Сравнение эволюционных процессов в живой природе и технике

I – этап мысленного конструирования. В сознании конструктора в процессе создания изделия рождается множество различных вариантов решения технической задачи как изготовления машины в целом, так и отдельных ее частей и механизмов. Такие «мутации» осуществляются на основе возникновения и распада нейронных связей в мозгу, происходящих за сотые доли. Ещё до того момента, как будет осуществлена попытка построения модели будущего изделия в виде чертежа, огромное множество конкурирующих вариантов «умрет» в сознании конструктора. Выживут только наиболее удачные, имеющие шанс на реальное воплощение. В результате такого естественного отбора, в миллионы, а может быть в миллиарды раз более быстрого, чем природный, происходит рождение идеи, замысла будущего технического детища.

При создании чертежей начинается естественный отбор уже на уровне отдельных узлов и механизмов, что позволяет совершенствовать строение будущего изделия, минуя миллионы лет генетических мутаций и изменений. Конструктор может, подумав минуту, увеличить площадь гусениц проектируемого трактора, чтобы он не проваливался при перемещении по болотистой местности, а природе, чтобы создать кожистые перепонки на копытах лося, потребовались миллионы лет естественного отбора.

II – этап практического создания. При практическом воплощении чертежей в реальность, на первых же испытаниях создаваемой машины всегда возникают проблемы, которые не могли быть выявлены на предыдущей стадии. Как бы ни старался конструктор предусмотреть все возможные затруднения, реальность предъявляет свои требования и оказывается всегда сложнее, чем мы предполагали.

Так, например, испытания первого в мире дирижабля закончились для его изобретателя и пилота – француза Жиффара весьма неожиданно. Мощность двигателя аппарата оказалась недостаточной для движения против ветра, и смельчака унесло в лес к неудовольствию многочисленных зевак, собравшихся на парижском ипподроме. Понятно, что в дальнейшем Жиффар увеличил мощность парового двигателя, что привело к уменьшению грузоподъемности дирижабля.

То же самое происходит и в природе: если лось при бегстве от волков оказывается на снежном насте и снежная корочка не выдерживает давления его тяжелого тела, то он становится лёгкой добычей для хищников, конструкция которых оказалась легкой и весьма удачной для данной конкретной ситуации.

Конечно, природа могла бы (а может, так и было) ещё более увеличить площадь его копыт и превратить их в некоторое подобие лыж или ластов. Но в этом случае лось с ластами потерял бы быстроходность на твёрдой земле. В результате долгих миллионов лет перебора вариантов, не закончившегося и сегодня, формируется оптимальное соотношение между быстротой движения по глубокому снегу и по твёрдой земле. Точно так же изобретатель подбирает оптимальное соотношение между быстротой и грузоподъёмностью своего дирижабля.

Может оказаться так, что в настоящее время нет конструкционных материалов и технических решений для воплощения задуманной технической диковинки. В этом случае инновация прекращает своё существование ещё на стадии рождения и вновь возрождается только при появлении соответствующих условий. Например, создание персонального компьютера невозможно без полупроводниковых транзисторов, создание дальнобойной пушки без прочной стали закончится разрывом ствола и гибелью экспериментаторов. Трудно себе представить броненосец без парового котла, как и самолёт без двигателя внутреннего сгорания или реактивного двигателя.

В условиях природного естественного отбора и временнóй растянутости всех изменений невозможно представить ситуацию, когда вдруг начал появляться новый вид каких-нибудь сверхгигантских жирафов, спина которых не выдерживала бы их веса и ломалась при попытке нагнуться. В природе новые конструкционные материалы и отдельные функциональные узлы появляются постепенно вместе с изменениями видов, но если уж возникли, то начинают максимально использоваться всеми модификациями потомков. Например, появление твёрдого панциря у морских животных оказалось удачным и «пошло в тираж» в разных видах – от улитки до черепахи. Глаз и вовсе оказался весьма полезным устройством и стал входить в базовую комплектацию почти всех новых моделей, появившихся за последние полмиллиарда лет, даже тех, которым он особенно и не нужен, таких как, например, крот.

III – этап массового копирования и производства. Следующие трудности начинают возникать при массовом производстве новорожденного изобретения, так как количество разнообразных факторов, существенно влияющих на его дальнейшую судьбу, значительно возрастает.

Легендарный танк – Т-34 оказался лучшим из всех во Второй мировой войне во многом благодаря тому, что был очень прост и недорог в производстве, а немецкий тяжелый танк «Тигр», по многим показателям превосходивший советские танки, был капризен в эксплуатации, но, самое главное, очень дорог. Поэтому количество произведённых «Тигров» даже близко не смогло сравняться с количеством выпущенных «тридцатичетвёрок».

В природе также можно найти примеры, когда вид компенсирует свои недостатки массовым и нетрудоемким производством. Рыба-луна производит несколько миллионов икринок. При таких масштабах икрометания даже при гигантских потерях на пути от икринки до взрослой особи популяция не исчезает.

IV– этап коммерческой реализации. Если не будет спроса на выпущенную продукцию, массовое производство быстро прекратится, а производитель разорится. Самое главное условие выживания технической инновации – это спрос, готовность людей платить деньги за ее приобретение и использование, превышающие траты на ее производство. Это последний и решающий этап тернистого пути от малька-изобретения до взрослой инновации, успешность которой определяется сложными взаимоотношениями с окружающей средой.

Во-первых, успешность определяется сложностью эксплуатации, развитостью соответствующей инфраструктуры. Автомобили с водородными двигателями существуют и сейчас, но конкуренцию традиционным автомобилям они смогут составить только тогда, когда повсеместно будут водородные заправки и соответствующий автосервис.

Во-вторых, быстрота продвижения инновации зависит от её взаимодействия с существующей технической средой, она должна занять свою нишу и стать востребованной и даже необходимой, вступить во взаимовыгодный симбиоз с другими техническими видами. Цифровой фотоаппарат никогда стал бы столь популярным и не вытеснил бы плёночный, если бы не было персонального компьютера, а навигатор не был бы таким компактным и удобным без искусственных спутников, радиолокаторы не особенно нужны, если в небе не летают самолёты. В природе такая взаимозависимость хорошо известна: не будет мышей, не будет и сов, если бы не было акул, то и не было бы рыб-прилипал.

Ну и, в-третьих, новичку необходимо победить в битве с конкурирующими техническими изделиями, занимающими ту же нишу. Сходство с борьбой в живой природе становится очевидным: ондатра, однажды неосторожно завезённая в реки средней полосы России, чуть полностью не вытеснила более привередливого и менее наглого местного бобра. Кролики, попавшие в Австралию, так расплодились, что чуть не уничтожили всю травоядную австралийскую живность, которой просто не осталось никакой пищи. А млекопитающие, благодаря своей хитрости, выносливости и приспособляемости, смогли заменить более сильных динозавров на троне, теперь они едят мороженое и рассматривают ископаемые кости побеждённых конкурентов в своих музеях.

Цифровые фотоаппараты, едва приблизившись по качеству снимков к плёночным, моментально их уничтожили, лишив нас таинства проявления и закрепления фотографий в ванной. Гордые парусники исчезли под напором вечно дымящих пароходов, которые, в свою очередь, уступили место теплоходам и атомоходам. Граммофоны и патефоны были вытеснены проигрывателями виниловых пластинок, которые еще быстрее уступили место магнитофонам. Магнитофоны были за несколько лет отправлены в музей цифровыми проигрывателями, использующими CD-диски и флеш-карты.

В итоге, при благоприятном стечении всех вышеназванных и многих других обстоятельств (цена, качество, мода, экономическая ситуация и т.п.), удача может улыбнуться новичку: появляется долгожданный покупательский спрос, за новинкой выстраиваются очереди, на производителя проливается денежный дождь. Так над пылесосом изобретателя Бута долго потешались, пока его не стала использовать для уборки в королевской Британской семье вместо традиционного веника. Такая замена и называется техническим прогрессом.