На uCrazy 8 лет 11 месяцев
Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели
Вот захотел ты мотоцикл, а мотоциклов ещё не существует. Ты же не будешь изобретать его с нуля? Скорее, ты возьмёшь у соседа велосипед, нарисуешь с него чертёж, разберёшься, что именно тебе нужно добавить и как доработать конструкцию. И только потом начнёшь строить мотоцикл. Ну а что, у бионики этот способ работает.
В итоге твой мотоцикл будет выглядеть как-то так...
Бионика, на Западе известная под названием биомиметика, — это научная дисциплина на стыке биологии, физики и кибернетики. Её главная задача — находить и копировать решения, принципы и системы, уже существующие в природе. Официально наука существует с 1960 года, но по факту, организмы вдохновляют исследователей на протяжении столетий.
Чем дальше в прошлое, тем более недостоверной становится информация о влиянии животных на науку, поэтому мы не будем зарываться слишком глубоко. В последнее десятилетие XIX века физик Николай Жуковский увлёкся изучением аэродинамики птичьего крыла и смог вывести формулу, описывающую принципы его работы. Спустя несколько лет и целую гору экспериментов он разработал теорию, описывающую механизм полёта любого крылатого объекта. Его работы заложили базу самолётостроения. Так птицы научили человека летать.
А вот лягушки научили компьютеры отсеивать ненужную информацию и рисовать шикарные картины. Глаз амфибии заметно отличается от человеческого. У него ниже разрешение, посредственное цветовосприятие, и он отвратительно работает с неподвижными объектами. Но зато как он обрабатывает информацию!
Все полученные изображения лягушачий глаз самостоятельно анализирует по 4 критериям, классифицирует и отправляет зашифрованные данные в мозг. Информатики использовали этот же принцип при создании ретинатрона, прибора, способного отделять важные радиолокационные сигналы от бесполезного белого шума.
А потом слегка переработали его, добавили обратную связь и получили перцептрон — первую в мире нейросеть. Её представили миру 13 сентября 1960 года, на симпозиуме в американском городе Дайтон. С этого симпозиума бионика начала свой отсчёт.
За 62 года существования дисциплины люди смогли скопировать у природы множество необычных решений. Паутина стала прототипом для сверхпрочных материалов нового поколения, изучение болтовни китов и дельфинов позволило серьёзно прокачать сонары. Даже членистоногие пригодились: глаза омара поделены на квадратные сегменты и отлично фокусируют свет. Люди скопировали эту технологию и пытаются применить её в строительстве высокоточных рентгеновских аппаратов и телескопов. Первые прототипы уже проходят испытания.
Но и это ещё не всё, чем дисциплина может вас удивить. Летом 2022 года учёные создали микроскопический электродвигатель целиком из органики! Он создан под впечатлением от АТФ-синтазы, белка-электродвигателя. Эта молекула создаёт АТФ, универсальный переносчик энергии внутри клетки.
Прототип получился больше оригинала, аж 500 нанометров, но и энергии он даёт примерно в 2 раза больше. Если немного переработать самодельный двигатель, то он поможет в управлении целым рядом сложных химических реакций. И, что самое важное, клетку можно заставить производить его самостоятельно. Но это уже совсем другая задача, в которой не обойтись без новых заимствований.
На сегодняшний день это, пожалуй, самое навороченное изобретение бионики. Но точно не последнее — потенциал науки не уступает потенциалу живой природы. А значит, он практически безграничен.
Бионик пытается украсть у зелёных водорослей их цвет. И, что характерно, у него получится. Сегодня мы используем хлорофилл растений в качестве пищевого красителя.
Чем дальше в прошлое, тем более недостоверной становится информация о влиянии животных на науку, поэтому мы не будем зарываться слишком глубоко. В последнее десятилетие XIX века физик Николай Жуковский увлёкся изучением аэродинамики птичьего крыла и смог вывести формулу, описывающую принципы его работы. Спустя несколько лет и целую гору экспериментов он разработал теорию, описывающую механизм полёта любого крылатого объекта. Его работы заложили базу самолётостроения. Так птицы научили человека летать.
Если кратко, форма птичьего крыла такова, что давление воздуха снизу превышает давление сверху. И воздух сам выталкивает крыло наверх.
А вот лягушки научили компьютеры отсеивать ненужную информацию и рисовать шикарные картины. Глаз амфибии заметно отличается от человеческого. У него ниже разрешение, посредственное цветовосприятие, и он отвратительно работает с неподвижными объектами. Но зато как он обрабатывает информацию!
Смотрит на тебя с презрением из под собственных глазных шторок.
Все полученные изображения лягушачий глаз самостоятельно анализирует по 4 критериям, классифицирует и отправляет зашифрованные данные в мозг. Информатики использовали этот же принцип при создании ретинатрона, прибора, способного отделять важные радиолокационные сигналы от бесполезного белого шума.
Ловкость картошки, реакция лягушки!
А потом слегка переработали его, добавили обратную связь и получили перцептрон — первую в мире нейросеть. Её представили миру 13 сентября 1960 года, на симпозиуме в американском городе Дайтон. С этого симпозиума бионика начала свой отсчёт.
Знакомьтесь, это модель нейросети в советском учебнике 1976 года.
За 62 года существования дисциплины люди смогли скопировать у природы множество необычных решений. Паутина стала прототипом для сверхпрочных материалов нового поколения, изучение болтовни китов и дельфинов позволило серьёзно прокачать сонары. Даже членистоногие пригодились: глаза омара поделены на квадратные сегменты и отлично фокусируют свет. Люди скопировали эту технологию и пытаются применить её в строительстве высокоточных рентгеновских аппаратов и телескопов. Первые прототипы уже проходят испытания.
Это прибор «Lobster Transient X-ray Detector» и его создатели. Его задача – следить за сверхмассивными звёздами и чёрными дырами.
Но и это ещё не всё, чем дисциплина может вас удивить. Летом 2022 года учёные создали микроскопический электродвигатель целиком из органики! Он создан под впечатлением от АТФ-синтазы, белка-электродвигателя. Эта молекула создаёт АТФ, универсальный переносчик энергии внутри клетки.
Электронный микроскоп подсказывает нам, что АТФ-синтаза выглядит вот так. Специально для автомобилистов: снизу статор, сверху ротор.
Прототип получился больше оригинала, аж 500 нанометров, но и энергии он даёт примерно в 2 раза больше. Если немного переработать самодельный двигатель, то он поможет в управлении целым рядом сложных химических реакций. И, что самое важное, клетку можно заставить производить его самостоятельно. Но это уже совсем другая задача, в которой не обойтись без новых заимствований.
На сегодняшний день это, пожалуй, самое навороченное изобретение бионики. Но точно не последнее — потенциал науки не уступает потенциалу живой природы. А значит, он практически безграничен.
Комментариев пока нет
