Инженер учится у природы-А.прохоров Москва 1967 стр.125
БИОН-ЯЧЕЙКА ЖИЗНИ
(вместо предисловия)
Слово "fltfilrK а известно сегодня "каждому, кто следит за развитием техники и мало-мальски разбирается в оеяов-ных принципах кибернетики. О бионике слышали, без сомнения, и те, кто интересуется медициной, физиологией, -инженерной психологией, эвристическим программированием, Популярность бионики растет и среди специалистов, и среди обыкновенных читателей общедоступной литературы о науке.
В будущих энциклопедических словарях би^жку^ до-видимому, определят как науку, "которая объединяет ^гсейедр* вания, направленные на изучение объектов живой природы"* процессов, протекающих в природе, — на изучение тех объектов и процессов, чьи принципы могут быть использованы в практике создания природы неживой — машин, приборов, технологических процессов. Возможно, определение будет иным, но смысл его существенно не изменится. Сам термин бионика происходит от английского слова Ыоп, что означает ячейка жизни, или элемент- жизни. Прозвучал этот тещин впервые сравнительно недавно, в 1960 roj^jja^ ^щмлозиуйе в американском ГоррА? Да|^ще^Пр91^5'аянен]яе "новой науки ученые всех стран* встретили" с большим энтузиазмом. К тому времени появление, кибернетических дисциплин уже не вызывало ни скепсиса, ни панического отрицания: кибернетике исполнилось 12 лет, успехи ее бьци очевидны, и все, что так или иначе относилось к ней, порождало либо практический интерес, либо доброжелательность.
Итак, бионика ставит своей целью выявление и изучение аналогий в живой и неживой природе. Она разрабатывает методы и средства для использования этих а.налогий в решении самых разнообразных инженерных проблем. Окончательно бионика как наука еще не сформировалась. Формирование
только начинается, и в мозаичном конгломерате экслеримё!: той, находок, теоретических разработок и гипотез* (в гипоте зах, разумеется, нет недостатка) с трудом еще угадываете единство и желаемая, гармония. С легкостью ее делят на не сколько смежных областей, вернее, даже не делят, а прост! констатируют тот факт, что в нескольких разделах современ ной науки и техники ведутся исследования, связанные с под ражанием живой природе в утилитарных целях.
И все-таки она едина и гармонична. Ибо едина и гармонична природа, которая не знает о том, что люди изучают ее с самых различных точек зрения и различными методами. Одни относят бионику к наукам техническим, другие к кибернетике, третьи рассматривают ее как отрасль прикладной биологии, но, как бы то ни было, все согласны в том, что появление бионики — выдающееся событие в науке XX столетия и последствия его неисчислимы.
Бионика, безусловно, связана с кибернетикой, так же как обе они (если рассматривать их как две области науки или две стороны одной науки) имеют бесспорное отношение к той яовой роли, которую стала играть в наши дни фундаментальная естественная наука — биология. Бионика изучает принципы построения и функционирования объектов живой природы, кибернетика — управление и связь в живой и неживой природе. Обе они ориентируются на биологические системы. хХотя кибернетика и возникла раньше бионики, многие склонны считать первую частью второй. Но не будем останавливаться на том, что было раньше — яйцо или курица, Кибернетики возникла на базе технических достижений физики и, не успев еще по-настоящему сформироваться, стала безудержно расширять сферу своего влияния. Почти каждый шаг этой «экспансии» так или иначе сопровождался оглядкой на биологию.
Физику по праву называют царицей наук, царицей естествознания. Этот высокий титул сохранится за ней на все века, ибо изучает она наибол'ее общие законы природы, питая идеями и методами и технику, и химию, и биологию. Но ти- > .тул титулом, а влияние влиянием. Запросы эпохи, веления времени могут выдвинуть на первую роль и другие отрасли знания. Неспроста многие выдающиеся физики (в нашей стране, например, И. Е. Тамм и В. Л. Гинзбург) отмечали, что в ближайшее время властительницей дум станет биология. С этим согласны сейчас не только сами биологи, но и химики, пытающиеся найти радикальные способы интенсификации химических реакций и все пристальней присматривающиеся к клетке, и инженеры-конструкторы, исследующие организмы, чтобы смоделировать их устройство, и математики, увлекающиеся бионикой. От биологии ждут разгадки сокровенных тайн жизни и рецептов для усовершенствования «второй
4
природы». Вооруженная методами, которые созданы физикой, и химией, оснащенная первоклассной техникой, биология начинает оказывать возрастающее влияние на все Отрасли науки и. человеческой деятельности. . •'
Появление быстродействующих вычислительных и управляющих машин, состоящих из десятков и сотен тысяч элементов, было одной из основных причин интереса инженеров к блологии. Они,сразу же обратили внимание на некоторое сходство между принципами работы этих машин и'деятельностью центральной нервной системы. Вскоре было замечено, впрочем, что изучаемые биологией объекты, даже самые простейшие, неизмеримо сложнее любого искусственного автомата. Исследование этих объектов стало делом весьма заманчивым и" многообещающим. Росту же подобных исследОва,ний немало способствовала огромная тяга к синтезу самых разнообразных научных направлений, повсеместное «внедрение» одних.наук в другие, появление великого множества «стыковых» наук, вроде физико-химической механики, радиационной биохимии, космической медицины. Объединение наук всегда приносило богатые плоды, и таких же плодов ожидали от синтеза биологических и инженерных методов.
Биология явилась той областью, где использование методов различных наук привело к кардинальным открытиям. Кибернетика же практически доказала эффективность моделирования процессов, присущих организмам. Она открыла f новый этап в развитии науки — этап синтеза различных знании, и синтез этот ярче всего проявился в биологии. Так родилась бионика — дитя биологии и кибернетики, результат кибернетического подхода к биологии. Теперь это дитя связывает биологию с техникой и точными науками. Можно сказать даже, что она, бионика, «биологизирует» остальные отрасли теоретического и прикладного естествознания.
Что это означает? По нашему твердому убеждению, в ближайшие 20—30 Лет большая часть чисто биологических проблем, биологических методов исследования и целых комплексов биологических понятий сделается непременным достоянием инженера, химика, физика и даже математика. Разумеется, эти проблемы, методы и понятия приобретут в каждрй науке другую окраску, но существо их в принципе не изменится. И эта «бйологизация» будет чрезвычайно благотворнри и для ее объектов, и для самой биологии.
Бионика направлена на решение практических задач. Она стремится установить аналогии между физико-химическими и информационными процессами в живой материи и в технике (причем ее занимает вопрос о принципах разделения информационных и энергетических процессов, разделение, которое в организме не так-то легко обнаружить). Стремясь найти ,в живой природе какой-либо принцип работы биологического
„.v.. - -~ *. СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Бион— ячейка' жизни (вместо предисловия) . . . 3
Мир живо* я природы ., . . - . , . . . 13
Опустите монету! . . . . ....... . 13
. г Глаз перерабатывает информацию . » . '. , . 15
И дальний гроч к трепет иолекулы ..... 20
Слово за биотчой, .......... 23
, „ — -г j?=-^-«ter *---=?'- ' - ?,- •* 25
-У -' -ВбРу*ят«ры Йвлэуяова я Уатта" в рвдндеерк живые - 28
О^атная связь . ............ -Т.-> 31
Регуляторы приспосабливаются ....... 33
Колесо, гусеница и пингвин ........ 37
Биокибернетика (управление и связь) ..... 42 .
Некоторые сведения о вычислительных машинах . . 42
Моделирование центральной нервной системы . . . 49
Перцептрон распознает образы . . ' . . ' . . . 52
идеи Бравермааа я Бонга^да . • ..... 56
Безграничная сфера применения . . ' . . \ . 62
Миниатюризация и надежность ....... 65
Сложность и быстродействие . . . ._. №
Надежные машины из ненадежных элементов . 69
Надежность мозга .......... 72.
•••"•••.• Компенсация нарушенных функций . . ". 74
Старое вине в новых мехах . -. . . . . . . . 84
Живой глаз в металлической конструкции . ..- . 84
Будущий собеседник 'челрвека . ... .... 87
Биоэлементы в сйс?ёмах**управления и вычислительной
*ешике •• ^:'"".г - :" ; •>.••' •'';"' ;- ." •••.•'"" . ; ; 93
О рыбках, канарейках и фиалках . . . ; ' . . 96
Бионика и... . . . . ....... • 97.
, ... . . . . . ± . ^ 97
...военное дело ......... - •
...строительство . . . „ ' '. . ч * ?± ,-''-* 114
...инженерная психология ........ 117
Вместо заключения ...... . . . . 124