Дизайн для реального мира - Виктор Папанек

нового. Читателю-неспециалисту адресованы только книги «Архитектура животных» Карла фон Фриша, «Биомеханика» Карла Ганса и «Природа — мать изобретения» Феликса Партури В них интересно и подробно рассказывается, каким образом новаторство в дизайне и архитектуре связано с биологией.

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.

Превосходный результат применения бионики в дизайне — высокоточный авиационный измеритель скорости. Он был разработан в результате исследования органов чувств жуков, которые рассчитывают свою скорость в воздухе перед посадкой, следя за двигающимися предметами на земле.

В начале 1970 годов д-р Ральф Редемске, специалист по бионике, работавший в корпорации «Сервомеханизм» в Санта-Бар-баре, штат Калифорния, нанес на обычную пчелу тонкое алюминиевое покрытие. Это позволило ему сделать на стандартном черном фоне более резкие фотографии каждой детали ее сложной структуры. Благодаря этой работе инженеры создали механические глаза по образцу глаз пчелы, которые теперь используются в компьютерных сканерах для распознавания формы.

Одно из самых интересных животных для новых дизайнерских решений — бутылконосый дельфин (Tursiops tmncatus). Дельфин пользуется навигационной системой, которая подобна радару и сонару, но не нуждается в слухе. Так же, как киты, дельфин морщит внешнюю поверхность кожи, используя этот эффект для улучшения маневренности и повышения скорости плавания. Эффекты, которые вызывает на поверхности земли вертолет, зависающий на расстоянии менее пятидесяти футов над землей, уже более десяти лет ставили в тупик авиационных инженеров. Благодаря исследованию стрекоз их причина прояснилась; полученные знания нашли применение в опрыскивании земли и удалении льда с помощью вертолетов.

Acroncinus longimanus, самец с удлиненными передними ногами. Коллекция автора

Соотношение затрат и высвобождения энергии вызывает интересные вопросы. Возьмем, к примеру, южноамериканскую плодовую летучую мышь, или летучую лисицу, и самца южноамериканского жука Acroncinus longimanus. У плодовой летучей Мыши гигантский размах крыльев и большая сила, однако она использует сравнительно небольшой запас энергии. Невероятно Длинные передние ноги южноамериканского жука нуждаются в еще меньшем количестве энергии, но все же их мощность значительна.

Разница в затрате и высвобождении энергии у этих жуков попалась мне интересной проблемой. Когда мне удалось препарировать нескольких жуков, я обнаружил жидкостную систему увеличения энергии. По своей биологической неосведомленности я, ликуя, решил, что сделал важнейшее теоретическое открытие. Конечно, если бы я препарировал этих жуков лет пятьдесят назад (в нежном пятилетнем возрасте), я мог бы сегодня прославиться как Отец жидкостных технологий. Но в этом анекдоте