Бо Лотто - Преломление. Наука видеть иначе

В конце тускло освещенного коридора на пятнадцатом этаже одного из корпусов Калифорнийского университета в Беркли находится неприметная дверь. В ней нет ничего интригующего или удивительного, напротив нее похожая дверь — то ли кладовка, то ли шкаф для офисных принадлежностей. На самом деле за ней скрывается одновременно странное и революционное пространство, занимающее четыре смежные комнаты. Там с потолка свисают решетчатые конструкции и раздвижные опоры, оплетенные проводами и электрошнурами и соединенные с прожекторами. Помещение напичкано компьютерами, видеокамерами, микросхемами и другим техническим оборудованием. Но самое удивительное, что практически на каждой поверхности есть скопище маленьких роботов, которые выглядят как насекомые или рептилии… не просто похожие на них, но с точностью воспроизведенные вплоть до сочленений конечностей и жилок на маленьких туловищах. Когда я вошел внутрь узкой комнаты и спросил аспирантку, что привело ее сюда, она ответила просто: «Тараканы».

Это лаборатория Роберта Фулла Poly-PEDAL. Аббревиатура PEDAL означает Performance, Energetics, Dynamics of Animal Locomotion — «Механика и динамика передвижения животных». Но даже эксцентричное название не передает полностью, насколько удивительными и странными вещами занимается эта лаборатория. Фулл и его сотрудники, среди которых есть как студенты старших курсов колледжа, так и выдающиеся специалисты в разных областях науки, поражают ученых и обычных людей своими открытиями. В Poly-PEDAL разгадали старую как мир загадку: почему гекконы могут прилипать к стенам: просто они используют силы Ван-дер-Ваальса [78] Силы Ван-дер-Ваальса (межмолекулярного взаимодействия) включают все виды межмолекулярного притяжения и отталкивания. Они получили название в честь Й.Д. Ван-дер-Ваальса, голландского физика, лауреата Нобелевской премии по физике (1910), который первым заметил межмолекулярные взаимодействия при объяс¬не¬нии свойств реальных газов и жидкостей (1869). Основу сил Ван-дер-Ваальса составляют кулоновские силы взаимодействия между электронами и ядрами одной молекулы и ядрами и электронами другой. На определенном расстоянии между молекулами силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга, и образуется устойчивая система. — невероятно сложный закон межмолекулярного притяжения и отталкивания. Там ученые ответили на вопрос: почему тараканы могут поворачиваться на 180° на максимальной скорости и продолжать движение вверх ногами? Да потому что у них на задних конечностях есть клейкие волоски, которыми тараканы, как крючками, цепляются за поверхность, и это позволяет выполнять «быструю инверсию». В лаборатории обнаружили, как паукам-кругопрядам удается передвигаться по сетке паутины, которая не совсем твердая, а имеет только 90 % поверхности: при помощи особых шипиков, которые распределяют вес на разные части лапок. Ученые ставили самые невероятные и (как мы теперь знаем) глубокие вопросы о наиболее удивительных явлениях, связанных с природной биомеханикой… и отвечали на них. Их ответы не просто интересны. Они объясняют работу очень важных принципов.

Цель Фулла не только в том, чтобы раскрыть эти тайны. Кредо лаборатории в отношении тех существ, тела которых в ней моделируют, гласит: «Мы изучаем их совсем не потому, что они нам нравятся, многие из них просто отвратительны. Но они помогают раскрыть секреты природы, которые невозможно узнать, изучая только один вид, например человека». Задача Фулла и его соратников — применить эти «конструкционные секреты» существ, движения которых они исследуют методом обратной разработки (этот термин здесь можно использовать с некоторыми оговорками), для прорыва в области робототехники. Он добился почти неслыханного успеха, создавая направление и философию дизайна биологических прототипов, а также другие поднаправления, такие как террадинамика (наука о передвижении по земной поверхности, в отличие от аэродинамики) и надежность (как структуры достигают своих самых надежных форм) . Одна из передовых работ, появившаяся в стенах лаборатории, называется RHex — робот, созданный по образу и подобию таракана. Он может передвигаться по местности гораздо лучше любого другого устройства, созданного в результате бионических [79] Бионика — прикладная наука, изучающая биологические системы и процессы с целью применения полученных знаний для решения инженерных задач. Прим. науч. ред экспериментов. Области его применения все еще изучают, но RHex уже повлиял на изменение линии фронта в горячих точках. Американская армия применила его в Афганистане. Военные запускали RHex на незнакомую территорию в авангарде перед солдатами, и это снизило количество насильственных (боевых) столкновений.