Модель перемещения муравьев

Наука бионика

В природе существуют некоторые объекты, возможностей которых не удается достичь современным инженерам. Это и мозг, и нить паутины, и ориентационные аппараты перелетных птиц. Что касается возможностей химического синтеза, которыми обладает живая клетка, то они не будут, скорее всего, достигнуты даже в отдаленной перспективе.

В связи с накоплением биологических данных появилась возможность изучения биологических систем и внедрения их в производство.

Формально годом рождения бионики считается 1960, именно тогда был открыт симпозиум на тему: «Живые прототипы искусственных систем – ключ к новой технике».

Бионика – это прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации биологического мира.

Объектами бионики являются не только структура органов и тканей, но и способы передачи данных, модели поведения животных и другие объекты.

В настоящий момент бионику разделяют на три основных направления:

1. Биологическое занимается созданием искусственных тканей, протезов, биореакторов, генетически модифицированных организмов.

2. Математическая бионика – моделирование процессов, протекающих в живых организмах и их сообществах. Во многом математическая бионика пересекается с кибернетикой.

3. Техническая – внедрение принципов функционирования живых систем в инженерную практику.

Застежка-липучка

Существуют уже достаточно впечатляющие результаты применения бионики. Однако следует различать результаты прямого копирования природных механизмов и случайные совпадения, так, оказалось, что многие инженерные решения имеют случайные природные аналогии (рис. 1).

Рис. 1. Застежка липучка – аналог плода репейника, вцепившегося в шерсть

Классическим примером бионического изобретения является застежка-липучка. Две половинки липучки прочно соединяются друг с другом благодаря тому, что одна из них покрыта меленькими крючками, а на другой расположены миниатюрные петельки.

Залипание многочисленных крючков и петель обеспечивает прочность крепления. Липучка была изобретена швейцарским инженером Мистралем еще до появления термина «бионика». Вычищая шерсть своего пса после прогулки, Мистраль обратил внимание на плоды репейника, которые крепко держались на шкуре. Он изучил строение плодов под микроскопом и разработал застежку, работающую по тому же принципу (рис. 1).

Модель перемещения муравьев

Другой интересной разработкой, пока не внедренной на практике, является модель перемещения муравьев по муравейнику. Большие потоки муравьев, стекающиеся к муравейнику, неизбежно должны образовывать огромные пробки при входе в муравейник, с такой проблемой сталкиваются миллионы жителей мегаполисов. Немецкие энтомологи обнаружили механизмы борьбы с пробками, которые практикуют муравьи, возможно, их элементы удастся использовать и человеку.