ИНСТРУМЕНТЫ ИЗОБРЕТАТЕЛЯ 6 глава

Расположить вдоль тру­боп­ро­во­да гиб­кую пе­ре­го­род­ку? До­ро­го, слож­но, не­на­деж­но…

Были пред­ло­же­ны жид­кие раз­де­ли­те­ли: во­да, лиг­ро­ин» На пер­вый взгляд это удач­ное ре­ше­ние: что­бы не про­ис­хо­ди­ло сме­ши­ва­ния, дос­та­точ­но взять жид­кий раз­де­ли­тель в не­боль­шом ко­ли­чес­т­ве - пол­то­ра про­цен­та от объ­ема тру­боп­ро­во­да. Но бе­да в том, что и во­да, и лиг­ро­ин, и лю­бой дру­гой жид­кий раз­де­ли­тель в про­цес­се тран­с­пор­ти­ров­ки сме­ши­ва­ют­ся с неф­теп­ро­дук­та­ми. Ко­неч­но, не жал­ко выб­ро­сить от­ра­бо­тав­шую в ка­чес­т­ве раз­де­ли­те­ля во­ду, но как от­де­лить ее от неф­теп­ро­дук­тов?

Итак, твер­дые и жид­кие раз­де­ли­те­ли име­ют серь­ез­ные не­дос­тат­ки. Га­зо­об­раз­ные во­об­ще не под­хо­дят: газ под­ни­ма­ет­ся в вер­х­нюю часть тру­боп­ро­во­да и пе­рес­та­ет иг­рать роль раз­де­ли­те­ля.

Проведите ана­лиз за­да­чи с ша­га 2-3.

 

«ЗАПАТЕНТОВАНО» В ПАЛЕОЗОЕ.

 

Общее ко­ли­чес­т­во па­тен­тов на изоб­ре­те­ния, вы­дан­ных во всем ми­ре, сос­тав­ля­ет око­ло 13 мил­ли­онов. Пред­по­ло­жим, что од­но опи­са­ние мож­но про­чи­тать за 5 ми­нут. Тог­да на оз­на­ком­ле­ние с ми­ро­вым па­тен­т­ным фон­дом пот­ре­бу­ет­ся око­ло 125 лет.

Есть, од­на­ко, еще один «па­тен­т­ный фонд», в ко­то­ром изоб­ре­те­ний так мно­го, что оз­на­ко­мить­ся с ни­ми че­ло­ве­чес­т­ву не уда­лось за все вре­мя су­щес­т­во­ва­ния. Это п а-тен­т­ный фонд при­ро­ды.

Человек из­дав­на поль­зо­вал­ся иде­ями, «за­па­тен­то­ван­ны­ми» при­ро­дой. Ко­ли­чес­т­во изоб­ре­те­ний, име­ющих пря­мые про­об­ра­зы в при­ро­де, ве­ро­ят­но, из­ме­ря­ет­ся де­сят­ка­ми ты­сяч. И все же по­ка ос­во­ена нич­тож­ная часть «изоб­ре­те­ний» при­ро­ды, лишь те, ко­то­рые ле­жа­ли на ви­ду.

Еще не­дав­но гос­под­с­т­во­ва­ло мне­ние, буд­то од­ни и те же за­да­чи в тех­ни­ке и в при­ро­де ре­ша­ют­ся раз­ны­ми пу­тя­ми. Дей­с­т­ви­тель­но, тех­ни­чес­кие ре­ше­ния ча­ще все­го не по­хо­жи на ре­ше­ния при­род­ные. То, что в при­ро­де дос­ти­га­ет­ся ти­хо и как-то не­за­мет­но, в тех­ни­ке не­ред­ко свя­за­но с ис­поль­зо­ва­ни­ем ог­ром­ных тем­пе­ра­тур и дав­ле­ний, с ко­лос­саль­ным рас­хо­дом энер­гии, сло­вом, с «боль­ши­ми по­тен­ци­ала­ми». Эти «.боль­шие по­тен­ци­алы» выг­ля­дят ку­да бо­лее вну­ши­тель­ны­ми, чем ед­ва за­мет­ные прис­по­соб­ле­ния ка­ких-то бу­ка­шек.

Считалось аз­буч­ной ис­ти­ной, что ко­пи­ро­ва­ние при­ро­ды ле­жит в сто­ро­не от глав­ной ли­нии раз­ви­тия тех­ни­ки. По­это­му изоб­ре­та­те­ли, ре­шая но­вые тех­ни­чес­кие за­да­чи, обыч­но да­же не де­ла­ли по­пы­ток ис­поль­зо­вать от­ве­ты, уже по­лу­чен­ные при­ро­дой.

Какой же путь пред­поч­ти­тель­нее - тра­ди­ци­он­но-тех­ни­чес­кий или тот, по ко­то­ро­му раз­ви­ва­лись «жи­вые ма­ши­ны»?

Сравним, нап­ри­мер, кры­ло са­мо­ле­та и кры­ло пти­цы. Кры­ло сов­ре­мен­но­го са­мо­ле­та - од­но из на­ивыс­ших дос­ти­же­ний тех­ни­ки. Но ни один са­мо­лет не мо­жет со­пер­ни­чать с пти­ца­ми по ко­ли­чес­т­ву под­ни­ма­емо­го гру­за на еди­ни­цу зат­ра­чи­ва­емой мощ­нос­ти. Ес­ли бы крылья сов­ре­мен­ных са­мо­ле­тов бы­ли ма­шу­щи­ми, они под­ни­ма­ли бы 120-130 кг гру­за на 1 л. с, раз­ви­ва­емую дви­га­те­ля­ми. А по­ка крылья на­ибо­лее со­вер­шен­ных ма­шин спо­соб­ны под­нять лишь вде­ся­те­ро мень­ший удель­ный груз.

Особенно ве­ли­ко пре­вос­ход­с­т­во при­ро­ды в кон­с­т­ру­иро­ва­нии «кон­т­роль­но-из­ме­ри­тель­ных при­бо­ров». Куз­не­чик рас­по­ла­га­ет слу­хо­вой ап­па­ра­ту­рой, улав­ли­ва­ющей ко­ле­ба­ния, ам­п­ли­ту­да ко­то­рых рав­на по­ло­ви­не ди­амет­ра ато­ма во­до­ро­да! Не уди­ви­тель­но, что имен­но при­бо­рос­т­ро­ите­ли пер­вы­ми приш­ли к вы­во­ду о не­об­хо­да­мос­ти пла­но­мер­но изу­чать и пе­ре­но­сить в свою прак­ти­ку прин­ци­пы, ис­поль­зу­емые при­ро­дой. Так воз­ник­ла би­они­ка - на­ука, ре­ша­ющая ин­же­нер­ные проб­ле­мы при­ема­ми, за­им­с­т­во­ван­ны­ми у при­ро­ды.

Вначале би­они­ка за­ни­ма­лась лишь мо­де­ли­ро­ва­ни­ем ор­га­нов чувств. Сей­час круг ре­ша­емых ею проб­лем зна­чи­тель­но рас­ши­рил­ся: би­они­ка бе­рет­ся за за­да­чи, от­но­ся­щи­еся к са­мым раз­лич­ным от­рас­лям тех­ни­ки. Об­щим яв­ля­ет­ся лишь ме­тод*ре­ше­ния - ис­поль­зо­ва­ние про­об­ра­зов при­ро­ды.

В сущ­нос­ти, вось­мой шаг опе­ра­тив­ной ста­дии АРИЗ мож­но бы­ло бы сфор­му­ли­ро­вать так: на­до по­дой­ти к ре­ше­нию изоб­ре­та­тель­с­кой за­да­чи с по­зи­ций би­они­ки. Те­оре­ти­чес­ки здесь все прос­то-изоб­ре­та­тель за­им­с­т­ву­ет го­то­вое ре­ше­ние. Прак­ти­чес­ки же, преж­де чем по­за­им­с­т­во­вать, на­до най­ти под­хо­дя­щий при­род­ный про­об­раз. И тут ока­зы­ва­ет­ся, что при всей те­оре­ти­чес­кой бес­спор­нос­ти это­го при­ема прак­ти­чес­ки он мо­жет быть ис­поль­зо­ван лишь в ред­чай­ших слу­ча­ях.

На се­ми­на­рах по ме­то­ди­ке изоб­ре­та­тель­с­т­ва бы­ли ре­ше­ны сот­ни учеб­ных и про­из­вод­с­т­вен­ных за­дач, но ни ра­зу в ка­чес­т­ве под­с­каз­ки не ис­поль­зо­ва­лись при­род­ные про­об­ра­зы! Прав­да, пос­ле ре­ше­ния за­да­чи не­ред­ко уда­ва­лось «по­доб­рать» для най­ден­ной идеи при­род­ный ана­лог. Это ук­реп­ля­ло уве­рен­ность в том, что ре­ше­ние пра­виль­ное, но не боль­ше.

В чем же де­ло?

Казалось бы, по­яв­ле­ние би­они­ки дол­ж­но бы­ло сра­зу дать кас­кад оше­лом­ля­ющих изоб­ре­те­ний во всех от­рас­лях тех­ни­ки. Но от­да­ча би­они­ки по­ка за­мет­на лишь в ки­бер­не­ти­ке. Здесь би­они­ка ста­ла на­деж­ным ком­па­сом ис­сле­до­ва­те­ля. В дру­гих от­рас­лях тех­ни­ки жи­вые про­то­ти­пы ис­поль­зу­ют­ся не ча­ще, чем в те вре­ме­на, ког­да вмес­то но­во­го сло­ва «би­они­ка» упот­реб­ля­лось вы­ра­же­ние «ко­пи­ро­ва­ние при­род­ных про­об­ра­зов».

Достаточно про­честь нес­коль­ко книг и ста­тей по би­они­ке, что­бы об­на­ру­жить один и тот же весь­ма скром­ный на­бор при­ме­ров: уль­т­раз­ву­ко­вая ло­ка­ция у ле­ту­чих мы­шей; жуж­жаль­ца-ги­рос­ко­пы у мух; ки­то­об­раз­ная фор­ма су­дов; ко­жа дель­фи­на, сни­жа­ющая соп­ро­тив­ле­ние во­ды при дви­же­нии; ис­кус­ствен­ное «ухо ме­ду­зы», пре­дуп­реж­да­ющее о приб­ли­же­нии штор­ма…

И вот что ха­рак­тер­но: сна­ча­ла, как пра­ви­ло, де­ла­ет­ся изоб­ре­те­ние, а по­том отыс­ки­ва­ет­ся его жи­вой про­то­тип. Так, нап­ри­мер, прин­цип ме­то­да сни­же­ния соп­ро­тив­ле­ния бш1 пред­ло­жен Кра­ме­ром еще в 1938 го­ду, а лишь в 1955 го­ду тот же Кра­мер об­на­ру­жил, что дель­фи­ны «при­ме­ни­ли его идею».,.

Представьте се­бе па­тен­т­ную биб­ли­оте­ку, в ко­то­рой мил­ли­ар­ды са­мых раз­лич­ных па­тен­тов рас­став­ле­ны по пол­кам в не­из­вес­т­ном для вас по­ряд­ке. Имен­но та­кой ви­дит «па­тен­т­ную биб­ли­оте­ку» при­ро­ды изоб­ре­та­тель, ра­бо­та­ющий над ре­ше­ни­ем но­вой тех­ни­чес­кой за­да­чи.

Н$деди*ой ме­то­ди­ки вы­бо­ра жи­вых про­то­ти­пов по­ка нет. По­это­му в боль­шин­с­т­ве слу­ча­ев изоб­ре­та­те­лю ока­зы­ва­ет­ся про­ще са­мо­му най­ти ре­ше­ние, чем отыс­кать под­хо­дя­щий па­тент при­ро­ды.

И все-та­ки дде­ра­тив­ная ста­дия АРИЗ вклю­ча­ет би­они­чес­кий ш$г. Есть два под­хо­да, об­лег­ча­ющие ори­ен­ти­ров­ку в ги­ган­т­с­ком па­тен­т­ном фон­де при­ро­ды!

1. Нуж­но ис­кать про­то­ти­пы сре­ди древ­них жи­вот­ных: ста­рые па­тен­ту при­ро­ды про­ще и в то же вр^дея дос­та­точ­но эф­фек­тив­ны.

2. Нуж­но рас­смат­ри­вать об­щие тен­ден­ции в раз­ви­тии па­тен­тов При­ро­ды. Най­ти го­то­вое ре­ше­ние очень труд­но, но поч­ти всег­да мож­но вы­явить тен­ден­ции раз­ви­тия при­род­ных ана­ло­гов.

Поговорим об этом под­роб­нее.

В Древ­ней Гре­ции бы­ло соз­да­но ве­ли­ко­леп­ное по тем вре­ме­нам изоб­ре­те­ние: та­ра­ны, ко­то­ры­ми раз­би­ва­ли во­ро­та осаж­ден­ной кре­пос­ти, ста­ли де­лать с тор­ца­ми в ви­де

бараньих лбов. Та­кие тор­цы, как сви­де­тель­с­т­ву­ют ис­то­ри­ки, от­лич­но вос­п­ри­ни­ма­ли удар­ную наг­руз­ку…

Неведомые древ­нег­ре­чес­кие би­они­ки, соз­да­вая та­ран с ба­рань­им лбом, ве­ро­ят­но, рас­суж­да­ли так: «Нуж­но, что­бы брев­но не рас­щеп­ля­лось и не сплю­щи­ва­лось при уда­ре. Где нам при­хо­ди­лось ви­деть что-ни­будь по­доб­ное? На пас­т­би­щах! Ба­ра­ны стал­ки­ва­ют­ся лба­ми - и ни­че­го! От­лич­ный про­то­тип, луч­ше не при­ду­ма­ешь…»

По это­му ме­то­ду до сих пор осу­щес­т­в­ля­ет­ся вы­бор жи­вых про­то­ти­пов: ста­ра­ют­ся отыс­кать воз­мож­но бо­лее со­вер­шен­ный «ори­ги­нал». До­пус­тим, би­олог ука­жет ин­же­не­ру дос­та­точ­но со­вер­шен­ный жи­вой про­то­тип. Хо­ро­шо? Нет. Ибо та­кие про­то­ти­пы, как пра­ви­ло, слож­ны. Де­таль­но ра­зоб­рать­ся в их ус­т­рой­с­т­ве очень труд­но, а пос­т­ро­ить ко­пию по­рой прос­то не­воз­мож­но.

Именно так об­с­то­ит де­ло с по­пыт­ка­ми ско­пи­ро­вать ко­жу дель­фи­на. В этом па­тен­те при­ро­ды и се­год­ня мно­гое ос­та­ет­ся за­га­доч­ным. Пос­те­пен­но вы­яс­ня­ет­ся, что дель­фин об­ла­да­ет тон­кой и слож­ной сис­те­мой кож­но­го дем­п­фи­ро­ва­ния. Нер­в­ные окон­ча­ния в каж­дой точ­ке кож­но­го пок­ро­ва улав­ли­ва­ют из­ме­не­ние дав­ле­ния и пе­ре­да­ют со­от­вет­с­т­ву­ющие сиг­на­лы в цен­т­раль­ную нер­в­ную сис­те­му, ко­то­рая ре­гу­ли­ру­ет дем­п­фи­ру­ющую ра­бо­ту ко­жи. Прак­ти­чес­ки не­воз­мож­но и не­вы­год­но ко­пи­ро­вать столь слож­ный про­то­тип.

Выбирая на­ибо­лее со­вер­шен­ные при­род­ные про­то­ти­пы, мы поль­зу­ем­ся пос­лед­ни­ми то­ма­ми па­тен­т­ной биб­ли­оте­ки при­ро­ды. Не при­хо­дит­ся удив­лять­ся, что мно­гое ока­зы­ва­ет­ся не­по­нят­но: ведь мы чи­та­ем с кон­ца!

Между тем для ре­ше­ния по­дав­ля­юще­го боль­шин­с­т­ва за­дач сов­сем не обя­за­тель­но ис­поль­зо­вать со­вер­шен­ные, но слиш­ком слож­ные про­об­ра­зы. Го­раз­до пер­с­пек­тив­нее брать в ка­чес­т­ве про­об­ра­зов срав­ни­тель­но ме­нее со­вер­шен­ные, но за­то бо­лее прос­тые «па­тен­ты» - древ­них жи­вот­ных, изу­ча­емых па­ле­он­то­ло­ги­ей.

Палеобионический ме­тод преж­де все­го нам­но­го рас­ши­ря­ет «па­тен­т­ный фонд» при­ро­ды. Сре­ди ны­не су­щес­т­ву­ющих жи­вот­ных нет, нап­ри­мер, та­ких боль­ших, ка­ки­ми бы­ли брон­то­зав­ры и ин­д­ри­ко­те­рии. Но глав­ное пре­иму­щес­т­во па­ле­оби­они­ки в том, что она пред­ла­га­ет изоб­ре­та­те­лю зна­чи­тель­но бо­лее Прос­тые (и по­то­му лег­че вос­п­ро­из­во­ди­мые) про­то­ти­пы.

Можно при­вес­ти та­кой при­мер. Изоб­ре­та­тель А. М. Иг­нать­ев, от­ды­хая на да­че, од­наж­ды за­бав­лял­ся с ко­тен­ком. Ко­те­нок ца­рап­нул Иг­нать­ева. Изоб­ре­та­тель за­ду­мал­ся: а по­че­му, соб­с­т­вен­но, ког­ти кош­ки, клюв дят­ла, зу­бы бел­ки и зай­ца пос­то­ян­но ос­т­ры? Иг­нать­ев при­шел к вы­во­ду, что са­мо­за­та­чи­ва­ние про­ис­хо­дит бла­го­да­ря мно­гос­лой­ной кон­с­т­рук­ции зу­бов. Твер­дые стер­ж­не­вые слои ок­ру­же­ны бо­лее мяг­ки­ми сло­ями. Во вре­мя ра­бо­ты твер­дые слои ис­пы­ты­ва­ют боль­шую наг­руз­ку, мяг­кие слои - мень­шую, и пер­во­на­чаль­ный угол за­ос­т­ре­ния не ме­ня­ет­ся. Этот прин­цип Иг­нать­ев воп­ло­тил в са­мо­за­та­чи­ва­ющих­ся рез­цах.

Изобретатель (и это очень ти­пич­но!) ис­кал на­ибо­лее со­вер­шен­ные про­то­ти­пы. По­это­му ис­поль­зо­ван­ный им «па­тент» при­ро­ды ока­зал­ся слож­ным и са­мо­за­та­чи­ва­ющи­еся ре­жу­щие ин­с­т­ру­мен­ты наш­ли ог­ра­ни­чен­ное при­ме­не­ние.

Прообразы, ис­поль­зо­ван­ные Иг­нать­евым, со­вер­шен­но ни­ку­дыш­ные гры­зу­ны по срав­не­нию с не­ко­то­ры­ми ди­но­зав­ра­ми. Круп­ные ди­но­зав­ры ве­си­ли де­сят­ки тонн и жи­ли до 150-200 лет; нет­руд­но пред­с­та­вить, ка­кое ко­ли­чес­т­во пи­щи пе­ре­ма­лы­ва­ли они в те­че­ние жиз­ни…

Особенно ин­те­рес­ны зу­бы за­уро­ло­фов - сво­его ро­да «.ко­пыт­ных» ди­но­зав­ров. У за­уро­ло­фа каж­дый зуб­ной ряд сос­то­ял из трех зу­бов, си­дев­ших друг над дру­гом. Трой­ных бу­ро­вых ко­ро­нок по­ка нет, но уже про­во­дят­ся ис­пы­та­ния двой­ных ко­ро­нок (их на­зы­ва­ют ко­рон­ка­ми с опе­ре­жа­ющим лез­ви­ем). Ско­рость бу­ре­ния с по­мощью та­ких ко­ро­нок по­вы­ша­ет­ся в пол­то­ра-два ра­за.

Другая осо­бен­ность при­над­ле­жа­ще­го за­уро­ло­фам «па­тен­та» в том, что ре­жу­щие ор­га­ны неп­ре­рыв­но рас­тут, сме­няя друг дру­га. Прин­цип этот чрез­вы­чай­но ин­те­ре­сен. До сих пор уси­лия изоб­ре­та­те­лей, со­вер­шен­с­т­ву­ющих бу­ро­вой ин­с­т­ру­мент, шли по при­выч­но­му тех­ни­ке пу­ти: «Зубья до­ло­та ис­ту­пи­лись, да­вай­те пос­ко­рее вы­та­щим до­ло­то и сме­ним его». Су­щес­т­ву­ют сот­ни изоб­ре­те­ний на те­му «пос­ко­рее вы­та­щить до­ло­то». С точ­ки зре­ния би­они­ки на­до ид­ти дру­гим пу­тем: де­лать зубья бо­лее из­но­со­ус­той­чи­вы­ми, са­мо­за­та­чи­ва­ющи­ми­ся. За­уро­лоф под­с­ка­зы­ва­ет еще бо­лее ин­те­рес­ное ре­ше­ние. Пусть зубья бу­дут рас­по­ло­же­ны в нес­коль­ко ря­дов. Каж­дый ряд опи­ра­ет­ся на мяг­кую ос­но­ву. Ког­да зубья пер­во­го ря­да из­но­сят­ся, вра­ще­ние до­ло­та за нес­коль­ко обо­ро­тов раз­ру­шит мяг­кую ос­но­ву. До­ло­то ося­дет, в соп­ри­кос­но­ве­ние с

грунтом всту­пит вто­рой ряд зубь­ев («вы­рас­тут но­вые зу­бы»).

Недавно со­вет­с­ким изоб­ре­та­те­лям Ю. Буш­тед­ту, А. Атя­ки­ну, Л. Ла­чи­яну, Н. Лит­ви­но­ву вы­да­но ав­тор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 161008 на двухъ­ярус­ную бу­ро­вую ко­рон­ку. Фор­му­ла это­го изоб­ре­те­ния очень точ­но пов­то­ря­ет древ­ний «па­тент» яще­ров: «Двухъ­ярус­ная бу­ро­вая ко­рон­ка, сос­то­ящая из кор­пу­са и двух яру­сов рез­цов, от­ли­ча­юща­яся тем, что, с целью пре­дох­ра­не­ния рез­цов вер­х­не­го яру­са от раз­ру­ше­ния при вво­де их в ра­бо­ту, под вре­мен­ную опо­ру рез­цов ниж­не­го яру­са по­дос­ла­на амор­ти­зи­ру­ющая по­душ­ка из мяг­ко­го ма­те­ри­ала».

Современные жи­вот­ные по раз­ме­рам зна­чи­тель­но ус­ту­па­ют ди­но­зав­рам. Они не так про­жор­ли­вы и об­хо­дят­ся од­ним ком­п­лек­том зу­бов (иног­да рас­ту­щих в те­че­ние всей жиз­ни). И толь­ко ис­по­ли­ны-сло­ны име­ют смен­ные зу­бы «за­па­тен­то­ван­ные» ког­да-то за­уро­ло­фа­ми…

Мечехвоста сей­час мож­но встре­тить лишь на вос­точ­ном по­бе­режье Се­вер­ной Аме­ри­ки и Азии. Это жи­вот­ное бы­ло сов­ре­мен­ни­ком не толь­ко ди­но­зав­ров, но и бли­жай­ших сво­их «род­с­т­вен­ни­ков» - три­ло­би­тов, вы­мер­ших еще в па­ле­озой­с­кую эру. Нес­мот­ря на пос­то­ян­но ме­няв­ши­еся ус­ло­вия жиз­ни, ме­чех­вост за 200 мил­ли­онов лет поч­ти не пре­тер­пел из­ме­не­ний и до­жил до на­ших дней.

Особый ин­те­рес пред­с­тав­ля­ют гла­за ме­чех­вос­та. У не­го два боль­ших слож­ных гла­за, рас­по­ло­жен­ных по бо­кам пан­ци­ря, и два ма­лень­ких гла­за спе­ре­ди. Каж­дый глаз сос­то­ит как бы из мно­жес­т­ва от­дель­ных линз. Гла­за ме­чех­вос­та очень чув­с­т­ви­тель­ны, и это об­с­то­ятель­с­т­во дол­гое вре­мя бы­ло за­гад­кой для уче­ных, пос­коль­ку жи­вот­ное ве­дет ноч­ной об­раз жиз­ни и боль­шую часть вре­ме­ни про­во­дит за­рыв­шись в пе­сок.

Длительное изу­че­ние гла­за ме­чех­вос­та при­ве­ло аме­ри­кан­с­ко­го уче­но­го Хар­т­лай­на к ин­те­рес­но­му от­к­ры­тию. Ока­за­лось, что клет­ки зри­тель­ных нер­вов жи­вот­но­го со­еди­не­ны пе­рек­рес­т­но. Ког­да од­на клет­ка сти­му­ли­ру­ет­ся, дру­гая тор­мо­зит­ся. Та­ким об­ра­зом, на сет­чат­ке гла­за по­лу­ча­ет­ся чет­кое, кон­т­рас­т­ное изоб­ра­же­ние. Это от­к­ры­тие при­ве­ло к соз­да­нию те­ле­ви­зи­он­ной сис­те­мы с чрез­вы­чай­но кон­т­рас­т­ным изоб­ра­же­ни­ем, что име­ет ог­ром­ное зна­че­ние, нап­ри­мер, при пе­ре­да­че фо­тог­ра­фий с дру­гих пла­нет на Зем­лю.

Дальнейшее изу­че­ние да­ло воз­мож­ность ус­та­но­вить,

что глаз жи­вот­но­го улав­ли­ва­ет уль­т­ра­фи­оле­то­вые и ин­ф­рак­рас­ные лу­чи, не­ви­ди­мые для че­ло­ве­ка. Кро­ме то­го, аме­ри­кан­с­кий уче­ный Уотер­ман об­на­ру­жил, что ме­чех­вост вос­п­ри­ни­ма­ет по­ля­ри­зо­ван­ный свет, бла­го­да­ря че­му жи­вот­ное мо­жет ори­ен­ти­ро­вать­ся, ког­да не вид­но сол­н­ца и звезд. По­ис­ки про­дол­жа­ют­ся, и не ис­к­лю­че­но, что глаз ме­чех­вос­та пос­лу­жит про­то­ти­пом для нес­коль­ких слож­ных элек­т­рон­ных при­бо­ров.

Древние жи­вот­ные, как пра­ви­ло, ус­ту­па­ют сов­ре­мен­ным в раз­ви­тии го­лов­но­го моз­га и нер­в­ной сис­те­мы. В ос­таль­ном они дос­та­точ­но со­вер­шен­ны и мо­гут слу­жить про­об­ра­за­ми для тех­ни­ки» Бо­лее то­го, в ря­де слу­ча­ев вы­мер­шие жи­вот­ные «по всем по­ка­за­те­лям» пре­вос­хо­дят сво­их вы­ро­див­ших­ся по­том­ков. Ис­чез­ли та­кие жи­вот­ные не по­то­му, что бы­ли ху­же ус­т­ро­ены,- они вы­мер­ли из-за из­ме­не­ний кли­ма­та и рель­ефа, а в не­ко­то­рых слу­ча­ях бы­ли ис­т­реб­ле­ны че­ло­ве­ком.

Надо ска­зать, что са­ми по­ня­тия «со­вер­шен­ный» и «не­со­вер­шен­ный» весь­ма ус­лов­ны. То, что не­со­вер­шен­но с точ­ки зре­ния при­ро­ды, за­час­тую ока­зы­ва­ет­ся со­вер­шен­ным с точ­ки зре­ния тех­ни­ки. Крылья ле­та­ющих яще­ров-пте­ро­зав­ров бы­ли не­со­вер­шен­ны по срав­не­нию с кры­лом пти­цы, ибо ма­лей­шее пов­реж­де­ние кож­ной пе­ре­пон­ки пре­пят­с­т­во­ва­ло по­ле­ту. Но у сов­ре­мен­ной тех­ни­ки иной ас­сор­ти­мент ма­те­ри­алов. С эти­ми ма­те­ри­ала­ми це­ле­со­об­раз­нее ко­пи­ро­вать не птичьи крылья, ра­бо­та ко­то­рых в де­та­лях до сих пор не под­да­ет­ся раз­гад­ке, а глад­кие крылья та­ких от­лич­ных ле­ту­нов, как вы­мер­ший рам­фо­ринх или жи­ву­щая и ны­не, об­ла­да­ющая древ­ней ро­дос­лов­ной стре­ко­за.

Многие из вы­мер­ших жи­вот­ных хо­ро­шо изу­че­ны. Зу­бы ди­но­зав­ров, нап­ри­мер, есть поч­ти в каж­дом ес­тес­т­вен-но­ис­то­ри­чес­ком му­зее. Изоб­ре­та­те­ли, ре­ша­ющие за­да­чи, свя­зан­ные с пе­ре­ра­бот­кой ве­щес­т­ва (дроб­ле­ние, ре­за­ние и т. п.), мог­ли бы об­на­ру­жить мно­го ин­те­рес­ных идей, «за­па­тен­то­ван­ных» при­ро­дой де­сят­ки мил­ли­онов лет на­зад.

Вот ав­тор­с­кое сви­де­тель­с­т­во № 189353: «Ковш эк­с­ка­ва­то­ра…, от­ли­ча­ющий­ся тем, что с целью улуч­ше­ния внед­ре­ния ков­ша в грунт в сред­ней час­ти по­лук­руг­лой ре­жу­щей кром­ки смон­ти­ро­ва­ны при­ле­га­ющие друг к дру­гу зубья, цен­т­раль­ная па­ра ко­то­рых выд­ви­ну­та по от­но­ше­нию к ос­таль­ным». Нет­руд­но за­ме­тить тут­з­на­ко-

мую нам идею опе­ре­жа­юще­го лез­вия в со­че­та­нии со ста­рым-прес­та­рым при­род­ным «па­тен­том» на выд­ви­ну­тую па­ру зу­бов (рез­цы, клы­ки, бив­ни).

Палеобионический ме­тод от­нюдь не воз­б­ра­ня­ет ис­поль­зо­вать в ка­чес­т­ве про­то­ти­пов и сов­ре­мен­ных жи­вот­ных. На­до лишь вы­би­рать на­ибо­лее древ­ние про­то­ти­пы.

Бионика да­ва­ла ощу­ти­мые ре­зуль­та­ты имен­но тог­да, ког­да в ка­чес­т­ве про­об­ра­зов бес­соз­на­тель­но ис­поль­зо­ва­лись ре­лик­то­вые или, во вся­ком слу­чае, очень древ­ние жи­вот­ные. Так, од­на из дав­ших прак­ти­чес­кие ре­зуль­та­ты ра­бот - при­бор, вос­п­ро­из­во­дя­щий «инфра­ухо» ме­ду­зы. А ме­ду­зы - древ­ней­шие жи­вот­ные, они пла­ва­ли еще в кем­б­рий­с­ких мо­рях.

Судостроители, ко­пи­ро­вав­шие ки­та, в сущ­нос­ти, обя­за­ны сво­им ус­пе­хом не­воль­но­му при­ме­не­нию па­ле­обио-ни­ки: за­дол­го до по­яв­ле­ния ки­тов та­кую же фор­му те­ла име­ли их­ти­озав­ры - сте­ноп­те­ри­гий и зври­но­завр. Ре­ти-нот­рон (при­бор, спо­соб­ный «за­ме­чать» толь­ко дви­жу­щи­еся пред­ме­ты) счи­та­ет­ся ими­та­ци­ей гла­за ля­гуш­ки. Од­на­ко при­ори­тет на это изоб­ре­те­ние при­над­ле­жит ти­ран­но­зав­ру.

Еще один при­мер, ког­да древ­ние жи­вот­ные ре­ша­ют слож­ную за­да­чу прос­ты­ми спо­со­ба­ми,- ан­тиф­лят­тер­ные прис­по­соб­ле­ния стре­ко­зы. Прис­по­соб­ле­ния эти очень прос­ты: на кон­цах пе­ред­ней кром­ки крыль­ев име­ет­ся хи­ти­но­вое утол­ще­ние - пте­рос­тиг­ма, га­ся­щая вред­ные ко­ле­ба­ния кры­ла. Ин­же­не­ры са­мос­то­ятель­но приш­ли к той же идее. Дос­та­точ­но бы­ло за­па­ять в кры­ло (в том мес­те, где у стре­ко­зы на­хо­дит­ся пте­рос­тиг­ма) свин­цо­вую ги­рю, как опас­ность флят­те­ра ис­чез­ла.

И вот что ин­те­рес­но: са­мые мо­ло­дые и быс­т­рок­ры­лые «мо­де­ли» стре­коз не име­ют пте­рос­тиг­мы. Ес­ли бы мы выб­ра­ли на­ибо­лее со­вер­шен­ные про­то­ти­пы, «па­тент» на пте­рос­тиг­му так и ос­тал­ся бы не­за­ме­чен­ным, ведь пте­рос­тиг­ма есть толь­ко у та­ких «уста­рев­ших кон­с­т­рук­ций», как сет­ча­ток­ры­лые и вер­б­люд­ки.

Вообще, рас­смат­ри­вая жи­вые про­то­ти­пы в их ис­то­ри­чес­ком раз­ви­тии, мож­но об­на­ру­жить, что один «па­тент» при­ро­ды час­то за­ме­ня­ет­ся дру­гим.

Древние жу­ки-пла­вун­цы име­ли кап­ле­вид­ную об­те­ка­емую фор­му. Но их по­том­ки от­ка­за­лись от этой (тра­ди­ци­он­ной для тех­ни­ки) фор­мы. Ту­ло­ви­ща сов­ре­мен­ных пла­вун­цов, уз­кие в пе­ред­ней час­ти, сза­ди рас­ши­ря­ют­ся.

Вероятно, это очень эф­фек­тив­ная фор­ма. Опы­та­ми ус­та­нов­ле­но, что уда­ле­ние двух кро­хот­ных выс­ту­пов в рас­ши­рен­ной час­ти ту­ло­ви­ща пла­вун­ца по­вы­ша­ет соп­ро­тив­ле­ние дви­же­нию на 122%. Па­ра­докс: пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния «фю­зе­ля­жа» умень­ша­ет­ся, а соп­ро­тив­ле­ние воз­рас­та­ет!

Особенно по­ле­зен па­ле­оби­они­чес­кий под­ход в тех слу­ча­ях, ког­да при­хо­дит­ся ре­шать изоб­ре­та­тель­с­кие за­да­чи, свя­зан­ные с ма­ло­изу­чен­ны­ми про­цес­са­ми. Здесь при­род­ные про­то­ти­пы мо­гут стать глав­ны­ми ори­ен­ти­ра­ми. Это под­т­вер­ж­да­ет, нап­ри­мер, ис­то­рия изоб­ре­те­ния ан­ти­ка­ви­та­ци­они­ых пок­ры­тий гид­ро­тех­ни­чес­ких со­ору­же­ний.

Кавитационное раз­ру­ше­ние бе­то­на пло­тин - яв­ле­ние, еще не­дос­та­точ­но ис­сле­до­ван­ное. Мно­го­чис­лен­ные спо­со­бы за­щи­ты, пред­ла­гав­ши­еся раз­лич­ны­ми изоб­ре­та­те­ля­ми, ока­зы­ва­лись ли­бо слиш­ком до­ро­ги­ми, ли­бо слиш­ком не­на­деж­ны­ми. Удач­ное ре­ше­ние за­да­чи на­шел Ви­та­лий Иль­ич Са­ха­ров. Вот, как об этом рас­ска­за­но в очер­ке, пос­вя­щен­ном его изоб­ре­те­нию:

«Однажды на бе­ре­гу Чер­но­го мо­ря Ви­та­лий Иль­ич за­ме­тил, что кам­ни и ва­лу­ны, пок­ры­тые во­до­рос­ля­ми или мха­ми, от уда­ров волн прак­ти­чес­ки не раз­ру­ша­ют­ся. Го­лые кам­ни, ле­жа­щие сов­сем ря­дом, бы­ли ис­пещ­ре­ны бо­роз­да­ми и ям­ка­ми. Неж­ный мох убе­ре­гал ка­мень от раз­ру­ше­ния. От­сю­да был один шаг до тех­ни­чес­ко­го воп­ло­ще­ния идеи, уже осу­щес­т­в­лен­ной в при­ро­де» *.

Авторское сви­де­тель­с­т­во № 279443, по­лу­чен­ное В. И. Са­ха­ро­вым, дей­с­т­ви­тель­но точ­но вос­п­ро­из­во­дит древ­ний «па­тент» при­ро­ды: «Ка­ви­та­ци­он­нос­той­кое пок­ры­тие по­вер­х­нос­тей, нап­ри­мер, бе­тон­ных и же­ле­зо­бе­тон­ных гид­ро­тех­ни­чес­ких со­ору­же­ний, вклю­ча­ющее за­щит­ный слой, от­ли­ча­юще­еся тем, что, с целью пре­дот­в­ра­ще­ния • не­пос­ред­с­т­вен­но­го кон­так­та ка­ви­та­ци­он­ных уда­ров с те­лом со­ору­же­ния и об­ра­зо­ва­ния прос­лой­ки не­под­виж­ной во­ды, за­щит­ный слой вы­пол­нен со сво­бод­но выс­ту­па­ющи­ми од­ним кон­цом от­дель­ны­ми уп­ру­ги­ми стер­ж­ня­ми, во­лок­на­ми или плас­тин­ка­ми».

От под­с­каз­ки при­ро­ды до тех­ни­чес­ко­го осу­щес­т­в­ле­ния идеи-*-один шаг… По­че­му же этот шаг был сде­лан с та­ким опоз­да­ни­ем? Не­уже­ли нуж­но бы­ло вплот­ную стол­к­нуть­ся с го­то­вым ре­ше­ни­ем, что­бы уви­деть его? Бе­тон - ис­кус­ствен­ный ка­мень. Зна­чит, дос­та­точ­но за­дать воп­рос: «Как за­щи­ща­ют­ся от ка­ви­та­ции ес­тес­т­вен­ные кам­ни?» - что­бы прий­ти к пра­виль­но­му от­ве­ту. Ста­рые кам­ни, за­рос­шие мхом, по­то­му и «до­жи­ва­ют» до ста­рос­ти, что мох за­щи­ща­ет их от раз­ру­ше­ния. К это­му вы­во­ду мож­но бы­ло прий­ти и вда­ли от Чер­но­го мо­ря…

Рис. 32. Эво­лю­ция кон­с­т­рук­ций в при­ро­де и в тех­ни­ке: а - так раз­ви­ва­лось над­к­рылье жу­ка; б - так со­вер­шен­с­т­во­ва­лась кон­с­т­рук­ция пе­рек­ры­тий зда­ний.

Восьмой шаг опе­ра­тив­ной ста­дии АРИЗ ре­ко­мен­ду­ет изоб­ре­та­те­лю не толь­ко отыс­кать древ­ний про­то­тип, но и оп­ре­де­лить нап­рав­ле­ние раз­ви­тия при­род­ных кон­с­т­рук­ций. Нуж­но оп­ре­де­лить, за­чем и как пе­рес­т­ра­ива­ла при­ро­да тот или иной про­то­тип. Па­ле­он­то­лог А. Г. По­но­ма-рен­ко при­вел в пись­ме ко мне ин­те­рес­ный при­мер та­ко­го ана­ли­за (рис. 32, а).

«При соз­да­нии над­к­рылья жу­ка,- пи­шет А. Г. По­но-ма­рен­ко,- пе­ред при­ро­дой сто­яла за­да­ча раз­ра­бо­тать лег­кое, проч­ное и не­гиб­кое пок­ры­тие. Вот эта­пы этой раз­ра­бот­ки: 1) тон­кая плас­тин­ка, ар­ми­ро­ван­ная неп­ра­виль­но рас­по­ло­жен­ны­ми про­доль­ны­ми труб­ка­ми; 2) труб­ки вы­тя­ги­ва­ют­ся вдоль над­к­рылья; 3) чис­ло тру­бок умень­ша­ет­ся, а са­ми они прев­ра­ща­ют­ся в реб­ра жес­т­кос­ти; 4) реб­ра жес­т­кос­ти де­ла­ют­ся ши­ре в вер­х­ней час­ти; 5) вер­х­ние час­ти ре­бер сли­ва­ют­ся, по­лу­ча­ет­ся рам­ная кон­с­т­рук­ция с вер­ти­каль­ны­ми по­лы­ми ко­лон­ка­ми. Кон­с­т­рук­ция лег­кая и весь­ма проч­ная».

На рис. 32, б по­ка­зано раз­ви­тие пе­рек­ры­тий зда­ния. Нет­руд­но за­ме­тить, как мно­го об­ще­го в раз­ви­тии двух кон­с­т­рук­ций - при­род­ной и ин­же­нер­ной. Сов­па­де­ние, ко­неч­но, не слу­чай­ное: це­ли оди­на­ко­вые (лег­кость, проч­ность), по­это­му и ре­ше­ния сход­ны.

В АРИЗ-71 би­они­чес­ко­му ме­то­ду от­ве­де­на от­но­си­тель­но скром­ная роль. Но би­они­ка быс­т­ро раз­ви­ва­ет­ся. Уве­ли­чи­ва­ет­ся ко­ли­чес­т­во опуб­ли­ко­ван­ных ра­бот, пос­те­пен­но рас­шиф­ро­вы­ва­ют­ся «па­тен­ты» при­ро­ды, на­щу­пы-ва­ют­ся об­щие прин­ци­пы, ле­жа­щие в ос­но­ве ре­ше­ния при­ро­дой ее изоб­ре­та­тель­с­ких за­дач.

В бли­жай­шие го­ды по­явит­ся воз­мож­ность зна­чи­тель­но усо­вер­шен­с­т­во­вать и раз­вить эту часть ал­го­рит­ма. Тог­да ал­го­ритм по­пол­нит­ся весь­ма эф­фек­тив­ной таб­ли­цей, по­ка­зы­ва­ющей, как то или иное про­ти­во­ре­чие ус­т­ра­ня­ет­ся по «па­тен­там» при­ро­ды.

 

ЛОМАЯ СТАРУЮ ФОРМУ

 

Изобретение не са­мо­цель, оно нуж­но для ре­ше­ния той или иной прак­ти­чес­кой за­да­чи. Из двух изоб­ре­те­ний, да­ющих оди­на­ко­вый тех­ни­чес­кий ре­зуль­тат, во­об­ще го­во­ря, пред­поч­ти­тель­нее то, ко­то­рое раз­ви­ва­ет уже из­вес­т­ную мо­дель, опи­ра­ет­ся на уже от­ра­бо­тан­ную тех­но­ло­гию. Та­кое изоб­ре­те­ние лег­че внед­рить, оно да­ет боль­ший эко­но­ми­чес­кий эф­фект.

Как же в та­ком слу­чае про­ис­хо­дит не­ред­кий в на­ше вре­мя пе­ре­ход к «сов­сем но­вым», ори­ги­наль­ным ма­ши­нам?

Иногда та­кие ма­ши­ны соз­да­ют­ся на ос­но­ве но­вых на­уч­ных от­к­ры­тий, но зна­чи­тель­но ча­ще они воз­ни­ка­ют из ста­рых, по­доб­но то­му, как ба­боч­ка воз­ни­ка­ет из сов­сем не­по­хо­жей на нее ку­кол­ки.

Обозначим ис­ход­ную мо­дель ма­ши­ны сим­во­лом A v Она сос­то­ит из от­дель­ных час­тей, нап­ри­мер дви­га­те­ля, тран­с­мис­сии, ор­га­нов уп­рав­ле­ния, ра­бо­чих ор­га­нов. Каж­дая часть име­ет нес­коль­ко уз­лов (так, тран­с­мис­сия ав­то­ма­ши­ны, нап­ри­мер, вклю­ча­ет сцеп­ле­ние, ко­роб­ку пе­ре­дач, кар­дан­ный вал и т. д.), каж­дый узел сос­то­ит из де­та­лей.

Изобретение мо­жет от­но­сить­ся к де­та­лям, уз­лам или час­тям ма­ши­ны. По­лу­чен­ный при этом эф­фект от­нюдь не оп­ре­де­ля­ет­ся тем, на ка­ком уров­не сде­ла­но изоб­ре­те­ние. В ре­зуль­та­те час­тич­ных изоб­ре­те­ний ма­ши­на пос­те­пен­но со­вер­шен­с­т­ву­ет­ся, что сим­во­ли­чес­ки мож­но изоб­ра­зить та­ким ря­дом: Аи А%у ^з, А*- Ая. На­ко­нец по­яв­ля­ет­ся изоб­ре­те­ние Лп+1, ко­то­рое хо­тя и от­но­сит­ся (как все пре­ды­ду­щие) к од­ной де­та­ли (узлу, час­ти) ма­ши­ны, но вы­зы­ва­ет не­об­хо­ди­мость (или от­к­ры­ва­ет воз­мож­ность) су­щес­т­вен­но из­ме­нить все дру­гие час­ти. Лп+1ока-зы­ва­ет­ся рав­ным Бг и от­к­ры­ва­ет но­вый ряд: Б и Б 2, Вз- Бп. Обыч­но но­вая тех­ни­чес­кая идея от­но­сит­ся к ка­кой-то од­ной час­ти ис­ход­но­го объ­ек­та. Но это час­тич­ное из­ме­не­ние не­ред­ко соз­да­ет воз­мож­ность (а по­рой и вы­зы­ва­ет не­об­хо­ди­мость) со­от­вет­с­т­вен­но из­ме­нить дру­гие час­ти объ­ек­та, ра­бо­та­ющие сов­мес­т­но с из­ме­нен­ной час­тью. Бо­лее то­го, по­яв­ля­ет­ся воз­мож­ность из­ме­нить и м е-то­ды ис­поль­зо­ва­ния все­го объ­ек­та. Про­ис­хо­дит сво­его ро­да цеп­ная ре­ак­ция: пер­во­на­чаль­ное час­тич­ное из­ме­не­ние вле­чет за со­бой це­поч­ку дру­гих из­ме­не­ний. В ре­зуль­та­те сла­бая вна­ча­ле идея креп­нет, ста­но­вит­ся бо­лее силь­ной.

Изобретатель прис­ту­па­ет к этой (син­те­ти­чес­кой) ста­дии твор­чес­кой ра­бо­ты пос­ле то­го, как най­де­на тех­ни­чес­кая идея, ре­ша­ющая пос­тав­лен­ную за­да­чу. В боль­шин­с­т­ве слу­ча­ев идея сна­ча­ла бы­ва­ет «час­тич­ной» - мо­дель Л4 пе­ре­хо­дит в А$. Од­на­ко пе­ре­ход к Лб соз­да­ет воз­мож­ность сде­лать еще один или нес­коль­ко оче­вид­ных ша­гов: из­ме­нить од­ну часть (нап­ри­мер, сде­лать лег­че, ком­пак­т­нее) или по-но­во­му рас­по­ло­жить. При­ло­жив уси­лия, что­бы прий­ти от Л4 к А$, изоб­ре­та­тель как бы по­лу­ча­ет пра­во на от­но­си­тель­но лег­кий пе­ре­ход от Л 5 к Л б нли Ат. В не­ко­то­рых слу­ча­ях мож­но да­же сра­зу пе­рей­ти от Л б к Бь

К со­жа­ле­нию, най­ден­ная идея ча­ще все­го ис­поль­зу­ет­ся да­ле­ко не в той ме­ре, в ка­кой это воз­мож­но и сле­до­ва­ло бы сде­лать. Изоб­ре­та­тель со­вер­ша­ет лишь пе­ре­ход от Л п к Лп+1 и на этом ос­та­нав­ли­ва­ет­ся. Меж­ду тем но­вая мо­дель ма­ши­ны Л п+1 уже соз­ре­ла для су­щес­т­вен­ных из­ме­не­ний: ко­кон мо­жет прев­ра­тить­ся в ба­боч­ку, но ос­та­ет­ся ко­ко­ном из-за инер­ции изоб­ре­та­тель­с­ко­го мыш­ле­ния.

На рис. 33 изоб­ра­жен пер­вый мо­то­рол­лер, соз­дан­ный в 1920 го­ду. Нет­руд­но за­ме­тить, что это обыч­ный дет­с­кий са­мо­кат, на ко­то­ром ус­та­нов­лен дви­га­тель. Са­мо­ка­ты то­же по­яви­лись не сра­зу. При­ме­няя на­шу сим­во­ли­ку, это ряд мо­де­лей Ль А % Л3… Лп. Ког­да на са­мо­кат пос­та­ви­ли дви­га­тель, мо­дель Лппрев­ра­ти­лась в Лп+1. Од­на­ко.са-мо­кат ос­тал­ся са­мо­ка­том: дру­гие его час­ти (и, сле­до­ва­тель­но, ма­ши­на в це­лом) не пре­тер­пе­ли из­ме­не­ний.