Биодезайнерские модели как средство экспериментального исследования

Сравнивая вещественные и идеальные модели, необ­ходимо отметить их следующее важное гносеологичес­кое различие. Несмотря на то, что вещественные модели создаются для определенных целей человека, они су­ществуют объективно по законам, относительно незави­симым от человека.

Идеальные модели, воспроизводя те же явления, что и вещественные, существуют лишь в сознании познаю­щего субъекта и «функционируют» только благодаря его мысленным операциям. В этом смысле они весьма «гибкие» и поддаются быстрым трансформациям.

В то же время вещественные модели уже относятся к определенной среде практической деятельности и от них значительно ближе к реализации биодизайнерских идей в практике. Оперирование же мысленными идеями – это область теоретической (умственной) деятельности, складывающейся как из логического мышления, так и из процессов творчес­кого воображения. Однако такое разделение не означает наличия резких границ между вещественной и мыс­ленной моделью, между практикой и теорией моделирования, тем более когда дело касается научного экспериментально – вещественного моделирования ( есть и другой род вещественных моделей – образцы, стандартные экземпляры, выпускаемые на практике, эксперимен­тальное производство, к которым мы обратимся ни­ же).

Эксперимент рассматривается наряду с производст­вом и общественно – преобразующей деятельностью как одна из основных форм практики. Эксперимент выража­ет активное отношение человека к действительности.

Бидизайнерский эксперимент в виде ве­щественных моделей также представляет собой наиболее активную форму связи теории с практикой, дизайна с живой природой. И здесь очень важно не пре­вращать бидизайнерский эксперимент в наблюдение, в простую пробу и испытание. Такого рода «эксперименты» можно наблюдать и у животных – лошади, нащупывающие ногами рискованный спуск, кошки, испытывающие лапой степень теплоты молока, и т. д.

Сущность эксперимента в архитектурной бионике включает не только активность, действенность позна­ния, но и предметную деятельность. И если в естествен­ных науках – это активное, предметное воздействие на природу, то в биодизайне предметность заключается в созидании конкретных моделей, в которых заложена преобразующая идея дизайнерской действительности , и в этом же заключено активное отноше­ние экспериментатора к внешнему миру.

В науке установлены следующие позиции, определяю­щие понятие эксперимента, которые мы дополняем своими соображениями, относящимися к исследуемому нами предмету.

Активное отношение человека к внешнему миру. Под этим нужно понимать, с нашей точки зрения, два момента. Первый – выполнение в процессе эксперимента общественной задачи. Второй момент – преобразование внешнего мира (живой природы), присутствующее в бидизайне в случае организации дизанерско - природнойсреды.

Практическое реальное выделение изучаемых связей и умение их очистить от других, случайных, ненужных связей, не имеющих значения для дизайнерских элементов, что также аналогично процессу абстрагирования в теоретическом мышлении.

Первый этап – создание относительно крупно – масштабной гипотетической действующей конструктив модели (1-го рода) без предварительного эксперимента с испытанием биологического объекта на конст­руктивные свойства. Подразумевается использование принципов построения конструктивной формы – идеи конструктивистской формы и, как говорят инженеры, возможной «игры» в конструкции. Фактически это путь открытия изобретательства новых конструкций форм и систем, не исключающий и совершенствования отдельных их цементов.

Второй этап – получение единства конструк­тивной формы и конструктивных материалов, соответ­ствующих исследуемому биологическому объекту, а также теоретических выводов о напряженном состоя­нии и возможной системы расчета конструкции. Этот результат приобретает вид относительно крупномас­штабной действующей конструктивной модели 1-го рода, в которой проводится при помощи соответствующих технических средств корректировка механической работы и ее тектонических свойств. В моделировании неизбежно возникает необходимость изучения и эстетических свойств конструктивной формы (ритмика, пропорции, симметрия и т. д.). Таким образом, в процессе моделирования продолжается субъективная деятельность эксперимента­ тора. Вместе с тем к ней присоединяются объективные моменты – сама модель (фактически, эксперименталь­ная установка) и технические средства ее испытания и анализа.

Теоретической основой физического моделирования должна быть теория подобия. В данном случае, который связан с конструированием дизайнерских форм, подразумевается теория подобия, относящаяся к механи­ческому движению. В формулировку теоремы подобия включаются ограничительные условия о качественной однородности подобных систем : «Чтобы физические процессы были подобны друг другу, необходимо и достаточно, чтобы они были качественно одинаковыми, а их одноименные определяющие критерии подобия имели одинаковую величину.

Однако теория подобия, ограничивающая сходство моделей с натурой лишь их физическими свойствами, в частности механическим движением, не дает полной картины отражения действительности и часто приводит к грубым ошибкам. В моделировании большое значение имеют не только фи­зические свойства, но и единство физических и прост­ранственно – геометрических свойств, обусловленных как механическим движением, так и более сложными, биологическими процессами, не говоря уже о психологичес­ких моментах восприятия формы и ее эстетических свойств.

Практика моделирования природных объектов во всех случаях выходит за пределы сравнительно ограниченного круга механических явлений и принимает форму более абстрактной теории подобия – изоморфизма, основанной на применении математических способов моделирования.

Изоморфизм и представляет собой взаимно однозначное (двухстороннее) соответствие систем, хотя понятие изоморфизма относительно и является строгим только для выделенных анализом элементов и связей.

Близко к понятию изоморфизма гомоморфизм. Оно обозначает случаи меньшего сходства по сравнению с изоморфизмом. Если отношение фотографического отпечатка и негатива – это хорошая иллюстрация изоморфизма, то отношения между географической картой и местностью являют собой пример го­моморфизма. Однако и изоморфизм, и гомоморфизм основываются на родственных связях вещей.

Основой изоморфизма является тождество математической формы законов разных областей природы – механических, электрических, термодинамических, тепло­вых и т. д., т. е. источником аналогий являются основные принципы существования материи, наличие в природе и в обществе закономерностей, отражающих общий характер некоторых форм движения (в широком смысле этого слова).

Еще более общим, чем математический, является метод моделирования, применяемый в кибернетике. Рамки его применения значительно расширяются. Он проникает в области, которые до этого многие философы и естествоиспытатели, опасавшиеся возрождения механицизма, считали запретными для моделирования, т. е. в области биологических и социологических систем и процессов. Кибернетический метод моделирования проявляется и в том, что он дает возможность абстрагироваться не только от конкретных форм вещей и явлений, но и от ряда конкретных и специфических отношений между элементами, т. е. от частных законо­мерностей. Кибернетика фиксирует свое внимание на общих законах функционирования управляющих и самоорганизующихся систем независимо от того, являют­ся ли они социальными процессами, техническими устройствами (машинами), созданными человеком, или живыми организмами.

В бионике на этапе бионического экспериментального моделирования возможно также воспроизведение функционального, поведенческой процесса живой природы (технология производств; материалов, моделирование роста и развития природных структур – алгоритма взаимодействия этапов роста и др.).

В этом случае используются технические средства, а задачу которых не входит воспроизведение в модели всех конструктивных деталей оригинала. Причем, имеется стремление к совершенствованию структуры (на пример, конструкции), к приданию ей гибкости, надежности, экономичности и т. д. на основе изучения оригинала.

Возможна и другая линия – моделирование структуры (конструкции) оригинала, выполняющей те иле иные функции, например трансформации. В этом случае система движения элементов в пространстве, удовлетворяющая определенным функциям организма, тесно связана с его структурой и формой отдельных его элементов (спиралевидное раскрытие элементов цветка флоксы, радиальное – лепестков календулы и пр.). Сюда же входит наличие каналов обратной связи, по которым циркулируют вода или газы, регулирующие давление в узлах, а следовательно, и движение элементов формы организма. Поэтому изучение структуры может стать основанием для расширения функциональных возможностей моделируемого объекта (трансфор­мируемая кровля, координация движения элементов конструкции зданий в сейсмических условиях, амортизация вибрации звуковых стрессов и т. п.).