Сравнение эволюционных процессов в живой природе и технике

I – этап мысленного конструирования. В сознании конструктора в процессе создания изделия рождается множество различных вариантов решения технической задачи как изготовления машины в целом, так и отдельных ее частей и механизмов. Такие «мутации» осуществляются на основе возникновения и распада нейронных связей в мозгу, происходящих за сотые доли. Ещё до того момента, как будет осуществлена попытка построения модели будущего изделия в виде чертежа, огромное множество конкурирующих вариантов «умрет» в сознании конструктора. Выживут только наиболее удачные, имеющие шанс на реальное воплощение. В результате такого естественного отбора, в миллионы, а может быть в миллиарды раз более быстрого, чем природный, происходит рождение идеи, замысла будущего технического детища.

При создании чертежей начинается естественный отбор уже на уровне отдельных узлов и механизмов, что позволяет совершенствовать строение будущего изделия, минуя миллионы лет генетических мутаций и изменений. Конструктор может, подумав минуту, увеличить площадь гусениц проектируемого трактора, чтобы он не проваливался при перемещении по болотистой местности, а природе, чтобы создать кожистые перепонки на копытах лося, потребовались миллионы лет естественного отбора.

II – этап практического создания. При практическом воплощении чертежей в реальность, на первых же испытаниях создаваемой машины всегда возникают проблемы, которые не могли быть выявлены на предыдущей стадии. Как бы ни старался конструктор предусмотреть все возможные затруднения, реальность предъявляет свои требования и оказывается всегда сложнее, чем мы предполагали.

Так, например, испытания первого в мире дирижабля закончились для его изобретателя и пилота – француза Жиффара весьма неожиданно. Мощность двигателя аппарата оказалась недостаточной для движения против ветра, и смельчака унесло в лес к неудовольствию многочисленных зевак, собравшихся на парижском ипподроме. Понятно, что в дальнейшем Жиффар увеличил мощность парового двигателя, что привело к уменьшению грузоподъемности дирижабля.

То же самое происходит и в природе: если лось при бегстве от волков оказывается на снежном насте и снежная корочка не выдерживает давления его тяжелого тела, то он становится лёгкой добычей для хищников, конструкция которых оказалась легкой и весьма удачной для данной конкретной ситуации.

Конечно, природа могла бы (а может, так и было) ещё более увеличить площадь его копыт и превратить их в некоторое подобие лыж или ластов. Но в этом случае лось с ластами потерял бы быстроходность на твёрдой земле. В результате долгих миллионов лет перебора вариантов, не закончившегося и сегодня, формируется оптимальное соотношение между быстротой движения по глубокому снегу и по твёрдой земле. Точно так же изобретатель подбирает оптимальное соотношение между быстротой и грузоподъёмностью своего дирижабля.

Может оказаться так, что в настоящее время нет конструкционных материалов и технических решений для воплощения задуманной технической диковинки. В этом случае инновация прекращает своё существование ещё на стадии рождения и вновь возрождается только при появлении соответствующих условий. Например, создание персонального компьютера невозможно без полупроводниковых транзисторов, создание дальнобойной пушки без прочной стали закончится разрывом ствола и гибелью экспериментаторов. Трудно себе представить броненосец без парового котла, как и самолёт без двигателя внутреннего сгорания или реактивного двигателя.

В условиях природного естественного отбора и временнóй растянутости всех изменений невозможно представить ситуацию, когда вдруг начал появляться новый вид каких-нибудь сверхгигантских жирафов, спина которых не выдерживала бы их веса и ломалась при попытке нагнуться. В природе новые конструкционные материалы и отдельные функциональные узлы появляются постепенно вместе с изменениями видов, но если уж возникли, то начинают максимально использоваться всеми модификациями потомков. Например, появление твёрдого панциря у морских животных оказалось удачным и «пошло в тираж» в разных видах – от улитки до черепахи. Глаз и вовсе оказался весьма полезным устройством и стал входить в базовую комплектацию почти всех новых моделей, появившихся за последние полмиллиарда лет, даже тех, которым он особенно и не нужен, таких как, например, крот.

III – этап массового копирования и производства. Следующие трудности начинают возникать при массовом производстве новорожденного изобретения, так как количество разнообразных факторов, существенно влияющих на его дальнейшую судьбу, значительно возрастает.

Легендарный танк – Т-34 оказался лучшим из всех во Второй мировой войне во многом благодаря тому, что был очень прост и недорог в производстве, а немецкий тяжелый танк «Тигр», по многим показателям превосходивший советские танки, был капризен в эксплуатации, но, самое главное, очень дорог. Поэтому количество произведённых «Тигров» даже близко не смогло сравняться с количеством выпущенных «тридцатичетвёрок».

В природе также можно найти примеры, когда вид компенсирует свои недостатки массовым и нетрудоемким производством. Рыба-луна производит несколько миллионов икринок. При таких масштабах икрометания даже при гигантских потерях на пути от икринки до взрослой особи популяция не исчезает.

IV – этап коммерческой реализации. Если не будет спроса на выпущенную продукцию, массовое производство быстро прекратится, а производитель разорится. Самое главное условие выживания технической инновации – это спрос, готовность людей платить деньги за ее приобретение и использование, превышающие траты на ее производство. Это последний и решающий этап тернистого пути от малька-изобретения до взрослой инновации, успешность которой определяется сложными взаимоотношениями с окружающей средой.

Во-первых, успешность определяется сложностью эксплуатации, развитостью соответствующей инфраструктуры. Автомобили с водородными двигателями существуют и сейчас, но конкуренцию традиционным автомобилям они смогут составить только тогда, когда повсеместно будут водородные заправки и соответствующий автосервис.

Во-вторых, быстрота продвижения инновации зависит от её взаимодействия с существующей технической средой, она должна занять свою нишу и стать востребованной и даже необходимой, вступить во взаимовыгодный симбиоз с другими техническими видами. Цифровой фотоаппарат никогда стал бы столь популярным и не вытеснил бы плёночный, если бы не было персонального компьютера, а навигатор не был бы таким компактным и удобным без искусственных спутников, радиолокаторы не особенно нужны, если в небе не летают самолёты. В природе такая взаимозависимость хорошо известна: не будет мышей, не будет и сов, если бы не было акул, то и не было бы рыб-прилипал.

Ну и, в-третьих, новичку необходимо победить в битве с конкурирующими техническими изделиями, занимающими ту же нишу. Сходство с борьбой в живой природе становится очевидным: ондатра, однажды неосторожно завезённая в реки средней полосы России, чуть полностью не вытеснила более привередливого и менее наглого местного бобра. Кролики, попавшие в Австралию, так расплодились, что чуть не уничтожили всю травоядную австралийскую живность, которой просто не осталось никакой пищи. А млекопитающие, благодаря своей хитрости, выносливости и приспособляемости, смогли заменить более сильных динозавров на троне, теперь они едят мороженое и рассматривают ископаемые кости побеждённых конкурентов в своих музеях.

Цифровые фотоаппараты, едва приблизившись по качеству снимков к плёночным, моментально их уничтожили, лишив нас таинства проявления и закрепления фотографий в ванной. Гордые парусники исчезли под напором вечно дымящих пароходов, которые, в свою очередь, уступили место теплоходам и атомоходам. Граммофоны и патефоны были вытеснены проигрывателями виниловых пластинок, которые еще быстрее уступили место магнитофонам. Магнитофоны были за несколько лет отправлены в музей цифровыми проигрывателями, использующими CD-диски и флеш-карты.

В итоге, при благоприятном стечении всех вышеназванных и многих других обстоятельств (цена, качество, мода, экономическая ситуация и т.п.), удача может улыбнуться новичку: появляется долгожданный покупательский спрос, за новинкой выстраиваются очереди, на производителя проливается денежный дождь. Так над пылесосом изобретателя Бута долго потешались, пока его не стала использовать для уборки в королевской Британской семье вместо традиционного веника. Такая замена и называется техническим прогрессом.

Темы для докладов и рефератов

Техноценозы и закономерности их появления и развития.

Техноценоз металлургического завода.

Техноценоз атомного авианосца.

История развития средств связи (до изобретения радио).

Естественный отбор в технической эволюции (на примере развития средств звукозаписи).

Технический симбиоз.

Дискуссии

Искусственный разум – конкурент или помощник Человека?

Развитие техники – фактор деградации или развития человека?

Литература

1. Горбань, А.Н. Демон Дарвина: идея оптимальности и естественный отбор / А.Н.Горбань, Р.Г.Хлебопрос. - М.: Наука, 1988.

2. Варшавский, / В.И. Оркестр играет без дирижера: размышления об эволюции некоторых технических систем и управлении ими / В.И.Варшавский, Д.А.Поспелов. - М.: Наука, 1984.