Гордон Джайлс - На суше и на море 1962

Сразу же возникает вопрос: нельзя ли, зная, как устроены и работают биологические системы управления и регулирования, создавать искусственные системы, которые обладали бы подобными же характеристиками и свойствами? Разумеется, можно. В свое время Архимед сказал, восхищаясь возможностями, заложенными в таком простом механизме, как рычаг: «Дайте мне точку опоры, и я подниму земной Шар!»

С неменьшим правом инженеры наших дней могут заявить: «Дайте нам схему механизма любой биологической системы управления и регулирования, и мы создадим не менее совершенную техническую систему!»

Вся трудность в том, однако, что механизмы работы биологических систем управления и регулирования по большей части неизвестны. Биология, как известно, не принадлежит (во всяком случае сейчас) к числу точных наук. До недавнего времени основными методами, которыми она пользовалась, были описание и качественная оценка явлений, изучаемых ею. Лишь в последние десятилетия и особенно в последние годы наметился переход биологии в лагерь наук, пользующихся в своих методах аппаратом математики для установления точных количественных оценок. Решающую роль в этом сыграло появление и развитие кибернетики.

Особенно плодотворным для биологии оказалось ее тесное содружество с кибернетикой. Впрочем, это содружество немало дает и кибернетике. Обе эти науки — биология и кибернетика — образовали сейчас нечто вроде автоколебательного контура. Чтобы сделать бросок вперед, кибернетике все чаще приходится опираться на достижения биологии. Но продвинувшись вперед, кибернетика не остается в долгу, подтягивая на новые рубежи и биологию. Изучая с помощью биологов управляющие системы и чувствительные органы, созданные природой, инженеры используют принципы их работы для создания тех или иных технических устройств. В свою очередь разработка этих технических устройств помогает и кибернетикам и биологам глубже понять процессы, которые происходят в живых системах.

В последнее время сотрудничество биологов и кибернетиков вылилось в совершенно новую форму: появилась молодая отрасль технической кибернетики — бионика. Это направление кибернетики занимается решением инженерных проблем, используя изучение биологических систем и процессов. Цель бионики — создание технических устройств, характеристики которых приближаются к характеристикам живых организмов.

Не надо думать, однако, что бионика ставит своей задачей просто копировать природу. Зная принципы работы различных механизмов биологических систем, человек не только сможет воспроизвести их, но и создать на их основе более совершенные устройства. Кстати, у него для этого больше возможностей, чем у природы. Ведь природа не может, подобно конструктору, разобрать свое творение на части и заново собрать его, пытаясь сотворить нечто лучшее. Ее творчество выражается лишь в поправках, достройках, доделках, усовершенствованиях.

И не так уж она мудра, эта природа. Немногого добился бы человек, если бы он решил рабски подражать ей. Наши предки правильно сделали, что не стали в свое время придумывать шагающую повозку, а изобрели колесо, которое во многих отношениях оказалось более удобным. Или еще примеры. Скажем, самолет никак нельзя назвать увеличенной во много раз птицей, а подводная лодка движется совсем не так, как рыба. Среди творений живой природы нет ни одного, которое передвигалось бы со сверхзвуковыми скоростями, а человек собирается в будущем создать межзвездные корабли, которым будут доступны субсветовые скорости.

Но вместе с этим природа создала множество устройств, о которых ученые и инженеры пока могут только мечтать. Больше всего она «дразнит» их своими системами, предназначенными для переработки громадных объемов информации, и сверхчувствительными датчиками, принимающими и передающими информацию. Количество и разнообразие оригинальных систем, созданных природой в ходе эволюции, просто ошеломляет. Кажется, нет ни одного живого организма, при знакомстве с которым не возникло бы желание: вот бы позаимствовать у него схему управляющего механизма.

Правда, сегодня о большинстве этих биологических управляющих систем мы знаем лишь в общих чертах, но в недалеком будущем несомненно появятся и целые библиотеки книг, в которых они будут описаны, и груды авторских свидетельств, выданных на аналогичные им искусственные системы. Чтобы представить себе потенциальные возможности бионики, давайте совершим с вами экскурсию в музей, где выставлены интересующие нас изобретения природы.

Вы, конечно, понимаете, что этот музей — сама природа, а его экспонаты — всевозможные живые организмы, созданные ею. Большинство из них вы видели и раньше, но, по-видимому, не догадывались при этом, с какими чудесами техники сталкиваетесь. Приглядимся к ним повнимательнее.

Мы уже упоминали об удивительной способности петухов «отмерять» время. Быть может, вы знаете и о том, что цветы на лугу или в саду открывают и складывают свои венчики в определенный час дня. Делают они это с такой пунктуальностью, что по ним можно сверять время. В последние годы способность ориентироваться во времени обнаружена у большого числа живых организмов. Оказалось также, что многие процессы внутри организма протекают в двадцатичетырехчасовом цикле. Это явление ученые называют сейчас «биологическими часами».

Где в организме помещается механизм «биологических часов» и как он действует — это пока неизвестно. А между тем вопрос этот имеет, вероятно, и большой практический интерес. Вообразите, что мы разгадали механизм «биологических часов» и научились по своему усмотрению останавливать и снова заводить их. Опыты, проведенные недавно группой английских физиологов, доказывают, что это принципиально возможно. Поместив петуха в специальную камеру, они обнаружили, что после нескольких дней пребывания в темноте он утратил «чувство времени» и, растерявшись, перестал кукарекать. Его «биологические часы» остановились. Но достаточно было осветить эту камеру хотя бы на мгновение лучом солнечного света, как «часы» снова пошли. В течение нескольких дней петух своим кукареканьем «отмерял» время как обычно, но затем опять замолк. Словно у его «часов» раскрутилась «пружина».

Как же человек может использовать свою способность останавливать «биологические часы» живых организмов? Вот одна из возможностей. Токсичность большинства микробов и бактерий в течение суток неодинакова и меняется в соответствии с ходом «биологических часов» по определенному закону. У некоторых видов микроорганизмов она временами доходит почти до нуля. А что если в этот момент остановить «часы»?