Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

0 10

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.

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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.

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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.

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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!

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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.

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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.

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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.

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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.

Какие технологии люди позаимствовали у животных? Глаза-радары омара, нейросети лягушки и микроскопические электродвигатели

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.
Источник

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.