Бионика как наука

     С незапамятных времен пытливая мысль  человека искала ответ на вопрос: может  ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сначала  человек мог только мечтать об этом. Однако здесь было не пустое фантазирование: в каждой такой мечте заключалась  определенная, целенаправленная идея – научиться делать то, что сделала уже природа применительно к другим живым существам. Если природа это сделала, значит, в принципе это возможно и надо только найти ключ к решению задачи, чтобы научиться делать то, что мы видим в природе.

     Уже ранние изобретатели-самоучки предпринимали  попытки овладеть секретами природы, технически освоить то, что она  осуществила сама. В эпоху Возрождения  ученые, и среди них одним из первых Леонардо да Винчи, взялись за воплощение в жизнь идей человечества. Они надеялись достичь желаемого решения посредством проведения строгих математических расчетов и выкладок и создания соответствующих механических конструкций. Ведь тогда механика, опиравшаяся на математику, занимала ведущее место в ряду всех зарождавшихся отраслей механического естествознания; поэтому-то и могло тогда казаться, что все загадки природы будут разгаданы именно с помощью механики и на её основе.

     В соответствии с этим человек стремился  к созданию механических моделей, которые  могли бы имитировать интересовавшие его предметы и явления природы.

     Однако  на поверку задача оказалась несоизмеримо более сложной, нежели это представлялось ученым и изобретателям. На самом  деле механика раскрывала лишь одну сторону  вещей и явлений природы, причем далеко не самую главную и существенную, а, скорее всего побочную, второстепенную. И хотя в конце концов, с очевидностью обнаружилась ограниченность механического подхода к природе, особенно, конечно, к живой природе, все же с помощью механики был сделан важный подготовительный шаг к проникновению  в действительную сущность вещей и явлений природы, к познанию их истинных законов.

     Когда прогресс науки привел к открытию фундаментальных законов не только механики, но и физики, химии, биологии и других отраслей естествознания, оказалось следующее: опираясь на эти законы, кладя их в основу соответствующих технических устройств, можно начать осуществлять одну за другой давнишние мечты человека.

     Но  какими отличными от живых существ, парящих в небе и плавающих в воде, оказались воздушные и подводные корабли человека! По сравнению с птицами и рыбами они нередко производили впечатление чего-то громоздкого, тяжеловесного, неуклюжего, особенно на первых порах.

     И это касается не только кораблей, но и вообще всяких других конструкций, устройств, инструментов и приборов. Достаточно сопоставить орган зрения – глаз – любого животного, даже стоящего на сравнительно низкой ступени эволюции, с некоторыми оптическими приборами и инструментами, сконструированными человеком, чтобы убедиться в том, насколько совершеннее естественный орган по сравнению с искусственным устройством, насколько первый оптимальнее по сравнению со вторым.

     В наши дни в условиях научно-технической революции человек вернулся отчасти к своей первоначальной идее – по возможности полнее и точнее копировать в технике то, что достигнуто в живой природе, воспроизвести это в форме конкретных технических решений.

     Ч. Дарвин своей эволюционной теорией, опираясь на представление о естественном отборе, объяснил сущность и внутренний «механизм» процесса поступательного развития живой природы. Спрашивается: какое отношение к техническим проблемам нашей эпохи имеет теория Дарвина? Чтобы ответить на этот вопрос, надо обратиться к бионике.

     Обычно  бионику характеризуют по её практической направленности в качестве особой отрасли современной техники. Её задачу определяют как стремление использовать, освоить технически те или иные свойства, функции, структуры и связи, сложившиеся в живой природе на всех уровнях её организации, начиная с самого низшего (молекулярного) и заканчивая высшим (организменным и выше).

     Когда бионику определяют только как отрасль  новейшей техники, использующей в практических целях решения, найденные живой  природой в результате её эволюции, учитывают прежде всего историю возникновения бионики, её генезис. Как и многие другие стратегически важные направления современного научно-технического прогресса (например, кибернетика), бионика выросла из непосредственных запросов производственной практики. Возникла она на стыке между биологией и техникой, прежде всего радиоэлектроникой и технической кибернетикой. Бионика – прямой продукт научно-технической революции, одно из самых типичных и ярких проявлений и следствий этой революции.

     Возникновение подобного рода стыковых наук вообще типично для нашей эпохи, особенно в связи с быстрым развертыванием научно-технической революции в середине XX века. Впервые стыковые, или промежуточные, научные дисциплины, стали появляться во второй половине XIX века. Как правило, сначала они образовывались в качестве связующих звеньев на стыке между ранее разобщенными фундаментальными науками.

     Бионику нередко рассматривают, с одной  стороны, как техническое ответвление  биологии, вплоть до молекулярной биологии (по нисходящей линии уровней биологической организации материи) и, с другой, как отрасль собственно кибернетики и радиоэлектроники. Здесь стыкуются такие далеко отстоящие друг от друга отрасли человеческого знания и практической деятельности, как БИОлогия и техНИКА.

     В отношении бионики сначала казалось, что речь идет здесь лишь о чисто техническом приложении того, что обнаруживается в живой природе, тогда как теоретическая область бионики оставалась до поры до времени неясной, четко не выявленной. Но такая теоретическая её область определится сразу, как только мы познакомимся ближе с основными методами бионических исследований.

     В самом общем случае для бионики  возможны два основных существенно  различных способа исследования, способа постановки и решения  задач. Один способ кажется наиболее простым, причем вполне естественным, логически оправданным, приводящим к цели кратчайшим путем. Он состоит в том, чтобы непосредственно моделировать в виде технических устройств и конструкций те схемы (принципы), которые лежат в основе соответствующих биологических явлений, функций, структур, связей, органов, например, в основе структуры зрительного органа (глаза) данного животного.

     Другой  способ является несравненно более  сложным, и ведет он к цели гораздо  более длительным и отнюдь не прямым путем. Однако он является не менее, а, пожалуй, более естественным и логически оправданным, нежели предыдущий. Он состоит в том, чтобы, опираясь на законы биологической эволюции, и прежде всего те, которые были открыты Дарвином, постараться вкратце повторить средствами современной техники основные этапы развития данного органа, функции или явления вплоть до их высшей, наиболее развитой, а потому наиболее совершенной формы. Речь идет о том, чтобы последовательно проследить и технически имитировать процесс усложнения интересующей нас биологической функции, структуры с тем, чтобы взглянуть на её нынешнюю стадию у данного животного как исторически возникшую, прошедшую ряд подготовительных ступеней вплоть до заключительной, до которой дошел эволюционный процесс в настоящий момент.

     Такой исторический подход должен подсказать изобретателю-бионику способ решения технической задачи на современном его уровне: если сама живая природа пришла к найденному ею решению не сразу, а через ряд последовательных этапов, то, возможно, и человек, идя этим же путем, должен искать решение интересующей его задачи. Это означает, что подражание живой природе, воспроизведение её решений и достижений должно включать в себя также и воспроизведение – в общих или основных чертах – пройденного ею эволюционного пути, приведшего в результате к выработке данного органа, данной функции, структуры.

     Именно  по этой второй линии – более  длительной, но зато более надежной и проверенной историей самой  природы – следует пытаться идти в тех случаях, когда задача не поддается решению по первому способу, кажущемуся более простым и коротким. Здесь как раз и обнаруживается необходимая внутренняя связь между теоретической частью бионики и дарвиновским эволюционным учением.

     В этой связи два слова нужно  сказать и о самой теории Дарвина. Обычно в ней подчеркивается в первую очередь момент действия естественного отбора, приводящего к тому, что выживают существа, наиболее приспособленные к данным условиям их жизнедеятельности. В случае бионики на передний план выдвигается сопряженный с этим момент, гласящий, что развитие живых существ и всей живой природы направлено в сторону совершенствования организмов и их органов от низшей, менее совершенной формы к высшим, все более и более совершенным. Бионика выступает как учение о факторах и внутренних «механизмах» совершенствования живых существ во всех возможных их аспектах и на всех уровнях биологической организации материи. Сюда относятся «механизмы» физические, химические, кибернетические, молекулярно-биологические, не говоря уже о собственно биологических, проявляющихся на более высоких уровнях организации живых существ.

     Подобно любой другой науке, имеющей как  свою собственную теоретическую  основу, так и сферу практических приложений, бионика должна иметь  свой технический, прикладной аспект, который до сих пор выступал настолько сильно вперед, что заслонял её теоретические основы как науки. Этот технический аспект бионики раскрывает её целевое, прикладное значение, сферу практических применений, её результатов к производственным, промышленным и прочим нуждам современного человека.