Кафедра Ваннаха: Вернём бионику?

Живые существа создала Эволюция, а дама эта - конструктор скверный, действует она методом проб и ошибок, отбраковывая неудачников в количествах, которым позавидуют все тираны человечества.

В начале шестидесятых годов прошлого столетия кибернетика и генетика брали реванш в нашей стране. Числившиеся перед этим по ведомству "продажных девок империализма", они не только были, в соответствии с оттепельным духом времени, реабилитированы, но и привлекли огромное внимание общества. Диспуты на тему "Может ли машина мыслить?" занимали аудиторию тех газет, которые ныне старательно отучают читателей, изначально наделённых мозгом, от этого процесса. Научно-популярные книги по этим дисциплинам печатались (и расходились!) тиражами, которые вряд ли когда-нибудь суждено увидеть бумажным книгам. И вот как-то поблизости от этих наук завелась ещё одна дисциплина, смежная между биологией и инженерным делом. Окрестили её бионикой.

По смелой мысли её создателей, она должна была решать технические задачи с помощью приёмов, заимствованных от природы. Первый симпозиум по бионике состоялся в США в 1960 году. Ну а породила бионику, конечно же, кибернетика. Параллели между управлением и связью в животном и в машине, отмеченные в книге Винера, стали стимулами для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов...

Подход показался перспективным, особенно в области информационных технологий. Неудивительно, ведь вычислительные машины того времени представляли собой гигантские по размерам и очень медленные устройства с низким уровнем надёжности, выполненные на транзисторах, а то и на лампах. Персептроны же и гомеостаты были простенькими игрушками, имевшими к распознаванию образов и адаптации к внешней среде примерно такое же отношение, как электрические машины c трением (где стеклянный диск соприкасался с парой кожаных подушечек) к промышленным энергогенераторам.

Так что в какой-то момент возник соблазн решить технические проблемы, вроде повышения производительности процессоров, объёма памяти, распознавания образов с помощью моделирования решений, найденных природой. Создавались модели нейронов, писались научные статьи и популярные книги по бионике...

В популярных книжках, особенно детских, изложение строилось следующим образом. Поминался гений Леонардо да Винчи, мечтавший построить орнитоптер, и далее речь переходила к описанию будущих успехов, которых достигнет бионика (примерно как наши политики любят пленять электорат рассказами о том, когда удвоится ВВП и когда каждая семья получит отдельную квартиру).

Связкой служило несколько притянутых за уши примеров. Скажем, говорилось, что летучая мышь ориентируется с помощью ультразвука, а дальше строилась аналогия с современными радио- и гидролокаторами. Но то, что радары возникли из операторов Гамильтона, уравнений Максвелла, опытов Герца и Попова и никто из них не был склонен (насколько известно автору) особо интересоваться нетопырями, скромно опускалось. О том, что орнитоптеры, на которые довольно большое количество самородков ухитрилось выбить дотации с военных ведомств, практического применения не нашли, тоже опускалось. Ведь орнитоптер примерно в то время стал непременным атрибутом фантастических книг, также издававшихся массовыми тиражами. Орнитоптер стоял рядом с мыслящими машинами, пришельцами и звездолётами. Вся эта связка симулякров (слово такое выдумали позже) ошарашивала юного читателя и создавала у него образ мира, довольно далёкий от реального.

На практике бионика оказалась вещью отнюдь не столь перспективной, как казалось поначалу. Автор, честно говоря, не может припомнить примеров её применения на практике. Нет, из военных ведомств вышибались деньги на искусственную кожу, по образу дельфиньей, для покрытия кораблей с целью снижения сопротивления, что должно было повысить скорость хода при тех же мощностях машин. Но вот только и военное и гражданское кораблестроение пошло совсем другим путём - ведь у супертанкеров, контейнеровозов и атомных ракетоносцев аналогов в природе нет. В авиацию пытались внедрить жужжальца, заимствованные у двукрылых насекомых, однако соревнование с традиционной механизацией крыла и навигационными приборами выиграть они не могли. Изучали реакцию тварей морских на звуки океана, но системы гидрофонов были созданы намного раньше и развивались своим путём...

Нет, моделирование нейронов и нервных систем кибернетическими методами оказалось вещью весьма перспективной, но тут методы точных наук и техники внедрялись в биологию, а не наоборот. И системы распознавания образов, которые ныне сопровождают каждый сканер и многие фото- и видеокамеры, возникли в результате сугубо технического развития, а не путём моделирования органов чувств и нервных систем зверюшек. Да и надёжность, и производительность современных компьютеров достигнута совсем не путём копирования структур мозга. К этим достижениям привели физика твердого тела, кристаллохимия, технология, цифровая схемотехника, создание систем автоматизированного проектирования, без которых невозможно спроектировать кристаллы такой сложности...

Дело в том, что живые существа создала Эволюция, а дама эта - конструктор скверный, действует она методом проб и ошибок. Беспощадно вводя случайные изменения в свои чертежи и техпроцессы и отбраковывая неудачников в количествах, которым могут лишь бессильно завидовать все тираны человечества. (Кстати, предположение, из которого исходят аврамические религии, что у Вселенной есть Всемогущий и Всеведущий Творец, отнюдь не должно менять отношения к возможностям и способностям Эволюции. Ведь Создатель, оставив людям свободу, всячески скрыл следы своего присутствия, так, что они не могут быть выявлены никакими методами позитивных наук.) Да и творения природы далеки от совершенства. Скажем, глаз по своим оптическим характеристикам уступает даже ахроматам позапрошлого века и выполняет свои функции лишь благодаря ресурсам головного мозга.

И вообще, если в начале своего творческого пути Эволюция широко пользовалась квантовой физикой (один фотосинтез чего стоит), то потом её творческий накал гас. Гидравлика кровеносных систем. Органическая химия обменных процессов. Механика конечностей...

Но вот ныне нас призывают вернуться к бионике. Доктор Джеймс Муди, австралийский администратор в области хайтека, на конференции в Сиднее провозгласил начало новой, шестой, волны кондратьевских циклов. Согласно его мнению, она началась после финансового кризиса 2008 года и главным вызовом, который её порождает, будет нехватка ресурсов. Выступление доктора Муди посвящено тому, как добиваться успеха в мире, страдающем от нехватки ресурсов.

И одним из ключевых элементов он видит возврат к бионике - копирование решений, ранее найденных природой. И вот это вызывает изрядные сомнения. Да, мы летаем, но не машем крыльями, и с гепардом наши машины, легко обгоняющие эту кошку, отнюдь не в родстве. У эволюции есть колоссальное преимущество перед инженером. Она играет в свои игры миллиарды лет и в гигантских масштабах. Именно за счёт её чудовищного расточительства природные системы, порождённые игрой слепого случая, и приобрели способность к функционированию. Но вот надо ли нам учиться у того, кто, мягко говоря, обделён и образованием, и творческими способностями?

Информационные технологии дают нам среду для имитационного моделирования. Решения, предложенные инженером, могут быть опробованы и приняты или отброшены с минимальной тратой ресурсов и времени, на компьютерных моделях, но искать их человек не обязан же вслепую. К его услугами и аналитический аппарат, и творческие способности, и образование, и опыт. Так что, может, не стоит копировать случайные факторы, отображённые в структуре костей и древесных стволов, порой весьма изящных, а оперировать лишь самыми фундаментальными принципами, вроде Наименьшего Действия? Ведь программа Living Foundries, к реализации которой приступил Отдел технологий микросистем (Microsystems Technology Office, MTO) Управления перспективных исследований Министерства обороны США, пресловутой DARPA, реализуется хоть и из живого вещества, но по сугубо инженерным подходам.