Это не единственный вариант, возможна кооперация двух существ, но по-видимому эти варианты являются нежизнеспособными.

Дополню ответ.

Полностью согласен. Только из математики следует, что функция может иметь несколько равных экстремумов, а оптимизационная задача может иметь несколько равнозначных решений.

Сергей, ты только потвердил мою уверенность в том, что колесо неестесственно для биомеханики. После первого взгляда на фотографию, мне подумалось, что ПопМех оказывается пишет желтизну, если бы не большой жирный красный шрифт. Я не биолог и не палеонтолог, но, наверное, они не зря шутят о колёсах у животных, видимо в этих научных кругах существует какое-то сложившееся понимание, что это невозможно.

Leon пишет

"Не знаю, где в моих словах Вы обнаружили, что я называю что-либо гуманным или негуманным."

Противопоставление не у Вас, а в"Основании" у А.Азимова. Я хотела сказать что любое противопоставление "Гуманитарных" и "Технических" наук неправильно. В науке и так "феодальная раздробленность. Естественно что все антинаучники используют древний метод -"разделяй и властвуй".

Sol пишет

Это - дарвинизм

Вот опять я столкнусь с проблемой непонимания. Снова пойдут вопросы " а ты читала". Но все равно один из признаков атинаучности использование фамилии ученого в качаестве названия его теории.  

1. Это не соответствует законам  русского языка. Если называть по "фамилиям" то всех. Сторонников теории относительности энштеноидами,генитиков - вавилианцами, геометров - евклидиками.

2.Это невозможно исторически. У автора любой революционной теории были предшественники.  Причем особенно неправильно в отношении именно эволюционной теории. Правильнее Уолессианцами. Тем более Чарльз Дарвин никогда не отрицал что именное публикации Уолесса и подтолкнули его опубликовать свой более фундаментальный, но посвященный тому же, труд. 

3. Это никогда не поддерживалось основателями теории. Нигде не слышала чтобы Дарвин требовал чтобы эволюционное учение называли дарвинизмом. Марксизм скорее исключение подтверждающее правило.

4. Это позволяет противнику теории строить следующие конструкции "хотя этот авторидетный ученый и не отрицает  определенное значение эволюции, но он не согласен с Дарвином". Ясно что не согласен во многом. Сколько лет прошло. Но как только исключаем слово дарвинизм все ссылки креционистов на серьезные научные публикации исчезают.

Вообще инженерный подход ни в технике ни в эволюции не главный. Заказчик - вот кто главный. А зачем павлину хвост вопрос яркий но не всеобщий. Общий вопрос например - зачем самцы?  Более половины ресурсов расходуется, а зачем? Затем что жизненно необходимо для эволюции. Причем уже у рыб гермофрадизм отмирает. Задача оружия воевать,задача живого передать эстафету дальше. А для этого и военне и все живое готово на любые инженерные изыски. И у природы и у военных множество примеров "павлиньих хвостов".

У меня предложение вернуться к проблеме поднятой в статье. Например обсудить вопрос почему одни страны могут копировать и затем обгонять доноров идей а другие нет? Только просьба не прибегать к объяснялкам. Как бывает у экономистов. Почему в Канаде или Малайзии развитая промышленность - а там много природных ресурсов и деньги вкладываются в развитие. А почему в Японии развитая - а там природных ресурсов нет. Куда бедным японцам деваться.

Дешевая рабочая сила? Самая дешевая в Африке. Что-то не слышно чтобы там компьютеры собирали. Денежные средства ? В Саудовской Аравии и денег и населения больше чем в Швеции. И не надо объяснялки - им это не надо. Бронетранспортеры ведь делают. И о преодолении "Сырьевого рабства" тоже мечтают и программы разрабатывают. Пока безуспешно. И умные,философские, но непонятные выражения как например "экономика постмодернизма" не использовать. Европа не рухнула еще пока. И тянут ее вверх Германия где доля занятых в промышленности больше чем у нас и Франция которая старалась всегда товары производить сама а не закупать. А вот вниз тянут страны у которых экономика "услуг".И чем больше доля услуг тем сильнее тянут. В целом простых ответов не видно.

fundaev пишет

Изображение взято из этой статьи http://www.popmech.ru/article/8763-kto-izobrel-koleso/

Номер первоапрельский. И статья соответствуящая.

Но в целом Вы конечно правы - в природе есть и резьбовое соединение, и электромотор, и реактивное движение.  И даже химический "копия" реактивного двигателя Фау-1. Только используется в качестве защиты. Эволюция органиченна только возможностями молекулы белка. Температурными и механическими.

Это с трудом укладывается в голове, но ты не прав:

Изображение взято из этой статьи http://www.popmech.ru/article/8763-kto-izobrel-koleso/

Еще в каком-то номере у них была статья, в которой сравнивались наши архитектурные сооружения и решения, принятые в них, с тем, что есть в природе. Сходств, оказывается, огромное множество.

Спасибо, за столь развернутый ответ, было очень интересно читать Ваши наблюдения из реальной конструкторской практики, к слову ваша педогагическая работа уникальна, вызывает уважение и неподдельный интерес, очень хотелось бы, чтобы в школах больше развивали творческий подход и оригинальное мышление у детей. Будь я раза в 2 помоложе с азартом участвовал бы в подобных соревнованиях, но к сожалению в детстве ничего подобного не было и весь мой творческий подход уходил в решение игр, которые я сам для себя придумывал. Мне даже неловко, что не получится ответить Вам также обстоятельно.

Да, желательно, чтобы в споре родилась истина и совсем не хочется переходить в "холивар". В научном споре относительно фундаментальных аксиом, есть вопросы веры, но эта вера действительно обусловлена увлечённостью, и в конечном итоге, такой спор должен разрешить опыт. Настоящий учёный, способен отказаться от своих сокровенных убеждений в случае, если они противоречат опыту. В религиозном споре я не знаю критериев истины, поэтому такой спор сразу рискует прерватиться в бессмыленную перебранку.

Как сторонник эволюционного развития, я думаю, что его не существует.  То есть грубо говоря, наша жизнь складывается хаотически под влиянием внешних обстоятельств, а не развивается в соответствии с нашими планами. Нам постоянно приходится их корректировать. Tакже, по-моему, и в технике. Конечно, существуют некоторые оптимальные пути развития, что-то вроде аттракторов в теории хаоса, к которым мы стремимся, но мне кажется, ни один из них не является устойчивым, но доказать эту гипотезу я не смогу. Могу только по аналогии с антропным принципом утверждать, что раз за миллиарды лет в ходе эволюции живые организмы не достигли такого устойчивого пути развития, приводящего к некоему устойчивому идеальному состоянию, то его попросту не существует.

Вы больше склонны к утопическим представлениям. "Утопия - это вечный двигатель. - И сравнение здесь может быть продолжено."(Евгений Багашов)

Возможно Вам стоит прочитать Р. Докинза "Эгоистичный ген", если ещё не читали. В этой книге освещены все Ваши вопросы, потому что я не смогу изложить эволюционную теорию во всех её аспектах. Ведь кроме естесственного и искусственного отбора, существуют гены, процессы мутации, кроссинговера и так далее. В технике генам могут соответствовать идеи или мемы, и Докинз является основателем такой научной дисциплины, как меметика - аналогии генетики в биологии. И насколько я могу судить, платонизм не вступает ни в какие противоречия с понятием мема, как асболюта идеи.

А вообще я понимаю и в основных моментах поддерживаю Ваши представления о развитии в технике. Я описывал тоже самое, но в других терминах. Вы использовали понятие целовой функции, а я писал о наборе оптимальных критериев (возможно оттого, что я вижу фазовое пространство дискретным, а вы непрерывным). Мы расходимся только в том, что я считаю глобальный оптимальный путь развития несуществующей утопией, а Вы нет.

Мне хотелось подчеркнуть мою мысль, что впоследствии какие-то критерии будут отброшены, в силу того, что они не будут важными для обеспечения выживаемости в смысле победы в конкуретной борьбе. (Можно предположить, например, что сверхманевренность утратит своё значение, если истребитель будет вооружен так, что будет применяться только для дальнего поражения целей).

Совершенно верно, что для конструкторов и прочих, кто непосредственно заинтересован в создании и применении техники, первостепенный вопрос состоит в учёте всех важных критериев для оптимизации. Действительно материал на Ленте наводит на мысль, что возможно американские конструкторы F-22 тут просчитались. И кроме того, мне стало понятно, как рискованно копировать передовые неопробованные в деле разработки конкурента. Поэтому копировать испытанный В-29 было как-то оправданно, а вот в отношении Ил-62 и VC-10, а также Ту-144 и Конкорд, нужно снять все подозрения.

Дело в том, что и в науке есть суждения, которые принимаются на веру – аксиомы, постулаты. Поэтому, нередко научный спор (особенно, в фундаментальных науках) очень напоминает религиозный. И ещё, как сказал сегодня Виктор Михайлович, очень важна увлечённость тем, чем занимаешься. А если человек чем-то увлечён (неважно чем – наукой, религией, вышиванием крестиком и т.п.) то всегда есть моменты, очень ценные («святые») для него и спор по ним грозит перерасти в «холивар». Всё дело в том – с какой целью человек вступает в спор – чтобы продвинуться, продвинуть собеседника или просто самоутвердиться, объявляя всех, кто с ним не согласен, еретиками, ретроградами в науке, непонимающими красоту вышивки и т.п.

Ответы собеседника на такие вопросы гораздо интереснее, чем ответ на вопрос, в ответе на который я и сам уверен на 90%.

Не существует или мы не знаем его? По-моему, заветная мечта любого изобретателя – найти этот путь. Он ищет его и находит (в том или ином приближении; в меру своей одарённости).

Если под эволюцией Вы имеет в виду биологическую эволюцию, то это сравнение биологической и технической эволюций очень интересно. Скорее всего, у них очень схожие законы. Только возникает вопрос – а кто является изобретателем(ями) и конструктором(ами) в биологической эволюции?

Это – дарвинизм, и я, как приверженец платонизма, не могу его принять в полном объёме. Естественный (и искусственный) отбор, конечно, существует, но это – как топор, обрубающий явно нежизнеспособные ветви эволюции. Он не созидателен. А вот что является созидательным началом в биологической эволюции, откуда «вдруг» возникают принципиально новые организмы – это отдельный интереснейший вопрос. И, конечно, кроме выживания, у живого существуют и другие цели. Красота, например. Зачем самцу павлина такой огромнейший хвост? Это ведь очень затратно в смысле биологических материалов, да и с точки зрения выживаемости – невыгодно (очень заметно для хищников). Почему мы видим в живой природе примеры взаимопомощи в опасных ситуациях? Ведь с точки зрения выживания выгоднее бросить товарища и бежать со всех ног от опасной ситуации.

Разве совсем нельзя предугадать выживаемость? Разве конструкторы не «просчитывают» самолёт перед запуском в производство? Или делается наобум сотня вариантов, а потом тот, который выживет, запускается в серию? По-моему, это было бы слишком расточительно.

Но, когда все идеи будут переворованы друг у друга, что дальше? А дальше нужно генерировать новые идеи (чтобы конкурентам было что воровать :) )

Попробую объяснить наконец, что я имею в виду под «фазовым пространством» в изображённых рисунках.

Начну издалека.

В этом блоге поднят интересный вопрос из общей теории техники: является ли оптимальное (идеальное) техническое решение единственным, определённым лишь законами механики, аэродинамики (в случае самолёта)?

Когда я присутствовал на различных робототехнических соревнованиях, я замечал, что, несмотря на то, что законы механики (и даже наборы LEGO, из которых сделаны роботы) – одни и те же у разных роботов, в финал обычно выходит 3 совершенно различных робота, примерно одинаково хорошо выполняющие поставленную задачу. Конечно, в итоге победителем становится один, но это не значит, что другие 2 – плохи. Да и победа иногда зависит от случайности. Это приводит меня к мысли о том, что оптимальных (идеальных) технических решений в какой-либо конкретной области, как правило, несколько. Говоря математически, у целевой функции, как правило, несколько близких по величине экстремумов.

Однако, целевую функцию ещё нужно корректно определить. Возьмём для примера уже упомянутое сравнение истребителей 5-го поколения.

Если целевой функцией истребителя считать победу в воздушном бою, то почему, к примеру, за «сверхзвуковую крейсерскую скорость» и «управляемый вектор тяги» нужно давать по +1, а не +2,75 и +1,33 соответственно? Почему прибавить, а не умножить? Исход воздушного боя существенным образом зависит и от психологических качеств того, кто сидит внутри этих истребителей (пилотов).

Если же рассматривать проблему шире и целевой функцией считать победу в военной компании, в которой используются данные истребители, то здесь многое зависит от характера взаимодействия истребителей между собой и с другими родами войск, от умения военачальников, от наземной инфраструктуры, от состояния военной промышленности в целом и т.п. И может оказаться, что в этом случае сверхзвуковая крейсерская скорость отдельного истребителя не так уж важна.

А если целевая функция – предотвращение войны (хорошая целевая функция!), то идеального истребителя ... можно и вовсе не иметь, а только убедить соперника в том, что он у нас есть, чтобы ему и в голову не пришло нападать на нас. Это уже вопросы дипломатии, политики, информационной войны. Некоторые «экспертные оценки» - это, на самом деле, акции информационной войны.

А возможно, целевая функция человечества в целом – как раз уход от войн, мирная, творческая созидательная кооперация. Только не может это сделать человечество иным путём, как размахивая бронированными, ракетными, невидимыми для радаров и прочими дубинками. И каков же при такой целевой функции будет идеальный истребитель? Поневоле вспоминается один из принципов ТРИЗ: «лучшее техническое устройство то, которого нет (но функция его выполняется)».

В любом случае, пока целевая функция технического устройства не будет корректно определена, рассуждения о том, какое из технических решений лучше, будут не точнее оценки количества разумных цивилизаций во Вселенной по формуле Дрейка. :)

Уважаемый fundaev также правильно отмечает, что оптимальная конструкция самолёта определяется не только законами механики (аэродинамики), но и «уровнем развития авиационного двигателестроения, исследованиями в области ... материаловедения». Вряд ли идеальная форма самолёта из фанеры будет совпадать с идеальной формой самолёта из алюминиевого сплава (при прочих равных условиях). Новые технологии в создании материалов и двигателестроении дают изобретателям и конструкторам новые возможности в создании «идеального самолёта». Они как бы расширяют область определения целевой функции, в которой могут обнаружиться новые, более высокие её экстремумы. А что означает развитие технологий двигателестроения, создания новых материалов, технологий связи, компьютерных технологий и многого другого? Это значит, что те или иные элементы технического устройства (самолёта) продвигаются в сторону своего оптимума (идеала). А оптимизация элементов технической системы неизбежно сказывается на возможностях её продвижения к своему оптимуму (как системы элементов).

Конечно, открытые законы Природы одни и те же в разных технических устройствах (да и неоткрытые – тоже). Однако, используем мы предоставляемые даже открытыми законами возможности отнюдь не на 100%. Думаю, процентов на 10. Если бы использовали на 100%, тогда можно было бы говорить об Идеале и его возможной единственности. Как раз ТРИЗ и ищет способы максимально полного использования в технических устройствах открытых законов Природы.

Наконец, подходим к объяснению сущности фазового пространства, которое я изобразил на картинках. Оно является областью определения целевой функции (т.е., целевая функция задана на нём) и представляет собой пространство идей.

Теперь нужно пояснить, что я понимаю под идеями. В процессе нашей с ребятами работы над различными роботами для соревнований мы поняли, что ключевую роль играют заложенные в его конструкцию «идеи». Их можно также назвать «техническими решениями», или идеями (без кавычек). Мне, как приверженцу философии платонизма, приятнее называть их именно идеями без кавычек. Основные идеи нашего последнего робота-сортировщика перечислены в нашей работе. Это: двухканальность, дифференциальный захват, выбивание кубика молотом, выравнивание на перекрёстках и др. Большинство из них мы сгенерировали сами. И только одну идею – выбивание кубика молотом – подсмотрели на отборочных соревнованиях. И когда ребята предложили мне применить эту идею в нашем роботе, мне вначале было не по себе от сознания того, что мы воруем чужую идею. Однако, по мере работы я увидел, что от исходной конструкции молота, выбивающего кубики, мало чего остаётся. И совесть моя стала постепенно успокаиваться. Дело в том, что конструкция молота, которую мы позаимствовали у соперников, вызывала закручивание кубиков, что приводило к неточности выброса кубика, но, главное, к застреванию его в соседнем канале (при перекрёстном выбросе). Т.е., идея выброса кубика молотом вступила в противоречие с нашей идеей двухканальности. Поэтому, Грише пришлось сделать оригинальный молот (с использованием напряжённых конструкций и кривых контуров), геометрия которого резко уменьшила эффект закручивания. Поэтому, важна не только идея, но и её максимально полная реализация, развёртывание (а на латинском языке «эволюция» и означает «развёртывание»). Генерация идеи – это творчество, доведение её до совершенства – мастерство. Человека, генерирующего технические идеи, называют изобретателем, а доводящего идеи до совершенства, а также комбинирующего идеи и создающего техническое устройство – конструктором. У них разная психология. Порой изобретателю важно только убедиться в том, что его идея – работает, и далее он теряет к ней интерес, отдаёт её мастеру-конструктору для доведения до конечного продукта, а сам занимается другими идеями. В нашей робототехнической команде генератором идей является, в основном, Кирилл, а мастером-конструктором – преимущественно, Игорь. Гриша выполняет и те и другие функции и работает, в основном, в области программирования роботов. По моим наблюдениям на международных соревнованиях, русские (шире – СНГ-шные) ребята более склонны к изобретательству, творчеству, а ребята из стран Юго-Восточной Азии – к мастерскому доведению до совершенства (чужих) идей.

Теперь ближе к авиации. Монопланность, бипланность – это идеи. Изменяемая стреловидность крыла – это идея. Обратная стреловидность – тоже идея. Идея использования реактивного двигателя на самолётах – конечно, тоже идея. Надеюсь, это индуктивное определение идеи понятно. Любое техническое устройство (в том числе, самолёт) – это система собранных конструктором большого (но конечного!) числа идей той или иной степени воплощёности. Будем считать осью фазового пространства конкретную идею, а положение точки на оси – степенью воплощённости данной идеи. Тогда фазовое пространство будет многомерным, с размерностью, равной количеству применённых в техническом устройстве идей. Конкретное положение точки в фазовом пространстве идей соответствует конкретному варианту технического устройства. И каждой такой точке соответствует определённое значение целевой функции (т.е., как я уже писал, целевая функция определена на фазовом пространстве идей).

Изобретатели, придумывая новые идеи, добавляют новые оси в фазовое пространство, увеличивая его размерность и, тем самым, расширяют область определения целевой функции. В новых, скрытых дотоле областях потенциально могут существовать более высокие, чем прежние, максимумы целевой функции. Но не всегда! Бывают идеи бесполезные, или точнее, неприменимые в данном техническом устройстве.

А конструкторы выбирают конкретные точки в фазовом пространстве идей, интуитивно (а также с помощью математических расчётов, моделирования, испытаний) ища максимум целевой функции.

Исходя из всего сказанноговыше, они спешат к идеальному состоянию технического устройства, к максимуму целевой функции. Это заветная мечта любого изобретателя и конструктора – довести техническое устройство до идеального состояния.

Согласен. Я только хочу подчеркнуть, что наличие человека с его органами ощущений не всегда полезно для приобретения нового опыта. Часто приборы фиксируют ситуацию гораздо точнее, чем человеческие органы ощущений, которые могут отключится вместе с сознанием человека, особенно на тех режимах полёта, на которые сейчас выходят летательные аппараты.

И ещё – некоторая фантазия из серии «альтернативной истории». Допустим, на заре авиации выяснилось бы, что человек в аэроплане, поднявшись, допустим на 10 метров, отчего-то умирает. Конечно, нереальное предположение, но допустим, что это так. Как Вы думаете, поставило бы это крест на развитии авиации? Или она бы развивалась, пусть более медленным и обходным путём, но сразу в беспилотном варианте, не пройдя этап пилотируемой? Я склонен ко второму.

И, в заключении, вопрос философского характера. Каково Идеальное Техническое Устройство (ИТУ) вообще? Не в какой либо конкретной области (идеальный истребитель, идеальная стиральная машина, идеальное лекарство, идеальная зубочистка и т.п.), а вообще, в конечном счёте. Устройства из конкретных областей совершенствуются, приближаются к своим идеалам, иногда сливаются, иногда уходят из употребления и т.п. Но, по-видимому, развитие конкретных областей техники в будущем должно сойтись в некое ИТУ (одно или несколько?). Каково же оно будет? Если мы познаем все законы Природы и на 100% используем их в технике, что мы получим в результате? Это – вопрос, связанный с конечной целью развития человечества (если она существует).

И здесь я согласен с Еленой Бабенко, что не стоит называть негуманитарные технологии (физические, химические, геологические, биологические) «негуманными», а гуманитарные – «гуманными». Всё может быть как раз наоборот. Точнее, всё зависит от моральных качеств конструктора, воплощающего идеи в техническое устройство, от целевой функции в его голове. ИТУ будет, скорее всего, синтезом гуманитарных и негуманитарных идей.