, которое создала природа.
Высокие темпы научно-технического прогресса привели к появлению все новых и новых поколений техники, отличающихся все более совершенными эксплуатационными характеристиками. Такое отличие поколений техники обусловлено внедрением все более совершенных материалов, электронных систем, методов измерений, принципов организации, технологии изготовления и даже самих принципов работы – и многое из этого дало осознание природы и ее методов.
Подведем итог: Бионика есть реализация идей, подчерпнутых из природы, техническими методами, или же улучшение существующих биологических систем техническими методами.
Глава 2. Методы бионики
Опыт развития бионики показывает, что бессистемное изучение живых организмов, отличающихся исключительной сложностью и многообразием, для выявления полезных для технической реализации разработок обычно не приносит плодотворных результатов. Успех такой работы может быть обеспечен лишь при наличии определенной методологии, включающей ряд последовательных этапов:
1. Постановка и подготовка задачи.
2. Изучение закономерностей построения, функционирования и развития организмов.
3. Выявление органов или биологических систем, которые могут служить аналогом разрабатываемого технического объекта, и выполнение ряда системотехнических исследований и процедур, необходимых для выбора оптимального предложения.
Приведем краткое содержание этапов бионической методологии.
Постановка задачи исследования и разработки бионического проекта предполагает:
• формулировку конечной цели исследования и разработки технического объекта;
• определение системы критериев оценки качества разрабатываемого объекта для планируемых условий его применения;
• оценку технического уровня существующих устройств, аналогичных по назначению вновь разрабатываемому объекту;
• обоснование необходимости проведения бионических исследований для достижения высокого уровня новизны создаваемого объекта.
Разработанные тактико-технические и другие требования к новому объекту в дальнейшем могут уточняться и дополняться в зависимости от полученных результатов. В соответствии с возможностями бионики можно существенно улучшать технические и эксплуатационные характеристики создаваемого объекта (повышение точности, диапазона измерений, надежности), расширять области его применения, повышать уровни автоматизации, управления и информационного обеспечения, создавать системы адаптации и обучения. Одновременно могут решаться задачи по разработке и созданию новой элементной базы, средств контроля и обслуживания создаваемого объекта, а также задачи эффективного и экономичного его использования.
При изучении закономерностей построения, функционирования и развития организмов следует учитывать их общие и конкретные свойства. Общие их закономерности не зависят от вида животного, они присущи функционированию и развитию всех живых клеток, ряду органов и частей тела, а также функциональных систем организма в целом. Особое внимание необходимо уделять изучению основных жизненных функций, энергообеспечению, самовосстановлению и адаптации живых тканей организма, статическим и динамическим свойствам отдельных клеток, нервных цепей.
На основании полученных данных могут быть разработаны обобщенные функциональные модели организма или его составных частей, с помощью которых и выявляется биоаналог для разрабатываемого объекта. Однако нередко общие свойства организмов недостаточны для разработки требуемых бионических решений. Необходимо изучение особенностей конкретных видов организмов (млекопитающих, птиц, рыб, насекомых), которые по своим условиям обитания, жизненным функциям и характеристикам биоаналогов наиболее полно удовлетворяют условия решения поставленной задачи. Отбор таких организмов позволяет ограничить область исследования и конкретизировать варианты биоаналогов, которые в дальнейшем анализируются с помощью системотехнических методов или методом экспериментального перебора для отбора наилучших.