БИОНИКА — НА­У­КА НА СТЫКЕ БИОЛОГИИ И ТЕХ­НИ­КИ

Vashe Zdorovie - - NEWS -

ГРЕМУЧАЯ ЗМЕЯ на­де­ле­на уди­ви­тель­ным ор­га­ном, при по­мо­щи ко­то­ро­го она ви­дит теп­ло­вые (ин­фра­крас­ные) лу­чи, — две ям­ки на го­ло­ве, на­по­ми­на­ю­щие па­ру нозд­рей. Ноч­ная зор­кость гре­муч­ни­ков по­тря­са­ю­щая — да­же на рас­сто­я­нии 200 м они спо­соб­ны уви­деть вы­полз­шую из нор­ки по­ле­вую мышь и пой­мать ее. Раз­гля­дев свое­об­раз­ный теп­ло­вой порт­рет, змея мо­жет уло­вить раз­ни­цу тем­пе­ра­тур да­же в ты­сяч­ную до­лю гра­ду­са. Эта по­ра­зи­тель­ная осо­бен­ность реп­ти­лии бы­ла ис­поль­зо­ва­на людь­ми при со­зда­нии неко­то­рых медицинских при­бо­ров.

Обык­но­вен­ная уме­ет вир­ту­оз­но ло­вить язы­ком ко­ма­ров и мо­шек. Си­дя непо­движ­но, она под­жи­да­ет, ко­гда на­се­ко­мое ока­жет­ся вбли­зи нее. Мол­ние­нос­но вы­бра­сы­вая свое «лас­со», ля­гуш­ка на­сти­га­ет жерт­ву, и та ока­зы­ва­ет­ся у нее в же­луд­ке. Ля­гуш­ке по­мо­га­ет осо­бая «си­сте­ма опо­ве­ще­ния». Ис­сле­до­ва­те­ли уста­но­ви­ли, что она ви­дит на­се­ко­мых лишь то­гда, ко­гда они про­ле­та­ют пе­ред ее гла­за­ми по опре­де­лен­ной тра­ек­то­рии и в непо­сред­ствен­ной бли­зо­сти от язы­ка. Сиг­на­лы по­сту­па­ют не от од­ной, а сра­зу от двух групп нерв­ных кле­ток. Од­на из них от­прав­ля­ет ин­фор­ма­цию о форме на­се­ко­мо­го, по­явив­ше­го­ся в по­ле зре­ния, а дру­гая — о том, на­сколь­ко чет­ко и кон­траст­но вы­гля­дит по­тен­ци­аль­ная жерт­ва. Та­кая раз­дель­ная пе­ре­да­ча уви­ден­но­го по­мо­га­ет ля­гуш­ке быст­ро и точ­но опре­де­лить по­ло­же­ние ле­тя­щей мош­ки в про­стран­стве.

Этот прин­цип раз­дель­но­го ви­де­ния был в 70-х го­дах про­шло­го ве­ка при­ме­нен в элек­трон­ных ма­ши­нах, пред­на­зна­чен­ных для чте­ния ру­ко­пис­ных тек­стов. Один узел элек­трон­но­го моз­га ма­ши­ны сле­дил за фор­мой зна­ков, вто­рой — за их кон­траст­но­стью. Поз­же эту идею ис­поль­зо­ва­ли при со­зда­нии со­вре­мен­ных ска­не­ров.

МУХИ ЛЯ­ГУШ­КА

— од­ни из са­мых непри­вле­ка­тель­ных на­се­ко-

В XX ве­ке с воз­ник­но­ве­ни­ем био­ни­ки — на­у­ки, изу­ча­ю­щей жи­вую при­ро­ду с це­лью ис­поль­зо­ва­ния по­лу­чен­ных зна­ний в прак­ти­че­ской де­я­тель­но­сти че­ло­ве­ка, на­уч­но-тех­ни­че­ский про­гресс сде­лал рез­кий ры­вок впе­ред. Тер­мин бионика впер­вые по­явил­ся в 1960 г., ко­гда спе­ци­а­ли­сты раз­лич­ных про­фи­лей в США вы­дви­ну­ли ло­зунг: «Жи­вые про­то­ти­пы — ключ к но­вой тех­ни­ке». Бионика яви­лась свое­об­раз­ным мо­стом, свя­зав­шим био­ло­гию с ма­те­ма­ти­кой, фи­зи­кой, хи­ми­ей и тех­ни­кой. Од­на из важ­ней­ших це­лей био­ни­ки — уста­но­вить ана­ло­гии между про­цес­са­ми, встре­ча­ю­щи­ми­ся в тех­ни­ке, и со­от­вет­ству­ю­щи­ми про­цес­са­ми в жи­вой при­ро­де. Спе­ци­а­ли­ста-бионика при­вле­ка­ет все мно­го­об­ра­зие «тех­ни­че­ских идей», вы­ра­бо­тан­ных жи­вой при­ро­дой за мно­гие мил­ли­о­ны лет эво­лю­ции.

Бла­го­да­ря свое­об­раз­но­му «пла­ги­а­ту», ко­гда человек за­им­ство­вал и ис­поль­зо­вал в сво­их це­лях изоб­ре­те­ния при­ро­ды, бы­ло со­зда­но мно­же­ство при­бо­ров и ап­па­ра­тов, успеш­но при­ме­ня­ю­щих­ся се­го­дня в са­мых раз­ных от­рас­лях жиз­не­де­я­тель­но­сти лю­дей, в том чис­ле и в ме­ди­цине.

мых, и к то­му же при­ми­тив­ных, на пер­вый взгляд, од­на­ко они име­ют нео­це­ни­мое зна­че­ние для на­у­ки. Мно­гие де­ся­ти­ле­тия зоо­ло­гов ин­те­ре­со­вал один за­га­доч­ный ор­ган дву­кры­лых на­се­ко­мых — жуж­жаль­це. Он по­хож на бу­лав­ку: го­лов­ка на тон­ком че­рен­ке. По­на­ча­лу бы­то­ва­ло мне­ние, что мухи при по­мо­щи это­го ор­га­на толь­ко жуж­жат, но все ока­за­лось го­раз­до слож­нее. Без жуж­жа­лец на­се­ко­мые не мо­гут ле­теть по пря­мой. Во вре­мя по­ле­та жуж­жаль­це виб­ри­ру­ет, и каж­дый раз, ко­гда из­ме­ня­ет­ся на­прав­ле­ние дви­же­ния, че­ре­нок вы­тя­ги­ва­ет­ся, и му­ха тут же вы­рав­ни­ва­ет тра­ек­то­рию сво­е­го по­ле­та. Ко­гда этот сек­рет был рас­крыт, его ис­поль­зо­ва­ли для со­зда­ния но­во­го, очень важ­но­го при­бо­ра — виб­ра­ци­он­но­го ги­ро­ско­па — устрой­ства, со­хра­ня­ю­ще­го свои ко­ле­ба­ния в од­ной плос­ко­сти при по­во­ро­те. Этот при­бор вы­со­ко­чув­стви­те­лен и мгно­вен­но фик­си­ру­ет лю­бые из­ме­не­ния дви­же­ния сверх­зву­ко­вых са­мо­ле­тов.

Все та же му­ха ока­за­ла лю­дям и дру­гую важ­ную услу­гу. Как из­вест­но, стро­е­ние гла­за это­го на­се­ко­мо­го силь­но от­ли­ча­ет­ся от стро­е­ния гла­за че­ло­ве­ка. Со­сто­я­щие из осо­бо­го сет­ча­то­го экра­на, гла­за мухи поз­во­ля­ют ей ви­деть не од­но, а мно­же­ство изоб­ра­же­ний ка­ко­го-ли­бо пред­ме­та. Ко­гда этот пред­мет дви­жет­ся, он как бы пе­ре­хо­дит из од­но­го изоб­ра­же­ния в дру­гое, что, в свою оче­редь, да­ет воз­мож­ность с боль­шой точ­но­стью опре­де­лять ско­рость его пе­ре­ме­ще­ния. По­сле то­го, как прин­цип устрой­ства глаз на­се­ко­мо­го был изу­чен био­ло­га­ми, ин­же­не­ры смог­ли со­здать но­вый при­бор, ко­то­рый на­зва­ли «Глаз мухи». С его по­мо­щью те­перь опре­де­ля­ют ско­рость по­ле­та со­вре­мен­ных авиа­лай­не­ров.

ПАУКОВ

Изу­че­ние недав­но по­мог­ло уче­ным со­здать уни­каль­ный ме­ди­цин­ский пла­стырь. Дан­ный пла­стырь, как и обыч­ная па­у­ти­на па­у­ка, име­ет как лип­кие ( клей­кие) участ­ки по­верх­но­сти, так и нелип­кие ( неклей­кие) участ­ки. Та­кая спе­ци­фи­ка по­верх­но­сти ма­те­ри­а­ла обес­пе­чи­ва­ет его пре­крас­ное и на­деж­ное при­ли­па­ние. Так же, мяг­ко и лег­ко, мож­но уда­лить пла­стырь при необ­хо­ди­мо­сти. Боль не чув­ству­ет­ся, да­же ес­ли очень рез­ко по­тя­нуть за пла­стырь при его уда­ле­нии. Та­кой пла­стырь спо­со­бен пол­но­стью за­щи­тить ра­ну от по­па­да­ния в нее раз­но­го ро­да бак­те­рий.

На со­зда­ние еще од­но­го ви­да пла­сты­ря уче­ных вдох­но­ви­ла яще­ри­ца Бла­го­да­ря сво­им лап­кам, ко­то­рые по­кры­ты плот­ны­ми «паль­ца­ми-вы­сту­па­ми», гек­кон мо­жет по­ра­зи­тель­но непри­нуж­ден­но пе­ре­ме- щать­ся да­же по вер­ти­каль­ным по­верх­но­стям. Все это до­ступ­но гек­ко­ну бла­го­да­ря на­ли­чию на его лап­ках на­но­раз­мер­ных во­ло­кон (их на­зы­ва­ют «ло­па­точ­ка­ми»), ко­то­рые до­ста­точ­но силь­но уве­ли­чи­ва­ют зо­ну пря­мо­го кон­так­та с лю­бой по­верх­но­стью. По ана­ло­гии с та­кой кон­струк­ци­ей ко­ман­да исследователей и уче­ных со­зда­ла ме­ди­цин­ский пла­стырь, ко­то­рый пол­но­стью сов­ме­стим с тка­ня­ми че­ло­ве­ка. Он пред­на­зна­чен для то­го, что­бы за­кле­и­вать мик­ро­ско­пи­че­ские тре­щи­ны на по­верх­но­сти лю­бой тка­ни. Дан­ный пла­стырь хо­тят ис­поль­зо­вать хи­рур­ги для про­ве­де­ния медицинских про­це­дур, при ко­то­рых необ­хо­ди­мо пол­ное или ча­стич­ное вос­ста­нов­ле­ние кро­ве­нос­ных со­су­дов или же устра­не­ние по­вре­жде­ний в лю­бом ме­сте пи­ще­ва­ри­тель­но­го трак­та че­ло­ве­ка.

АКУЛА ГЕК­КОН.

— один из са­мых опас­ных мор­ских хищ­ни­ков. Осо­бое стро­е­ние поз­во­ля­ет ей быть пер­во­класс­ным охот­ни­ком, хо­ро­шо ори­ен­ти­ро­вать­ся в во­де и быст­ро пла­вать. При­сталь­ное внимание уче­ных при­вле­ка­ют свой­ства ко­жи аку­лы.

На пер­вый взгляд, ко­жа аку­лы ка­жет­ся глад­кой. Од­на­ко ес­ли бы вы смог­ли — без угро­зы для жиз­ни и здо­ро­вья — по­гла­дить ее по на­прав­ле­нию от хво­ста к го­ло­ве, то у вас бы воз­ник­ло ощу­ще­ние, что вы про­во­ди­те ру­кой по на­ждач­ной бу­ма­ге. На зуб­ча­той че­шуе, ко­то­рая со­зда­ет это ощу­ще­ние, есть мно­же­ство бо­роз­док. Че­шуя ока­зы­ва­ет аку­ле двой­ную услу­гу. Во-пер­вых, бла­го­да­ря ей те­ло аку­лы ста­но­вит­ся бо­лее об­те­ка­е­мым, что умень­ша­ет со­про­тив­ле­ние во­ды. Во-вто­рых, ко­гда акула плы­вет, че­шуй­ки ше­ве­лят­ся, из­за че­го па­ра­зи­ты не мо­гут на них по­се­лить­ся.

Свой­ства аку­льей ко­жи на­хо­дят са­мое раз­но­об­раз­ное при­ме­не­ние. Уче­ным уже уда­лось со­здать пла­ва­тель­ный ко­стюм, ко­то­рый на­зы­ва­ет­ся «аку­лья шку­ра». Ко­стюм, ко­неч­но, не про­из­во­дят из на­сто­я­щей аку­льей ко­жи, но его верх­ний слой ими­ти­ру­ет ко­жу аку­лы и поз­во­ля­ет вла­дель­цу дви­гать­ся в во­де быст­рее, чем это воз­мож­но в обыч­ном ку­паль­ни­ке. Ткань умень­ша­ет тре­ние и со­про­тив­ле­ние. Бла­го­да­ря это­му ско­рость плов­ца воз­рас­та­ет при­мер­но на три про­цен­та. По мне­нию спе­ци­а­ли­стов, те же прин­ци­пы мож­но ис­поль­зо­вать в ко­раб­ле­стро­е­нии и ав­то­мо­биль­ной про­мыш­лен­но­сти, что­бы умень­шить со­про­тив­ле­ние тре­ния. Кро­ме то­го, ис­сле­до­ва­те­ли на­де­ют­ся за­им­ство­вать ги­ги­е­ни­че­ские свой­ства аку­льей ко­жи для про­из­вод­ства от­тал­ки­ва­ю­ще­го мик­ро­бы по­кры­тия для су­дов. Воз­мож­но, удаст­ся так­же раз­ра­бо­тать пре­па­ра­ты и устрой­ства, поз­во­ля­ю­щие сни­зить риск пе­ре­да­чи вну­т­ри­боль­нич­ных инфекций.

ЛЕТУЧИЕ МЫШИ

— об­ла­да­те­ли весь­ма со­вер­шен­ных при­род­ных зву­ко­вых ра­да­ров, или при­род­ных со­на­ров (в сло­ве «со­нар» пер­вый слог «со» про­ис­хо­дит от ан­глий­ско­го что озна­ча­ет «звук»). Ле­ту­чая мышь по­сы­ла­ет непрерывно ге­не­ри­ру­е­мые ее го­ло­со­вы­ми ор­га­на­ми уль­тра­зву­ко­вые сиг­на­лы, ко­то­рые от­ра­жа­ют­ся от пре­пят­ствий, воз­ни­ка­ю­щих на ее пу­ти. За­тем ле­ту­чая мышь вос­при­ни­ма­ет от­ра­жен­ные сиг­на­лы — здесь дей­ству­ет спо­соб­ность ее моз­га ре­а­ги­ро­вать на них, опре­де­ляя ха­рак­тер встре­чен­но­го объ­ек­та, и ре­гу­ли­ро­вать по­лет.

С по­мо­щью та­ко­го уль­тра­зву­ко­во­го «ви­де­ния» летучие мыши об­на­ру­жи­ва­ют в тем­но­те на­тя­ну­тую про­во­ло­ку диа­мет­ром 0,05 мм.

У ле­ту­чих мы­шей уль­тра­зву­ки обыч­но воз­ни­ка­ют в гор­та­ни, ко­то­рая по устрой­ству на­по­ми­на­ет обыч­ный сви­сток. Вы- ды­ха­е­мый из лег­ких воз­дух вих­рем про­но­сит­ся че­рез со­нар и с та­кой си­лой вы­ры­ва­ет­ся на­ру­жу, слов­но вы­бро­шен взры­вом.

У со­на­ра ле­ту­чей мыши мно­го об­ще­го с ис­кус­ствен­ным гид­ро­ло­ка­то­ром и уль­тра­зву­ко­вым устрой­ством, но уче­ные ра­бо­та­ют над тем, что­бы умень­шить раз­ни­цу в их стро­е­нии. Ис­сле­дуя со­нар жи­вот­ных, уче­ные смо­гут со­здать но­вую се­мью уль­тра­зву­ко­вых си­стем, ко­то­рые смо­гут изу­чать че­ло­ве­че­ские те­ла с бо­лее точ­ным ме­ди­цин­ским отоб­ра­же­ни­ем.

Вы­ступ нозд­ри

стал вдох­но­ви­те­лем для усо­вер­шен­ство­ва­ния устрой­ства сверх­зву­ко­во­го са­мо­ле­та. Со­глас­но На­ци­о­наль­но­му ин­сти­ту­ту об­щих ме­ди­цин-

САПСАНА СОКОЛА-

ских наук США, сверх­зву­ко­вые са­мо­ле­ты обо­ру­до­ва­ны струк­ту­ра­ми, ко­то­рые ра­бо­та­ют, как нозд­ри сап­са­нов в усло­ви­ях вы­со­кой ско­ро­сти. В стре­ми­тель­ном пи­ки­ру­ю­щем по­ле­те со­кол­сап­сан спо­со­бен раз­ви­вать ско­рость свы­ше 320 км/ч, или 90 м/с. Пти­цы спо­соб­ны ды­шать на та­ких ско­ро­стях бла­го­да­ря кро­шеч­но­му вы­сту­пу нозд­ри ко­ну­со­вид­ной фор­мы, ко­то­рый по­мо­га­ет на­прав­лять по­ток воз­ду­ха. Те­перь мно­гие ре­ак­тив­ные дви­га­те­ли осна­ща­ют­ся та­ки­ми же ко­ну­са­ми.

Бла­го­да­ря но­вым тех­но­ло­ги­ям ис­сле­до­ва­ний уче­ные име­ют все боль­ше воз­мож­но­стей де­таль­но изу­чать окру­жа­ю­щий жи­вой мир, ко­то­рый яв­ля­ет­ся бес­ко­неч­ным и со­вер­шен­ным ис­точ­ни­ком вдох­но­ве­ния для со­зда­ния вы­со­ко­эф­фек­тив­ных ис­кус­ствен­ных устройств. При­ро­да несет в се­бе мно­го под­ска­зок для че­ло­ве­ка в его стрем­ле­нии раз­ви­вать тех­но­ло­гии и изу­чать окру­жа­ю­щий мир, и на­у­ка бионика уже сде­ла­ла нема­ло открытий, но еще боль­ше ей пред­сто­ит сде­лать в бу­ду­щем.

Под­го­то­ви­ла Ма­ри­на Фе­ден­ко

Newspapers in Russian

Newspapers from Belarus

© PressReader. All rights reserved.