Органы ямочной змеи более чувствительны, чем сконструированные нами грубые аналоги. После многих лет исследований ракеты «воздух-воздух» все еще неточны; их реальное и испытание до сих пор невозможно, так как обойдется в два миллиона долларов (ABC Evening News, 9 марта 1983 г.). Слава богу по точности мы пока не можем сравниться с ямочной змеей.
В 1983 году факультет авиационного проектирования Колорадского университета начал изучать движение вверх и силу тяги у стрекоз, собираясь использовать полученные данные для разработки более маневренного и топливосберегающего возушного транспорта. Марвин Латтж возглавил коллектив биоинженеров и дизайнеров, которые подвешивали стрекоз в аэродинамической трубе, наполненной нетоксичным дымом. С помощью фотографий и видеозаписей движения насекомых изучалась аэродинамика стрекозы. По окончании исследований стрекоз невредимыми отпускали на свободу. Кроме применения результатов этих исследований в авиационном дизайне, эта область исследований в бионике, известная под названием «нежесткий аэродинамический дизайн», должна позволить нам более точно предсказывать погоду, движение океанских течений и даже направление, в котором потоки воздуха несут вредных насекомых (Geo, ноябрь 1983 г.).
Летучие мыши ориентируются в темноте с помощью метода эхолокации: они издают высокий звук, который отражается от предметов на их пути и воспринимается их чувствительными ушами, – так они определяют свободный для полета путь. Практически такой же принцип применяется в радарах и сонарах. Сонар использует слышимые звуковые волны, радар – электромагнитные волны.
Превосходный результат применения бионики в дизайне – высокоточный авиационный измеритель скорости. Он был разработан в результате исследования органов чувств жуков, которые рассчитывают свою скорость в воздухе перед посадкой, следя за двигающимися предметами на земле.
В начале 1970 годов д-р Ральф Редемске, специалист по бионике, работавший в корпорации «Сервомеханизм» в Санта-Бар-баре, штат Калифорния, нанес на обычную пчелу тонкое алюминиевое покрытие. Это позволило ему сделать на стандартно» черном фоне более резкие фотографии каждой детали ее сложной структуры. Благодаря этой работе инженеры создали механические глаза по образцу глаз пчелы, которые теперь используются в компьютерных сканерах для распознавания формы.
Одно из самых интересных животных для новых дизайнерских решений – бутылконосый дельфин (Tursiops tmncatus). Дельфин пользуется навигационной системой, которая подобна радару и сонару, но не нуждается в слухе. Так же, как киты, дельфин морщит внешнюю поверхность кожи, используя этот эффект для улучшения маневренности и повышения скорости плавания. Эффекты, которые вызывает на поверхности земли вертолет, зависающий на расстоянии менее пятидесяти футов над землей, уже более десяти лет ставили в тупик авиационных инженеров. Благодаря исследованию стрекоз их причина прояснилась; полученные знания нашли применение в опрыскивании земли и удалении льда с помощью вертолетов.
Acroncinus longimanus, самец с удлиненными передними ногами. Коллекция автора
Соотношение затрат и высвобождения энергии вызывает интересные вопросы. Возьмем, к примеру, южноамериканскую плодовую летучую мышь, или летучую лисицу, и самца южноамериканского жука Acroncinus longimanus. У плодовой летучей Мыши гигантский размах крыльев и большая сила, однако она использует сравнительно небольшой запас энергии. Невероятно Длинные передние ноги южноамериканского жука нуждаются в Ще меньшем количестве энергии, но все же их мощность значительна.
Разница в затрате и высвобождении энергии у этих жуков попалась мне интересной проблемой. Когда мне удалось препарировать нескольких жуков, я обнаружил жидкостную систему увеличения энергии. По своей биологической неосведомленности я, ликуя, решил, что сделал важнейшее теоретическое открытие. Конечно, если бы я препарировал этих жуков лет пятьдесят назад (в нежном пятилетнем возрасте), я мог бы сегодня прославиться как Отец жидкостных технологий. Но в этом анекдоте есть и серьезный момент: неизвестные мне жидкостные системы уже существовали. И можно с уверенностью предположить, что количество биологических принципов бесконечно и только ждут своего открытия.
Основное внимание в промышленном дизайне и дизайне окружающей среды, без сомнения, будет уделяться этологическому и экологическому подходу к системам, процессам и окружающей среде. Когда промышленные дизайнеры говорят о «тотальном дизайне», они имеют в виду два различных понятия. В одном случае дизайн, например, парового утюга неизбежно ведет к разработке логотипа, фирменного бланка производителя, способа торговой демонстрации утюга, упаковки и даже некоторому контролю над рыночным распространением продукции. В другом смысле «тотальный дизайн» означает работу на самом производстве: проектирование оборудования для изготовления парового утюга, систем безопасности и внутризаводского транспорта.
Но в будущем «тотальный дизайн» будет рассматривать паровой утюг (так же как и предприятие по его изготовлению и рекламные трюки) только как звено длинной биоморфной филогенетической цепи, в начале которой находятся нагретые камни и чугунные утюги, а в конце – полное исчезновение звена «паровой утюг» в результате массового введения немнущихся тканей или радикального переосмысления одежды как таковой.
Если промышленная революция дала нам механическую эру (сравнительно статичная технология движущихся деталей), если последние сто лет дали нам технологическую эру (более динамичная технология функционирующих деталей), то теперь мы входим в биоморфную эру (развивающаяся технология, даюшая возможность эволюционных изменений).
Нас учили, что машина – продолжение руки человека. Но даже это уже неверно. В течение 5000 лет кирпичник мог делать 5оо кирпичей в день. Благодаря технологии стало возможным, чтобы один человек с помощью соответствующих вспомогательных машин делал 500 тысяч кирпичей в день. Но в результате биоморфных изменений и кирпичник, и кирпичи уходят в прошлое: теперь мы целиком формируем внешнюю поверхность постройки, то есть создаем многослойную панель с системами отопления, освещения, охлаждения и т.д.
Общую цепь превращений лучше всего показать на следующем примере. Известно, что поглощение 10 тысяч фунтов радиолярии дает жизнь тысяче фунтов планктона; тысяча фунтов планктона позволяет существовать ста фунтам мелких морских животных; эти животные, в свою очередь, создают десять фунтов рыбы; нужно десять фунтов рыбы, чтобы создать один фунт мышечной ткани в человеческом организме. «Потери на трение» в системе просто ошеломляющи. В Северной Америке 168 тысяч видов насекомых; на поле площадью 40 акров находится в 6-8 раз больше живого белка в виде насекомых, чем может дать жвачный скот. На самом деле мы едим мух; просто сначала они перерабатываются в траву, затем в коров и молоко.
Можно возразить, что обычному промышленному дизайнеру или инженеру не хватает подготовки в области естественных наук, чтобы использовать биологию в своей профессии. Возможно, это и верно, если мы пытаемся определить слово «бионика» в самом узком смысле, на кибернетическом или нейрофизиологическом уровне. Но нас окружают явления природы и естественные структуры, которые еще по-настоящему не исследовались, не эксплуатировались и не использовались дизайнерами; биологические схемы, требующие исследования, доступны любому человеку, у которого есть свободное время на воскресную прогулку.
Возьмем, например, семена. Простое семя клена (Асегасеае saccharum), летящее с высоты даже нескольких футов над землей, будет падать по спирали. Этот метод доставки с высоты на землю пока еще не нашел какого-либо полезного применения. Джордж Филиповски придумал, как использовать полетные характеристики семян клена для тушения лесных пожаров или доставки противопожарных средств в труднодоступные районы. Из недорогой сверхлегкой пластмассы было сконструировано искусственное семя клена длиной примерно в восемь и две третьих дюйма. В то место, где находились семена, насыпали огнетушительный порошок. Эксперименты и исследования показали, что, когда кленовые семена (искусственные или настоящие) бросают в воздух над огнем, они естественным образом попадают в восходящие потоки теплого воздуха над пламенем Если же семена будут опущены ниже уровня восходящих потоков, в зону полувакуума, их траектория полета восстановится, и они полетят к наиболее горячей точке огня. Но вернемся к пластмассовым кленовым семенам. С летательного аппарата можно сбросить тысячи таких семян в мешках, раскрывающихся через определенный промежуток времени в тот момент, когда они опускаются ниже зоны восходящих воздушных потоков. Тысячи пласт массовых кленовых семян по кругу направляются к самой горячей точке пламени, где их оболочка сгорает и высвобождается огнетушитель. Это, конечно, не способ тушения лесных пожаров. Но так можно добраться до каньонов и других мест, которые недоступны с земли, или парашютистам лесной охраны. Этот способ тушения пожаров прошел успешные испытания в Британской Колумбии.