Сотни миллионов лет естественного отбора живая материя накапливала решения, повышающие выживаемость и воспроизводство организмов, то есть сохранение и передачу наследственной информации. В ряде направлений эти решения до сих пор превосходят технические аналоги по эффективности, поэтому человек стремится переносить биологические принципы в технику по аналогии (биомиметика).
Для воплощения подходящего решения в технической системе могут потребоваться большие затраты ресурсов (деньги, время), а то и серия технологических скачков. Что если решение нужно в ближайшее время? Тогда можно использовать биологический аналог непосредственно как элемент технической системы. Например, подключить усики саранчи или антенны шелкопряда к электроантеннографии и использовать их как биологические датчики, которые обладают экстремально высокой чувствительностью к определённым молекулам окружающей среды, значительно превышающей электронные аналоги сопоставимого размера и позволяющей отслеживать направление источника запаха в реальном времени.
В Ленинградской школе ТРИЗ ведётся разработка данного методического направления.
Предварительно, можно выделить следующие виды технических биогибридов:
- Биокибернетические системы (или киборги). Сюда относятся системы с использованием биологических сенсорных органов (например, антенн шелкопряда или усиков саранчи) совместно с электронной обработкой сигналов, а также тараканы, медузы с имплантированной электронной системой управления, которые заменяют сложные и дорогие роботы, одни используются для исследования труднодоступных мест на суши, другие в воде. Разработаны и проверены вычислительные системы на основе культур нейронов человека. Вместо того, чтобы гонять тараканов на подзарядку переносимых датчиков и имплантированной электроники, для них сделали миниатюрные солнечные панели не стесняющие движения.
- Некробиогибриды. Вместо изготовления сложного микрозахвата - тело паука, вместо дорогого микросопла для 3D-принтера - хоботок комара, вместо гибких пьезоэлементов для генерации энергии - обработанная рыбья чешуя. Данным направлением в робототехнике занимается некроботика.
- Биоматериальные гибриды. Предполагает использование живых покрытий, например, грибковой массы (мицелий) на теле робота в качестве распределенного сенсора с возможностью самовосстановления повреждённых участков.
Если отбросить все лишнее, то идея сводится к использованию живого организма, его части или биологической структуры, в составе технической системы в качестве интегрированного (часто с электроникой) компонента.
Направление, вероятно, иллюстрирует закономерность развития видов взаимодействия материи от простых (механика) до более продвинутых - биологических, помогает разрешать противоречия условий между, например, сложностью устройства и затратами на эти усложнения, значит может занять место среди изобретательских приёмов и, возможно, в дальнейшем уточнить стандарты решения изобретательских задач.
Нельзя обойти стороной вопрос этичности использования живого (или когда-то живого) в таких экспериментах. В случае с биологическим вычислителем, нейроны не берут непосредственно из мозга (иначе будет нанесен вред здоровью), а выращивают из клеток кожи или крови - звучит достаточно безобидно. Медузы не переживают боль (в привычном смысле) при имплантации органа управления, но насколько этично управлять их действиями? Хоботок мертвому комару уже не нужен, а насколько корректно использовать хобот мертвого слона для сопла строительного 3D-принтера? Где граница, через которую уже точно нельзя переходить? 🤷♂️