Файл: Сочивко В.П. Человек и автомат в гидросфере очерки системотехники.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2024
Просмотров: 80
Скачиваний: 0
в снастях и ограждениях, оказаться втянутыми в орудие лова или забора воздуха и т. д. В некоторых случаях нарушителями огражденного подводного района могут быть и злоумышленники. Как известно, на суше ни теле сигнализация и инфракрасная техника, ни микроэлектро ника и дистанционное телевидение не отменили полностью эффективную охрану территории с помощью собак. Можно предполагать, что гидробионты будут выполнять подобные функции охраны водного района не менее эффективно.
Еще в Древней Греции и на островах Океании рыбаки умели использовать дельфинов для лова рыбы, идущей косяком. Несмотря на постоянное совершенствование при боров, обеспечивающих лов рыбы, вряд ли стоит пренебре гать возможностью использования дельфинов для «оконтуривания» границ рыбной стаи и, может быть, даже для изменения направления, в котором движется косяк рыб. Если такое использование дельфинов окажется реальным, то естественно будет распространить его и на те морехо зяйства, в которых предполагается свободное содержание морских стайных рыб и животных. Здесь можно провести аналогию с использованием собак в овцеводческих и дру гих хозяйствах, ведущихся по методу стадно-табунного содержания. Кроме поддержания порядка и управления движением, на дельфинов, возможно, окажется необхо димым возложить выполнение и охранных функций (за щита от хищников и т. п.).
По сообщениям газет, профессор Океанографического института Токийского университета Т. Куроки разрабо тал программу, рассчитанную на 12 лет, в ходе которой несколько поколений специально отобранных дельфинов должны пройти специально составленный курс обучения. После завершения этого курса обученные животные смо гут наблюдать за движением косяков рыб и по команде человека изменять направление их движения. Профессор университета из города Нагасаки К. Мизуно и его сотруд ники исследуют звуки, издаваемые дельфинами, с целью выяснения возможности использования этих звуков для управления поведением животных. Читателю, вероятно, известны многочисленные публикации о подобного рода работах, выполняемых в нашей стране и в ряде других
стран.
Не лишена смысла идея.использования дельфинов для,
транспортировки груза и людей. Конечно, |
конкурировать |
с современными средствами подводного |
передвижения |
11 в. П. Сочивко |
161 |
дельфины не смогут, но поскольку в управляемых мор ских хозяйствах будут обученные и послушные дельфины, то почему бы не использовать их и в качестве ездовых животных? Буксировочная мощность дельфина составляет около двух лошадиных сил.
Д. Браун, работающий в океанариумеМерилэнд (США), предложил способ использования дельфинов для помощи летчикам, приводнившимся в море, где водятся акулы. Он предложил помещать в костюмах летчиков маленькие передатчики с записью дельфиньих криков бедствия. Известно, что сигналы бедствия привлекают других дель финов, которые тут же стремятся на помощь собрату, попавшему в беду. В данном случае предполагается, что дельфины, приплывшие на такие сигналы, отпугнут акул, с которыми они враждуют и на которых нападают так яростно, что нередко убивают. Правда, возникает опасе ние, что воспроизведение криков бедствийможет привлечь не столько дельфинов, сколько акул, которые поспешат полакомиться погибающим дельфином, а не найдя его, нападут на летчика. Сходная идея использования записей дельфиньих криков бедствия была предложена в кито бойном промысле для привлечения китообразных. Однако эта идея вряд ли найдет всеобщее одобрение.
Хотя выше речь шла о дельфинах, не следует исклю чать возможность использования и других гидробионтов, например косаток, которые являются сильными и доста точно умными животными. Несмотря на то, что они поль зуются мрачной славой морских разбойников, известны, пусть и немногочисленные, случаи успешного установле ния контакта человека с косаткой в условиях океана риума.
Интересно также напомнить об опытах, проведенных еще в 1916 г. В. Л. Дуровым, которые убедительно дока зали, что специально дрессированные тюлени могут быть использованы для отыскания и уничтожения морских мин [48]. Примерно в те же годы с аналогичным предло жением выступил известный американский физик Р. Вуд, который указывал на специальные опыты, проведенные в Уэльсе (Англия), с тюленями, выдрессированными для уничтожения подводных лодок противника 1.
Интересным гидробионтом является акула. Адаптация
акул |
к |
водной среде |
произошла уже |
в доисторические |
1 |
См. |
В. С и б р у к. |
Р. Вуд. Физматгиз, |
1960. |
162
времена, причем настолько хорошо, что на протяжении многих миллионов лет у большинства видов-акул морфо логические данные существенно не изменялись. Ученые исследуют возможности использования акул. В част ности, биолог А. Мюрберг на одном из Багамских островов изучает гидроакустические методы управления поведе нием акул. В то же время высказываются мнения, что эти гидробионты плохо поддаются дрессировке и, отличаясь' крайней жестокостью, не могут рассматриваться как жи вотные, полезные^ морских хозяйствах.
Начало систематических работ по дрессировке дельфи нов можно отнести, по-видимому, к 1938 г., когда группа американских предпринимателей с коммерческими целями открыла в Сент-Огастине (штат Флорида, США) океана риум Мерилэнд. Дрессировщик из Гамбурга А. Фрон стал одним из первых специалистов по обучению дельфи нов. В последние десятилетия эти работы вышли за рамки развлекательных аттракционов. По сообщениям амери канских журналов, на одной из военно-морских баз США в Калифорнии проходят подготовку необычные «кур санты»: дельфины, морские львы и тюлени. В конце 60-х годов группа этих «курсантов» в составе двух дель финов, двух морских львов и одного тюленя была подго товлена для участия в экспериментах по программе «Силэб-3» вместе с 40 гидронавтами. Как широко отме чала американская печать, уже имеются примеры успеш ного использования гидробионта — дельфина по кличке Таффи, который в период глубоководных исследований по программе «Силэб-2» в 1965 г. успешно выполнял ряд достаточно сложных работ: доставку легких грузов с по верхности моря в подводное жилище и обратно, подачу гидронавтам инструмента, сопровождение гидронавтов в дальних заплывах и даже поиск «заблудившихся» гидро-, навтов. При этом отмечены погружения дельфина Таффи на глубину до 168 м с возвращением на поверхность за 2 мин 45 сек. В экспедиции «Силэб-2» участвовал и мор ской лев. Он нередко появлялся в отверстии входа в под водный дом, дышал гелиево-кислородной смесью и без какого-либо ущерба для себя стремительно поднимался на поверхность.
Шумная реклама этих экспериментов по использова нию гидробионтов не должна заслонять того факта, что военная направленность таких работ, проводимых по за казу ВМС США, с неизбежностью ограничивает научную
П * |
163 |
публикацию полученных результатов. Однако и опубли кованных материалов достаточно для того, чтобы сделать вывод о принципиальной возможности широкого исполь зования гпдробионтов в подводных исследованиях и работах.
§ 19.
Управление органическими системами в гидросфере
•
Теперь последний срок, когда социолог, психолог, психобиолог объединяют свои силы, чтобы решить те проблемы поведения, организации и инстинктов, от которых зависит в значитель ной степени возможность прогресса человечества.
Р. М. Иеркс
Широкими возможностями технической киберне тики и современной радиоэлектроники объясняется не обоснованно пренебрежительное отношение инженеров к использованию биологических систем для целен управ ления. Исследованием органических систем и принципов их использования до сих пор занимаются исключительно биологи и зоопсихологи, которые, в свою очередь, прибе гают к помощи современной техники лишь при выполне нии ряда подсобных работ. Принципиальные же возмож ности кибернетического использования органических си стем беспредельны. Современная бионика назвала лишь некоторые и, вероятно, далеко не самые заманчивые из та ких возможностей. Особенно велико значение кибернети ческого использования органических систем в гидросфере, хотя именно здесь инженерный подход к анализу органи ческих систем и к синтезу биотехнических систем управ ления сопряжен с наибольшими трудностями.
Биология и зоопсихология уже в состоянии предло жить инженеру необходимые исходные данные. Основные затруднения возникают при попытках осуществить синтез систем управления, так как, помимо обычных трудностей решения задач технической кибернетики, здесь возникают дополнительные осложнения, связанные с необходимостью учитывать данные психофизиологии.
Наиболее простые системы управления можно пред ставить себе в виде устройств и приспособлений, коррек тирующих элементы сравнительно простого поведения
164
гидробионтов. К наиболее сложным системам управления следует, по-видимому, отнести такие, которые реализуют направленное изменение всех элементов поведения гидробионта. К сложным можно отнести и так называемые со ставные биотехнические системы, элементами которых являются и технические, и органические компоненты.
Совершенно очевидно, что математическая и техниче ская стороны далеко не исчерпывают существа рассматри ваемой задачи. Крайне важна общая методология решения проблемы, выявляющая реальные возможности управ ления органическими системами, ибо, как метко заметил известный физик Г. А. Гарднер, «сколько собаку ни учи, она принципиально никогда не поймет квантовую меха нику». Кроме того, сама наука о поведении животных — зоопсихология, накапливавшая и систематизировавшая знания на протяжении многих сотен лет, вынуждена в наши дни периодически пересматривать некоторые свои положения под влиянием новых открытий, сделанных, как правило, с помощью современных технических средств. Например, как уже говорилось выше, большинство гидро биологов считает, что акулы не поддаются дрессировке. Однако доктор Юджин Кларк, используя тонкую мето дику современного эксперимента, доказала, что вопрос о дрессировке акул, о возможности управлять их пове дением остается открытым.
Истоки синтеза систем управления органическими си стемами надо искать в первых попытках использования рецепторики 1 и эффекторики 12 разных животных. Кибер нетическое использование механизмов преобразования ин формации центральной нервной системой только начи нается. Разумеется, представление всего фронта работ по биокибернетике тремя названными аспектами более чем условно. Это просто очередной прием классификации, упрощающий изложение материала. Достаточно остано виться на таком примере.
Один из путей использования эффекторики сводится к тому, что гидробионт, например дельфин, может пере возить некоторый небольшой груз или специальные при боры, в том числе вживленные датчики, приборы теле-
1 Рецепторика — деятельность (функционирование) |
организма, |
связанная с первичными операциями приема стимулов извне. |
|
2 Эффекторика — деятельность организма, связанная |
с реакцией |
на изменения внешней'среды и зависящая от ряда особенностей пере работки информации в центральных отделах анализатора.
1 в 5
сигнализации и т. п. Но эффекторная деятельность гидробионтов отнюдь не исчерпывается чисто моторной деятель ностью. Те же самые дельфины используются, по данным американской печати, в ВМС США для патрулирования охраняемых районов моря. Ясно, что при этом они осу ществляют направленный поиск, прослушивая акваторию с помощью своего биологического эхолокатора, осматри вают встречающиеся объекты, опознают и классифици руют те или иные цели, сообщают своим поведением или условными сигналами военнослужащим на постах наблю дения о результатах патрулирования. Хотя заключитель ный этап этой деятельности относится к эффекторикегидробионтов, ей предшествует и сенсорная деятельность, и достаточно сложные преобразования информации в мозгу животных.
Естественно, что система управления гидробионтами в этом случае включает как достаточно развитые техниче ские средства наблюдения и связи, так и алгоритмы (про граммы) управления и оптимизации поведения животных.
Не менее сложными окажутся системы управления эффекторной деятельностью микроорганизмов гидросферыПримером может служить управление перемещением бак терий и планктона с больших глубин к поверхности и наоборот. Принципиально может ставиться задача и управления биолюминесценцией микроорганизмов, что имеет большое научное и практическое (главным образом военное) значение. Широко ведутся работы по использова нию деятельности микробов, связанной с селективным извлечением ими различных металлов, содержащихся в незначительном количестве в окружающей среде (обра зование донных конкреций \ согласно одной из гипотез, обязано деятельности микроорганизмов). У нас в стране и за рубежом используется в промышленных масштабах обогащение руды. Бациллы с успехом справляются с обра боткой сернистых соединений меди. В последние годы появились сообщения о бактериях, которые способны растворять золото. Уже взят патент на промышленное применение этого открытия. Изучается роль лептотриксов, образовавших в незапамятные времена мощные за лежи железа. Предполагается, что деятельность мнкро-1
1 Конкреции — полиметаллические образования в виде глыб и мелких валунов, которые устилают большие участки дна океанов и морей.
166
\