Архитектурная бионика — — новое направление в науке и практике архитектуры

За последние 20—30 лет мир стал свидетелем появления в архитектуре необычных форм, напоминающих формы живой природы. Можно встретить покрытия зданий, сходные с причудливыми поверхностями раковин моллюсков, купола, интерпретирующие контуры скорлупы птичьего яйца, прозрачные решетки — структуры, уводящие к сложным переплетениям ветвей лесной чащи или скелетных остовов радиолярий.

В этих заимствованиях форм из живой природы сказалось не только желание найти новые средства выразительности, но и решить ряд насущных вопросов архитектуры, относящихся к областям экономики, техники, функции. Не случайно поэтому обращение архитекторов; инженеров, технологов к живой природе превратилось в широкое концептуальное движение в современной архитектуре. В разных странах оно получило различное название. В Советском Союзе в начале 1960;х годов ему было дано, как уже говорилось, название «архитектурная бионика» по аналогии с существующей тогда технической бионикой.

Название «бионика» восходит к греческому bios, означающему жизнь. Соединенное со словом электроника оно дало наименование новому направлению в науке". Кратко — это отрасль науки, усилия которой направлены на исследование биологических систем и процессов, происходящих в живой природе, и на творческое использование их в технике.

Мир живой природы развивался и совершенствовался в течение многих миллиардов лет, выработав в себе целый ряд средств, которым аналогичны наши технические средства: радиолокационные приборы, летающие аппараты, оптические инструментнавигационные приспособления.

Инженеры воспользовались готовыми решениями природы и с успехом применяют их на практике в самых различных областях техники. Так, ученые обратили внимание на то, что медуза за несколько дней до шторма в океане начинает постепенно опускаться на дно. Стали выяснять причины. Оказалось, что у нее есть особое устройство, которое предупреждает о подобных изменениях в водной стихии. Советские ученые сконструировали по его подобию прибор «ухо медузы», заблаговременно информирующий моряков о приближении бури.

Или сложное явление в авиации — флаттер — ритмичное, не поддающееся регулированию колебание крыльев самолета, часто приводящее к их разрушению, особенно при повышенных скоростях. В процессе бионических исследований живой природы обнаружилось, что стрекоза давно «решила» этот технический вопрос: в ее крыльях имеются специальные подвески, предотвращающие флаттер.

То, что изучение «техники» природы может принести практическую пользу, уже не вызывает сомнений. Но интересна другая, познавательная сторона вопроса. Каким образом кажущаяся на первый взгляд далекой от техники живая природа стала для нее источником ценного накопления научного материала?

Философия диалектического материализма доказывает, что в мире все взаимообусловлено, нет вещей и явлений, которые бы не были связаны непосредственно или опосредованно между собой, нет непроходимых барьеров между живой и неживой природой, что существуют законы, объединяющие весь мир в единое целое и порождающие объективную возможность использования процессов и связей элементов живой природы в искусственно создаваемых технических системах.

Название науки «бионика» предложено американским ученым Джеком Стилом и принято на Первом симпозиуме по бионике, проходившем в г. Дайтоне (США) в 1960 г. В симпозиуме принимали участие советские ученые: А. И. Берг, Б. С. Сотсков и др.

Человек и мир живой природы биологически едины.

Ф. Энгельс в «Диалектике природы» пишет:

«…И так на каждом шагу факты напоминают нам о том, что мы отнюдь не властвуем над природой так, как завоеватель властвует над чужим народом, не властвуем над ней так, как кто-либо находящийся вне природы, — что мы, наоборот, нашей плотью, кровью и мозгом принадлежим ей и находимся внутри ее, что все наше господство над ней состоит в том, что мы, в отличие от всех других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять» [1}.

Сходство по существу между человеком и остальным живым миром можно рассматривать не только в общем, но и в конкретном, техническом аспекте.

К. Маркс в «Капитале», в главе XIII «Машина и крупная промышленность» проводит прямую параллель между техникой природы и техникой, созданной человеком: «Дарвин интересовался историей естественной технологии, т. е. образованием растительных и животных органов, которые играют роль орудий производства в жизни растений и животных. Не заслуживает ли такого же внимания история образования производительных органов общественного человека, история этого материального базиса каждой особой общественной организации?» [2].

Не говорит ли приводимая Марксом аналогия о возможности полезного для человека изучения техники живой природы? Если есть сходство, то вполне естественно и влияние, и при этом не только использование т.д. За терминами же скрывается и связь по существу. Общность принципов и закономерностей для живых организмов и технических систем была убедительно доказана кибернетикой. Наш современник академик С. Л. Соболев отмечает: «Как известно, в кибернетике машиной называют систему, способную совершать действия, ведущие к определенной цели. Значит и живые существа, чело век, в частности, в этом смысле являются машинами».

Не так уж неправ был великий французский математик (в философии — дуалист) Р. Декарт, живший 300 лет назад, когда он сравнивал человека с машиной. Лишь общий уровень знаний того времени и механический подход к решению вопроса взаимодействия в человеке идеального («духа») и материального («тела») делает его гипотезу исторически ограниченной 2. Необходимо также учесть, что мы сравниваем человека с современной машиной, не зная, какими станут машины будущего.

Интересующие бионику закономерности в живой природе, в отличие от чисто биологических или биохимических процессов, можно назвать техническими.

Бионика занимается, например, «механизмами», средствами, которые помогают живому организму видеть, слышать, чувствовать, преодолевать силы сопротивления, тяжести и т. д.

Несомненно, что процесс использования этих средств — процесс творческий, приспособляющий известные закономерности живой природы к потребностям техники.

Рождение современной бионики было подготовлено развитием биологии, химии, физики, механики, математической логики, кибернетики и т. д. Особое место здесь занимает математическая логика — одно из средств, позволяющих связывать в количественных и качественных отношениях явления живой природы с явлениями в технике и в архитектуре.

Математическая логика, родоначальником которой считается Аристотель, представляет собой математическое символизирование форм человеческого мышления — суждений, умозаключений, силлогизмов.

Рис. 1. Некоторые результаты технической бионики, а — поиски гидравлических форм в живой природе для строительства подводных аппаратов; б — моделирование кожи дельфина; А — структура кожи дельфина в разрезе (1 — эпидермис; 2 — наружный слой кожи; 3 — внутренний слой кожи; 4 — губчатое вещество); Б — искусственная модель кожи дельфина (1 и 3 — слои тонкой резины; 2 — толстая резина: 4 — жесткая основа, например судно; 5 — выступы)

В.И. Ленин отмечал: «Самые обычные логические „фигуры“ — суть … самые обычные отношения вещей» [3]. Это означает, что формы человеческого мышления есть не что иное, как отражение процессов, про исходящих в объективном мире, поэтому математическая логика в итоге облекает в математические сим волы («фигуры») отношения и связи компонентов объективного мира — природы и мышления.

Метод архитектурной бионики — механизм познания и практической реализации взаимосвязи архитектуры и живой природы Исторический подход к изучению живой природы с архитектурными целями изменялся в соответствии с потребностями и переменами в стилевых направлениях архитектуры. Как выглядит метод архитектурной бионики сегодня?

Представьте себе раковину в руках архитектора. Если ее увеличить в тысячу раз, она чем — то напоминает архитектурные формы — покрытие над большим стадионом, цирком, концертным залом: такое же складчатое образование, но чем-то неуловимым привлекательнее, изящнее, живописнее. В чем дело? Почему раковина кажется совершеннее по форме, чем покрытие над стадионом? Нельзя ли эту красоту перенести в архитектуру? А может быть, за этой красотой, за этой гармонией скрывается и что — то полезное? Вполне возможно! В живом мире — множество интересных форм, но как к ним подойти, с чего начать, чтобы обнаружить, изучить, оценить и правильно использовать то, что нам нужно, что полезно для архитектуры? На эти вопросы должна ответить архитектурно — бионическая методика исследования при родных форм.

Метод архитектурной бионики — это своеобразный «механизм», который помогает, с одной стороны, сделать эффективными научные результаты архитектурно — бионических исследований, что способствует их быстрейшей реализации в архитектурной практике, с другой, формирует основу для преодоления встречающихся различных извращений, дискредитирующих архитектурно — бионические идеи.

Что же мы подразумеваем под методом? Об этом нужно заранее сказать в связи с наличием различных его трактовок.

Известно, что метод, взятый на вооружение для достижения той или иной поставленной цели, — это порядок действия, отражающий (но не копирующий) суть исследуемых процессов, их содержание. Содержание контролирует также границы метода.

Метод — это система с обратными связями: содержание явления механизм метода. Отсюда, чем глубже познаются явления, тем совершеннее становится метод: метод динамичен и не может быть догматизирован.

А вот что говорил по поводу взаимосвязи содержания и метода великий немецкий поэт, философ, натура лист Гёте: «Метод без содержания ведет к пустому умничанию. Содержание без метода— мечтательство» .

Вместе с тем метод не тождествен содержанию (и по методу нельзя давать определение науке, хотя сам метод может стать объектом науки).

Об этом, на ошибке, например Н. Винера, пишет М. Сетров: «…создав абстракцию машины и обнаружив, что под эту абстракцию подходит организм, некоторые кибернетики заявляют, что между машиной и организмом нет разницы, имея в виду при этом уже конкретную машину.

Метод в отличие от объективного явления, например живой природы, — всегда абстракция. Следовательно, не научной была бы трактовка объективных законов развития живой природы, как «метода развития». Та кое понимание возможно лишь в Смысле абстрагированного человеческим мышлением действий законов развития живой природы.

Метод архитектурной бионики, как, впрочем, и сама бионика, историчен. Вначале люди познавали внешние (общие) признаки явления, отсюда на заре формирования человечества появляется в архитектуре, как уже говорилось, подражание формам живой природы и строительной деятельности животных. (Возможно, это было и не подражание, а проявление сходной с животными сущности человека, однако, суть дела от этого не менялась).

В египетской архитектуре отмечалось активное применение законов образования форм живой природы (цветы и стебли растений папируса, лотоса в капителях и колоннах), например, с изобразительными целями. Позже зодчие Египта, а затем и античной, Древней Греции стали осваивать природные формы, имея в виду не только изобразительные, но и конструктивные задачи. Иначе говоря, они стали глубже проникать в процессы живой природы.

Взять, например, историю изучения скорлупы куриного или вообще птичьего яйца. К ней обращались еще в старине. Известный зодчий раннего Возрождения Брунеллеско, создавая купол Флорентийского собора, освоил законы геометрии скорлупы яйца. Одновременно через геометрию он перебросил мостик к его конструкции, к тектонике, т. е. освоил красоту механической работы конструкции.

То же самое произошло при проектировании Планетария в Москве: архитекторы М. Барщ и М. Синявский использовали природную форму яйца в геометрически — тектоническом плане (1927—1929).

В настоящее время бионики, изучая форму птичьего яйца, переходят к более глубокому анализу. Они проникают в происхождение «технологии «производства и пытаются решить вопросы — откуда такая форма, с чем она связана? А производство яйца есть как бы миниатюрная фабрика, на конвейерной линии которой создаются в единстве форма, конструкция и функции живого организма. Принципы производства яйца пытаются изучить инженеры, чтобы затем внедрить их в технологию производства строительных конструкций.

Изучается структура скорлупы яйца. Оказывается, < го она состоит из семи слоев. Каждый слой имеет свое функциональное назначение. В результате — скорлупа яйца предохраняет живой, развивающийся организм от различных неблагоприятных атмосферных воздействий. В то же время она позволяет зародышу потреблять необходимую норму влаги, ассоциированной из атмосферы, дышать, осуществлять обмен веществ и т. д. Скорлупа не пропускает снаружи воду, но в обратном направлении способна отдавать излишки влаги — она дышит. Здесь — полупроводниковый принцип. Вот так в комплексе изучается эта форма. Не только ее геометрия, красота, но и технология, конструкция и другие принципы ее формообразования. На базе этих знаний совершенствуется и метод исследования птичьего яйца и других природных структур.

В наше время есть тенденция привлечь в архитектуру для решения ее творческих проблем методы точных наук, например математики и кибернетики. В принципе это не противопоказано, так как трудно резко отделить одно явление в мире от другого. Но здесь не может быть подмены этими методами собственно творческого метода в архитектуре, а отдельные попытки такого рода.

Каждый сформировавшийся метод, касается ли это науки или художественного творчества, имеет тенденцию не к выходу в другие области знания и деятельности, а к «эгоцентризму», к совершенствованию самого себя.

Однако существуют методы, ближе или дальше от стоящие один от другого. В этом отношении метод архитектурной бионики весьма близок к методу архитектурного творчества, поскольку они связаны между собой весьма родственными процессами формообразования. Кроме того, здесь помогает и синтетичность архитектурной бионики, имеющей дело с комплексными, сгармонизированными системами живой природы, в которой неразрывно слились физические свойства структур с функцией жизнедеятельности и с красотой ее форм. Оценка последней связана с исторически закономерным процессом эстетического освоения человеком форм живой природы и использование законов красоты живой природы в различных областях творческой деятельности человека.