Бионика олами: табиатдан «нусха олиш» мумкинми?

Нима сабабдан одамлар қуш каби уча олмайдилар? Мазкур савол инсониятни узоқ даврлардан бери қизиқтириб келади. Шу сабаб бўлса керак, инсонлар эндигина техникани ўзлаштираётган пайтларданоқ қушлардай парвоз қилиш имконини берадиган ускуналар яратиш ҳаракатларини бошлаганлар. Мозий усталари даставвал қушларнинг қанотларига ўхшаш бирор нарса ясалса бўлгани, шундан сўнг осонлик билан бир ҳудуддан иккинчисига кўчиб юриш мумкин, деган фикрда эдилар.

Аммо, таассуфки, ҳар бир ишнинг ўзига яраша мураккабликлари бор, ҳатто энг осон кўринганининг ҳам. Шу боис ўтмиш олимларининг саъй-ҳаракатлари амалда улар ўйлаганчалик муваффақиятли кечмаган.

Аввал кутилганидек эмас эди…

Илм-фанда тирик жонзотлар, хусусан, ҳайвонлар ва қушларнинг ўзига хос қобилиятларини намоён этувчи махсус механизмлар эволютсия жараёнида миллион йиллар давомида шаклланиб келган, дейилади. Табиий танлов йўли орқали эса бош­қаларга нисбатан яхшироқ учган, сузган ёки судралиб юрган жонзотлар омон қолганлиги барчамизга биология ҳамда умумий тарих дарсларидан маълум. Шу тариқа аста-секинлик билан табиатда ушбу функтсияларни амалга оширишга қаратилган жуда самарали мосламалар ва механизмлар вужудга келди.

Таҳлил этиш ҳамда амалда синаб кўриш усулларининг етарлича такомиллашмагани сабаб ҳайвонот олами вакилларининг мазкур «сир»лари узоқ-узоқ вақтгача инсонлар учун жумбоқ бўлиб қолаверди. Даврлар ўтгани сари бу сирлардан воқиф бўлишга интилган қатор муҳандис ва лойиҳачилар инсонлар ҳаётини енгиллаштирувчи турфа хил мосламаларни яратишга эришди.

Айни пайтда биолог олимлар тирик жонзотларни ўрганишда оламшумул кашфиётларни амалга ошираётганидан кўпчиликнинг хабари бор. Бу икки соҳа мутахассислари бир-бири билан айро тарзда фаолият юритишса ҳам, баъзан муҳандислар жонли тизимларда ишлаб турган принтсип ва механизмларни ўз лойиҳаларига татбиқ этишнинг уддасидан чиқишган. Энг қулай ҳамда самарали йўлларни излаш натижасида тадқиқотчилар минглаб асрлар олдин табиат томонидан «яратилган» намуналар ва чизмаларни ҳосил қилдилар.

Ютуқлар калити таҳлилда (ми?)

Мазкур кашфиётдан сўнг кўр-кўрона ишлашнинг бефойда экани маълум бўлди ва лойиҳачилар ҳайвонот оламини чуқурроқ ўрганишга киришдилар. Ана шунда мавжуд технологиялардан фойдаланган ҳолда олимлар тирик организмлар тизимидаги тузилмалар ва механизмларни тўлақонли тадқиқ этиш ҳамда улар асосида намуналар яратиш имконига эга бўлишди. Тирик организм­ларнинг фаолият юритиш тизимларини ўрганувчи ва аниқланган иш принтсипларини техника воситаларида қўллайдиган фан эса бионика номини олди.

Сcиэнcе.cом электрон саҳифаси маълумотларига таянган ҳолда айтиш мумкинки, ушбу атама аслида юнонча «бион» сўзидан олинган бўлиб, у «ҳаёт бирлиги» ёки «унсури» сифатида таърифланади. Хуллас, бионика биология ҳамда техникани уйғунлаштирадиган фан бўлиб, бунда муҳандислик масалаларига организмлар структураси ва ҳаётий фаолиятининг таҳлили асосида ечим изланади. Бионика, шунингдек, физика, кимё, кибернетика ва муҳандислик фанлари, яъни электроника, навигатсия, алоқа, денгиз илми билан ҳам чамбарчас боғлиқ.

Жонли табиат борасидаги билимлардан муҳандислик масалаларини ҳал этишда фойдаланиш фикри аслида Леонардо да Винчига тегишли деб ҳисобланади. Боиси, кўп асрлар илгари мутафаккир қушлар каби қанот қоқадиган учиш аппарати — орнитоптерни яратишга уринган. Кейинчалик тирик организмлар ва техник машиналардаги бош­қариш, алоқа қилишнинг умумий тамойилларини ўрганувчи кибернетика соҳаси вужудга келди. Бу эса ўз навбатида жонли тизимлар билан техника ўртасидаги умумийликни аниқлашга, тирик организмлар тўғрисида олинган билимлар янги асбоб-ускуна, механизм, материал ва бошқаларни яратишга туртки бўлди. Ушбу янги фан «туғилган» расмий сана сифатида эса 1960 йил кўрсатилади. Негаки, айнан ўшанда ­АҚШнинг Дайтон шаҳрида бионика бўйича илк симпозиум ўтказилган.

Шартли равишда бионикада бир қанча йўналишларни белгилаш мумкин. Мутахассисларнинг бир қисми ҳайвонот оламидаги механизмларни ўрганиш, улардан «нусха олиш» ва амалда қўллаш борасида изланишлар олиб боради. Тиббий бионика бўлса, янада мукаммал протезлар, инсонларга кўриш ёки эшитиш каби қобилиятларни қайтариш имконини берадиган қурилмаларни яратишга йўналтирилган.

Бионикада уй ҳайвонларининг ижтимоий феъл-атворини ўрганувчи яна бир мутлақо алоҳида соҳа ҳам бўлиб, уни баъзи мутахассислар мазкур фанга алоқадор эмас, деб таъкидлашади. Бироқ ушбу йўналишда изланишлар олиб бораётган тадқиқотчилар флора олами вакиллари, масалан, чумоли ёки ари оилалари ҳаётини тартибга солиб турувчи қонуниятлардан истиқболда инсонлар жамиятида ҳам фойдаланиш мумкинлигини инкор этмаяптилар.

Ушбу фикрнинг исботи сифатида бир мисолни келтириб ўтиш жоиз. Рсу.эду сайтида келтирилган маълумотларга қараганда, яқиндагина немис энтомологлари чумолилар қай тарзда ўз уясига яқинлашганда бир-бирларига урилмай, тирбандлик ҳосил қилмаслигини аниқлашга муваффақ бўлишди. Бунда ушбу жонзотлар мазкур усулдан онгли ёки онгсиз равишда фойдаланиши ҳали маълум эмас. Шунга қарамай, олмон олимлари келгусида худди шу йўл билан шаҳар магистралларида юзага келадиган автоуловлар тирбандлиги ҳолатининг олдини олишга эришиш мумкин, деган фикрда.

Фаннинг бошқа бир йўналиши ҳам бор: бунда ин силиcо, яъни силикон моддасидан жисмлар яратган ҳолда батамом ўзгача эволютсияга асос солишга интилиш сезилади. Гарчи ҳозиргача бу йўналишда иш олиб бораётган олимлар кутилганчалик оламшумул ютуқларга эришмаган бўлса-да, бугунги кунда улар эволютсияни моделлаштиришнинг бир қанча усуллари (вазифаси инсонлар оғирини енгиллаштириш бўлган роботлар)ни яратиш кабиларга эришишга муваффақ бўлмоқда.

Умуман олганда, энг кўп амалий самарадорлик кузатилаётган тиббиёт бионикаси асосан инсон организмида мавжуд бўлган тизимларни ўрганишга тобора ихтисослашяпти. Шу билан бир қаторда бошқа тирик организмлар системаларини ўрганиш ва уларда кузатилган ҳаётий мезонларни техника соҳасига жорий этишга қаратилган кенг кўламли ишлар ҳам амалга оширилмоқда.

Энг мақбул шакл табиатда мавжуд

Бионик кашфиётга энг оддий мисол бу кийим, нарсалардаги қисмларни бир-бирига улайдиган илгак ёки тугмадир. Иккита ёпишқоқ қисм биттасида ўта кичик илмоқлар, бошқасида эса майда халқачалар борлиги сабаб бир-бирига мустаҳкам бирлаштирилади. Аслида бу «ёпишқоқ» илгак бионика атамаси пайдо бўлишидан анча олдин швейтса­риялик муҳандис Жорж де Местрал томонидан ихтиро қилинган. У сайрдан сўнг кучуги юнгини тозалаётганда жониворнинг терисига маҳкам ёпишиб колган чакамуғ (сариқчой) тиканакларига эътиборини қаратади. Шундан сўнг мутахассис тиканакларнинг тузилишини микроскоп ёрдамида ўрганиб чиқиб, худди шу тамойил асосида ишлайдиган илгак (қистиргич тугма)ни кашф этган. Википедия сайтида айтилишича, кейинчалик олимлар шунга ўхшаш маҳкамлаш усулини қушларнинг патларида кузатишган.

Шу билан бирга, табиатда «ёпишқоқ» сиртларнинг бундан-да мустаҳкам намуналари мавжуд. Геккон деб номланувчи кичкина калтакесак вертикал юзаларда бемалол туриши, ҳатто бирон-бир қийинчиликсиз ҳаракатланиши мумкин. Унинг панжалари сиртга қаттиқ ёпишиб, сирпаниб кетмайди. Айни пайтда бу жонзот танасини юқорига қараб тортганда ҳеч қийналмай, уни сиртдан ажрата олади. Тадқиқотчилар геккон панжаларини ўрганаётганда ундаги ажабтовур хусусиятларнинг сабаби пастки кафт­лардаги кўплаб майда тукчаларда эканлигини аниқлашди. Улар сиртга нисбатан тўғри бурчак остида бўлганида тананинг қаттиқ жисмга тегиб турган қисми у даражада катта бўлмайди. Бу калтакесак панжаларини осонлик билан юзадан ажратиб олиб ҳаракатланишига ёрдам беради. Бурчак ўзгарганда эса тананинг нисбатан каттароқ қисми юзага тегади, натижада сиртга маҳкамроқ ёпишади.

Инфутуре.cом сайтида, тадқиқотчилар нанонайчалардан фойдаланган ҳолда геккон панжалари кафти тузилишини ҳосил қилишга муваффақ бўлди, дейилади. Лекин дастлаб улар аслидагидек мустаҳкам «ёпишиш» самарасига эришолмадилар. Кейинчалик калтакесак панжаларини чуқурроқ тад­қиқ этиш туфайли кафтларидаги тукчалар тармоқланиб кетганлиги сиртга янада қаттиқ ёпишиш имконини беришини аниқладилар. Шунда олимлар сунъий панжалардаги оддий нанонайчаларни тармоқланадиган турдагисига алмаштириб, гекконнинг сиртга тирмашиш хусусиятидан ҳам кучлироқ натижага эришдилар.

Зафарли онлар

Тирик организмларнинг яна бир синфи борки, бионика мутахассисларини анчадан буён қизиқтириб келмоқда. Бу — ҳашаротлар. Гарчи кўринишидан бироз ғайритабиий бўлса-да, улар умуртқасизлар орасидаги энг мукаммал жонзотлар сифатида эътироф этилади, дейилади биониcанеwс.орг манбасида. Негаки, мазкур синфга мансуб турфа хил жонзотларда умргузаронлик қилиш учун ўта самарали «мосламалар» шаклланган. Уларга, хусусан, кўз тизимини киритиш мумкин. Аниқланишича, ҳашаротлар фасет, яъни бир қанча содда кўзлар йиғиндисидан иборат шакл­даги кўриш органига эга. Ҳар битта кўзча орқали «олинган» маълумотлар эса мияда бир бутун манзарани ҳосил қилади.

Пашшанинг фасет кўзларини ўрганиш у ўзига нисбатан анча жадал ҳаракатланаётган объектларнинг тезлигини ҳам ўта аниқлик билан пайқаш қобилиятига эгалигини кўрсатди. Чунки бунда предметнинг тасвири бирин-кетин ҳар бир фасет кўзчалардан «йиғиб» олинади ва мазкур маълумотлар махсус ретсепторларга узатилади. Оқибатда, алоҳида-алоҳида тасвирлар туркуми ҳосил бўлади. Муҳандислар пашша кўзларининг бундай ишлаш принтсипи асосида парвоздаги самолётларнинг тезлигини қисқа муддатда аниқлайдиган детектор асбобини яратдилар. Бу ускуна техника оламида «пашша кўзи» номини олган.

Биониcаwорлд.cом электрон саҳифасида айтилишича, бионикадаги мўжизалардан бири сифатида Делфлай (ДелФлй)ни кўрсатиш зарур. Аслида бу митти самолёт (Миcро Аир Веҳиcле — МАВ) бўлиб, у қуш ёки ҳашарот каби икки жуфт қанот ёрдамида парвоз қилади. Бионик Делфлай нафақат горизонтал парвозни амалга оширади, балки бир жойда тўхтаб ҳавода муаллақ туриши ҳам мумкин. Тез ва секин парвознинг айнан шу каби уйғунлашуви ускунанинг ўзига хослигини таъминлайди. Шу билан бирга, Делфлайга камера ҳам ўрнатилган. Унинг ёрдамида парвоз амалга оширилаётган ҳудуд манзараси секин парвоз пайтида аниқ тасвирга олинади.

Делфлай ихтирочилари Делфт техника университети аэрокосмика факултетининг 11 нафар талабаси ва уларнинг илмий раҳбарларидир. Жорий йил Герма­нияда ўтказилган бионика бўйича МАВ (Мултйпле Апплйинг оф Биониc Девиcес) халқаро танловда ушбу лойиҳа энг ноёб деб топилиб, унинг намойиш этилган парвозлари илм аҳлини бефарқ қолдирмади. Юқорида келтирилган мисоллар «хамир учидан патир», холос. Аслида бугунга келиб бионикада бу каби ютуқлар эътирофга арзигулик равишда кўп миқдорда. Тўғри, ҳозирча «механик ҳайвонлар» табиий нусхаларидек мукаммал эмас, бироқ кашфиётчилар камчиликлар яқин келажакда бартараф этилишига умид қилишмоқда.

Инсонга монанд робот

Маълумки, биониканинг энг содиқ тарафдорлари — бу робот яратувчи муҳандислар. Ҳозирда улар орасида келажакда роботлар имкон қадар инсонларга ўхшаш бўлсагина, юқори даражада самара бериши мумкин, деган қарашга эга. Бундай фикрга келишнинг бир сабаби бор: лойиҳачи биониклар яратилажак «темир одам»лар инсонлар муҳитидаги зина, эшик ва шу каби маълум тўсиқлар билан ҳаракатланиши талабидан келиб чиқишмоқда. Шу боис улар одамларга ҳажман ва ҳаракатланиш тамойилларига мос бўлишлари зарур.

Парвардигор мукаммал қилиб яратган инсоннинг тана қисмлари ҳам тадқиқотчилар эътиборини тортган. Ҳозиргача рус олими А. Кобринский бошчилигидаги бир гуруҳ мутахассислар инсон қўли тузилмасини батафсил ўрганиб чиқиб, унга максимал даражада монанд бўладиган механизм яратишга доир қатор ишлари билан жамоатчилик назарига тушган.

«Вашингтон Пост» газетасида эса Чикаго тиббий тадқиқотлар институти олимлари бионик қўл, аниқроғи, ясама тана қисми (протез)ни яратишга муваффақ бўлгани ҳақида мақола чоп этилди. Эътиборлиси, бундай қўлни инсон мия орқали бошқариш билан бирга унинг ёрдамида баъзи сезгиларни ҳис эта олиши ҳам мумкин. Илк бионик қўл соҳибаси АҚШ денгиз флотида хизмат қилган Клаудиа Митчелл бўлди. 2005 йили ҳалокатга учраган америкалик ҳарбий аёлнинг чап қўли елкасигача ампутатсия қилинганди. Муваффақиятли якунлаган лойиҳа натижасида аввалига Митчелл зарур ҳаракатни амалга оширмоқчи бўлганида ­сунъий қўлни фикран буйруқ бериш орқали бош­қарди. Бироқ олимлар ўз изланишларидан тўхтаб қолмай, ясама қўл ёрдамида бирон-бир нарсани сезишга эришишни навбатдаги мақсад сифатида белгиладилар.

Улар ампутатсиядан сўнг фаолияти тўхтаб қолган асаб томирларини жароҳатланган елка қисмидан кўкрак қисмидаги мушакларга кўчиришди. Шундан сўнг тананинг бу қисмига бионик қўлдан сигналлар кела бошлади. Бошқача қилиб айтганда, Клаудиа Митчелл соғлом қўли каби бионик қўли ёрдамида ҳам сезиш хусусиятига эга бўлди. Энди у қайноқ чой ёки музга сунъий қўлини теккизганда иссиқлик ва совуқликни ҳис қилади.

Юқорида тилга олинган ишлаш тамо­йиллари инсон томонидан катта-катта масофаларда бошқариладиган қурилмаларни яратиш учун ҳам асос қилиб олиниши мумкин. Мисол учун, бошқарувчи оператор радиатсия даражаси юқори бўлганлиги сабаб кириш тақиқланган бинолар, ғоввослар етолмайдиган сув ости чуқурликлари ёки инсон қадам босмаган самовий кенгликларда масофадан туриб турли тадбирларни амалга ошириш имконига эга бўлади.

Келажак — имкониятлар даври

Бугун илм-фан ва техника дунёсида юз бераётган жараёнларни кузатиб, тадқиқотчилар тобора кўпроқ самарали ва муҳими, салмоқли натижаларга эришаётганига гувоҳ бўлмоқдамиз. Бионика ҳам бундан мустасно эмас. Аста-секинлик билан олимлар табиий равишда шаклланган механизмларни «нусхалаш» борасида илдамлаётганлиги кузатиляпти. Айни пайтда аслига монанд намуналарни яратиш ҳақида гапиришга ҳали эрта.

Қолаверса, инсон мияси ҳамон жумбоқларга тўлалик хусусиятини сақлаб турибди. Шунга қарамай, бионик олимлар келгусида тирик жонзотлар тизимидаги кўплаб механизмларнинг ишлаш принтсипларини ўрганиб, улар ёрдамида инсонлар ҳаётини осон ва қулай қилишига умид боғлашмоқда. Фақат мутахассислар янги фаннинг асосий мақсадларидан бири — табиатда мавжуд бўлмаган мутлақо ўзгача бионик қурилмаларни яратишнинг уддасидан чиқадиларми, йўқми, деган савол ҳозирча жавобсиз қолмоқда…

Наргиза Иброҳимова,
«Маърифат» газетасидан олинди.


Зиё истаган қалблар Telegram каналига марҳамат!