Инсайт на день #36 – об уроках природы


Автор:

У природы можно подсмотреть решение своих проблем. Мы часто говорим об этом, потому что занимаемся генетическими алгоритмами и используем системный подход, который как нельзя лучше иллюстрирует природа. Идеи черпал из природы Леонардо да Винчи; Жорж де Местраль, увидев плоды репейника на своей собаке, изобрёл липучку; на основе устройства бедренной кости человека построены фермы – металлические конструкции, из которых состоит, к примеру, Эйфелева башня. Множество древних изобретений, вошедших в жизнь человека ещё в доисторические времена, взято из природы.

Но из природы можно брать не только идеи изобретений, но и основные тренды – тенденции, зная которые, можно искать решения не для настоящего, а для будущего. Например, проследив эволюцию управления в живых организмах, можно увидеть устойчивую тенденцию к его централизации, концентрации функций в одном органе – мозге. Первые простейшие организмы не имели нервных кеток вообще. Они состояли из одной клетки, у них попросту не было необходимости в передаче сигнала. Кишечнополостные обладали диффузной нервной сетью – нервные клетки равномерно распределялись по телу. На следующих ступенях эволюции, у червей, нервные клетки концентрируются в узлы – ганглии. Ганглионарная нервная система делает возможной организацию движения, хотя отдельные ганглии относительно автономны – в них сосредоточены важные функции управления. Начиная с моллюсков, в нервной системе живых организмов выделяется один, главный, ганглий, который берёт на себя всё более важные функции управления организмом и его частями. В дальнейшем этот ганглий развился в головной мозг.

На протяжении эволюции главная тенденция была не единственной, возникали и боковые ветви. Например, у некоторых крупных динозавров появлялся второй мозг в области крестца: скорость распространения нервного импульса не очень большая, и сигнал по длинному телу, а диплодок достигал 30 метров в длину, шёл слишком долго, поэтому задние конечности управлялись отдельной подсистемой. Но динозавры вымерли, а царство на Земле млекопитающих, а потом и человека, установилось благодаря концентрации всех функций управления в центральной нервной системе, главным образом головном мозге, быстро обучаемом и пластичном. Вероятно, эволюция человека как вида остановилась, так как приспособление человека к среде  у него осуществляется не путём изменения тела, а путём изменения поведения.

Рассмотрев эволюцию управления в живых организмах, предлагаю взглянуть на историю управления в машинах и механизмах, например, в автомобилях. Старые автомобили были полностью механическими, а управление их внутренними процессами было распределённым:  зажиганием управлял трамблёр, подачей топлива – карбюратор, тормозами и коробкой передач – водитель. Согласование этих механизмов велось путём трудоёмких регулировок и обучения вождению. Со временем автомобили менялись, и всё больше “рутинных” функций брала на себя электроника. Сначала возникли “ганглии” – электронные модули управления разными узлами, потом – “головной мозг” – централизованное управление работой механизмов. Часть функций электронный мозг взял и у человека, теперь управление рулём, тормозами, двигателем и коробкой передач согласовано. Это даёт несколько важных преимуществ:

  • упрощение механической части и удешевление производства;
  • простота эксплуатации и регулировок;
  • освобождение водителя от несвойственной человеку лишней работы;
  • повышение согласованности управления автомобилем и, как следствие, безопасности езды;
  • простота модернизации: теперь для неё не нужно заменять узлы и механизмы, а достаточно “перепрошить” программу в центральном компьютере.

По этому же пути шло развитие управления самолётами и вертолётами: от ручного и распределённого к электронному, с центрального компьютера. Бытовая техника, аудио- и видеотехника – практически вся техника повторила тренд эволюции системы управления живых существ. Наверняка это заметили в 50-х, в период бурного развития техники, и у того, кто это заметил, было сильнейшее конкурентное преимущество перед теми, кто просто совершенствовал механическое управление.

Руководство к действию.

  1. Решая свою задачу, присмотритесь к природе, возможно она уже решила её, отобрав оптимальное решение из всех возможных.
  2. В поисках трендов и прогнозирования будущего посмотрите на эволюцию, может оказаться, что направление развития общества и технологий будет аналогичным природной эволюции, а ошибочные, тупиковые тенденции – вымершим видам.
  3. Изучайте разные науки, междисциплинарный подход – неисчерпаемый источник идей.

1 отзыв

Ссылки на эту статью

  1. Инсайт на день #37 – О дамбах | Empatika — January 27, 2011 @ 11:14 pm

Оставить отзыв

WordPress Themes