Беседы о бионике

Возьмем наш зрительный анализатор (рис. 4). Сетчатка глаза воспринимает зрительную информацию примерно 130 миллионами одновременно работающих рецепторных клеток (125 миллионов палочек и 6,5 миллиона колбочек). В этих клетках под действием света возникает возбуждение, которое по нервным волокнам передается зрительному анализатору, расположенному в коре затылочной доли мозга. Общее число нервных волокон в зрительном нерве достигает 1 миллиона, так что в среднем 1 волокно проводит возбуждения от 130 фоторецепторов. Диапазон чувствительности сетчатки тянется от энергии, равной нескольким квантам света[23], до энергии световых потоков, поступающих в глаз от Солнца. Если учесть, что минимально возможное количество световой энергии равно 1 кванту, а человеческий глаз способен зарегистрировать колебания световой энергии в 5 — 10 квантов, то можно сказать, что чувствительность сетчатки доведена почти до предела. Современная радиоэлектронная аппаратура тоже может регистрировать самые ничтожные колебания интенсивности света. Однако существенная разница заключается здесь в том, что технические системы дают возможность регистрировать такие слабые сигналы при температурах жидкого гелия, т. е. в условиях, когда "тепловой шум" окружающей среды практически равен нулю. Человеческий же глаз имеет такую феноменальную чувствительность при температурах порядка 20 ° Ц, Кроме того, восприятие неподвижных предметов обеспечивается мелкими подергиваниями глаза, которые происходят непрерывно даже в те моменты, когда наблюдатель стремится фиксировать взгляд на какой-либо неподвижной точке. Частоты этих подергиваний лежат в пределах от 1 до 150 гц. Наконец, при рассматривании крупных объектов оба глаза строго синхронно совершают с большой угловой скоростью (до 400 ° в секунду) скачки от одной точки изображения к другой. При этом время рассматривания объекта распределяется следующим образом. На скачки затрачивается около 3% всего времени, а остальные 97% времени взгляд оказывается фиксированным на тех или иных наиболее ярких и важных элементах изображения. При рассматривании движущихся объектов глаза передвигаются с угловой скоростью, равной угловой скорости движения объекта относительно наблюдателя. Такое непрерывное слежение за объектом перемежается периодическими скачкообразными движениями глаза, имеющими своей целью корректировку ошибок. Благодаря бинокулярному зрению мы видим предметы объемно, телесно, можем определять расстояния между ними и их отдаленность. Наконец, наши глаза способны различать оттенки цветов — они воспринимают голубизну морской волны и зарево заката, золото осеннего листа и палитру Левитана.

Мы перечислили далеко не все особенности нашего зрительного анализатора. Но и они при глубоком исследовании могут дать ключ к решению ряда важнейших технических задач.

По аналогии с глазом можно было бы создать системы автоматического управления количеством света, падающим на фоточувствительный прибор, что обеспечило бы равномерную чувствительность системы в широком диапазоне. Представляет интерес также разработка методов кодирования данных о скорости перемещения сканирующего луча в устройствах, воспринимающих изображения. Можно создать и автоматический определитель глубины пространства (скажем, для анализа аэрофотоснимков).

Рис. 5. Муха диопсида с глазами, расположенными на концах длинных 'рогов'