Ó 2014 г. Глотов В. А., Васильева В. М., Индыкова А. А.

(glotov.doc)

В настоящей работе предлагается новый подход для решения специальных дизайнерских задач на основе знаний, полученных при изучении структурных аспектов различных природных объектов: растений и животных.

Ключевые слова: дизайн, растения, животные.

Есть тонкие властительные связи

Меж контуром и запахом цветка.

Так бриллиант невидим нам, пока

Под гранями не оживет в алмазе

Брюсов В. Я. Сонет к форме [2].

Инженерные аспекты строения живых организмов изучает бионика. Бионика [от греч. bion – элемент жизни, буквально живущий] – это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов [3]. Термин «бионика» был придуман майором ВВС США Джеком Стилом, который впервые доложил о новом научном направлении на организованном ВВС симпозиуме в Даймоне в 1959 году [4, 10].

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи (1452-1519), который был гениальным человеком: великим художником, написавшим картины, которыми до сих пор восхищается все человечество; выдающимся ученым, оставившим глубокий след во многих разделах науки от математики до анатомии; крупным инженером, автором разнообразных изобретений [5].

Изучение морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов необходимо для выдвижения новых идей, как в технике, так и в искусстве [1] .

Известный советский учений и изобретатель радиолокации П. К. Ощепков сформулировал пять принципов поиска нового [7]:

1. Анализ поставленной перед собой задачи с точки зрения ее своевременности и общественной потребности в ней. Раскрытие внутренних противоречий в процессах, обусловивших или обуславливающих постановку задачи.

2. Проверка правомерности постановки задачи с тоски зрения общих законов природы.

3. Проверка осуществимости задачи на современном уровне науки, техники и производства.

4. Разработка общей схемы решения задачи и выбор основного, т.е. определяющего эксперимента.

5. Анализ полученных результатов головного эксперимента и нахождения диалектической взаимосвязи с поставленной задачей.

П. К. Ощепков подчеркивал, что надо тщательно изучать все, что уже сделано для решения задачи в мировой практике, чтобы не изобретать вновь изобретенное ранее и не повторять пройденных этапов.

В процессе эволюции в течение нескольких миллиардов лет Природа нашла и апробировала на живых организмах множество технических решений самых разнообразных проблем и задач, которые позволили им успешно приспосабливаться к различным, порой враждебным условиям внешней среды, изменять ее и приспосабливать для себя, выживать в борьбе за существование. Найденные технические решения всегда оптимальны, т.е. наилучшие из всех возможных для данных условий. Они являются компромиссом между огромным количеством требований, предъявляемых к организму для успешного выживания, и физическими, химическими и биологическими факторами окружающей среды, постоянно воздействующими на этот организм [9].

Когда дизайнер работает над проектом, у него возникают разнообразные идеи, как решать те или иные структурные задачи, встающие перед ним.

Обычно, возникающие идеи носят интуитивный характер, основывающиеся на личном опыте дизайнера; знаниях, полученных при освоении профессии и моделировании ситуации. Невозможно определить сразу, насколько оптимальны такие технические решения. Ошибки обнаруживаются значительно позднее, когда объект, над которым работал дизайнер, вводится в эксплуатацию. Например, люди не хотят ходить по дорожкам, предложенными дизайнером, а выбирают более удобные тропинки через клумбы и газоны.

Оптимальные решения структурных задач целесообразно находить на основе структурной бионики - раздела бионики, занимающимся изучением структурных аспектов живых организмов. Необходимо наблюдать за объектами живой Природы, изучать инженерные аспекты их морфологии, подвергать их структурному анализу, строить модели [6, 8. 9].

Многоклеточные организмы могут содержать огромное количество клеток (от нескольких единиц до нескольких сот миллиардов). Погружаясь в пространство живого, мы сталкиваемся с явлениями галактического и метагалактического масштаба. По современным данным наша галактика Млечный путь содержит сотни миллиардов звезд. Каждый вид живого организма можно уподобить галактике, в которой действуют универсальные законы Природы и которая неповторима в своем роде (рис. 1).

m81deep_hallas P7040005

Рис. 1. Спиральная галактика (фотография телескопа Хаббл) и Садовая улитка.

Изучая макроскопические, макро-микроскопические, микроскопические и ультрамикроскопические аспекты формы живых организмов, мы уподобляемся космическим путешественникам в неведомые миры. Перед нами открываются фантастические конструкции удивительной красоты, гармонии и целесообразности. Необходимо исследовать эти миры и стремиться понять их. Эта задача стоит перед структурной бионикой (рис.2).

P7040006

Рис. 2. Биологические структуры. Кактус.

Кто должен заниматься структурной бионикой? Различные аспекты структурной бионики могут быть интересны специалистам разных направлений: биологам, математикам, физикам, инженерам-конструкторам и, наконец, дизайнерам. Для того, чтобы дизайнеры могли эффективно работать на стыке структурной бионики и дизайна, кроме обязательного освоения основного ремесла, необходимо усилить биологические и инженерно-технические аспекты их образования. Уровень теоретической подготовки дизайнеров должен позволять им свободно читать биологическую и техническую литературу, быстро осваивать необходимые для работы разделы математики, физики, механики; они должны свободно владеть современными информационными технологиями, уметь «разговаривать» с биологами и инженерами на одном языке, иметь навыки системного мышления. Формирование такого специалиста потребует введение спецкурсов биологии, математики, физики, биомеханики, структурной бионики, философии и др.

Задача модернизации России, поставленная Президентом, требует принятия неординарных решений. Нам не нужно каждый раз оглядываться на Запад и на Восток, перед тем как принять какое-то прорывное решение. Нужно смело двигаться вперед. Только таким путем можно достичь успеха и оставить позади, так называемы, развитые страны.

Для развертывания работ на стыке структурной бионики и дизайна в Смоленском филиале РГТЭУ, осенью 2010 г., создана, в рамках Студенческого научного общества, экспериментальная Студенческая научно-исследовательская лаборатория структурной бионики и дизайна. Сотрудниками лаборатории стали студенты-дизайнеры. Лаборатория временно базируется на кафедре анатомии человека Смоленской государственной медицинской академии, по месту основной работы научного руководителя лаборатории, где имеется специальное оборудование для проведения научных исследований. Студенты-сотрудники лаборатории были разбиты на 4 самостоятельные исследовательские группы, которые по графику в свободное от основной учебы время, не реже одного раза в неделю, проводят научные исследования. Они выбирают биологический объект и исследуют его формы под стереоскопическим микроскопом, изучают и фотографируют интересные биологические структуры (рис. 1 и 2), делают их зарисовки и анализируют конструктивные идеи с точки зрения применения их в дизайне (рис. 3). Параллельно студенты изучают необходимую биологическую и техническую литературу.

Выров В

Рис. 3. Реализация идеи.

Несомненно, что работа в Студенческой научно-исследовательской лаборатории структурной бионики и дизайна будет хорошей школой для ее сотрудников. Она позволит студентам приобрести навыки самостоятельной научно-исследовательской работы, расширит их кругозор, заложит основы формирования дизайнера-инженера нового типа. Процесс модернизации России нуждается в таких специалистах. Может быть, в будущем, когда сотрудники лаборатории крепко «станут на крыло», структурная бионика поможет им творчески и неординарно решать сложные практические вопросы проектирования.

Великий архитектор А. В. Щусев писал: «Необходимо также внимательное изучение явлений природы, которому великие мастера классики придавали громадное значение. Архитекторы, стремящиеся создать совершенное произведение искусства, должен изучать природу подобно тому, как авиаконструктор изучает живые летающие существа… Наряду с меняющимися формами природы и жизни есть и нечто вечное, а именно закон красоты и гармонии, которые проявляются одинаково в жизни природы и человека» (цит. по [1]).

Литература

1. Архитектруная бионика /[Ю. С. Лебедев. – М.: Стройиздат, 1990. – 268 с.

2. Брюсов В. Я. Сочинения. В 2-х т. Т. 1. Стихотворения и поэмы /Сост., вступ. Статья и коммент. А. Козловского. – М.: Худож. лит., 1987. – С. 29.

3. Большая Советская энциклопедия (в 30 томах). Гл. ред. А.М. Прохоров . – 3-е изд. – М.: Сов. энцикл, 1970-1977 гг. – CD-ROM. На 3-х дисках.

4. Вудсон У. Е., Коновер Д. В. Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников-конструкторов. Перевод с англ. к.фил.н. А. М. Пашутина. Под ред. В. Ф. Венда. – М.: Мир, 1968. – 518 с.

5. Геташвили Н. В. Леонардо. – М.: ОЛМА Медиа Групп, 2011. – 128 с. (Галерея гениев).

6. Глотов В. А. Структурный анализ микрососудистых бифуркаций. (Микрососудистый узел и гемодинамический фактор). – Смоленск: АО «Ам ипресс», 1995, - 251 с.

7. Ощепков П. К., Жизнь и мечта. - М.: Моск. Рабрчий.- 1977. - С.132.

8. Петухов С. В. Биомеханика, бионика и симметрия. – М.: Наука, 1981. – 240 с.

9. Розен Р. Принцип оптимальности в биологии. – М.: Мир, 1969. – 215 с.

10. Steel J. E. at al., Bionics Syvposium: Livin Prototypes, the Key to New Technology, Air Force Wright Air Development Div. TP № 60-600, 1960 (Цит. по [4]).

STRUCTURAL BIONICS AND DESIGN

Glotov V. A., Vasiljeva V. M., Indikova A. A.

In the real work new approach is offered for the decision of the special designer tasks on the basis of the knowledge got at the study of structural aspects of different natural objects : plants and animals.

Key words: design, plants, animals.

Студенческая научно-исследовательская

лаборатория структурной бионики и дизайна

Научный руководитель д.м.н., профессор Глотов В. А.

Филиал ГОУ ВПО РГТЭУ в г. Смоленске

Кафедра анатомии человека

ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия»

Минздрава РФ

Ó 2014 г. Глотов В. А., Васильева В. М., Индыкова А. А.

Есть тонкие властительные связи

Под гранями не оживет в алмазе

Литература

STRUCTURAL BIONICS AND DESIGN

Поступила в редакцию 13.12.2014