Дизайн для реального мира

Исключительно талантливые дизайнеры были во все времена. «Птица — это инструмент, работающий по математическому закону; человек способен воспроизвести этот инструмент во всем его движении», — сказал Леонардо да Винчи в 1511 году. Огонь, рычаг и опора, ранние орудия труда и оружие — все это изобретено человеком, наблюдающим за процессами природы; возможно, колесо — единственное исключение из этого правила. Но даже и здесь д-р Томасиас выдвигает хорошо аргументированную гипотезу, что колесо изобретено в результате наблюдения за бревном, катящимся вниз по наклонной плоскости.

За последние 100 лет и особенно после Второй мировой войны ученые начали искать решение проблем в биологических науках и сделали исключительно важные открытия. Необходимо отметить существенное различие между дизайном древнего человека и сегодняшним: мы можем считать первый молот продолжением кулака, первые грабли — своего рода когтями и смеяться над попыткой Икара привязать к себе птичьи крылья и взмыть к солнцу. Однако сегодняшняя бионика занимается не столько формой частей или формой вещей, сколько возможностью исследовать, каким образом происходят процессы в природе, понять взаимосвязь частей, существование систем.

Например, если показать психологу чертеж механизма для аппарата, который позволяет слепому читать, сканируя буквы и их в звуки, он сразу узнает в этом аппарате так называемый четвертый слой визуальной коры — часть мозга, ответственную за гештальтное видение[19].

Уже при изобретении первых счетных машин ученые отметили сходство между функционированием машины и нервной системой человека. С появлением электроники это подобие стало еще более очевидным. Именно поэтому бионика так часто находит применение в дизайне компьютеров, где между компьютером и мозгом человека продолжается взаимное интеллектуальное обогащение. Профессор Норберт Винер в Массачусетском технологическом институте в процессе конструирования компьютеров работал с психологами, физиологами и нейропсихологами, чтобы лучше изучить мозг, в то время как д-р Хейнц фон Фоерстер в сотрудничестве с профессором В. Россом Эшби и д-ром У. Греем Уолтером в Иллинойском университете получал новую информацию об оптимальных конструкциях компьютеров, исследуя строение человеческого мозга. В 80-е годы для исследования обеих этих областей нейрофизиология и микроэлектроника стали использоваться параллельно.

У. Грей Уолтер, английский физиолог, разработал простые электронные машины, положительно реагирующие на световой стимул и способные самостоятельно двигаться к ближайшему источнику света. Своим изобретением Уолтер во многом был обязан исследованию фотофильного поведения простого мотылька. Гремучие змеи известны биологам как ямочные змеи из-за двух ямок у них на голове между ноздрями и глазами. В этих ямках находятся органы с такой тонкой чувствительностью к температуре, что они распознают ее изменение на 1/1000 градуса. Такое различие может быть, например, между нагретым на солнце камнем и неподвижным кроликом. Подобный принцип компании «Филко» и «Дженерал Электрике» использовали при Дизайнерской разработке ракеты бокового поворота — раннего варианта ракеты теплового наведения типа «воздух-воздух», которая берет на прицел выхлопные газы реактивных самолетов.

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.