Біомімікрія використовує дизайн біологічних організмів для вдосконалення людських технологій
В біології організми володіють елегантними й складними стратегіями забезпечення надійності та безпеки, які можуть бути використані для створення більш досконалих інженерних систем. Ця тема вивчається вже понад 20 років. В 2002 р. професор інженерних наук Стюарт Берджесс опублікував у журналі Journal of Process Mechanical Engineering оглядову статтю під назвою «Стратегії надійності та безпеки живих організмів: потенціал для біомімікрії». Він навів понад 32 таких стратегій у різних організмів – від глибоководних риб з їхніми унікальними структурами тіла до людини (й, звісно, інших істот) з її шкірою, що самовідновлюється.
В його статті ці неймовірні механізми розглядаються з точки зору потенційної біомімікрії. Розумний задум (ID) – це теорія, згідно з якою організми були оптимізовані розумними процесами. Відповідно, порівняно з еволюційною теорією, ID дає більше підстав для наслідування біологічного дизайну. На противагу цьому еволюційне мислення вказує на численні, здавалося б, невдалі конструкції як на приклади того, що еволюція працює як некерований процес, який може тільки халтурити. Цікаво, що багато тверджень про поганий дизайн – сміттєва ДНК, апендикс людини, гомілковостопний суглоб, перевернута сітківка людського ока, корекція, опосередкована гідролізом GTP, тощо – виявилися хибними, коли було взято до уваги інженерні обмеження, накладені на ці системи.
Стюарт Берджесс опублікував безліч робіт в царині біоміметики, показуючи, як складні конструкції, що трапляються в природі, можуть допомогти надихнути й вдосконалити людські технології. Протягом всієї статті він підкреслює перевагу природних систем над створеними людиною:
«[...] Людське серце може функціонувати як самопідтримувана підсистема протягом 75 років й більше. За цей час воно скорочується близько 2,5 млрд. разів й перекачує близько 150 млн. літрів крові. Така продуктивність перевершує будь-який штучний насос, що працює в аналогічних умовах, і, справді, дуже важко створити штучну заміну серцю, яка була б близька за своїми можливостями до живого серця.
Однак системи забезпечення безпеки в техніці відносно прості порівняно з тими, які існують в природі».
Подібні системи та процеси
На початку статті Берджесс обговорює схожість між біологічними та інженерними системами. В статті наведено список аналогічних систем та процесів. Наприклад, серце схоже на об'ємний насос, м'язи – на привід, і, як у біології, так і в інженерних технологіях присутні такі речі, як системи газообміну або збирання та контролю даних. Далі в статті розглядаються стратегії надійності в природі. Наведено список із 17 таких стратегій, які використовуються як в природі, так і в техніці. Як приклад можна навести плановий огляд. Для цього пункту Берджесс включає огляд махового пір'я як біологічний приклад та виявлення тріщин або зламів як інженерний приклад. Берджесс розглядає всі 17 стратегій, починаючи з тих, які зазвичай використовують у техніці, й потім переходячи до тих, які наразі в техніці не використовують. Він також обговорює використання мінімальної кількості деталей, або простоту в інженерії організмів, для зниження ризику поломки. Він зазначає, що «простота – це мета проектування, яка має бути ретельно визначена інженерами-проектувальниками».
Далі Берджесс описує 15 стратегій безпеки, які використовуються в природі. Як приклад він наводить візуальні попередження. В біології існують кольорові коди, що позначають отруту, а в техніці – попереджувальні знаки. Він зазначає:
«Оскільки людина – це біологічна система, варто звернути особливу увагу на попереджувальні сигнали, що використовуються в природі. Природні сигнали й звуки, що використовуються в природі, можуть викликати в людини інстинктивну й швидку реакцію. Якщо це дійсно так, то природні сигнали попередження можуть виявитися більш ефективними в інженерних системах, ніж випадково обрані попереджувальні знаки».
Несподівані результати для дарвінівської еволюції
Мета цього дослідження – показати, наскільки інженерні системи схожі на біологічні, й тим самим підвищити надійність інженерних систем. Берджесс зазначає, що широке використання стратегій надійності в природі сприяє їхньому подальшому й ширшому застосуванню в техніці. Насамкінець він прогнозує, що в міру розвитку техніки застосування біологічних методів забезпечення надійності та безпеки ставатиме дедалі поширенішим. Деякі з технологій, що використовуються біологічними організмами, знайдуть своє застосування в людських інженерних конструкціях, чого, з погляду дарвінізму, очікувати не доводиться.