Природа – непревзойдённый инженер, предоставляющий человечеству готовые, проверенные временем модели для решения самых сложных задач. Для их изучения существует наука биомимикрия (она же бионика).
И это действительно работает.
Высокоскоростной поезд «Синкансэн» в Японии стал значительно тише и быстрее благодаря тому, что его головная часть была спроектирована по подобию клюва зимородка – птицы, которая может бесшумно нырять в воду с минимальным сопротивлением.
Принципы естественной вентиляции термитников были использованы для проектирования энергоэффективных зданий (например, офисного центра Eastgate Centre в Зимбабве), которые поддерживают стабильную температуру без использования кондиционеров.
Эффект лотоса (способность листа лотоса к самоочищению за счет микроскопической структуры, отталкивающей воду и грязь) лёг в основу создания самоочищающихся красок, стёкол и водонепроницаемых тканей.
Разработка некоторых бионических протезов и роботов вдохновлена принципами движения и анатомией животных (гепарда, слоновьего хобота) для достижения высокой манёвренности и адаптивности.
И вот сейчас – новый интереснейший результат. Учёные Пермского Политеха воспроизвели универсальный механизм самоорганизации в поведении императорских пингвинов.
В суровых условиях Антарктиды тысячи этих птиц без централизованного управления формируют плотные скопления для коллективного выживания. При достижении критической численности стая спонтанно переходит к организованным вихревым движениям – замёрзшие с краёв птицы постепенно перемещаются к тёплому центру скопления. Это обеспечивает циклическое перемещение особей с холодной периферии к теплому центру и обратно, позволяя всей популяции выжить.
Несложно написать единую программу, которая заставит «стаю» роботов поступать так же. Но это будет централизованное управление, которого у пингвинов явно нет. Пермским исследователям удалось, однако, заставить роботов вести себя, как пингвины, основываясь только на программах каждого робота, без сетевого взаимодействия. При малой численности роботы формировали неподвижную кристаллоподобную структуру. Однако при превышении порога численности (около 110 объектов) в системе спонтанно возникло вихревое движение: «замёрзшие» роботы просачивались внутрь, а согревшие удивительным образом постепенно оказывались снаружи.
Авторы уверены, что воспроизведённый ими принцип поведения может быть полезен в самых разных областях. Приводят такой пример:
«Можно внедрить нанороботов, которые будут доставлять лекарства к месту образования опухоли, ориентируясь на специфические биомаркеры больных клеток. Сами агенты будут представлять собой микроскопические капсулы, заполненные лечебным препаратом. Когда они соберутся в одном месте в большом количестве, то повысят общую температуру, что высвободит термочувствительное лекарство прямо в нужной точке и минимизирует воздействие на здоровые ткани».
Звучит замечательно. Спасибо пингвинам и пермским учёным за интересную работу и открытие новых перспектив!
