в. инюшин,
кандидат биологических наук
ГОРИЗОНТЫ
БИОНИКИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «КАЗАХСТАН»
Ал м а- Ата— 197 0

ГЛАВНАЯ РЕДАКЦИЯ
ОБЩЕСТВЕННО-ПОЛИТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
6ф0.1
И74
У кого научились люди летать? О чем говорят между
собой пчелы? Чему научили инженеров дельфины? На эти и
многие другие вопросы вы найдете ответы в брошюре «Горизонты
бионики».
Автор, кандидат биологических наук В. М. Инюшин,
рассказывает читателям о том, что дала и может дать людям
замечательная наука бионика.
Данной брошюрой издательство завершает серию «Ученые
беседуют с верующими».
2—10—2
165-ТИ—70 м

ЧТО ТАКОЕ БИОНИКА?
Весной и осенью вереницы птиц летят в небе. И у
каждого смотрящего на журавлиную стаю или на стаю
гусей, наверное, хоть раз возникал вопрос: как птицы
находят путь домой, преодолевая ради этого иногда
тысячи километров? Как они над морями, пустынями,
степями и лесами летят не только днем, но и ночью и
возвращаются именно в те места, где родились?
Летом в лесу можно увидеть множество различных
насекомых. Тот, кто наблюдал за пчелами и
муравьями, конечно, заметил, что между муравьями
существует тесная связь (они имеют какой-то своеобразный
язык), что пчелы, взлетая с цветов, богатых нектаром,
безошибочно возвращаются к ним, но уже с группой
других пчел. А разве не удивительно то, что рыбы
быстро и свободно движутся в толще воды, легко
лавируют и обходят препятствия. Невольно возникает
мысль: хорошо бы человеку создать такие аппараты, с
3

помощью которых можно легко ориентироваться в
пространстве, летать, как птицы, быстро плавать с
небольшой затратой энергии и т. п.
История сообщает немало фактов, из которых
становится ясно, что с древних времен человек пытался
учиться у природы, подражал ей и использовал
полученные знания для своих целей. Так, наблюдение
полета птиц навело человека на мысль построить
летательный аппарат. Впервые это случилось 400 лет тому
назад: крупнейший ученый Италии Леонардо да
Винчи разработал проект орнитоптера—летательного
аппарата с машущими крыльями. А удлиненная и
сплющенная с боков форма тела большинства рыб
натолкнула людей на мысль строить такими же корабли.
Практическое применение с давних пор находят в
жизни человека и навигационные способности животных*
Например, еще в XII веке отважные викинги
обязательно брали с собой в плавание ворона, потому что эта
птица, выпущенная с корабля в открытом море, сразу
же направлялась в ту сторону, где берег был ближе
всего. Этой способностью ворона и пользовались
мореплаватели, если сбивались с курса. Ну а почтовые
голуби за то и получили свое название, что издавна
служат почтальонами человеку как в мирное, так и в
военное время.
Но интерес человека к природе не исчерпывается
приведенными примерами. Удивительные свойства
животных и растений привлекают внимание ученых раз-
4

ных специальностей в наши дни гораздо больше, чем
раньше.
На наших глазах развивается новая наука —
бионика. Вообще-то «бионика» — слово не новое. Им
пользовались наравне с термином «гистология», который
обозначает науку, занимающуюся изучением строения
живых тканей. Буквально в переводе с греческого
языка «бионика» — это «элемент жизни».
Главнейшая задача бионики заключается в
изучении организации живых существ. В эту грандиозную
проблему входит очень много разнообразных вопросов:
изучение отдельных нервных клеток, из которых
состоит наш мозг, и в то же время познание работы всего
мозга в целом; исследование тонкой организации
органов чувств у животных, выяснение основных
принципов их работы и создание на основе полученных
данных чувствительных устройств для точной регистрации
сигналов. А надежность работы человеческого мозга?
Разве она не может привлечь внимание специалиста в
области бионики? В среднем около 585 тысяч часов
работает наш мозг, ни разу не выходя из строя. А срок
работы самой высококачественной аппаратуры,
установленной на искусственных спутниках, всего около
двухсот часов.
В развитии бионики участвуют специалисты самых
различных направлений: биологи и инженеры, физики
и химики, математики и медики. Каждый из
специалистов вносит свой вклад в решение сложных задач,
5

стоящих перед бионикой. Используя знания,
накопленные биологами, инженеры пытаются создать такие
механизмы и приборы для человека, которые по своей
надежности и точности работы, экономности и
долговечности не уступали бы подобным приспособлениям у
живых организмов. В 1960 году состоялся Первый
международный конгресс по бионике. На нем было
объявлено, что бионика является самостоятельной наукой.
Конгресс прошел под девизом «Живые прототипы —
ключ к новой технике».
В нашей стране и во всем мире вопросами бионики
занимается большое количество специалистов. Так, в
Киеве известный хирург Н. М. Амосов создает
специальную лабораторию, где собирают машины,
которые могли бы ставить диагноз заболеваний человека.
В Грузии большая группа математиков исследует,
каким образом сигналы передаются от одной нервной
клетки к другой. В США военно-морское ведомство
интересуется возможностью использования данных,
полученных при изучении водных организмов, для
построения более совершенных подводных лодок и средств
навигации при подводном плавании. Группа
американских инженеров тщательно разбирает строение органа
слуха паука, а ученые Швейцарии заняты изучением
мозга муравья. Таким образом, в СССР и за рубежом
открываются все новые и новые лаборатории, которые
занимаются различными вопросами бионики. Сама
общественная жизнь людей ставит очень много задач
6

перед бионикой. Здесь и совершенно новые способы
воздействия на человека в целях лечения и
предупреждения заболеваний; и обеспечение четкой работы
человека при управлении сложными агрегатами, например
космическими кораблями; создание экономичных
двигателей, источников дешевой энергии, и тысячи других
больших и маленьких вопросов. Прошло немного
времени с начала исследований, но люди уже поняли, что
у живой природы есть чему поучиться. А изучив ее,
можно создать такие механизмы, которые будут
полезны обществу.

КАК ЖИВОТНЫЕ ОРИЕНТИРУЮТСЯ
В ПРОСТРАНСТВЕ
Интересный опыт был поставлен в 1952 году. Летом
в Бостон (США), что находится на западном побережье
Атлантического океана, из Лондона прилетел самолет.
С борта самолета сошел человек с небольшой картонной
коробкой. На летном поле он открыл коробку и
выпустил на волю какую-то птицу. Это был малый
буревестник. Он взлетел над аэродромом, сделал несколько
кругов над гаванью и круто повернул на восток. Вскоре
он скрылся из виду. Через двенадцать суток малый
буревестник вернулся в Англию. Для этого он пересек
весь Атлантический океан, ширина которого между
Бостоном и западным берегом Англии достигает около
пяти с половиной тысяч километров. Птице пришлось
пролетать ежедневно в среднем по 450 километров.
Более того, она никогда в жизни не летала по этому пути.
Приведем еще ряд примеров. Известно, что
огромные вдорские черепахи для того, чтобы отложить яйца
8

на одном из островов, пересекают всю Южную
Атлантику. После отложения яиц они воззращаются на свои
старые места, проплывая в общей сложности около
трех тысяч километров. Казалось бы, как хрупки на
вид бабочки, куда уж им летать на далекие расстояния.
Но они летают и отлично ориентируются в пути. Бабо-
чек-даноид всегда можно видеть порхающими летом
над растениями молочая в Канаде, а осенью эти
насекомые перекочевывают на юг, в Мексику, преодолевая
путь в несколько тысяч километров. Рыбы также
прекрасно ориентируются в воде. Например, осетрята,
вылупившиеся из икры, постепенно скатываются из
верховьев притоков в устье реки или в море, где они
вырастают во взрослых осетров, и после этого вновь
движутся вверх по этой реке, достигают именно того
места, где вывелись, и там откладывают икру.
Проплывая под водой много километров, они безошибочно
находят место своего рождения. Удивительна
навигационная способность угря. В возрасте 6—9 лет угри
становятся половозрелыми и покидают Бодоемы рек северной
Европы, например нашего Ладожского озера. Они
скатываются в Балтийское море и оттуда плывут всегда в
одно и то же место Атлантического океана—Саргассово
море. Там они спускаются на глубину более тысячи
метров и мечут икру, после чего погибают. Появившиеся
на свет личинки угря всплывают на поверхность,
подхватываются морским течением и плавают несколько
лет. А когда из личинок вырастают молодые угри, они
2—362
9

снова входят в те реки и озера, откуда пришли их
родители.
Сейчас ученые пытаются выяснить, является ли
способность птиц лететь по строго заданному маршруту
во время перелетов врожденной. А может быть,
молодые птицы, еще ни разу не пролетавшие маршрут,
каким-то образом обучаются у более старых? Не зря же
перелетающую стаю всегда ведет опытная птица.
Американские ученые проделали любопытный опыт:
когда стаи готовились к перелету из Канады на юг, ученые
отловили и окольцевали нескольких молодых ворон и
удерживали их до тех пор, пока все вороны улетели к
местам зимовок. После этого окольцованных птиц
выпустили, и все они благополучно добрались до теплых
краев, хотя никогда до этого не участвовали в
подобных путешествиях.
Долгое время исследователи-биологи бились над
загадкой навигационных способностей птиц. Некоторые
считали, что у них имеется своеобразный магнитный
компас, с помощью которого они определяют
направление полета и ориентируются. Все знают, что стрелки
обычного школьного компаса всегда показывают
северный и южный полюса. Но стоит поднести к компасу
магнит, и стрелка повернется в его сторону. Чтобы
выяснить, пользуются ли птицы магнитными силовыми
линиями, ученые прикрепили к голубям маленькие
магниты. Оказалось, что магниты никак не влияют:
выпущенные далеко от голубятни, птицы сразу уверенно
10

взяли нужный курс и вполне благополучно вернулись
«домой».
Тогда, может быть, пернатые ориентируются по
солнцу? В 1949 году Г. Крамер (США) построил
шестигранную клетку и поместил в нее скворца. Птица
неизменно поворачивала голову и тело именно к тому окну,
откуда шли солнечные лучи. Достаточно было
изменить с помощью зеркал направление солнечного луча, и
скворец поворачивался в сторону отраженного света
солнца. Крамер сделал вывод: птицы при перелетах
пользуются солнцем, как компасом.
В море капитан определяет местонахождение своего
корабля при помощи специальных таблиц и
секстанта — инструмента, который измеряет высоту солнца
над горизонтом. Ученые полагают, что с помощью
какого-то органа птицы могут так же определять высоту
солнца в любое время дня, если даже оно покажется
из облаков всего на несколько минут.
Вместе с тем некоторые птицы совершают свои
перелеты ночью. Когда во время войны появились
радиолокаторы — приборы для обнаружения самолетов —
с их помощью удалось увидеть, что в ночном небе
летает масса птиц. Интереснейшие опыты, доказавшие,
что пернатые превосходно ориентируются по звездам,
были проведены в планетарии. Кто был в планетарии,
тот знает, что там с помощью специальных приемов
создается впечатление ночного неба. Ученые поместили
в планетарий славку — маленькую птичку, которую
2*
11

Можно встретить в садах нашей республики. Ее пение
слегка напоминает трели соловья. Оказавшись под
искусственным звездным осенним небом, характерным
для северной Европы, славка, сидящая в клетке,
повернулась на юго-восток, как раз в ту сторону, куда она
обычно летит осенью. Постепенно расположение звезд
меняли, создавая у птицы впечатление полета на юг.
Когда на куполе засияли звезды, характерные для
ночного неба Южной Греции, славка повернулась сильнее
на юг. И тут на куполе планетария вспыхнуло
звездное небо, типичное для Сибири. Птица заволновалась,
было видно, что она совершенно растерялась. Но
ненадолго. Вдруг она резко повернулась и попыталась
лететь на запад, то есть туда, где была раньше. В течение
одной минуты, имея над собой незнакомое небо, славка
сумела определить свое местонахождение и выбрать
правильный маршрут. Опыт окончательно доказал, что
пернатые способны при ночных перелетах
ориентироваться по звездам.
Некоторые птицы могут находить дорогу и в
условиях, когда нет никакой видимости. Например,
американская пурпурная ласточка, которую увезли за 373
километра от гнезда, нашла путь домой за одну ночь,
хотя в эту ночь небо было закрыто густыми облаками
и возможность ориентации по звездам полностью
исключалась. Такие факты навели ученых на мысль, что
пернатые, вероятно, способны ориентироваться по
магнитному полю Земли. Недавно в научной литературе
12

появились сообщения о том, что некоторые птицы очень
хорошо ориентируются в магнитном поле, в два раза
меньшем по силе, чем магнитное поле Земли. Для
эксперимента птицу помещали в слабое магнитное поле.
И она располагала свое тело вдоль силовых линий
искусственного магнитного поля.
Имеется мнение, что вестибулярный аппарат птиц
воспринимает силы, которые возникают в результате
вращения Земли. Вестибулярный аппарат очень
сложен и основное его назначение — поддерживать
определенное положение тела. Он выполняет и еще одну
немаловажную функцию: реагируя на все отклонения
от прямой, помогает птице держать точный курс во
время полета. Не правда ли, этот орган очень похож
на автопилот — приспособление, которое
автоматически поддерживает у самолета заданный курс.
Определив направление по звездам или солнцу при ясном небе
с помощью глаз, пернатые затем летят уверенно, не
сбиваясь с курса, в сплошном тумане или при густой
облачности благодаря уже настроенному вестибулярному
аппарату.
Большую роль у птиц, кроме глаз и вестибулярного
аппарата, играет кожа, которая очень чувствительна
к изменению температуры, давлению воздуха.
Воздушные течения, изменения температуры, освещенность
неба и многое другое воспринимается птицей и дает ей
большое количество сведений для успешной
ориентации в пространстве.
13

Не только по звездам и солнцу могут
ориентироваться животные. Например, пчелы определяют
направление по цвету неба. Австрийский биолог Карл Фриш
изучил способы их ориентации. Оказалось, что пчелам
не всегда обязательно видеть солнце, достаточно
увидеть небольшой клочок голубого неба для определения
своего местонахождения. Человеческий глаз не
улавливает разницы в освещенности и качестве света голубого
неба в различных его частях. А глаз пчелы может.
В чем причина? Дело в том, что у пчел так называемый
сложный глаз. Он состоит из множества камер, каждая
из которых видит определенный участок объекта. Вся
же картина складывается из суммы отдельностей.
Такое зрение носит название мозаичного. Специфическое
строение глаза и дает возможность замечать разницу
в интенсивности света и его особенности в различных
частях голубого неба.
Какие же особенности голубого цвета неба
улавливают пчелы?
Известно, что свет представляет собой поток частиц,
которые имеют колоссальную скорость — 300 тысяч
километров в секунду. В то же время свет имеет
волновую природу. И подобно тому, как волны от
проходящего парохода на реке набегают на берег, световые
волны без конца попадают в наш глаз. Ученые так и
говорят, что свет имеет двоякую природу: корпускулярную
(в виде частиц) и волновую. По своим волновым
свойствам свет может быть воспринят глазом пчелы
14

по-разному. В случае, когда колебания в световой
волне происходят в одной плоскости, свет называется
поляризованным. Например, свет, отраженный от
поверхности воды, является поляризованным. Солнечные
лучи при прохождении через атмосферу рассеиваются и
частично поляризуются. Причем количество
поляризованного света в различных частях неба разное и
закономерно изменяется в зависимости от положения
солнца на небосводе. Эту разницу и регистрирует пчелиный
глаз. По количеству поляризованного света пчела
быстро определяет местоположение солнца, даже в том
случае, если оно закрыто облаками. По свету,
оказывается, ориентируется очень много насекомых.
Муравей, ползущий в зарослях трав, все время следит за
небом. Многие рыбы по небольшому количеству света,
пробивающегося сквозь толщу океана, определяют свой
путь.
Карл Фриш установил также, каким образом
прилетевшие с медосбора пчелы сообщают остальным
местонахождение цветов, богатых нектаром. Оказывается,
вернувшись с медосбора, пчела исполняет танец, а
другие внимательно следят за ней. Если цветы находятся
в тридцати метрах от улья, пчела исполняет круговой
танец, в середине танца меняет направление и
возвращается назад почти по тому же кругу. Если цветы
находятся в 140 метрах от улья, она выписывает
восьмерку. Но кроме расстояния, нужно сообщить еще и
направление. Пчела-разведчица и об этом «рассказыва-
15

ет» с помощью танца. Вот она поднялась вертикально
вверх — это означает, что лететь надо по направлению
к солнцу; пробег вниз указывает, что направление
должно быть противоположным. А если цветы находятся
правее или левее от пути солнца, прямолинейный
пробег в танце отклоняется на соответствующий угол в ту
или другую сторону.
Итак, многие животные самым тесным образом
связаны с внешним миром. Они реагируют на малейшие
изменения в положении звезд и солнца, более того, они
различают изменения в интенсивности света на
голубом или ночном небе, реагируют на изменение степени
его поляризации. Такая удивительная способность
животных позволяет им легко находить себя в
пространстве, определять свое местоположение.
Усилия ученых направлены сейчас на изучение этой
тонкой реактивности и создание миниатюрных
приборов, которые позволяли бы и самолетам, и морским
судам, и мощным космическим кораблям легко
определять свое местонахождение.

ЖИВОТНЫЕ, КОТОРЫЕ «ВИДЯТ»
С ПОМОЩЬЮ ЗВУКА
В 1794 году итальянский натуралист Лаццаро Спо-
ланцини показал, что ослепленные летучие мыши
летают вполне нормально. Но стоило заткнуть им уши,
и летучие мыши теряли способность ориентироваться в
темноте. Споланцини сделал смелый для того времени
вывод: летучие мыши «видят» с помощью ушей.
Однако всем известно, что эти животные при своем полете
не издают никаких звуков. Спрашивается: как же они
«видят» ушами?
Прошло около полутораста лет, прежде чем эту
загадку удалось решить. В один из дней 1938 года
двадцатитрехлетний студент Дональд Гриффин, ныне
профессор зоологии Гарвардского университета (США),
вошел в лабораторию, где работали физики. В руках у
него была клетка с летучими мышами. Молодой
человек знал, что в лаборатории имеется прибор, с
помощью которого можно улавливать звуки, не
воспринимаемые человеческим ухом. Это так называемые
3-362
17

ультразвуки, то есть звуки, имеющие очень большую
частоту колебаний. Ухо человека способно
воспринимать не более 26 тысяч колебаний в секунду, мышь же
воспринимает до 150 тысяч колебаний в секунду. Как-
то мышей выпустили в лабораторию и включили
прибор. Все услышали, как прибор начал щелкать.
Оказалось, что летучие мыши все время испускают
ультразвуки. Отражаясь от предметов, они попадают в ухо
летучей мыши и дают ей возможность безошибочно
ориентироваться в пространстве, обходить препятствия,
настигать насекомых и т. д. Обычно мыши издают от
10 до 20 серий криков, или писков, в секунду. В
промежутках между писками очень чувствительные уши
летучей мыши улавливают эхо, отраженное от
предметов.
Кинокамерой удалось зафиксировать, как летучие
мыши с поразительной быстротой вылавливают мух и
бабочек в полной темноте. Примерно одно насекомое за
6 секунд — такова средняя скорость ловли насекомых
летучей мышью. Оказалось, что эти животные
способны различать звуковые сигналы, отраженные от
насекомых и от несъедобных предметов таких же размеров.
Летучие мыши настолько точно улавливают эхо от
издаваемого ими звука, что могут пролетать между
двумя натянутыми проволочками толщиной не более
человеческого волоса. Очень интересно, что если создать
искусственные помехи прибором, испускающим
ультразвук, то все равно мыши летают, не натыкаясь на пред-
18

Меты. Это происходит потому, что летучие мыши
воспринимают лишь те ультразвуки, которые сами же
испускают, других колебаний они не слышат. Летучие
мыши живут, как правило, в темных пещерах. Там их
скапливается огромная масса. Может показаться, что
гам, поднятый их криками, должен их оглушить и они
будут натыкаться на стенки пещеры и друг на друга.
Но ничего подобного не случается: животные
великолепно ориентируются и не испытывают никаких
неудобств от шума, ибо крик каждой мыши строго
специфичен.
Возьмем водную среду и ее обитателей. Опустим
специальный микрофон, называемый гидрофоном, в
толщу воды. Мы услышим через репродуктор, что вода
полна звуков. Выражение «молчит как рыба»
совершенно неправильно: рыбы и другие водные животные
«говорят». В воде звук распространяется в пять раз
быстрее, чем в воздухе. И эхо в воде тоже образуется.
Звук может отразиться от дна и снова вернуться к
поверхности, и снова дойти до дна.
Особенно богат звуковыми тонами «разговор»
дельфинов. Было обнаружено, что эти животные очень
успешно ловят рыб как днем, так и ночью. У них очень
хорошо развит слух, уши устроены чрезвычайно
сложно. Оказалось, что дельфины также способны
улавливать отраженные звуки и с их помощью определять
местонахождение рыбы или какого-либо предмета.
Всякий раз, когда дельфины охотятся, они издают харак-
3*
19

терные скрипучие звуки с помощью специальных
клапанов и воздушных мешков, имеющихся у них в голове.
Воспринимая отраженные звуки, дельфины мгновенно
определяют направление и схватывают добычу.
Люди пытаются использовать отражение звука и
радиоволн для обнаружения самолетов, летящих в
облаках или тумане, подводных лодок в глубинах морей.
Известно, что еще в 1915—1916 годах подводные
лодки кайзеровской Германии были практически
неуязвимыми для противника. Они свободно подходили к
судну под толщей воды и расстреливали его торпедами.
Однако вскоре англичане изобрели радарную
установку, и стало возможно не только обнаруживать
подводные лодки, но и уничтожать их глубинными бомбами.
Принцип работы радарной установки заимствован
у летучих мышей. В глубину океана посылается звук,
и потом с помощью специальных звукоприемников
ловится отраженный сигнал от лодки или других
предметов. Однако и радарные установки и радиолокаторы
еще далеко не так совершенны, как органы
ориентации, которыми наградила природа тех же летучих
мышей и дельфинов. Биологи знают, что дельфины легко
отличают два предмета, имеющих одинаковую форму
и размеры, но сделанных из разных материалов.
Проводили такой опыт: одному дельфину заклеивали
глаза и в водоем бросали рыбу и пластмассовую бутылку
такого же размера, наполненную водой. Животное
всегда выбирало рыбу, никогда не ошибаясь. Изобретенные
20

же человеком технические средства пока такими
возможностями распознавания не обладают.
Сейчас большое количество различных
специалистов заняты изучением этой удивительной способности
дельфинов улавливать звуки в воде. Это необходимо
для того, чтобы совершенствовать наши радио- и
гидролокаторы, которые находят широкое применение не
только в военной, морской технике, но и во многих
отраслях промышленности.
Например, обнаружение косяков рыб производится
с помощью звуковой эхолокации. Ультразвук,
отраженный от стаи рыб, воспринимается металлическим ухом
судна — специальным звукоприемником.
Другая, не менее важная область применения
данных, полученных при изучении инструментов
восприятия эха у животных,— это возможность вооружения
слепых людей аппаратами и звукоприемниками, с
помощью которых они могли бы ориентироваться.
Известно, что у слепых людей очень сильно обостряется слух,
осязание, обоняние. Некоторые слепые «видят»
различные предметы или ощущают их по отражаемому ими
эху. Ориентируясь по эху своего голоса, отраженного
qt поверхности предмета, слепые могут узнавать
свойства этого предмета. По отраженному звуку они
различают металлические и деревянные предметы, грубую
ткань и бархат. Они утверждают, что все эти
материалы «звучат» не одинаково; правда, металл и стекло,
обладающие одинаковой плотностью, оказались для
21

слепых неразличимыми. Были сделаны попытки
сконструировать приборы для прощупывания звуков
окружающих предметов и улавливания эха. К сожалению,
инженерное искусство не достигло еще такого уровня,
чтобы можно было сконструировать миниатюрное
приспособление, удобное для ношения и незаметное.
Однако некоторые успехи в этом отношении уже
достигнуты. Прибор, предлагаемый учеными, состоит из двух
частей: маленького передатчика и электронного
устройства, заключенного в портативный ящик. В руках
у слепого находится передатчик, которым он
пользуется как карманным фонариком. Этот «фонарик»
излучает ультразвук, а специальный электронный прибор
превращает эхо, отраженное от встречных предметов, в
звук, который хорошо слышит человек с помощью
наушников. На расстоянии 10 метров слепой легко
обнаруживает стены, ступеньки, край тротуара и т. д.
Биологам давно уже было известно, что медузы
(довольно просто устроенные морские животные)
изменением своего поведения могут предсказывать
наступление шторма за 10—15 часов. Биологи и инженеры
заинтересовались этим свойством медуз и обнаружили,
что последние могут слышать недоступные человеку
инфразвуковые колебания, возникающие в начале
шторма. Колебания обгоняют волны, которые гонит
ветер, как раз на 10—15 часов. Эти инфразвуковые
колебания и улавливают медузы. Изучение данного
свойства медуз дало возможность создать прибор для пред-
22

сказания шторма. Прибор был впервые сконструирован
в нашей стране. Он состоит из рупора для улавливания
слабых инфразвуков, преобразователя звуковых
сигналов в электрические и стрелочного измерительного
прибора, который дает показание в баллах.
Так бионика помогает технике и медицине
преодолевать многочисленные трудности при
конструировании сложных технических приспособлений,
предназначенных для ориентации в пространстве и обнаружения
предметов в условиях отсутствия видимости.

ОБ УДИВИТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВАХ
ДЕЛЬФИНА
Мы уже рассказали о способности различных
животных ориентироваться в пространстве. Однако
ученых и инженеров интересуют и другие удивительные
свойства животных, которые могут сослужить полезную
службу человеку. Особенно пристальное внимание
ученых привлекают морские млекопитающие дельфины.
И не случайно.
Возьмем, к примеру, его особую способность быстро
передвигаться в воде. Еще древние греки в своих стихах
воспевали необычную ловкость этих животных и
большую скорость в воде. Некоторые моряки уже в наше
время утверждали, что дельфины способны плыть со
скоростью 130 километров в час. Возможно, что это
несколько преувеличено, но факт остается фактом —
дельфины без заметного труда обгоняют многие
современные морские суда. Однако, с точки зрения физики,
цельфин при своей форме не может плыть со скоростью,
большей, чем 20 километров в час. В связи с какими
24

же особенностями тела дельфин так быстро плавает в
воде? Ученые прежде всего решили измерить
сопротивление воды, оказываемое животному при его движении.
Для этой цели сделали модель, точно повторяющую
форму дельфина, и тянули ее на буксире, с помощью
прибора определяя сопротивление воды. Оказалось, что
при такой скорости движения мощность мышц
дельфина должна была быть в семь раз большей, чем она
есть.
Кроме того, известно, что дельфины, подобно
человеку, получают необходимый для них кислород из
воздуха. И чем больше они производят движений, тем
быстрее дышат и больше потребляют кислорода.
Изучение дыхания дельфина показало, что это животное
очень близко по потреблению кислорода к организму
человека.
Установив, что мощность мышц дельфина не так
уж велика, стали искать секрет его быстрого плавания
в другом. Начались подробные исследования
особенностей кожи дельфина. Полученные данные показали, что
она очень эластична, легко пружинит под давлением
воды и каким-то образом препятствует образованию
завихрений, которые, как известно, и являются
главным моментом создания сопротивления быстро
плывущему животному.
Инженеры попытались искусственно воспроизвести
кожу дельфина для покрытия подводных частей
морских судов. Сделали ее из толстого слоя резины, ниж-
4-3G2
25

няя поверхность которого была покрыта выступами, а
пустоты между выступами заполнили различными
жидкостями. Такую «кожу» впервые создал
американский инженер Крамер. Она получила название «ла-
мифло». При испытании небольшого катера, подводная
часть которого была покрыта слоем «ламифло»,
обнаружилось резкое уменьшение сопротивления воды.
Наибольший эффект обшивка «ламифло» дает при
скорости около сорока километров в час, то есть как раз
при такой скорости, с какой обычно плавают в
естественных условиях дельфины.
Многие инженеры считают, что «дельфинные»
покрытия найдут применение и в самолетостроении, где
также важно уменьшить сопротивление воздуха
огромным пассажирским лайнерам и тем самым повысить
эффективность их работы.
Есть еще одна увлекательная область бионики,
связанная с изучением жизни этих морских
млекопитающих.
Внимание советских и зарубежных ученых привлек
тот неоспоримый факт, что дельфин обладает хорошо
развитым мозгом, основная масса которого
представлена большими полушариями. По количеству извилин
и борозд мозг дельфина превосходит обезьяний. А ведь
известно, что мозг, имеющий большое количество
извилин, присущ высокоразвитым животным и человеку.
Стало быть, дельфина следует отнести к
высокоразвитым животным. С помощью электрического тока уче-
26

йые научились раздражать различные органы или
мышцы для изучения поведения животных, выяснения
их жизнедеятельности. Так, если ввести в определенные
центры мозга дельфина тонкие платиновые
проволочки — электроды, подключенные к слабому
электрическому току, то можно создать у животного ощущение
сытости или чувство тепла.
Этот способ воздействия на мозг ученые
использовали и для обучения дельфинов. Животное помещают
в специальную ванну и закрепляют зажимы, чтобы оно
не двигалось. В его череп вставляют тоненькую
стальную трубочку и через нее к мозгу подводят электроды,
медленно вводят их в глубь мозга. Наконец электроды
достигли чувствительной зоны мозга, и дельфин стал
двигаться, издавать крики, означающие ощущение
удовольствия. Электрод продвинулся еще глубже, и
дельфин сделался беспокойным, начал издавать звуки,
похожие на лай, свидетельствующие о раздраженном
состоянии.
Оказалось возможным научить дельфина включать
и отключать ток: животное охотно включало ток в тех
случаях, когда раздражение мозга вызывало у него
приятное ощущение, но когда раздражалась другая
зона, дельфин отключал ток. Интересно, что обезьяны в
таких же опытах очень долго не могут научиться
пользоваться выключателем. Эти факты дают основание
считать, что дельфины по развитию мозга стоят близко
к обезьянам, а может быть, более высоко развиты.
4*
27

С помощью сложных электронных устройств
ученые расшифровывают карту мозга дельфина,
устанавливают, какие отделы мозга ответственны за те или
иные действия животного. Записывая звуки,
издаваемые дельфинами, люди пытаются понять их значение.
Так, если дельфин ранен и не может подняться на
поверхность воды, чтобы набрать запас воздуха, он
издает свист. Этот сигнал бедствия сначала звучит на
высоких тонах, в конце понижается. Услышав его, другие
дельфины подплывают к раненому и выталкивают его
на поверхность.
Экспериментально доказано также и то, что
дельфины, находясь под водой, способны подражать
человеческому голосу, произносить сложные звуковые
«букеты». Проделали такой опыт. Человек, находящийся
рядом с дельфином, произносил разнообразные звуки.
Голос человека и дельфина тщательно записывали на
магнитофонную пленку. При удачных повторениях
дельфина поощряли вкусной пищей. Вскоре это умное
животное научилось довольно точно произносить
звуки, которые читались громко человеком: всего лишь
в двух случаях из десяти дельфин пропустил только по
одному звуку.
Считают, что дельфины смогут быть хорошими
помощниками людям, терпящим бедствие в море.
Например, предполагается помещать в костюмах пилотов,
летающих над морем, маленькие передатчики с записью
звуков бедствия, издаваемых дельфинами. Услышав
28

сигнал, животные немедленно придут на помощь
утопающему.
Много интересного и полезного может принести
людям общение с дельфинами. И не зря в нашей стране
принят закон о запрещении их ловли. Теперь эти
животные охраняются государством. Отлавливаются они
только для научных целей. Ученые упорно продолжают
исследовать многие полезные для человека свойства
дельфинов.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ
В наше время всякий знаком с электричеством. Оно
вокруг нас. Напомним, что электричество самым
тесным образом связано с магнитными явлениями.
Достаточно через металлическую проволоку, намотанную на
катушку, пропустить ток, и мы убедимся, что она
притягивает железные предметы, то есть намагничивается.
Другими словами, электрический ток создает
электромагнитное поле. Без электричества сейчас немыслима
наша повседневная жизнь.
А как в живом организме? Оказывается, и там
электрические и электромагнитные процессы играют
огромную роль. С помощью специальных аппаратов —
электрокардиографов почти в каждой больнице могут
записать электрические сигналы, характеризующие
работу сердца. Другой, еще более сложный, прибор
позволяет снять большое количество электрических
импульсов с поверхности головы. Электрические токи, которые
вырабатываются в живых клетках, получили название
30

биотоков, или биопотенциалов. Биотоки слабы, их не
чувствуют обычные стрелочные измерительные
приборы. Чтобы их измерить, применяют комплекс сложных
усилителей. Усиленные в десятки тысяч раз токи
записываются с помощью автоматических самописцев.
Получается очень сложная кривая, точно отражающая
электрические процессы, происходящие в живом
организме.
Например, непосредственно с поверхности черепа у
человека берут суммарную характеристику
электрических токов клеток коры головного мозга.
Электрические токи меняются во времени, то есть им свойственны
колебательные изменения. Физиологи называют их
ритмами электрической активности коры головного
мозга. Среди этих ритмов преобладает медленный, или
альфаритм. Изменение электрической активности
происходит с частотой от 8 до 13 колебаний в секунду.
Имеется и много других ритмических изменений
электрической активности клеток головного мозга,
соответствующих различным состояниям человека.
Например, во время сна быстрые типы колебаний
заменяются более медленными; внешние раздражения (световые
или звуковые) обычно резко увеличивают частоту
колебаний, а иногда и их размах. Все эти факты
убедительно показывают, что в живых клетках
вырабатываются электрические сигналы, или, как их называют,
электрические импульсы. Благодаря им начинается
сокращение мышц, периодически сокращается сердце,
81

меняется просвет сосудов и происходят другие
процессы жизнедеятельности организма.
Уже давно замечено, что даже слабый
электрический ток может вызывать раздражение мышцы.
Проделаем такой опыт. Вскроем лягушку и, аккуратно
вырезав сердце, положим его в 0,65-процентный раствор
поваренной соли. Сердце будет продолжать
сокращаться, но из-за отсутствия кровоснабжения частота
сокращений сердца будет все меньше и меньше. Пропустим
через него короткий импульс электрического тока.
Импульс вызывает сильное сокращение сердца лягушки.
Следовательно, электрический сигнал является
пусковым механизмом сердца.
Изучение электрической активности ткани
позволяет врачам не только распознавать болезни, а
физиологам — следить за действием различных
раздражителей на нервную систему, но и вмешиваться в сложный
мир данных явлений. Так, в СССР и за рубежом были
изготовлены специальные электронные стимуляторы
сердечной деятельности. Существует много типов
электронных стимуляторов. Мы расскажем лишь о том,
который носит в себе человек, страдающий сердечным
заболеванием. Например, у больного нарушено питание
сердечной мышцы или нервная проводимость. Такому
больному непосредственно около сердца прикрепляют
крохотный прибор. Чтобы не было воспалительной
реакции на инородное тело, вводимое в организм,
прибор покрывается резиной. Тонкие электроды соединяют
32

его с мышцей сердца. Стимулятор начинает работать —
посылать слабые электрические импульсы с
определенным интервалом; таким образом обеспечивается
ритмичное сокращение сердца.
Выполнение сложных движений (например, человек
бросает камень в цель или управляет механизмом)
сопряжено с выработкой и осуществлением целой
программы сигналов, руководящей работой уже не одной,
а десятков мышц. Оказалось, что сигналы,
вырабатываемые центральной нервной системой человека для
управления мышцами, могут быть использованы
также и для управления техническими устройствами.
Необходимость в таком непосредственном взаимодействии
нервной системы человека с техническими
устройствами возникает, например, при создании манипуляторов
или при протезировании утерянных конечностей.
Манипулятор представляет собой механизм,
копирующий движения человека. Такие механизмы
обычно применяются в тех случаях, когда выполнение той
или иной операции связано с опасностью для жизни,
например в условиях высокой интенсивности
излучений радиоактивных материалов, высоких температур
или давлений, под водой, а также при необходимости
развивать усилия, превосходящие возможности
человека.
Огромное значение имеют созданные сейчас
системы биоэлектрического управления, предназначенные
для протезирования. Около десяти лет назад в СССР
5 -362
33

группа инженеров, физиологов и врачей создала
протез кисти, управляемый биотоками. В нем механизм
сжатия кисти приводится в движение миниатюрным
электродвигателем, расположенным внутри протеза.
Для управления двигателем необходимо иметь
возможность осуществлять две команды: «сжать кисть» и
«разжать кисть». Эти команды вырабатываются в
протезе в соответствии с мощностью электрических
сигналов, снимаемых с усеченных мышц предплечья
протезируемого. Сжатием и расжатием кисти управляют те
же группы мышц, что и у здорового человека,
благодаря чему больной довольно быстро осваивает протез,
используя навыки координации движений,
выработавшиеся до ампутации. В последнее время
биоэлектрический протез доведен до высокой степени совершенства,
в результате чего стало возможно не только выполнять
движения кисти, но даже дозировать усилие,
развиваемое механизмом в соответствии с желанием человека.
Биоэлектрические протезы уже вошли в практику и
оказывают неоценимые услуги многим людям,
которых постигло несчастье, в значительной мере
возвращая им возможность нормально жить и работать.
Стремительное развитие телемеханики, создание
сверхчувствительной радиоэлектронной аппаратуры,
которая позволяет на расстоянии управлять
различными процессами и машинами, наталкивает на мысль: не
располагает ли и живой организм способностью в
какой-то мере не только воспринимать, но и действовать
34

на расстоянии посредством излучаемой им
электромагнитной или, может быть, иной, еще неизвестной,
энергии? Ученые предполагают, что в недалеком будущем
можно ожидать использования на расстоянии
искусственно усиленных радиоволн, испускаемых сердцем,
мозгом, мышцами, не только в целях протезирования,
но и для других практических надобностей.
И действительно, было обнаружено, что живые
клетки способны излучать слабые электромагнитные волны,
то есть вокруг клеток существует электромагнитное
поле. Электромагнитные волны имеют частоты колебаний
значительно меньшие, чем световые.
Впервые Г. Герц, немецкий физик, получил
электромагнитные волны с помощью специального искрового
вибратора в 1888 году. Русским ученым А. С. Поповым
было доказано, что радиоволны можно использовать
для связи. Так было изобретено радио. Ныне радио
вошло в быт и стало привычным домашним прибором.
С помощью специальной настройки мы ловим
определенные волны приемником и получаем информацию из
различных городов, иногда удаленных на несколько
тысяч километров.
Но радиоволны, испускаемые нашим организмом,
радиоприемник уловить не в состоянии. Не имея
достаточно чувствительной аппаратуры, люди не могли
уловить излучений радиоволн, или электромагнитных волн
от живых клеток. Было лишь известно, что люди,
работающие с радиоволнами сравнительно небольших ин-
8*
35

тенсивностей (например, с радиолокаторами),
испытывают на себе их действие: обнаружено замедление
ритма сердцебиения, понижение кровяного давления,
сильное истощение нервной системы. С целью
проверки этого явления были проделаны эксперименты на
животных. Оказалось, что и на животных радиоволны
действуют сходным образом.
На какой же орган действуют радиоволны?
Вероятнее всего, на центральную нервную систему. Люди,
которые облучались радиоволнами, слышали звуки,
возникающие где-то в области затылка. Обезьяны резко
меняли свое поведение после облучения их
радиоволнами: сначала они настораживались, а потом
погружались в глубокий сон, пробуждались же в очень
возбужденном состоянии.
Электромагнитные волны действуют не только на
млекопитающих. Муравьи ориентируют свои усики-
«антенны» параллельно магнитным силовым линиям;
мухи, помещенные в постоянное магнитное поле,
меняют направление своего движения.
Таким образом, доказано, что даже слабые
радиоволны вызывают биологическое действие. И
совершенно естественно предположить, что они прежде всего
действуют на электромагнитные связи внутри
организма между живыми клетками. Такого рода излучения
впервые зарегистрировал советский ученый П. И.
Гуляев. С помощью очень чувствительной аппаратуры он
установил, что человеческий мозг в сильном эмоцио-
36

нальном возбуждении излучает радиоволны. Позднее
электромагнитные колебания обнаружены вокруг
возбужденного нерва лягушки. И лишь недавно появились
сообщения, что электромагнитные колебания найдены
вокруг работающего сердца человека.
Сокращающиеся мышцы человека могут также быть источником
электромагнитных колебаний. Итак, наряду с
химическими и электрическими взаимодействиями внутри
организма между его клетками и их частями существует
электромагнитная взаимосвязь — своеобразная
«радиосвязь».
Интересно, что в природе имеются естественные
приемники электромагнитных волн, излучаемых
другими животными организмами. Рассмотрим один из
примеров такого рода. Ученый Рудольф Рейтлер,
заведующий малярийной лабораторией в Палестине,
препарировал насекомых и помещал в физиологический
раствор их внутренние органы, в частности
пищеварительный канал и половые железы азиатской саранчи.
Они продолжали сокращаться в растворе в течение
десяти часов. Рейтлеру удалось заметить, что всякий раз,
когда он начинал двигать руками или ногами или
делал глубокий вдох, сокращение органов, находящихся
в растворе, резко усиливалось. Случайно замеченное
явление он неоднократно проверял. Свои опыты он
производил в комнате с высокой температурой (30
градусов) во избежание теплового влияния выдыхаемого им
воздуха на препарат. Ученый установил, что актив-
37

ность находящихся в растворе органов возбуждается и
тогда, когда вблизи препарата сокращаются мышцы
насекомых. Итак, работающие мышцы одного существа
на расстоянии усиливают сокращение мышц другого
существа.
Основываясь на фактах такого рода, в будущем,
возможно, удастся создать устройства, которые по
своей экономичности будут соперничать с мышцей.
Управляемые на расстоянии, эти устройства сыграют
большую роль при освоении других планет, особенно таких,
где пребывание человека сопряжено с опасностью для
жизни.
Есть и другая заманчивая перспектива использовать
способность живых клеток к излучению
электромагнитной энергии — это возможность вмешиваться в
процессы, происходящие в живом организме. Создав
устройства для получения точно таких же электромагнитных
излучений, что и у живой клетки, можно
воздействовать ими на организмы и таким путем изменять весь
ход биологических процессов в желаемом направлении.
В этой главе затронут исключительно важный
раздел бионики. Он касается изучения глубинных
процессов, благодаря которым происходит регулирование
деятельности организма. Весь организм находится под
всеобъемлющим контролем нервной системы, она
связывает его в единое целое. Мы показали, сколь велика
роль электромагнитных волн, связывающих между
собой не только отдельные клетки или органы, но и це-
38

лые организмы. Особо сложной «радиостанцией»
является мозг человека, от надежности работы которого
зависит нормальная деятельность всех наших органов.
Однако, как показали очень тщательные эксперименты,
нормальные функции мозга в значительной степени
зависят от состояния Солнца.
Наблюдения астрономов показали, что на Солнце
раз в 11 лет происходят колоссальные взрывы.
Огромные языки раскаленного вещества выбрасываются из
недр нашего светила. Такие явления получили
название солнечных вспышек, а время, когда происходят
эти вспышки,— годами неспокойного Солнца. Взрывы
на Солнце очень сильно влияют на Землю. Так, 11—16
июня 1959 года вспышка на Солнце вызвала
магнитную бурю, в результате чего полностью прекратилась
радиосвязь и нарушилась телеграфная связь между
Америкой и Европой. В период солнечных вспышек
полыхают грандиозные полярные сияния. Оказалось, что
и живые организмы очень чутко реагируют на
солнечную активность.
Первенство в изучении влияния солнечных вспышек
на земную жизнь принадлежит советской науке. Ныне
покойный профессор А. Л. Чижевский, один из
основателей космической биологии, еще в 1924 году
обнародовал результаты своих наблюдений. Молодой ученый
высказал странную для того времени мысль: вся
биологическая жизнь на Земле, многие геологические
процессы и даже некоторые события общественной жизни
39

теснейшим образом связаны с деятельностью Солнца.
Этот вывод он сделал после изучения исторических
трудов, свидетельств летописцев за много веков, а
также медицинских работ. Сравнив данные этих
источников с материалами астрономов, он установил, что в
периоды наибольшей активности Солнца на нашей
планете происходят наводнения, сильнейшие ураганы,
землетрясения, извержения вулканов. В эти же периоды
случаются эпидемии, уносящие громадные количества
жизней, массовые заболевания животных и растений,
особенно сильно размножается саранча, которая
наносит хозяйству неисчислимые убытки. Даже наиболее
ожесточенные сражения совпадают с днями солнечной
активности.
Установив влияние «гневов» Солнца (образное
выражение Чижевского) на жизнь нашей планеты и ее
обитателей, ученый поставил перед собой еще более
сложную задачу — найти способы защиты от
пагубного воздействия излучений «разгневанного» Солнца.
А для этого, прежде всего, нужно было изучить
механизм действия солнечных вспышек на организм
человека и животных. А. Л. Чижевский и разделявшие его
точку зрения астрономы, медики и ученые других
специальностей начали многолетние (поскольку
наибольшая активность Солнца наступает через каждые
одиннадцать лет) исследования. В процессе этой трудной
работы было доказано, что электрическое состояние
даже крошечной клетки в организме животного резко ме-
40

няется при солнечных вспышках. Медики нашли, что
многие заболевания совершенно по-другому протекают
в годы максимальной солнечной активности, то есть
в такие годы, когда вспышек на Солнце очень много.
Так, по данным французских врачей, в 1959 году
наблюдалась повышенная смертность от болезней сердца
через одни-двое суток после вспышки на Солнце.
Советские ученые К. Ф. Новиков и Т. Н. Панов
установили, что наибольшая смертность от инфаркта
миокарда наступает в дни с максимальными вспышками.
Следовательно, для таких больных опасны те дни,
когда на Солнце наблюдаются вспышки. В 1961 году при
продолжительных солнечных вспышках с 16 по 23
февраля в Свердловске резко увеличилось число больных
с инфарктом миокарда. Почти ежедневно отмечалась
смерть от этого заболевания, то есть почти в три с
половиной раза чаще, чем в дни, когда Солнце спокойно.
Сейчас перед медициной стоит задача: создать
такие палаты для сердечных больных, которые бы не
подвергались влиянию лучистой энергии, извергаемой при
солнечных вспышках. В этом направлении работают
многочисленные специалисты самых различных
профессий.
В наш век значительное число людей работает на
сложных машинах. Мчатся по стальным магистралям
пассажирские поезда, летят гигантские воздушные
лайнеры на огромных скоростях, в глубинах океанов
плывут атомные подводные лодки. И везде у пульта управ-
41

ления — человек. Даже безопасность пассажиров в
обычном автомобиле зависит от работы мозга шофера.
Мало кому известно, что 80—90 процентов аварий
происходит именно тогда, когда, казалось бы, приняты все
меры предосторожности. И как показывают
исследования, аварии происходят чаще всего по вине так
называемого «личного фактора»: в мозге у человека
произошла ошибка, что-то не сработало вовремя. Безусловно,
речь идет об абсолютно трезвых людях. Оказалось, что
наиболее часто аварии по вине человека происходят в
моменты, когда на Солнце отмечаются сильные
вспышки.
Мы уже говорили, что мозг связан со всеми
клетками нашего тела посредством электрических сигналов,
которые беспрерывно бегут по нервным волокнам, как
по электрическим проводам ток. И когда на Земле
разыгрывается магнитная буря, вызванная Солнцем,
такая же буря возникает и в нашем организме. Может
на мгновение нарушиться связь между мозгом и
отдельными группами мышц или произойти разрыв
длительных связей между различными участками мозга.
Результатом явится нарушение координации
движений, потеря внимания или замедленность действия, а в
конечном итоге — авария.
Надежная защита от влияния солнечных
возмущений чрезвычайно важна для космонавтов. Известно,
что атмосфера Земли создает защитный колпак от
потока частиц, которые вырываются из возмущенного
42

Солнца. Частицы как бы увязают в плотной газовой
подушке. Они теряют свою энергию, и многие из них,
«обессиленные», уже не в состоянии достигнуть
поверхности Земли. Но космические корабли летают за
пределами атмосферы, и, значит, при солнечной вспышке
на них может обрушиться настоящая лавина
различных частиц. Перед наукой стоит сложная задача: во-
первых, надо защитить броней космический корабль и
космонавта, во-вторых — научиться прогнозировать
солнечные вспышки, чтобы вовремя принять меры для
обеспечения безопасности полета. Защита корабля
специальной броней — дело очень сложное, но вполне
выполнимое на современном уровне развития науки и
техники. Что касается предсказания солнечных вспышек
задолго до их появления, то здесь помогли некоторые
живые организмы.
Это открытие сделал советский ученый Т. С.
Вельховер, директор бактериологической лаборатории при
инфекционной больнице в Казани. Увлеченный идеями
Чижевского, Вельховер стал пристально наблюдать за
бактериями, чтобы выяснить их реакцию на солнечную
активность. Оказалось, что бактерии — возбудители
дифтерии — время от времени окрашиваются
по-разному (чтобы лучше видеть строение микроорганизмов под
микроскопом, их обычно окрашивают специальной
синькой). И, что особенно интересно, цвет окраски
менялся в течение года. Не связано ли это с изменением
количества вспышек на Солнце? Более 85 тысяч проб
43

обработал Вельховер и установил, что изменение цвета
окраски дифтерийных бактерий тесным образом
связано с появлением вспышек на Солнце. Но самым
главным в этом открытии было то, что бактерии изменяли
свой цвет окраски за несколько часов, а иногда суток
до появления вспышек на Солнце. Следовательно,
миниатюрные «радиостанции» бактерий регистрируют
малейшие сдвиги в энергетике излучения Солнца.
Появилась мысль использовать удивительную
чувствительность бактерий для предсказания солнечных
вспышек. В настоящее время этот способ уже
применяется. Такой прибор нужен и космонавтам, и нашим
медикам, оберегающим жизнь больных, и многим
другим специалистам.
Сейчас идет разгадка тайн живых «радиостанций»,
миллиарды которых работают в нашем организме.
Успехи, сделанные в этом направлении, позволяют нам
надеяться, что бионика поставит на службу обществу
много невиданных приборов, позволяющих не только
сохранить здоровье, жизнь, хорошую работоспособность
человека, но раздвинет перед ним горизонты
космического пространства.
44

ЛЮДИ ПЫТАЮТСЯ СОЗДАТЬ
ИСКУССТВЕННЫЙ МОЗГ
Человеческий мозг — высшее творение природы. Он
всегда привлекал исследователей своей сложностью и
удивительной работоспособностью. Мозг взрослого
человека состоит из 15 миллиардов клеток, которые
получили название нейронов. Если попытаться собрать
модель мозга при современных технических
возможностях, используя для этой цели транзисторы,
конденсаторы, сопротивления и т. д., то такая машина заняла
бы несколько комнат. И количество потребляемой
электроэнергии у подобной машины было бы очень
большим. Значительно больше, чем потребляет
электроэнергии четырехкомнатная квартира со всеми
бытовыми электроприборами, вместе взятыми. А нашему мозгу
достаточно энергии меньше, чем 20-ваттной
лампочке. Он имеет сравнительно небольшие размеры. В
настоящее время мозг исследуется всесторонне. Изучают
его строение, записывают электрические сигналы,
поступающие из мозга, и т. д.
45

Объем мозга человека составляет около 1000 см?.
Нейрон имеет объем 0,0000001 см?. Под мощным
электронным микроскопом нейрон выглядит сложной
структурой. Такая клетка обладает свойством
возбудимости и способностью проводить сигнал в строго
определенном направлении. В центре клетки круглое ядро.
Цитоплазма, окружающая ядро, заключена в
оболочку — мембрану, от которой отходят ветвистые
отростки — дендриты и осевой отросток — аксон. Между
собой нейроны также соединены отростками. Места
контактов между клетками получили название синапсов.
Различают три типа нейронов: чувствительные,
двигательные и вставочные. Возбуждение нейрона
зависит от нервных сигналов, поступающих на синапсы.
Число соединений одного нейрона с другими может
достигать тысячи. На мембране нейрона, или его
оболочке, всегда регистрируется потенциал. Когда его
значение достигает примерно 40 милливольт, по нерву
начинает бежать волна возбуждения.
Нервная сеть в организме достигает колоссальной
суммарной длины. Если соединить концы всех нервных
проводников, соединяющих нервные клетки, их общая
длина составит около пяти миллионов километров. По
нервным проводникам бегут импульсы со скоростью от
1 до 150 метров в секунду.
Нервная система позвоночных, в том числе и
человека, состоит из спинного и головного мозга. Большое
количество сигналов беспрерывно поступает в мозг от
46

чувствительных элементов — рецепторов,
представляющих собой скопление нервных клеток. Всякое
раздражение, попавшее на рецептор, превращается в нервный
импульс, который в свою очередь преобразуется
исполнительными элементами — эффекторами. посредством
сети нервных волокон, составляющих так называемую
периферическую нервную систему.
В коре больших полушарий сосредоточены главные
центры, руководящие нашей мыслительной
деятельностью. Сведения о внешней среде, собираемые
воспринимающими органами, передаются на рецепторы и далее
по сложной сети периферической системы попадают в
соответствующие центры. Здесь уже происходит
обработка информации, полученной от рецепторов. Эта
информация может привести к ответной реакции:
сигналы мозга в таком случае приведут в действие мышцы.
Следовательно, между чувствительными и
двигательными нейронами существует тесная взаимосвязь.
Мозг — это огромное хранилище информации,
которая находится в движении и тесной взаимосвязи с
внешней средой. Существует бесчисленное количество
состояний живого мозга. Только одна сетчатка глаза
имеет, по приблизительным подсчетам, не менее 130
миллионов рецепторов. Представьте себе, что даже если
рецептор может находиться только в двух состояниях—
возбужденном и невозбужденном, то и в таком случае
общее количество состояний сетчатки глаза достигает
260 миллионов. Между тем известно, что каждый ре-
47

цептор может находиться не в двух, а в значительно
большем числе состояний. Так, слуховой орган
человека имеет 30 тысяч чувствительных клеток, а нейрон,
связанный с каждой из них, может иметь 830
состояний их электрической активности. Что касается
возможных состояний нашего мозга, то их число
приближается к бесконечности.
Ученые пытаются сейчас сделать хотя бы
упрощенную модель мозга и сложных рецепторных
аппаратов — зрительных, слуховых и других. Возможность
создания автоматов, способных копировать какие-либо
действия человека, была выявлена впервые в начале
сороковых годов. Известный американский ученый Нор-
берт Винер, наблюдая за действием зенитчиков при
воздушных атаках противника, пришел к выводу, что
человек действует всегда по определенным схемам.
Разработав схему некоторых мыслительных операций
человека, Норберт Винер решил создать устройство,
которое действовало бы в некоторых ситуациях подобно
человеку. Он обратился за помощью к известному
мексиканскому физиологу Розенблюту, изучавшему
механизмы работы нервной клетки. Через пять лет
появилась первая вычислительная машина, названная ими
«Марк-1». Машина была собрана на электромагнитных
реле, сама наводила зенитки на самолеты и открывала
по ним огонь.
Этот автомат, подобно организму, был связан с
миром не только тем, что осуществлял свое питание за
48

счет внешней среды (потребление электроэнергии), но и
тем, что за счет большого количества сведений
приходил в действие. Органы, воспринимающие различного
рода внешние впечатления, в такой машине похожи по
своим принципам на органы чувств человека и
животных. Так, с помощью фотоэлементов улавливаются
световые сигналы, с помощью микрофонов и
усилителей — звуковые сигналы и т. д. Исполнительными
органами в машине могут быть различного рода
электрические моторы, магнитные катушки и другие приборы.
Между воспринимающими (или чувствительными)
органами и исполнительными (или двигательными),
например осуществляющими поворот и наводку
зенитного орудия, существует специальная промежуточная
группа элементов. Их работа — объединять
приходящие сведения и вызывать определенную реакцию со
стороны двигателей. Промежуточная связывающая
группа элементов в автомате получила название
центральной системы управления. В нее поступает
информация не только со стороны воспринимающих систем,
но и со стороны исполнительных систем, в которых
имеются специальные устройства для регистрации
положения тех или иных деталей автомата в каждый
момент движения. По выполняемой работе эти устройства
соответствуют органам равновесия у человека. В
некоторых автоматах удается смонтировать
приспособления, способные запасать информацию, то есть
задерживать ее на некоторое время. Это свойство аналогично
49

памяти мозга. И другим очень важным свойством
может обладать автомат: во время действия правила его
работы могут меняться в зависимости от конкретной
обстановки. В таком случае говорят, что автомат
способен обучаться.
Прошло уже более двух десятков лет с тех пор, как
Норберт Винер с сотрудниками создали первую
электронную машину. Жизнь общества за последние годы
стала быстро усложняться. Создается множество
разнообразных машин, средств связи. Все большее
количество информации необходимо усваивать
человеческому мозгу. Только в периодической печати ежегодно
выходит миллион статей. Каждую минуту печатается
около 2 тысяч страниц текста. Количество новых
публикаций удваивается каждые десять лет. Телевидение
также заставляет каждого воспринимать информацию.
Стала очень сложна и производственная жизнь
человека: тысячи разных машин и станков, десятки тысяч
технологических процессов. Огромный поток цифр,
сведений идет в различные центральные органы
управления. Все это требует напряженного человеческого
труда. Всякие сведения надо приводить в порядок или
систему, чтобы в нужный момент их использовать.
Нужны машины, чтобы облегчить эту трудоемкую
работу.
Электронная автоматика родилась сначала как
средство автоматизации сложных цифровых операций.
Ныне это уже могучий инструмент для автоматизации
60

многих видов умственной работы. Чтобы представить
себе, насколько огромную производительность имеют
электронные машины, достаточно заметить, что
машина типа ЭВМ (электронно-вычислительная машина) за
одну секунду выполняет больше операций, чем может
выполнить самый квалифицированный вычислитель,
пользующийся клавишным арифмометром, за целый
год круглосуточной работы без отдыха.
Такая скорость работы машин возможна в том
случае, если все необходимые данные своевременно
поступают в ее быстродействующую память. В современных
машинах чаще всего употребляется память, построенная
на небольших (диаметром всего лишь в один
миллиметр) кольцеобразных магнитных сердечниках.
Машины могут иметь быстродействующую память,
содержащую до 100 тысяч многозначных цифр.
Запоминающие устройства на магнитных сердечниках позволяют
производить до 1—2 миллионов арифметических
операций в секунду. Продолжают совершенствоваться и
внешние запоминающие устройства. Накопление
информации обычно производится путем записи на тонких
магнитных пленках. При большом объеме
информации поиск ее значительно замедляется из-за
необходимости перематывать магнитные пленки, на что
иногда уходит несколько десятков секунд.
За последние годы созданы небольшие по размерам
машины. Уменьшение размеров машин сопровождается
уменьшением потребления электроэнергии. Так, в Ин-
61'

ституте кибернетики Академии наук СССР была
создана машина «Киев», которая требовала для своего
питания свыше 30 киловатт, а электронная
вычислительная машина типа УМШН берет всего 1,5 киловатта.
Ныне конструкторы борются за увеличение
надежности машин в работе. Чем большая информация
содержится в машине, тем она сложнее. Большая
сложность в значительной степени увеличивает вероятность
поломок и ошибок в работе машины. И надо еще
учесть, что срок годности различных деталей весьма
невелик по сравнению с долговечной работой
человеческого мозга.
Существуют и другие проблемы, требующие
незамедлительного решения. Например, проблема
облегчения ввода в машину разнообразных данных. Особый
интерес представляет собой разработка автоматически
читающих устройств, которые помогли бы машине
быстрее усваивать печатные и даже рукописные буквы и
цифры. Это необходимо для непосредственного
машинного перевода с одного языка на другой.
Многочисленные документы в банках, бухгалтериях также могли
бы непосредственно восприниматься такой машиной в
виде электрических сигналов. Пока что трудно
добиться автоматического считывания цифровой и буквенной
информации, напечатанной произвольным шрифтом, а
особенно рукописной. Однако успехи в этом
направлении позволяют надеяться, что такие машины будут
созданы в ближайшее время.
52

Ученые продолжают пристально исследовать
механизмы распознавания образов, которыми пользуется
человеческий мозг. Мы видим очень много различных
объектов. Если попытаться снять непрерывно
работающим киноаппаратом все, что челодек видит за один
день, для этого понадобится около 19 километров
пленки. И все виденное мозг наш сознательно или
бессознательно воспринимает. Воспринимая тот или иной образ,
мы быстро узнаем его. Нам не надо перебирать в
памяти все признаки предмета. Так, если ребенок хоть
раз увидит корову, потом он ее легко узнает, в каком
бы положении она ни была. Человек может выделять
общие свойства сходных предметов и в дальнейшем при
опознании опираться на них. В умении отвлечься от
несущественного, выделить главное большое
преимущество человеческого мозга перед машиной.
Ежедневно в наш мозг попадает большое количество
сведений, и все они проходят сложную обработку.
Похожие и известные сведения уже не воспринимаются,
новые же главные признаки или имеющая значение
для человека новая информация занимает
определенное место в мозге. Перед инженерами возникла задача:
как научить машину распознавать образы подобно
человеку; что такое признаки того или иного предмета и
как заставить машину воспринимать их?
Природа помогла исследователям создать аппарат,
действующий по принципу глаза. Он может служить
для опознавания образов различных предметов. Мо-
53

Дель эта имеет значительно большие размеры, чем глаЗ
какого-либо животного. Объем установки около двух
кубических метров, й состоит она из 30 тысяч
разнообразных радиотехнических деталей. Световоспринимаю-
щий экран имеет 1620 светочувствительных
элементов. С помощью электронной машины вся зрительная
информация перерабатывается и выделяется наиболее
существенная. Такой электронный глаз, соединенный
с радиолокатором, успешно работает на аэродромах.
Установка предупреждает о возникновении опасных
ситуаций. Она дает сигналы, когда самолет
сбивается с курса. Эта установка работает лучше, чем
самый внимательный диспетчер, так как она охватывает
всю картину над аэродромом и не устает.
Ясно, что мы еще далеки от построения таких
воспринимающих устройств для машин, каким является
глаз человека. Но успехи, достигнутые в этом
направлении, убеждают в возможности создания машин, не
уступающих глазу животных. Работа ведется не только
по созданию машин, читающих тексты, чертежи и т. п.,
но и по конструированию аппаратов, позволяющих
распознавать обыкновенную человеческую речь.
В СССР ныне создана клавишная пишущая машинка,
печатающая в шесть раз быстрее самой
квалифицированной машинистки. Хотя эта машина пока что
работает весьма неточно и делает много ошибок, ее
создатели полагают, что она получит в будущем очень
широкое применение там, где надо непосредственно с голоса
54

записывать текст или переводить его автоматически на
другой язык.
Человек очень хорошо распбзнает звуки.
Анализируются звуки в улитке внутреннего уха, где речь
разлагается на составляющие ее тона звуков. Синтезирование
этих бесчисленных тонов звуков в речь происходит в
мозге.
Улитка довольно сложно устроена. Она
представляет собой спирально закрученный канал, имеющий три
витка. Внутри в улитке имеется еще три канала, они
тянутся по всей ее длине. Два наружных канала с
жидкостью, по своим свойствам близкой к воде —
перелимфой, одинаковы по размерам. Внутренний канал
заполнен эндолимфой. Внутренний канал (улитковый ход)
на границе с верхним барабанным ходом имеет тонкую
мембрану, колебания которой под действием звука
передаются эндолимфе. Кроме того, на основной
мембране находятся волосковые чувствительные клетки,
которые колеблются под действием различных тонов звука.
Основная мембрана состоит из поперечных волокон.
Эти волокна, подобно струнам, могут колебаться под
действием звуков определенной частоты. Изучением с
помощью слабых электрических токов было показано,
что при действии звука на мембрану в ней возникают
электрические колебания той же самой частоты.
В 1963 году американский инженер Д. Фланаган
сконструировал электронную модель улитки уха. Он
собрал ее из сопротивлений, конденсаторов и индуктив-
65

ных катушек. Это устройство позволило различать
гласные и согласные звуки. Но дальше дело не пошло:
нужны были дополнительные данные о том, как работает
наше ухо.
Ученые стали распутывать сложные нервные сети,
которые идут от улитки в мозг. В ухе выделяют четыре
типа связей нервных клеток. Помимо волокон,
передающих звуковые возбуждения в мозг, имеются и
такие, которые идут от мозга к специальным
чувствительным клеткам. Эти-то волокна, оказывается, могут
избирательно тормозить слуховые восприятия. Вы хотите
слышать одни звуки, но вам мешают другие. И вы
можете сосредоточиться лишь на строго определенных
звуках. В такой момент работают только те клетки,
которые не заторможены сигналами, идущими из мозга.
Всего труднее разобраться в сложной сети нейронов,
перерабатывающих слуховую информацию. Нейроны
имеют свои частотные характеристики. Они реагируют
на звуки одних частот и совсем не реагируют на
другие частоты.
Как уже говорилось, слуховые образы распознаются
в коре головного мозга. Сложные звуки, речь мы
понимаем благодаря деятельности самого
высокоорганизованного отдела мозга — его коры. А звуки разной
громкости могут различаться и подкорковыми
центрами.
Многое еще неизвестно в принципах тонкого
строения, организации и работы слухового анализатора уха
56

и его связи с мозгом. Но шаг за шагом неизвестное
отступает перед настойчивостью исследователей.
За последние десять лет сделано очень много на
пути создания машин, работающих подобно
человеческому мозгу. Недалеко время, когда машины заменят
человека в управлении механизмами, в бухгалтерском
учете, в торговле и во многих других сферах.
Но не вытеснят ли совсем человека «умные»
машины, не оставят ли его без работы? Такие вопросы часто
задают в капиталистических странах, где всегда много
безработных. На этот вопрос мы можем уверенно
ответить: «Нет».
Использование машин поднимет человеческое
мышление на новую высоту. Человек получит возможность
еще большего развития своего творческого ума.
Мышление человека является продуктом его
общественного развития. Будущее общество, вооруженное
«умными» электронными машинами, создаст возможности
для гармоничного развития человека.

ЛУЧИ ЖИЗНИ
Многих, наверное, удивит сообщение, что человек,
подобно электрической лампочке, испускает обычный
видимый свет. Правда, свет этот очень и очень слабый,
и его могут уловить лишь чувствительные приборы, но
факт остается фактом. Всякий живой человек
испускает свет и днем и ночью.
Если в полной темноте на человека или иное тело
падает свет, то оно начинает испускать свет уже
другого цвета. Явление свечения под действием света носит
название флуоресценции. Так, если мы будем облучать
в темноте зеленый лист растения ультрафиолетовыми
лучами, то увидим ярко-красное свечение, или
флуоресценцию.
Ниже пойдет речь о свечении, которое возникает в
результате сложных биохимических реакций в живых
клетках без воздействия других лучей. Такой тип
свечения биологических существ получил название
биолюминесценции.
58

Однако прежде чем ответить на вопрос, почему
светится человек, а также растения, животные и
микроорганизмы, обратимся к более наглядным и известным
примерам.
Море наполнено светящимися организмами,
которые светят настолько ярко, что этот свет ночью
прекрасно виден на больших расстояниях. Особенно
сильно светятся обитатели больших глубин. Вот как
описывает в своей книге О. Пиккар погружение на глубину
свыше одного километра. «Мы гасим свет — наступает
полный мрак. Я подхожу к иллюминатору: поле моего
зрения пересекает какая-то светящаяся точка, подобно
падающей звезде. Живое существо! Растение или
животное? В такой темноте не могут жить настоящие
растения. Мы часто замечаем фосфоресцирующих
животных, проходящих иногда группами, иногда в
одиночку, и снова погружаемся в непроницаемую мглу. Еще
ниже я увидел животное более блестящее, чем
остальные, более далекое от нас. Оно напоминало планету в
густом тумане: мне не удалось рассмотреть форму
животного, так как оно находилось слишком далеко от
нас» К
Глубоководный животный мир действительно
выглядит сказочным. Большинство организмов,
обитающих там, испускают довольно яркий свет. Однако не
надо думать, что столь яркое свечение наблюдается
1 О. Пиккар, На глубину морей в батискафе. М., 1961,
стр. 178.
59

только в глубинах моря. Часто и на поверхности моря
можно наблюдать очень сильное свечение воды. Своим
происхождением оно обязано микроорганизмам,
населяющим верхние пласты морской воды. В южных лесах
можно встретить большое количество насекомых,
которые ночью очень сильно светятся и видны издалека в
виде ярких точек. Оказалось, что светятся только
самки светляков. Самцы разыскивают самок, ориентируясь
на огоньки, как на сигналы.
Известно, что светится гнилое мясо и рыба.
Виновниками свечения являются мельчайшие
микроорганизмы. Однако если эти микроорганизмы перенести в
такое место, где нет кислорода, свечение гаснет. Мы
знаем, что кислород необходим для дыхания
микроорганизмов. Окислительные процессы поставляют нам и
другим живым организмам энергию, так необходимую
для того, чтобы мы двигались, думали, росли. В
результате реакции окисления выделяется свет, его-то мы и
видим в гнилушках или у светляков.
Долгое время многие исследователи думали, что
свечение присуще лишь определенным животным, так как
простым глазом не удавалось увидеть свечения у
большинства живых организмов. Вот как это было
доказано. С помощью специальных приемов выделили
вещество, испускающее свет в присутствии кислорода. Это
вещество было названо люцеферином, что в переводе
с латинского означает «несущий свет». Но люцеферин
испускает свет только при наличии люцеферазы — фер-
60

мента, или вещества, ускоряющего биохимическую
реакцию окисления.
Впервые свечение живых клеток обнаружил
советский ученый А. П. Гурвич. Им проделаны любопытные
опыты. Он брал две пробирки из кварцевого стекла.
В одну из них помещал небольшое количество быстро
делящихся дрожжевых клеток. В другой была колония
дрожжевых клеток в состоянии покоя. Как только
ученый подносил одну пробирку близко к другой, сразу же
покоящиеся клетки начинали быстро делиться, хотя
они были отделены толщей кварцевого стекла. Если же
культуры находились в пробирках из обычного стекла,
такого явления не наблюдалось. Известно, что простое
стекло поглощает ультрафиолетовый свет, а кварцевое
нет. В связи с этим возникло предположение, что
делящиеся клетки испускают ультрафиолетовые лучи.
Возникает свечение.
Начались очень трудоемкие исследования, целью
которых было выяснение природы лучей. Дело в том,
что интенсивность света, который излучает делящаяся
клетка, настолько мала, что глаз не в состоянии эти
лучи уловить. Ученые искали и конструировали такие
приборы, с помощью которых можно было бы
зафиксировать столь слабый свет. И вот в 1961 году в нашей
стране было доказано, что клетки, из которых состоят
печень, мозг, селезенка, все время испускают очень
слабый свет. Этот свет оказался разных цветов. Особенно
много испускается зеленого и красного света. Челове-
61

веский мозг и мозг животных светится красным
светом, печень—больше зеленым, сочетания разных цветов
имеют другие органы. Сложная аппаратура
позволила ученым зарегистрировать даже несколько
фотонов — мельчайших частиц, из которых состоит свет.
Оказалось, что в зависимости от заболеваний начинает
меняться и характер свечения.
Стало ясно: свет, который испускают клетки,
играет большую роль в организме. Лучи света как бы
связывают клетки между собой. Самочувствие одной из
них путем передачи световой энергии сообщается
другой. Таким образом, между клетками имеется очень
сложная световая связь. И достаточно нарушить связь,
как клетки оказываются изолированными, как
поселки, лишенные всех видов транспорта и связи. Можно
себе представить печальную участь жителей поселков,
во многом зависящих от общения с соседями. Жизнь
маленькой клеточки сердца также целиком и
полностью находится в зависимости от целого организма.
Нарушение в ее связях может привести к тяжелым
заболеваниям сердца и всего организма в целом.
Сейчас предпринимается очень много попыток
разобраться в сложном световом языке клеток.
Новосибирские ученые во главе с профессором В. П. Казна-
чеевым доказали: если этот язык искажается и клетка
начинает бить тревогу, например при попадании в нее
вируса, то моментально в соседних клетках начинаются
точно такие же процессы. Как паника небольшой груп-
62

пы солдат может разложить целый батальон в минуту
серьезной опасности, так и одна пораженная клетка
своими световыми сигналами, которые под влиянием
вируса по своей энергии и количеству становятся
иными, чем в норме, вызывает расстройство во
внутриклеточных процессах, казалось бы, совершенно здоровых
клеток. Создается благоприятная почва для
проникновения других вирусов в эти клетки. Начинается
болезнь.
Медицина пользуется для лечения в основном
лекарствами — химическими веществами. Обычно
вводятся такие вещества, которые убивают вирус или
бактерии, проникшие в организм человека. Однако есть и
другой путь лечения. Этот путь открывает перед
медициной бионика.
Что если сконструировать устройства, которые бы
могли испускать точно такие же световые сигналы,
какие испускают клетки в состоянии хорошего
самочувствия? Но клетки в человеческом организме очень
разнообразны: эпителиальные, из которых состоит наша
кожа, конечно, сильно отличаются от тех, что
составляют наш мозг. И все они имеют свой световой язык.
Следовательно, аппараты также должны обладать
запасом самых различных световых сигналов.
Мы уже знаем, что живые клетки человека светятся
в основном зеленым или красным светом. Однако свет
испускается отдельными порциями с определенными
значениями «длины волны и ее ориентации. Если бы
63

удалось глазом увидеть самосвечение клетки при боль-
шом увеличении, то мы обнаружили бы, что различные
участки клетки светятся по-разному. Клетка напомнила
бы ночной город с большой высоты, над которым
зажжен праздничный фейерверк. Здесь мы нашли бы и
сотни оттенков красных огней и большое количество
синих, зеленых и желтых тонов.
Обычный дневной свет — белый. Но если его
пропустить через стеклянную призму, то можно получить
различные цветные пучки. Это одно из доказательств
того, что белый свет представляет собой смесь
различных цветов. С помощью более сложного прибора — мо-
нохроматора белый свет можно разложить на сотни
различных оттенковых цветов. Причем каждый из них
будет характеризоваться своей длиной волны и
частотой.
Так, в красной части спектра имеется очень
большое количество различных длин волн со своей частотой
колебаний. Как радиоприемник, настроенный на
определенную частоту, принимает радиостанцию,
работающую на этой частоте, так и клетки испускают световые
волны (тоже, кстати, электромагнитные) с определенной
частотой. Эта частота улавливается другой клеткой, и
таким образом осуществляется тесная взаимосвязь
между клетками.
Способность живых клеток воспринимать очень
слабые световые сигналы сейчас очень пристально
изучается в целях создания сложных электронных машин
04

типа «шжусствешшй глаз*, которые ыохля бы легко
распознавать цвета, узнавать образы, читать тексты
и т. п.
В этой связи исследователей привлекают факты
очень обостренной чувствительности кожи некоторых
людей к свету. Крупнейший психиатр С. С. Корсаков
еще в 1913 году описал случай такой чувствительности
к свету у одной пациентки. В 1961 году в Нижнем
Тагиле примерно такие же наблюдения сделал С. Н.
Добронравов. Его пациенткой была Роза Кулешова,
обладающая необычной чувствительностью кожи
ладоней к свету. Вот описание одного из опытов,
помещенное в газете «Известия» за 24 октября 1962 года. «Розе
Кулешовой завязали платком глаза. Но она, проводя
пальцами правой руки по печатному тексту, свободно
продолжала читать газету. Ей подали фотографию, и
Роза, не видя ее, пальцами определила позу и внешний
вид того, кто изображен на снимке. В конверт из
светонепроницаемой бумаги положили разноцветные
бумажки, и Кулешова назвала цвет каждой. На ощупь
она определяла даже содержание небольшого рисунка
на почтовой марке».
Такое явление было названо «кожным зрением».
Более подробные исследования на выявление у людей
кожно-оптического зрения показали, что такими
свойствами обладают многие люди, хотя степень
развитости обостренной чувствительности к свету у разных
людей различна.
65

В настоящее время делаются попытки разобраться
в механизмах кожного зрения. Вероятно, и здесь
большую роль играет тот свет, который излучается клеткой
и который может, отражаясь от предметов,
восприниматься чувствительными клетками кожи, а потом в
виде электрических сигналов передаваться в мозг. Так
как механизмы кожного зрения значительно проще,
чем у глаза, то многие ученые полагают, что на основе
кожного зрительного механизма можно будет построить
зрительные аппараты. Такие аппараты найдут самое
широкое применение.
Свечение клеток в красной части спектра указало
путь возможного воздействия на клетки. Для этого
нужно было создать прибор, который бы излучал
чистые красные лучи строго определенной частоты.
Уже давно было известно, что люди и животные по-
разному реагируют на различные световые лучи. Так,
простейшее животное амеба очень разборчиво в выборе
цвета. Оно предпочитает нежиться в красных лучах.
Оказалось, что красный цвет вызывает быстрое
созревание половых продуктов у рыб и многих
млекопитающих, а синий, наоборот, задерживает развитие яиц.
Красный свет возбуждает и нервную систему человека
и животных.
Уже давно люди заметили сильное биологическое
действие красного света на организм человека. Лечение
красным светом оспы, кори и других болезней издавна
применялось на Востоке. В Китае, например, при нали-
66

чии оспенного высыпа появившиеся пузырьки
окрашивали в красный цвет особым веществом. Английский
врач Джон Годестон еще в XIV веке лечил сына короля
Эдуарда Первого от оспы с помощью красного света.
Лечение пациента прошло успешно. В результате
применения такого способа у больного не осталось ни
малейших следов от оспы. В середине и конце XIX века
врачи широко применяли красный, синий, желтый свет
для лечения самых разнообразных заболеваний и
достигали очень хороших результатов. Великий русский
психиатр В. М. Бехтерев мечтал о том времени, когда
в больнице вместо лекарств будет применяться лечение
различными лучами света. Однако во времена
Бехтерева еще не было известно о тех световых сигналах,
которые испускают клетки любого органа человека; не
было и приборов, с помощью которых можно было бы
точно воспроизвести клеточные сигналы.
В Казахском государственном университете уже в
течение ряда лет ведется работа в направлении
вмешательства очень чистых по своим частотам световых
лучей в биологические процессы, которые происходят в
живых клетках. Создана аппаратура, с помощью
которой облучается организм животных и человека
красными лучами со строго определенными частотами.
Излучает такой свет лазер, созданный в начале
шестидесятых годов. Воздействуя с помощью лучей лазера на
нервные центры или на кроветворные органы, можно
изменять их работу — ускорять образование красных
67

кровяных телец, усиливать обмен веществ в клетках,
улучшать их питание кислородом и другими
веществами. Опыты, произведенные в Казахском
государственном университете, позволили применить новый способ
воздействия на живой организм для лечения целого
ряда тяжелых заболеваний. После приема курса лечения
у пациента укрепляется нервная система, улучшается
состав крови. Он становится менее восприимчив к
инфекционным заболеваниям.
Этот первый опыт применения лазера для
вмешательства во внутриклеточные процессы говорит нам о
том, что можно с помощью лучей по свойствам,
близким к свету, испускаемому живыми клетками,
заставлять клетки перестраивать свою работу в желаемом
направлении.
Сейчас идет очень трудная работа по расшифровке
слабых световых сигналов, которые испускают клетки
животных и человека. В ближайшее время, вероятно,
многое станет ясно ученым, и тогда, безусловно, будут
созданы лазеры, излучающие точно такой же свет, что
и живые организмы, и с помощью этих аппаратов
врачи смогут успешно бороться со многими
заболеваниями. Можно надеяться, что эта отрасль бионики явится
очень перспективной для медицины, так как она
открывает новые возможности в управлении сложным
миром биологических процессов живого.

БУДУЩЕЕ БИОНИКИ
Сложность технического оснащения различных
машин в наши дни все время возрастает. Между тем
приборы недолговечны и требуют постоянного ухода,
ремонта и замены. Например, срок службы самолета
очень мал — две-три тысячи летных часов. За этот срок
приходится тратить около полутораста тысяч
человеко-часов на земле по обслуживанию самолета. А
представим себе, что мы создали самолет такой же
надежности, как организм птицы, с такими же
миниатюрными навигационными приборами. Сколько народных
денег можно было бы сэкономить!
Нет сомнений, что бионика внесет много нового в
авиацию. Сейчас уже делаются успешные попытки для
создания аппарата с машущими крыльями, который
очень экономичен в работе.
Кто охотился на уток, знает, что утка с
подстреленным крылом очень часто уходит. В первый момент она
резко теряет скорость, но по мере приближения к воде
69

ее полет постепенно выравнивается, и утка летит
дальше, как будто и не ранена. В этом помогает воздушная
подушка, образующаяся между птицей и водной
поверхностью. Воздушная подушка значительно
уменьшает сопротивление и, стало быть, содействует
увеличению подъемной силы. Кулики, чайки преодолевают
большие расстояния без посадки над водной гладью
благодаря такой воздушной подушке. Сейчас уже
созданы опытные маленькие катера на воздушной
подушке. Однако пока они еще не достаточно экономичны.
Поэтому инженеры для создания более рентабельных
судов на воздушной подушке обращаются к тем
техническим решениям, которые обеспечила природа.
Мы уже рассказали о заимствованиях у природы
при постройке различных приборов для поисков рыб,
вражеских подводных лодок, о том, как изучение
строения кожи дельфина помогло инженерам создать
специальную обшивку для кораблей. Есть много и других
заимствований конструкторских идей у природы. Так,
способ передвижения пингвинов по снегу использован
А. Ф. Николаевым при постройке вездехода для
полярных районов.
Очень много полезного дает бионике изучение
насекомых. Муравьи, например, обладают большой
чувствительностью к радиоактивности, а некоторые другие
насекомые хорошо «предсказывают» погоду. Изучение
этих способностей насекомых позволит создать
приборы для определения влажности, радиоактивности и т. д.
70

Большие возможности открывает бионика перед
строителями и архитекторами. Уже давно отмечено, что
строительные конструкции различных животных
необычно прочны и устойчивы к действию ветра, воды,
землетрясений и т. д. Бобры, например, очень искусно
строят сложные гидротехнические сооружения на
реках. Всего лишь одна семья бобров может выстроить
несколько плотин из поваленных деревьев, камней,
глины. И даже весеннее половодье не в состоянии
смыть их сооружения — настолько они прочны.
Невелика птица ласточка, а с каким терпением и
искусством строит она свое гнездо из глины, не
разрушающееся в течение многих лет. Мы удивляемся и
строительному мастерству термитов и муравьев. В Америке был
обнаружен гигантский муравейник. В нем
насчитывалось около двух тысяч гнезд, каждое высотой до
полутора метров. Весь муравейник по высоте равнялся
сорокаэтажному дому. Причем двадцать «этажей»
находились под землей. В этом муравьином «городе» было
большое количество самых разнообразных помещений.
Крупнейший советский ученый академик А. И. Берг
в статье «Состояние и тенденция развития бионики»
пишет: «Если мы посмотрим на наши строительные
конструкции, то увидим, что отношение высоты к
наибольшему диаметру не превосходит 20 к 30. В то же
время в природе мы имеем примеры, когда имеются
конструкции, у которых это отношение равно 200 : 300
(пшеница) или по крайней мере 50 : 100 (пальмы и др.),
71

причем статическая и динамическая нагрузки (от
ветра) рассредоточены на верхнем конце конструкции» ].
Действительно, легкость и в то же время большая
прочность конструкций в живой природе могут
послужить прекрасным образцом для градостроителей.
Инженеры уже начинают пользоваться «патентами»
природы. 20 января 1968 года в «Комсомольской правде»
была опубликована статья архитектора Ю. Лебедева.
Вот что он пишет: «Однажды неподалеку от
Чернигова увидел в лесу совершенно необычную паутину. Так
по крайней мере мне показалось. Представьте себе
лежащую на боку рюмку длиной около полутора метров
на двух длинных ножках. Рюмка, однако, не из стекла,
а из серебряных паутинок, мягко изогнутых по
ломаным кривым. Вся структура паутины выглядела
напряженно упругой и была очень прочной. В этом я
убедился, привешивая к паутине шишки, сучки, нож.
Удивительно было смотреть, как на изящных невесомых
нитях висели тяжелые предметы. С инженерной точки
зрения, перед нами, несомненно, была вантовая
конструкция, то есть пространственная конструкция
(основная нагрузка в ней приходится на тросы-ванты)».
И далее: «В современной архитектуре очень важно
снизить вес конструкции — ведь это делает строительство
более дешевым. Дело в том, что вантовые конструкции
очень прогрессивны. Вес вантовых конструкций значи-
1 «Вопросы бионики*. М., 1967, стр. 11.
72

тельно меньше даже таких легких сооружений, как
оболочки, прообразом которых в живой природе служит
скорлупа, панцири животных, лепестки цветов,
древесные листья. Железобетонная оболочка толщиной в
8 сантиметров, включая кровельные изоляционные
материалы, весит не менее 160—170 кг на квадратный
метр. В то же время мы знаем случаи, когда один
квадратный метр вантовой конструкции весил всего лишь
30 кг. В плавательном бассейне в Монако, где в
качестве кровли применена тонкая прозрачная пленка из
пластмассы, натянутая по тросам, квадратный метр
покрытия весит и того меньше. Изучив систему
расположения нитей в паутине, можно применить еще одну
новую форму вантовых конструкций. Ее структура
весьма оригинальна. Вся она построена на
самонатяжении и фактически является автоматической
системой, регулирующей распределение внутренних усилий
по тем тросам, которые могут быстро воспринять их и
погасить. Но, как бы мы ни хотели получить всю
конструкцию растянутой, это невозможно сделать.
Растянутая система должна иметь все же точку опоры.
Должно что-то противостоять растяжению! В паутине
такими опорами служат два ствола дерева, между
которыми она растянута».
Из приведенной цитаты видно, как природные
конструкции подсказывают инженеру новые оригинальные
способы строительства зданий. Американский
архитектор Ф. Райт, горячий сторонник постройки зданий по
73

аналогиям с природными конструкциями, построил в
Лос-Анжелосе огромный пятидесятиэтажный
небоскреб, у которого фундаменты расположены по типу
корней дерева, подвергающегося постоянным ветровым
нагрузкам. Такой причудливый фундамент
обеспечивает необычайную прочность колоссальному
стеклянному небоскребу. Тот же Ф. Райт в 1961 году
предложил проект здания в 1641 метр высотой. Он доказал,
что такое здание можно построить из тех материалов,
которые имеются в настоящее время. Проект здания
похож на конструкцию гигантского дерева секвойя,
которое растет в Южной Америке.
Многие животные обладают способностью очень
тонко улавливать различного рода запахи. Собаки
безошибочно разыскивают притаившуюся птицу на
расстоянии 100 метров. Обонятельный аппарат угря
способен уловить присутствие алкоголя в столь малых
количествах, когда даже химический анализ не помогает.
Например, если растворить во всем Ладожском озере
всего лишь 4 грамма спирта, угорь безошибочно
обнаружит его. Самец бабочки-шелкопряда находит самку
по запаху. У самца имеются усики, которые состоят из
большого количества обонятельных клеток. Вот с
помощью этих усиков-«антенн» самец и улавливает
присутствие ничтожных концентраций пахучего вещества
самки. Установлено, что лосось, передвигаясь по реке,
запоминает изменение запаха воды по маршруту. Стоит
заклеить ему ноздри воском, и лосось уже не в состоя-
74

нии отыскать свое нерестилище. Сейчас
разрабатываются приемы, как с помощью запаха приманивать рыб на
нерестилища.
Есть еще одна очень важная проблема в бионике,
над которой трудятся ученые. Это проблема
рационального использования возможностей человека в условиях
все возрастающей сложности современной жизни.
В. И. Ленин отмечал, что только на базе научной
организации труда возможен технический прогресс. Ныне
на заводах при работе у станка, при постройке
оборудования обязательно учитываются рекомендации
специалистов по инженерной психологии — одной из
важнейших в практическом отношении отраслей бионики.
Учитывается все: и оптимальное освещение, и его цвет,
и как должны быть расположены приборы, какого
размера и цвета должны быть кнопки. Все это направлено
на то, чтобы человек мог при минимальной затрате сил
выполнять максимум работы.
Чтобы убедиться, что это именно так, рассмотрим
несколько примеров.
Рабочий у станка. С помощью резца он снимает
один слой металла за другим. Наконец деталь готова.
Надо остановить станок. Токарь тянет руку к пульту
управления. Проходит какое-то время, прежде чем
будет нажата нужная кнопка. И время это значительно
больше у начинающего токаря, чем у того, кто обладает
многолетним опытом работы. В чем тут причина? Она
в том, что кнопки окрашены в один цвет и плохо раз-
75

личимы. А ведь задержка в остановке станка
неизбежно приводит к порче детали. Значит надо окрашивать
кнопки пуска и выключения станка в разные цвета.
В какие же?
Разные лучи спектра имеют разное
физиологическое действие на организм. Красный свет возбуждает,
зеленый и синий успокаивают. По-разному и
воспринимаются эти цвета нашим глазом. Если мы посмотрим
на равно удаленные от нас зеленый, желтый, синий
и красный фонари, то только красный цвет воспримем
таким, каков он есть, тогда как три другие будут
казаться белыми. И лишь по мере приближения мы
увидим их натуральный цвет. Максимальное расстояние, с
которого глаз видит свет, носит название светового
порога. А расстояние, с которого различается его цвет,—
цветовым порогом. Установлено, что только у красного
цвета цветовой порог точно совпадает со световым.
У всех остальных такого совпадения нет.
Вот эти-то особенности восприятия цвета глазом и
учитываются для сигнализации, управления уличным
движением и т. д. Красный свет, как самый надежный,
выбран для предупреждения об опасности. По той же
причине оказывается всего рациональнее окрашивать
стоп-кнопку в красный цвет. Красная кнопка сразу
бросается в глаза, и вероятность ошибки значительно
уменьшается, а стало быть, увеличивается и
производительность труда.
Если учесть еще положительное влияние на челове-
76

ка рациональной окраски рабочего помещения, то
можно говорить уже о значительном увеличении
производительности труда, которое достигает двадцати
процентов. Влияние цвета на человека несомненно. В научной
литературе описано немало случаев подобного рода.
Так, летчиков-испытателей начинала мучить морская
болезнь, если кабина самолета была окрашена в
желтый цвет. Оказывается, при действии шума или резких
звуков искажается чувствительность к желтому цвету.
Она становится повышенной. Достаточно было
перекрасить кабину в иные цвета, как такого рода явления
исчезли. Как видим, для бионики и в сфере психологии
открываются очень важные задачи и возможности.
Многого ждет от бионики химия. Живые
организмы — совершеннейшие «химические заводы». Зеленые
растения за счет света, углекислого газа и воды
вырабатывают тысячи разнообразных веществ, и прежде
всего белки, углеводы и жиры. Суметь разгадать
процессы, протекающие в зеленых растениях,— значит
приблизить возможность создания заводов, которые
будут вырабатывать пищевые продукты, используя
световую энергию. Огромные химические заводы сейчас
работают по производству азотных и других удобрений
для улучшения плодородия почвы. А в природе есть
миниатюрные «заводики», в которых также происходит
образование из атмосферного азота таких же
соединений. Это сине-зеленые водоросли и бактерии. Как
осуществляется процесс превращения азота? Этим вопро-
77

сом сейчас заняты многие ученые. И, безусловно, их
исследования послужат основой для создания
совершенно новых заводов по производству удобрений.
Бионика сумеет предложить новые решения
строителям заводов, даст медицине ценные приборы для
диагностики и лечения заболеваний. Возможности этой
науки сейчас трудно представить. Но можно смело
сказать, что будущее у нее блестящее, что она сильно
изменит жизнь человека к лучшему и сделает его
настоящим властелином природы.

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Что такое бионика? 3
Как животные ориентируются в пространстве .... 8
Животные, которые «видят» с помощью звука . . . .17
Об удивительных свойствах дельфина 24
Электромагнитные явления в живых организмах . . .30
Люди пытаются создать искусственный мозг . . . .45
Лучи жизни 58
Будущее бионики .... 69

Инюшин, В.
Горизонты бионики. Алма-Ата, «Казахстан», 1970.
80 с.
Виктор Михайлович Инюшин
ГОРИЗОНТЫ БИОНИКИ
Редактор В. Яковлева. Худож. редактор В. Ткаченко.
Обложка художника П. Жилякова. Техн. редактор М. Злобин.
Корректор Н. Сулейменова.
Сдано в набор 4/1 1970 г. Подписано к печати 22/1V 1970 г.
Формат 70Х1081/з2—2,5-3,5 п. л. (3,0 уч.-изд. л.)
УГ02944. Тираж 12000 экз. Цена 10 коп.
Издательство .«Казахстан», г. Алма-Ата, ул. Кирова, 122.
Заказ JVa 362. Полиграфкомбинат Главполиграфпрома Госкомитета Сове
Министров КазССР по печати, г. Алма-Ата, ул. Пастера, 39.