Экобионика – новое направление современной техники, связанное с использованием фундаментальных закономерностей функционирования биологических систем для разработки новых технических решений. Крупнейший специалист в области информационных технологий и самый богатый человек планеты Билл Гейтс сказал однажды: "Две группы технологий будут доминировать в XXI веке – биотехнологии и информационные технологии". Экобионика призвана объединить оба эти направления. В рамках экобионики решаются вопросы разработки технологических процессов, встраиваемых в экологические и биосферные процессы. В то же время это направление примыкает к одному из направлений теории технических систем, которое получило название "искусственная жизнь". В теории "искусственной жизни" нашли свое воплощение новые информационные технологии. Одной из которых является создание распределенных многоагентных систем. Эта проблематика тесно примыкает к современной проблематике теории искусственного интеллекта. Колоссальные объемы информации, с которыми приходится иметь дело современному человеку, приводят к необходимости использования средств фильтрации информации с помощью электронных агентов. Возможно создание обучаемых нейросетевых агентов, которые позволяют организовать принципиально новый подход к работе с глобальной сетью и большими базами данных. В этом случае они действительно выступают в качестве адаптивных банков коллективного пользования. Создание электронных агентов влечет за собой проблему их коллективного взаимодействия и самообучения, а также их организации и регулирования автономной эволюции сообщества агентов информационной системы. В этом направлении очень эффективными могут оказаться методы, развиваемые в рамках синергетики. Исследования экологических и биологических проблем разработки экобионических систем, отражены в следующих направлениях. Основываясь на теории естественных технологий биологических систем А. М. Уголева, был проведен анализ возможности создания аналогичных технологий технических систем. Такой анализ привел к выводам о возможности создания цепочек технологических процессов, которые могут встраиваться в естественные биологические технологии (процессы). Процессы деструкции (естественного разрушения, износа, выхода из строя, и т.п. ) могут быть также взяты под контроль с одной стороны, путем дальнейшей утилизации технических систем и их частей, блоков, элементов, деталей, материалов, с другой стороны путем унификации и дальнейшей стандартизации с целью возможности взаимозаменяемости различных блоков и деталей конструкций. Указанные тенденции уже сейчас проявляются в оформившейся области технологии – реновации. Эта проблема тесно связана с созданием принципиально новых материалов, обладающих программируемыми и адаптивными свойствами (так называемые "умные" материалы – "smart materials"). Современная технология искусственных материалов позволяет создавать материалы с программируемой деструкцией, программируемыми свойствами, адаптивно изменяющихся с учетом целевого назначения и изменений окружающей среды. Дальнейшее развитие этого направления может быть связано с диффузным встраиванием непосредственно в материалы сенсорных и эффекторных систем и систем принятия решений. Другое направление связано с созданием биотехнологических систем, когда в качестве технологического агента используются живые системы. В этом случае речь идет о создании сбалансированных потоков вещества, энергии и информации, которые не вызывали бы возмущений в экологических системах. Задачи экобионики
Основные классы моделей экобионики
Принципиальным моментом разработки этих моделей является рассмотрение моделируемых процессов как нелинейных динамических процессов взаимодействия сложноорганизованных агентов В настоящее время четко наметились тенденции, связанные с постепенной биологизацией техники и рассмотрения процесса техногенеза как эволюционного процесса становления новых структур, по своей природе близких к биологическим структурам. Эти тенденции отражаются как в процессах проектирования новых технических систем, так и в процессах управления и взаимодействия многокомпонентных сложноорганизованных технических комплексов. Основные направления работ, связанных с экобионикой
СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ Биогеоценоз – сообщество различных видов организмов, включающих в себя продуцентов, гетеротрофов и редуцентов, а также минеральные вещества и энергию, расположенных в определенном географическом и геологическом регионе. Так как каждый биогеоценоз включает все основные экологические группы организмов, он по своим потенциям равен биосфере. Это своего рода первичная ячейка эволюции. Биотический круговорот в пределах биогеоценоза – основа длительного его существования – своеобразная модель биотического круговорота земли. Биоценоз – биологическая часть биогеоценоза, связанная с непосредственной деятельностью организмов Биосфера – живая оболочка Земли. Впервые этот термин был введен в научный обиход В.И. Вернадским. Бионика – область техники, возникшая в конце 50-х, начале 60-х годов на стыке электроники, биологии и теории технических систем. Она провозгласила основной принцип “живые прототипы – ключ к новой технике”. Биосоциальные механизмы – механизмы взаимодействия человечества как социальной системы и биосферы. Биологизация техники – создание технических систем, функционирующих на основе использования фундаментальных биологических принципов, а также использование биологических систем как части технических систем и их встраивание в технические системы. Биотехнологические цепочки – технологические цепочки, являющиеся продолжением трофических цепочек биосферы и встраиваемы в эти трофические цепочки для обеспечения отсутствия вредного влияния на биосферные процессы. Биотехноценозный уровень – создание экологически замкнутых биосферных структур, обладающих автономностью и определенными целевыми установками. Каждый техноценоз должен быть очень хорошо согласован с деятельностью биогеоценоза в рамках которого он создается. Биосоциальный уровень – разработка и согласование технических и социально-технических структур в единые экологические и биосоциальные комплексы Биосферный уровень – создание глобального биосферного мониторинга с разработкой соответствующих адаптивных механизмов управления и самоорганизации. Для обеспечения таких механизмов необходима разработка принципиально новых систем переработки информации и воздействия на биосферу. Эти механизмы должны быть более “мягкими” чем существующие, но, вместе с тем достаточно эффективными. Космический уровень – обеспечение космического самовоспроизведения биосферы. При этом должна быть выработана новая “космическая этика”. Создание новых биосфер не должно быть сопряжено с разрушением существующих. Экспансия Земной биосферы должна быть хорошо согласована с общекосмическими процессами. Ноосфера [ноо (греч.) - «разум»] – «сфера разума»; термин ввели Э. Леруа и П. Тейяр де Шарден. Микробиологический уровень – создание адаптационных механизмов и их поддержка при взаимодействии человека и микробиологической инфраструктуры биосферы. Здесь можно выделить создание биотехнологических цепочек, которые естественно встраиваются в природные процессы обмена веществ, энергии и информации биосферы. Морфогенез – возникновение новых биологических структур в процессе развития и эволюции. Синергетика – новое направление в науке (новая научная парадигма), связанная с исследованием процессов самоорганизации и хаотизации в нелинейных и нестационарных системах. Техногенез – возникновение и развитие технических систем и их эволюция. Техногенный уровень – разработка технических систем, создаваемых на принципах самоорганизации. Такие системы должны иметь определенные свойства живых систем, а их “жизнедеятельность” должна органично включаться в биосферные процессы. Техносфера – часть оболочки Земли, связанная с технической деятельностью человека. Экобионика – принципиально новая концепция техники, которая рассматривает феномен техники – как часть развивающейся биосферы. В связи с этим, технологическое развитие человечества трактуется как необходимое условие перехода современных биосоциальных и социотехнических структур в ноосферные структуры.
|
||||||||||||||
