книги из ГПНТБ / Мамыкин, И. П. Аналогия в техническом творчестве гносеологический анализ

нов человека: молот — проекция руки, насос — проекция сердца, пила — проекция зубов, те­ леграф — проекция нервов 44. Некоторое раз­ личие между взглядами Аристотеля и Каппа состоит в том, что Аристотель говорил о пер­ вых примитивных орудиях труда, Капп же — обо всех без исключения, как простых, так и сложных. Характерно, что Э. Капп умалчивал о промежуточных этапах, ведущих ко многим

сферу органами человека. Теория органопроек­ ции нашла лишь немногих сторонников. Что же касается абсолютизации роли природных про­

всевозможные средства передвижения, начиная от крыльев Дедала. Человек только и занимал­ ся тем, что подражал животным. Правда, коечто он придумал самостоятельно: например, колесо или получение энергии непрямым пу­ тем— сначала от солнца, путем поедания дру­ гих живых существ, а затем при помощи паро­ вой машины и всякими иными способами, но в конечном счете от того же солнца, пока, на­ конец, он не освоил реакции расщепления, а совсем недавно даже и синтеза. Если, одна­ ко, исключить источники энергии и колесо, то большая часть созданного человеком носит ха­ рактер подражания» 45.

120

Следует отметить, что для Мак-Каллока безразлично, имелось ли в действительности подражание или же человек разработал изо­ бретение без оглядки на природу. Для него как специалиста по бионике важен лишь факт сходства между природными формами и тех­ ническими устройствами.

Сторонники второй концепции односторон­ не подчеркивали различия между природой и техникой, утверждая, что генеральный путь развития техники не имеет ничего общего с подражанием природе. Эта концепция обо­ сновывалась фактами утраты орудиями труда первоначального сходства с живыми организ­ мами и неудачными попытками скопировать живые организмы, характерными для XVIII—

XIX вв.

Все это, по-видимому, усиливало убежде­ ние в невозможности использования принципов живых организмов в технике. Так, известный русский патентовед П. Энгельмейер предосте­ регал начинающих изобретателей от типичной, по его мнению, ошибки — копирования орга­ низма 46. П. Энгельмейер не отвергал начисто сходства между природой и техникой, исполь­ зовал в своих работах аналогии между техни­ ческими устройствами и живыми организмами. Он лишь запрещал пользоваться этими фак­ тами сходства методически. Эту же мысль об­ разно выразил чешский писатель К. Чапек: «Человеку удалось догнать природу только в тех случаях, когда он приступил к делу иначе, чем она.

...Веревочник, свивая веревку, платье, дви­ жется способом, как раз обратным тому, кото­

121

рым движется паук, ткущий свою паутину. Если бы человек вздумал подражать пауку, он никогда не изобрел бы ткацкого станка. Вся техническая фантазия человека состоит в том, чтобы взяться за дело не с того конца, с кото­ рого берется природа, я сказал бы, с прямо противоположного» 47.

Специфические особенности техники абсо­ лютизировали некоторые историки техники.

Друга.

Несмотря на эти споры историков техники, истина состоит в том, что природные прототи­ пы всегда играли значительную роль в разра­ ботке новых технических средств. Идея исполь­ зования природных прототипов в инженерной практике к тому же получила определенное теоретическое оформление.

Первый симпозиум по бионике, проведен­ ный в Дайтоне (США) в сентябре 1960 г., вы­ двинул девиз: «Живые прототипы—ключ к но­ вой технике». По общему признанию, он пра­ вильно определяет направление бионических исследований. Тем не менее эта идея не явля­ ется чем-то совершенно новым.

Нельзя, однако, забывать о качественном различии между подходом бионики к имити­ рованию живых организмов и тем подходом, который сложился в инженерной практике за-

122

долго до того, как появилась бионика. Сов­ ременный этап имитирования живых организ­ мов можно определить как «бионический», а предшествовавший ему — как «добионический».

В добионический период природные формы весьма часто повторялись бессознательно, сти­ хийно. Характерная же особенность биони­ ческого этапа состоит в том, что природные прототипы используются целенаправленно, си­ стематически. Бионика ставит задачу созна­ тельно руководствоваться опытом природы, предотвращая повторное «открытие» в техни­ ке решений, подобные которым уже давно су­ ществуют в природных условиях. При этом круг изучаемых объектов живой природы зна­ чительно расширяется.

В период, предшествующий возникнове­ нию бионики, моделировались преимущест­ венно живые системы организменного уровня. Это, по-видимому, связано с тем, что харак­ теристики этих систем во многих случаях легче обнаружить: они нередко доступны прос­ тому наблюдению. В настоящее время в пол­ ном соответствии с тенденциями развития био­ логии широко исследуются с целью техни­ ческого воспроизведения и другие, более глу­ бокие и более высокие уровни организации природных объектов.

Движение к изучению все более глубоких уровней организации материи связано с ха­ рактернейшей тенденцией современной техни­ ки — миниатюризацией. Современная техника стремится «включить в работу» все более мелкие образования материи, сделать их при­

123

вычными компонентами приборов и машин. Дж. Бернал высказал твердое убеждение в том, что «до конца XX века молекулы должны стать столь же удобоиспользуемыми, какими были зубчатые колеса и цилиндры в XIX ве­ ке» 49.

В этом направлении весьма показательны работы крупнейшего специалиста в области радиотехники М. С. Неймана. В них исследу­ ются различные аспекты проблемы микроми­ ниатюризации дискретных электронных эле­ ментов и использование индивидуальных мик­ ропроцессов для целей обработки информа­ ции. С этой точки зрения рассматриваются процессы передачи наследственной информа­ ции в клетках ДНК и РНК. Автор приходит к выводу, что после соответствующих иссле­ дований могут быть установлены методы ис­ кусственного построения аналогичных инфор­ мационных машин с микроэлементами, со­ стоящими из отдельных молекул и атомов50.

Пути непосредственного имитирования надорганизменных уровней организации не так очевидны. Но уже выявлены определенные возможности и в этом направлении, в част­ ности в отношении популяционно-видового уровня. Известно, например, что расположе­ ние уток или аистов в стае таково, что обес­ печивает наилучшие условия для преодоления сопротивления воздуха движению отдельных особей.

В связи с более глубоким изучением жи­ вых систем выявляются все новые их свойст­ ва, представляющие интерес для техники. До недавнего времени при имитировании при­

124

родных прототипов использовались преиму­ щественно закономерности механического ха­ рактера, законы физики и химии. В настоя­ щее время бионика добивается воспроизведе­ ния собственно биологических процессов. Особенно большое внимание обращается на информационные процессы.

В недавнем прошлом биология преимуще­ ственно пользовалась услугами техники, очень мало давая ей взамен. Лишь отдельные биологи применяли свои знания для построе­ ния новых конструкций. Ряд ценных для авиации опытов с птицами провел доктор медицины Н. А. Арепдт. Известный естество­ испытатель Г. Гельмгольц создал ряд при­ боров, основанных на знании устройства органов чувств. Талант биолога и инженера совмещался в деятельности советского изо­ бретателя А. М. Игнатьева. То же самое мож­ но сказать о А. Г. Бэлле, изобретателе теле­ фона. В целом же, однако, в предшествующий период аналогии между живыми организма­ ми и техническими устройствами использова­ лись скорее для объяснения строения органов и процессов жизнедеятельности, чем для соз­ дания новых конструкций.

Бионика открывает новый этап в отноше­ ниях между биологией и техникой. Связь между ними становится все более тесной и взаимообусловливающей: во-первых, методы моделирования и аналогии применяются для дальнейшего изучения органической природы и мыслительной деятельности человека; вовторых, биологические принципы применяются к построению технических конструкций.

125

Характерно, что аналогии между техни­ ческими конструкциями и живыми организ­ мами, использовавшиеся прежде для объяс­ нения строения организмов, в настоящее вре­ мя приобретают новое значение и звучание. Общеизвестно, например, что проведенные И. П. Павловым аналогии между организмом и машиной в настоящее время широко при­ меняются для теоретического обоснования ки­ бернетики и бионики. Структурные аналогии между растениями и строительными конструк­ циями, которыми раньше пользовались только биологи, приобретают теперь и инженерную направленность: на них опираются архитек­ торы при поиске новых строительных принци­ пов.

Сфера техники. Использование прототипов связано с относительно зрелым развитием техники. При использовании природных про­ тотипов, как уже указывалось, создаются

идеи, уже освоенные в определенной области техники. Новизна изобретения, таким обра­ зом, носит более относительный и локальный характер. Перенос технической идеи можно рассматривать как непосредственное продол­ жение ее жизни в новых условиях, как расши­ рение пределов ее применения.

Важной закономерностью развития техни­

126

сфере промышленности, обусловливает пере­ ворот в других сферах» 51.

Это влияние проявляется прежде всего в отраслях, связанных между собой как фазы единого общественного процесса: добываю­ щая и обрабатывающая промышленность, ма­ шиностроение и приборостроение и др. Это влияние имеет место и в отраслях техники, выполняющих параллельно сходные функции (например, различные виды добывающей про­ мышленности, виды транспорта). Такая зави­ симость выражается в переносе технических идей, решений и методов исследования.

Все известные виды техники в зависимости от обслуживаемых ими сфер общественной жизни можно разделить на две большие группы. Первую группу образует производст­ венная техника (средства и предметы произ­ водства, производственные процессы) 52. Ко второй группе относятся средства, которые че­ ловек использует вне производства, т. е. не­ производственная техника. «Наряду с произ­ водственной техникой,— пишет К. Тессман,— к технике совершенно очевидно относятся также технические приборы и агрегаты, при­ меняемые при исследованиях, на всех видах транспорта, в области связи, телевидения, фи­ зической культуры, в военном деле»53. Суще­ ственную роль играет также техника управле­ ния и потребительская (бытовая) техника 54. Между производственной и непроизводствен­ ной техникой происходит обмен идеями. Ре­ шающее значение в их взаимоотношении при­ надлежит производственной технике, которая определяет технический прогресс в целом55.

127

Непроизводственная техника заимствует до­ стижения техники производственной.

Наряду с этой действует и противополож­ ная тенденция — влияние непроизводственной техники на производственную. Важная роль здесь принадлежит военной технике. Англий­ ский ученый А. Кларк отмечает, что развитие авиации во многом обязано военным типам машин5б. Технические решения, вначале ис­ пользованные в армии, нередко применяются

ив промышленном производстве. Так, форма

ипринцип действия пулемета применяются при конструировании современных пневмати­ ческих приборов и устройств. В производст­ венных процессах используется также сила

взрыва.

Известное влияние на производственную технику оказывает техника бытовая. Во мно­ гих случаях она служила истоком зарожде­ ния производственной техники. Часы, напри­ мер,— первый автомат, созданный для прак­ тических целей.

Маркс указывал, что в XVIII в. часы впер­ вые подали мысль применить автоматы (в частности, пружинные) в производстве. Вме­ сте с мельницей часы были той материальной основой, на которой строилась подготовитель­ ная работа для перехода к машинной инду­ стрии 57.

Работы, выполнявшиеся прежде в домаш­ них условиях, в дальнейшем передаются круп­ ной машинной промышленности. При этом ра­ бочий инструмент на первых порах переносит­ ся непосредственно из бытовой техники, а не­ которые домашние орудия труда еще долго

128

сохраняют свою прежнюю форму. И в насто­ ящее время даже в высокоразвитых отраслях производства встречаются удачные решения, заимствованные из бытовой техники. Изобре­ татель Б. С. Егоров, например, в конструкции намоточного станка использовал для захвата провода крючок, аналогичный вязальному58.

Борьба за скорость в технических видах спорта рождает легкие и экономные конструк­ ции. Пример удачной компоновки дают гоноч­ ные автомобили, в которых одна и та же де­ таль выполняет несколько различных функ­ ций. Трубы охлаждения, например, являются вместе с тем и частью каркаса.

Происходит обмен идеями и между отрас­ лями производственной техники. Показатель­ ны в этом отношении водный и воздушный транспорт. Успехи управляемого воздухопла­ вания, особенно в его начальный период, бы­ ли в значительной мере подготовлены разви­ тием подводного плавания. Управляемое воз­ духоплавание заимствовало органы управле­ ния у подводных лодок (горизонтальные рули, стабилизаторы и др.) 59. Когда же авиация достаточно развилась, судостроители восполь­ зовались ее опытом при создании новых кон­ структивных форм (суда на подводных крыльях, использование при строительстве батискафов опыта конструирования аэроста­ тов).

В ряде случаев обращение за новыми ре­ шениями в какой-то определенной отрасли становится довольно регулярным. Снова мож­ но говорить о «ведущих» и «ведомых» отрас­ лях. Ведущими выступают обычно передовые