Беседы о бионике - [167]
Рис. 9. Упрощенная электронная модель двух связанных омматидиев. а — задержка; б — суммирующий каскад; в — импульс с двойной амплитудой; г — два импульса с ординарной амплитудой
Когда самолет движется слева направо, возбуждается сначала первый омматидии. Импульс возбуждения поступает сразу на сумматоры первого (I) и второго (II) омматидиев. Но на сумматор II он попадает сразу, а на сумматор I — через линию задержки. Пока импульс находится в задерживающем устройстве I, самолет успевает переместиться в поле зрения омматидия II. Новый импульс возбуждения (теперь уже от второго омматидия) попадает в сумматор I сразу, а в сумматор II — через линию задержки. Когда второй импульс поступает в сумматор I, он складывается там с первым, который к этому времени прошел линию задержки. В результате сложения импульсов от первого омматидия идет один импульс с двойной амплитудой, от второго — два разных импульса с ординарной амплитудой, так как второй импульс поступает с линии задержки в сумматор II тогда, когда первый импульс уже прошел через него. Если бы самолет двигался в противоположную сторону, то сигнал с двойной амплитудой поступил бы с омматидия II, а два сигнала с ординарной амплитудой каждый — с омматидия I.
Счетно-решающее устройство, моделирующее мозг насекомого (на рисунке не показано), анализирует интервалы между сильными и слабыми сигналами, определяя скорость самолета.
Рис. 10. Линзы фотокамеры 'мушиный глаз'
Два года назад одна американская фирма создала фотокамеру "мушиный глаз" для репродукции особо точных микросхем электронных счетно-решающих машин. Свое название камера получила от объектива, похожего по своей структуре на ячеистую структуру фасеточного глаза мухи. Линза, вернее, 1329 линз, объединенных в один плоский диск (на рис. 10 — в правом нижнем углу), дают множество изображений, что обеспечивает разрешающую способность лучшую, чем 4000 линий на 1 см. Главное достоинство новой камеры "мушиный глаз" — большая скорость съемки, что позволяет получить за кратковременную экспозицию более 1300 изображений одного объекта.
Недавно ученые обнаружили, что глаза мечехвоста обладают уникальной способностью усиливать контраст между краем видимого объекта и фоном картины. Сигнал зрительного нерва, создаваемый относительно ярким светом, блокирует сигналы, порождаемые относительно слабым светом. В настоящее время ученые пытаются создать электронное устройство, которое могло бы имитировать механизм глаза мечехвоста. Они рассчитывают использовать это устройство в телевизионной установке, которая "просматривала" бы рентгеновские снимки, пленку, заснятую с воздуха, или, возможно, снимки Луны. Поскольку такое устройство должно усиливать контраст на краях объектов на снимках, телевизионное изображение будет легче изучать и анализировать.
Специалисты другой американской фирмы работают над следующей проблемой бионики. Они изучают "третий глаз" рака — некий светочувствительный орган, находящийся на хвосте животного; этот орган позволяет раку "видеть" то, что происходит позади него, и находить темные места для укрытия.
Природа чрезвычайно изобретательна. Настолько изобретательна, что "принцип действия" многих из созданных ею систем до сих пор не вполне ясен специалистам. Одна из проблем — зрение высших животных и, в частности, цветовое зрение.
Известен такой древний рассказ. Александр Македонский, хмурясь, рассматривал некую картину, на которой он был изображен верхом на своем знаменитом коне Буцефале. Свой портрет полководец весьма одобрял, но вот конь... Александр выразил свое неудовольствие художнику. Последний оскорбился и потребовал, чтобы к картине подвели коня. Историки утверждают, что, увидев свое изображение, Буцефал обрадовался и стал бить копытами, взволнованный своей импозантностью.
Достоверность этой истории весьма сомнительна. Однако здесь интересно другое: видят ли животные формы и краски так же (или почти так же), как люди?
Выяснением этого вопроса занялся немецкий зоолог Б. Гримек. И вот что оказалось. Кони принимают чучело лошади за живое существо, за своего сородича. Этот факт кажется совершенно непонятным, если учесть, что у лошадей высоко развито чувство обоняния.
Результат другого эксперимента еще более удивителен. Нарисовав на большом листе бумаги лошадь в натуральную величину, Гримек прибил эту картину к деревянному щиту и поставил его у стенки. Лошади реагировали на портрет своего сородича очень живо. Они толпились вокруг, старались коснуться мордой головы "лошади" — заводили знакомство. Казалось, их совсем не беспокоило, что от рисунка пахнет лишь бумагой и масляной краской. Эти опыты были проделаны в манеже. А на открытом пространстве лошади просто не замечали портретов.
Львы нападали на чучело зебры и, только принявшись рвать его, обнаруживали ошибку. Когда гепарду показывали фильм об антилопах, он бросался на экран с такой яростью, что если бы он не был привязан, то наверняка изорвал бы экран в клочья.
А как обстоит у животных дело с цветоощущением? Исследования показали, что цветную картину мира, подобную той, которую видим мы, "созерцают" далеко не все живые организмы. Наш глаз можно назвать первоклассной "лейкой", заряженной чрезвычайно чувствительной цветной пленкой; по сравнению с ним, например, глаз кальмара или осьминога — это простая фотокамера с малочувствительной черно-белой пленкой. Собаки и кошки, как показали опыты немецкого ученого Дуэккера, почти не различают цветов, совершенно нечувствительны к ним крысы, хомяки, мыши и кролики. Зрительное восприятие дождевого червя ограничивается в лучшем случае определением направления на светящееся тело. Не только цветного, но и черно-белого изображения для червя не существует. А вот олени отличают серый цвет от других. Кони, овцы, свиньи, серны, белки и куницы различают цвета, но только в некоторых областях спектра. Большинство обезьян различает множество цветов. Особенно велика чувствительность к цвету у шимпанзе. Восприятие цвета зависит от числа и спектральной характеристики приемников, имеющихся в светочувствительных клетках зрительного анализатора того или иного животного. Так, светочувствительные клетки морской свинки обладают одним приемником, поэтому перед ней окружающий мир предстает в виде черно-белой фотографии. У черепахи два приемника, и она смотрит на мир как бы сквозь зеленые очки. Зрение пчел, так же как и человека, трехцветно. Иначе говоря, у них есть приемники, "настроенные" на три разных цвета, и все богатство красок воспринимается как определенная комбинация трех основных цветов. Но если для человека основными являются красный, синий и зеленый, то для пчелы это сине-фиолетовый, желто-зелено-оранжевый и... ультрафиолетовый. Да, именно так. Пчела, как мы уже знаем, "видит" незримые для нас ультрафиолетовые лучи, и это помогает ей различать цвета, неразличимые для человека. Так же, как и у человека, зрительный аппарат пчелы снабжен сложнейшим автоматическим регулятором, обеспечивающим независимость окраски от условий освещения. Именно поэтому пчеле, так же как и нам, желтый предмет кажется желтым даже тогда, когда под действием изменившегося солнечного освещения он будет в основном отражать зеленые лучи. Цветовым зрением обладают жуки, мухи и даже древнейшие насекомые — стрекозы. Огромные ячеистые глаза последних, как это удалось недавно установить, обладают интересными особенностями. Оказывается, нижняя их часть ощущает цвета, а верхняя видит все однотонным, причем с наибольшей чувствительностью в голубой области спектра. Это еще раз свидетельствует о том, что природа формировала зрительные анализаторы живых существ не только весьма "продуманно", но и очень рационально, экономно. Действительно, верхняя часть глаза стрекозы всегда смотрит вверх и ей нужно заметить лишь черную мошку на фоне голубого неба. Поэтому цветовое зрение в верхней части глаза было бы для стрекозы уже излишеством!
