Люди успели изобрести немало полезных вещей, но далеко не все они обязаны своим появлением лишь человеческому уму. Есть изобретения, которые скопированы у природы и вставлены в то, что мы называем современным миром.
Мы уже давно подсматриваем новые идеи у матушки-природы. Те же застежки-липучки появились на одежде благодаря загнутым колючкам чертополоха. Человек научился почти всему, что имеет, позаимствовав у природы, которая создала свои творения с максимальной эффективностью, множество оригинальных и необычных идей. И надо сказать, что их отличает безупречная точность и экономия ресурсов.
По принципу работы крыльев насекомых создали ветряные мельницы. Наблюдая, как паук плетет паутину, человек научился делать сети. А жители островов Тробриан до сих пор используют паутину гигантских лесных пауков как рыболовные снасти. Люди переняли у животных даже такой прием, как охота.
На создание акваланга Жака Ива Кусто подтолкнули наблюдения за жучком, тянувшим за собой в воду пузырек воздуха. Наблюдения за шимпанзе позволили исследователям выявить ряд лекарственных растений и применить их для лечения людей. Двухфокусные очки копируют принцип действия глаз четырехглазой рыбы, которая дальнозоркую верхнюю часть глаза использует для наблюдения в воздухе, а нижнюю, близорукую,— в воде.
Устройство уха тюленя подсказало идею изобретения гидрофона, а изучение быстроходных рыб послужило толчком к борьбе с турбулентностью воды при движении морских и речных судов и повысило их скорость. Не остался без внимания и реактивный способ передвижения кальмаров — на кораблях появились копирующие это явление механические водометы. Часто спасающий моряков автоматический предсказатель непогоды сделан на основе «инфрауха» медуз.
Благодаря исследованиям листьев лотоса созданы самоочищающиеся покрытия. На основе принципа устройства оболочек голотурий (морских огурцов) созданы биомедицинские препараты, изучение зубов животных привело к созданию самозатачивающихся инструментов. При подсказке природы сделаны парашюты и дельтапланы, стрекозы дали идею вертолета. Разлагающийся со временем изоляционный и упаковочный материал создан на основе принципа природной переработки отходов при помощи грибов вешенок.
Некоторые рыбы-малютки чутко реагируют на сейсмические процессы. За пять — семь часов до землетрясения они начинают бешено метаться по аквариуму. В сейсмоопасных районах Земли они спасли тысячи жизней людей. Обычные золотые рыбки точнее лучших химических приборов определяют наличие ядовитых веществ даже в разбавленных в десять раз очищенных сточных водах.
Буровые машины представляют собой увеличенную механическую копию дождевых червей. Так же, как и они, буровые машины «проедают» землю и затем выпускают ее, непрерывно двигаясь вперед и оставляя позади себя большой тоннель.
Выдумки животных нередко помогают людям раздвигать границы исследования космоса, создавать новинки машиностроительной техники и продвигаться в создании искусственного интеллекта. Интереснейшие конструкции, которые создают представители животного мира, наводят на преднамеренные или непреднамеренные параллели с человеческим миром, и мы начинаем смотреть на природу как на неисчерпаемый источник изобретений и инженерных решений животных.
И здесь обнаруживаем, что наши технические достижения не такие уж выдающиеся, как мы привыкли думать. Продолжаем пользоваться чудесами науки и техники и часто упускаем из виду, что природа начала пользоваться некоторыми из них задолго до появления первого паровоза или компьютера. Пользоваться так, что это никоим образом не влияет на окружающую среду.
Новые изобретения нас удивляют и вдохновляют, но насколько они новые на самом деле? Животные посчитают их устаревшими. Судите сами. Изучив группу саламандр, ученые обнаружили, что эмбрионы этих существ содержат водоросли, которые живут внутри детенышей саламандры до их вылупления. Водоросли выживают, потребляя отходы, производимые эмбрионами детенышей саламандры, а взамен вырабатывают энергию и питание для развивающихся «детишек» саламандры.
Хобот слона состоит из более чем сорока тысяч мышц, и он такой же проворный, как и рука человека. Его универсальный дизайн вдохновил на создание роботизированной руки, и немецкая компания Festo разработала конечность, которая объединила в себе человеческие возможности и новые технологии. Робот имел четыре металлических когтя и, постоянно пытаясь захватить различные объекты, постепенно «понимал», какими мышцами «хобота», изготовленного из полиамида, ему необходимо двигать.
А какими вообще должны быть роботы? Всегда ли твердыми и металлическими? Оказывается, что не всегда. Группа итальянских исследователей обнаружила преимущества мягкого тела осьминога. «Дитя» изобретателей, обладающий способностью плавать, удерживать предметы и ползать, робот-осьминог использует намного меньше мощностей для своей работы.
В отличие от других машин, которые совершают геометрически правильные движения, робот-осьминог способен плавно сжиматься и скручиваться. У них нет жестких конечностей и неподвижных соединений, что является большим преимуществом. Роботам, смоделированным на основе жесткого каркаса, требуются сложные программы и механизмы, которые не позволят им столкнуться с другими объектами.
Естественно, их движения могут представлять опасность для окружающий людей. А вот мягкий робот намного безопаснее, потому что может скручиваться, принимая новую форму. Он прекрасно приспосабливается к окружающей обстановке, гибкое тело позволяет использовать его при проведении спасательных операций и прочих работ без предварительной перестройки программы.
До некоторого времени суперскоростные японские поезда, выезжая на большой скорости из тоннеля, давали оглушительный хлопок из-за формы носа локомотива. Причина в том, что поезд перед выходом из тоннеля создавал перед собой стену из сжатого воздуха, которая замедляет движение состава и увеличивает тем самым расход топлива. Решение этой проблемы подсказали… птицы.
Зимородок может похвалиться обтекаемым клювом, который облегчает ему ловлю рыбы. Благодаря заостренной форме своего клюва птица способна погружаться в воду без всплеска. Японский инженер Ейджи Накатсу понял, что нос поезда должен пронизывать воздух с большей эффективностью, и теперь почти все скоростные пассажирские экспрессы имеют длинный острый нос, который позволяет им бесшумно выезжать из тоннеля.
Поезд, развивающий скорость до 300 километров в час, испытывает меньшее сопротивление воздуха и потребляет меньше энергии. Кроме этого, японец взял кое-что и от совы, что позволило снизить уровень шума от движущегося состава. Конструкция носа локомотива очень похожа на совиные крылья, которые настолько бесшумны, что их не слышит даже мышь.
Англичанин Перси Шоу как-то раз обратил внимание на то, как автомобильные фары отражаются в кошачьих глазах, и придумал первые в мире дорожные отражатели, которые уже давно можно встретить повсюду.
Ученый Бернар Куртуа долгое время мучился, опытным путем выделяя вещество из водорослей, пока его кошка не разбила колбы. Их содержимое перемешалось, пошла реакция, и ее результатом стали коричневые кристаллы, которые впоследствии назвали йодом.
Африканская пустыня Намиб не избалована дождями, и для намибийского жука это идеальное условие для существования. Капли воды из утреннего тумана собираются на надкрыльях насекомого и по желобкам, покрытым водоотталкивающим составом, стекают к его голове. Надкрылья усеяны маленькими выпуклостями. По мере накопления влаги капли становятся больше и затем соскальзывают в сторону рта жука, который утоляем ими свою жажду.
Самый знаменитый хищник земной флоры — венерина мухоловка подсказала идею капкана, греческие амфоры изготавливались в форме яйца, а первые тараны точно воспроизводили бараньи лбы. Рыба-прилипала дала идею изобретения клея, первая бумага изготовлена китайцами из туевого дерева в ходе наблюдения за осами, которые разжевывали дерево, перерабатывая его в материал для строительства своих гнезд.
Инженеры из Массачусетского технологического института создали материал, способный собирать воду из воздуха. Вещество, созданное из стекла и пластика и усеянное крошечными выпуклостями, очень похоже на губку. Является простым и дешевым в изготовлении. Необходимо всего лишь нанести гидрофильные выпуклости на листы из водоотталкивающих материалов. Если этим веществом покрыть туристическую палатку, то можно будет каждое утро набирать дневной запас воды.
Водомерки могут ходить по воде благодаря «коже», которая покрывает поверхность жидкости. Это явление известно как поверхностное натяжение. И наблюдательным инженерам удалось создать прыгающего по воде робота. Он мягкотелый и весит всего 68 килограммов. Надо сказать, что роботы, способные ходить по воде, уже ранее создавались, но этот робот уникальный: он не ходит, а прыгает по поверхности, не погружаясь в воду.
Изобретатели сумели сделать механизм благодаря наблюдениям за водомерками. Которые постепенно, не отрываясь от воды до самого последнего момента, отталкиваются с силой, не превышающей силу поверхностного натяжения. Робот, «позаимствовавший» эту тактику, постепенно наращивает усилия для прыжка, но не выходит за пределы прочности водяной «кожи». Он имитирует движение ног насекомого — блохи и способен прыгать на расстояние, равное 14 сантиметрам. Этот миниатюрный робот может оказаться полезным для сбора информации и при аварийно-спасательных работах.
Вот и получается, что исследования морфологических особенностей представителей флоры и фауны дают ученым всё новые и новые идеи для изобретений и технического конструирования. А ведь тайники природы неисчерпаемы. Значит, впереди новые открытия, которые не будут вредить экологии.
Михаил МУСАЕВ
