4. Органолептичні особливості живих організмів

В отриманні різноманітної інформації про навколишній світ, сприйнятті усіх його різноманітних сторін, забезпеченні оптимальних умов для безпеки та життєдіяльності живих організмів важливе місце відводиться органолептичним особливостям живих організмів.

Джерелом формотворчих ідей у дизайні просторово-предметного середовища виступає також зір і тактильний аналізатор, аромат, звук, рівень освітленості, природно-кліматичний чинник. Органи чуття, сприйняття, мислення та інші складові системи мультисенсорного дизайну сприяють створенню нового мультисенсорного предметного сере­довища, нових датчиків і систем виявлення, орієнтації, локації та навігації, прийнятті, переробленні, зберіганню та передачі інформації у різних живих організмів.

Дослідження специфічних структуроутворювальних закономірностей і можливостей живої клітини та кліт­инної структури живого організму, його взаємодії з навколишнім середовищем відкривають нові можливості у створенні штучних адаптивних структур.

Мультисенсорний дизайн: пізнавальні процеси

Мультисенсорний дизайн – напрямок дизайнерського проектування, який у процесі розро­блення виробів та формування середовища враховує і одночасно оперує такими фізіологічними чинниками відчуттів людини, як зір, слух, нюх, смак, дотик тощо.

Просторово-предметне середовище впливає на людину і відіграє вирішальну роль у процесах отримання корисної інформації, формування емоційного стану і регулювання поведінки людини. Будь-яка конкретна взаємодія людини з середовищем знаходить відбиток у діяльності та усього розмаїття предметів і явищ, пізнання об'єктивної дійсності.

Через відбиття людина пізнає властивості навколишніх предметів і явищ – їхні форму, величину, об'єм, пропорції, колір, просторове розміщення та налаштовується відповідно до специфіки середовища, у якому перебуває

Форми відбиття проявляються в активному спілкуванні людини з дійсністю, упродовж її діяльності і охоплюють явища, пов'язані з безпосередньою пізнавальною діяльністю – відчуття, сприйняття, пам'ять, мислення увага.

Відчуття – це найпростіший психічний процес, який полягає у відбитті окремих властивостей предметів і явищ матеріального світу, а також внутрішніх станів організму за безпосереднього впливу матеріальних подразників на відповідні рецептори.

Фізіологічна основа відчуттів – складна ді­яльність органів чуття (аналізаторів). Розрізняють такі аналізатори:

- зовнішні (зоровий, слуховий, тактиль­ний, больовий, температурний, нюхо­вий, смаковий);

- внутрішні (тиску, кінестезичний, вести­булярний);

- спеціальні, розміщені у внутрішніх ор­ганах і порожнинах тіла.

Основа мультисенсорного дизайну – "сенсоризація" текстурно-фактурної будови середовища та його предметного наповнення. Цих явищ набувають за допомогою: спроможності зору до вибіркового бачення; нюхового сприйняття, сприйняття звукових коливань та ехоорієнтування; наявності екстеро- та інтерорецепторів середовища в організмів; вивчення нервової системи організмів та моделювання нервових клітин і нервових шляхів; здатності до фільтрування та сортування і наслідування нано- і мікробудови. Об’єкти мультисенсорного дизайну впливають на нюх, зір, слух, смак, дотик.

Органи чуття та інші сприймальні системи живих організмів

Особливе значення під час формування середовища надається спроможності зору до вибіркового бачення. Очі жаби досить цікаві і складні структури. На перший погляд, повністю нерухлива жаба може миттєво зреагувати, якщо виникає небезпека. Вченими було доведено, що вона змінює свої стани миттєво лише в тому випадку, якщо в полі її зору з’являєтья рухома здобич. Дослідами було доведено, що інформація про комаху, яка пролітає біля жаби, надсилається у мозок тварини за допомогою 4-ох шарів нервових клітин. Кожен із шарів містить спеціалізовані волокна, які створюють окреме зображення. Один шар сприймає контури істоти, що рухається, другий сприймає контури їстівних тварин або ворогів, третій реагує на переміщення, а четвертий реагує на затемнення. У результаті надісланих від нервових клітин сигналів у мозку жаби виникає сумарне зображення того, що їй необхідно бачити. Таким чином, у лабораторіях багатьох країн почали створювати електронні аналоги очей жаби, приладів з вибірковою здатністю. Електронне око складається із тисяч світлочутливих елементів. За площею воно досить велике, не менше 1 кв.м. Поза світлочутливими клітинами розміщуються розшаровані схеми, кожен шар яких виконує певну функцію, як шар нервових клітин ока жаби. Функцію мозку у апараті виконує панель із лампочками. При переміщенні предмету із певними контурами, деякі лампочки миготять, потім інші, тобто наявна вибіркова здатність. Найкраще пристосували такі апарати для сортування листів за індексами, зазначеними на конвертах. У пам’яті автоматичного сортувальника вкладено набір еталонів: шестизначний номер кожного листа автомат прочитує, порівнює із еталоном і направляє у відповідну лунку.

Око мухи залежно від його розміру має від кількох сотень до десятків тися лінз, кожна з яких передає світло відповідному рецептору, а в мозку мухи створюється відповідна картинка. На основі ока мух в інституті прикладної оптики і тонкої механіки в Єні розроблені суперплоскі камери. Товщина такого об'єктива становить 0,2 мм. Штучне око складається з численних паличкоподібних мікролінз, які передають світло на сенсори CCD або CMOS, що вбудовуються у камеру. Значний інтерес до нової розробки проявила автомобільна промисловість. За допомогою плоских камер можна здійснити величезну кількість заходів безпеки, наприклад, встановити детектор сну для стомлених водіїв. Такі мікролінзи непомітні в інтер'єрі автомобіля і дешеві, оскільки виготовляються не вручну, а друкованим способом.

Сітківка пташиного ока вибірково обирає об’єкти що рухаються в одному напрямку, тобто визначає напрямлений рух. З а аналогією до ока голуба створена радіолокаційна система, яка може знаходити літаки, що летять у заданому напрямі. На основі будови очей птахів можна створити оглядову радіолокаційну систему.

У мультисенсорному дизайні важливе місце відводиться нюховому сприйняттю. Нас ото­чує велика кількість запахів. Ми вловлюємо лише невелику її частину. Здатність сприйнят­тя розвинена у людей неоднаково. Сьогодні мало дослі­джений механізм сприйняття та використання запахів у мультисенсорному дизайні. Найкра­ще розвинений орган нюху серед тварин у щурів. Адже з ними велася і ведеться уже багато­вікова боротьба, а ці тварини виживають. Вважається, що щурі відчувають невелику концен­трацію хімічної речовини. Вони за запахом знаходять собі їжу, визначають чи їстівна вона за запахом повертаються до свого житла, визначають своїх та чужих. Адже для них і бага­тьох інших тварин, запах – це їхня мова. Якби розкрити таємницю високої чутливості орга­на нюху у щурів, можна було б сконструювати запахоуловлювач-індикатор. За його допомо­гою вдалося б покращити контроль технологічного процесу приготування харчових продуктів, дегустацію, якість готової продукції. Таких приладів потребують мисливці для визначення виду тварин та орієнтації місця їх перебування, криміналісти для ефективного ведення розслідування, медпрацівники для діагностики захворювань. Учені працювали три­валий час над створенням "механічного носа". Сьогодні його зразки використовуються у пар­фумерії, харчовій промисловості, для визначення сп'яніння у водіїв та виду наркотиків, що їх вжили наркотично залежні люди. Також використовуються для встановлення наявності вибухових речовин.

Наявність екстеро- та інтерорецепторів середовища в організмів розширює палітру вико­ристання органолептичних особливостей у дизайні. Біологічні зв'язки. Системи орієнтування, локації та навігації

Дослідження різних методів і особливостей біологічного зв'язку живих організмів мають на меті знайти у природі оригінальні "живі" прилади та системи моделювання, застосування яких дало б можливість формувати нові засоби і способи зв'язку людини з довкіллям.

Системи орієнтування та механізми навігації у тварин завжди цікавили дослідників. Склад­ні подорожі роблять велетенські морські черепахи, пропливаючи для кладки яєць понад п'ять з половиною тисяч кілометрів і з точністю знаходять дорогу додому. У світі тварин, мабуть, немає досконаліших навігаторів, ніж пернаті. Бекаси, що гніздяться в Японії, зимують у схід­ній Австралії, пролітають над океаном п'ять тисяч кілометрів, причому значну частину цієї відстані вони долають уночі, але не збиваються з узятого напрямку. Північноамериканська золотиста сивка щоосені робить переліт з місця гніздування у Північній Канаді на зимівлю до Гавайських островів. Полярні крячки, які називаються ще морськими ластівками, літають зи­мувати з Арктики в Антарктиду, переважно летять над океаном, де немає зорових орієнти­рів, і все ж з напряму ніколи не збиваються. Знаходять дорогу до свого гнізда перелітні птахи. Навіть мурашки прекрасно орієнтуються у просторі і часі, безпомилково знаходять на відстані сотні—другої метрів власний мурашник.

В арсеналі природи привертає увагу орієнтаційна та навігаційна здатність птахів, риб і комах. В їх орієнтації та навігації дослідники відзначають такі види:

- локація за допомогою ультраз­вуку шляхом ехолокації;

- локація за допомогою електростатичних полів;

- локація за допомо­гою виявлення предметів, які випромінюють будь-яку енергію;

- орієнтація за Сонцем і зірками.

Природа наділила ехолокаторними органами кажанів, куликів, деяких співочих пташок. За допомогою ехолокації орієнтуються і комахи, морські свинки, щурі, сумчасті. Що можна запозичити у природи для технічного моделювання біологічних сигналів, сис­тем локації і навігації та подальшого розвитку техніки.

У кажанів досить розвинена система ехоорієнтування. Вони мають напрочуд досконалі органи ультразвукової локації, які допомагають їм добре орієнтуватися і маневрувати в абсолютній темряві, виявляти і ловити без промаху у повітрі комах, не натикаючись на зустрічні пе­решкоди. Кажани видають невловимі для людини ультразвуки і сприймають їх відлуння, яке опереджає про перешкоди і близьку здобич. Передавачем є гортань, яка виробляє ультразвуки. Приймачем є слуховий апарат, налаштований на ту саму частоту. Від комахи, яку відчув кажан і якою він хоче поживитися, відбиваються звуки, уже змінені за силою або частотою, за­лежно від виду комахи.

На основі уміння кажанів сприймати ультразвуки ще у минулому столітті створені радіолока­ційні станції. У простір посилається імпульс, який відбивається від об'єкта, що відшуковується потім сприймається приймачем, і у вигляді сигналів відбивається на певному екрані.

У комплексі сигналів зв'язку у риб акустична сигналізація відіграє першорядну роль у їх­ньому житті. Електрорецептори слизових бічних ліній риб, що проходять по їхньому тілу від голови до хвоста, здатні сприймати по слуху і особливих відчуттях звуки й шуми у воді, ство­рювані різними організмами, напрямок течії, стан каламутності води та коливання хвилі, від­битої від різних предметів. Цими електрорецепторами риби сприймають зовнішнє електрич­не поле, низькочастотні коливання води та інфразвуки як провісники землетрусів. Тому люди прибережних зон знають, що коли глибоководні риби плавають біля поверхні води, треба чекати землетрусу. А біоніки, вивчивши акустичні методи зв'язку риб та їх поведінку, створи­ли прилад, який прогнозує землетруси, сейсмоприймач.

Медузи здатні вловлювати інфразвуки вітру, що наближається, що дає їм змогу завчасно йти вглиб води від шторму. Тому якщо наближається шторм – медузи йдуть далеко в море, а за скупченням медуз біля берега рибалки дізнаються, що можна відправлятися на рибалку, море буде спокійним. За цим принципом, спеціалісти-біоніки сконструювали прилад, який назвали "вухо медузи". Цей прилад працює з великою точністю і дає можливість передбачати шторм за 12-15 годин до його початку.

Локація за допомогою електростатичних полів за своєю суттю спирається на виявленні "цілі" за допомогою енергії, яку затрачає передавач локатора на "прочісування" навколишньо­го середовища. При цьому виявляються різні предмети, які знаходяться близько і мають до­волі великі розміри.

Локація за допомогою виявлення предметів, які самі випромінюють будь-яку енергію, дуже поширена у природі. Це відбувається за допомогою термолокаторів та органів нюху. За допомогою слуху встановлюється присутність предмета, який звучить, і визначається його напрямок. Органи зору, наприклад глибоководних кальмарів, крім звичайних очей, мають ще т. зв. термоскопічні очі, які розкидані по усій нижній поверхні хвоста та здатні вловлювати інф­рачервоні промені.

Термолокатори змій дуже чутливі до зміни температури навколишнього середовища. За їх допомогою змія виявляє невеликих теплокровних звірів і птахів. Не звуки і не запах, а те­пло тіла видає змії її жертву. Тепловий локатор змій реагує на різницю температур в 0,001 °С.

Відомі навігаційні здатності птахів, риб і комах орієнтуватись за Сонцем і зірками, а також магнітного чуття багатьох організмів. Встановлено, що зоровий апарат птахів дуже добре при­стосований для реєстрації рухів під час польоту та виробляє умовні рефлекси на певні години доби, що дає певні переваги під час спостереження за Сонцем. Завдяки своєму біологічному "годиннику" бджоли мають гідну орієнтаційну пам'ять. Не бачачи по кілька тижнів денне світ­ло, бджоли пам'ятають сонячний азимут для будь-якої пори дня. Також експериментально до­ведено, що бджоли уміють точно "розраховувати" нічний шлях Сонця за знайомим їм денним шляхом. Сонячний промінь допомагає деяким видам мурашок орієнтуватися в їх подорожах. Природа наділила пустинних мурашок, а також співочих пташок з родини славкових, що походять з країн Північної Європи, прекрасним механізмом для орієнтування за зірками в їх далеких подорожах. Зорі не тільки вночі, а й удень є світловим компасом для них.

Відчуваючи зміни температури, вологості, освітлення та інших природних чинників, живі організми пристосувались регулювати надходження до них необхідної кількості тепла, вологи, світла. Вони тимчасово змінюють свою форму або положення у просторі. Як показує практика, усі живі індивіди мають масивну фізичну адаптацію до цих явищ та навколишнього середовища. Вивчення нервової системи людини і тварин, моделювання нерво­вих клітин і нейронних мереж під час винайдення нових технічних пристроїв, кібернетичних систем відкривають нові можливості у створенні штучних адаптивних структур.

Здатність до фільтрування та сортування. На основі функції мантійної порожнини молюсків фільтрувати і сортувати частини, які зна­ходяться у воді, почали споруджувати технічні берегові очисні системи. Звичайно, такі систе­ми постійно удосконалюються, тому що водне середовище може бути надто забруднене.

Наслідування нано- і мікробудови. Листя лотоса відштовхують бруд та воду. Дослідження їхньої будови під електронним мі­кроскопом дало можливість німецькому ботаніку В. Бартлону у 70-х роках минулого століття перенести нано- і мікроструктури рослини на технічні поверхні. Це уможливило створення фа­садних фарб, що не забруднюються, і скла, що самоочищаються, які тепер використовуються у камерах стеження на автобанах.