Архитектурная бионика

экономность в расходовании "живого строительного материала" при полной адекватности и гармонии формы, состава материала и конструкции опорно-двига ­ тельного аппарата; многофункциональность конструктивных решений (например, плавники неко ­ торых видов рыб сочетают функции движителя, руля и стабилизатора) ; технология развития всех органов и систем в едином масштабе времени; зависимость и ограниченность долговечности материалов и конструкций от пре­ дельного срока жизни данного живого организма; широкая возможность к регенерации в случае аварийных ситуаций; эстетическая адекватность подводному экстерьеру. Естественно, что на пути дальнейшего развития бионики сегодня лежат значи ­ тельные преграды, которые могут и должны быть преодолены совместными уси ­ лиями ученых различного профиля и инженеров совместно с организаторами науки и образования. Наибольшие осложнения в постановку бионических исследований вносит сам объект изучения — живой организм. В зависимости от иерархического уровня сложности биологическая система пред ­ ставляет собой совокупность взаимосвязанных систем автоматического регулиро ­ вания, функциональная схема соединений которых обеспечивает организму необхо ­ димую устойчивость при воздействиях различных факторов внешней среды. Дости ­ гаемые реализацией принципа дублирования и избыточности высокая надежность и широкая адаптивность организма в то же время чрезвычайно осложняют использо ­ вание существующих в классической теории автоматического регулирования мето ­ дов для изучения биологических объектов. Чтобы полностью оценить все затрудне ­ ния, которые возникают на пути исследователя, необходимо добавить к уже ска ­ занному, что биологическая система регулирования является нелинейно детермини ­ рованной, в то время как существующая теория автоматического регулирования представляет собой в основном теорию детерминированных линейных систем. Необходимо добавить также, что при экспериментальном изучении процессов, протекающих в живом организме, мы сталкиваемся не только с трудностями мето ­ дологического порядка, связанными с искусственной изоляцией изучаемой систе ­ мы, ее линеаризацией и т.п., но вынуждены также решать весьма сложные техни ­ ческие — аппаратурные задачи, обусловленные малостью сигналов, получаемых с различного рода датчиков-преобразователей, необходимостью их селектирования на фоне помех, носящих, как правило, случайный характер. Последнее обстоятель ­ ство приводит к необходимости использования специального математического аппарата теории статистических решений при обработке биологической инфор ­ мации. В связи с тем что внешняя среда существенно влияет на поведение биологических систем регулирования, при постановке исследований необходимо уделять особое внимание нормализации и стандартизации внешних условий, т.е. созданию так назы ­ ваемой нулевой среды. Кроме того, внедрение любого постороннего предмета (на ­ пример, электродов, датчиков и т.д.) вносит искажения в функционирование иссле ­ дуемого объекта. Однако, несмотря на этот далеко не полный перечень особенно ­ стей биологических систем регулирования, существенно отличающих их от техни ­ ческих систем и усложняющих задачу их изучения, в настоящее время уже намече ­ ны пути постановки исследований, определены направления развития теории регу ­ лирования применительно к изучению биологических объектов, а также получены первые результаты их математического и физического моделирования. Из сказанного следует, что основным методом бионики было и остается модели ­ рование. Именно с помощью этого метода представляется возможным углубить наши знания об изучаемом биологическом объекте, решать конкретные приклад ­ ные задачи, направленные на создание инженерных конструкций и логических программ для ЭВМ, отражающих интеллектуальную деятельность. У нас нет возмож ­ ности специально останавливаться на моделировании, что же касается архитектур ­ но-бионического моделирования, то ему будет посвящена специальная глава. Оста ­ новимся здесь лишь вот на каком вопросе. Уже первые попытки синтеза биотехнических систем привели нас к выводу о необходимости разработки и применения так называемых смешанных моделей, где система в детерминированной своей части и процесс управления воспроизводит ­ ся с помощью математической модели (реализуемой обычно на аналоговой или цифровой ЭВМ), а биологический элемент исследуется в реальном виде будучи включенным в общий контур управления. Смешанные модели оказались особенно продуктивными при реализации метода поэтапного моделирования и воплотились в так называемые тренажно-моделирующие комплексы для решения задач синтеза систем "человек — машина". При выборе метода моделирования и решении других задач архитектурной био ­ ники представляется целесообразным относиться к архитектурно-строительным задачам и с позиции теории биотехнических систем. Действительно, так или иначе любое сооружение и человек — его обитатель могут рассматриваться как единая биотехническая система, в которой взаимодействуют живые и неживые элементы, объединенные общей целевой функцией. Архитектор и строитель, выбирая то или иное решение для построения сооруже ­