В настоящее время мы все являемся свидетелями бурного развития био-технологий и их интегративной интерпретации в тысячи различных устройств, приборов и систем для улучшения качества жизни.

Спорт и повседневная профилактика различных заболеваний, вызванных снижением количества и величины физических нагрузок на организм, требуют компенсации и для этого создаются тысячи аппликаций, которые пытаются воспроизвести потерянные физические нагрузки.

Если применить для анализа сложившейся ситуации методику поиска и идентификации системы противоречий, содержащуюся в Алгоритме Решения Изобретательских Задач, во всех этих комплексных и технически и технологически сложных ситуациях, можно увидеть, что решение проблемы воспроизводства потерянных физических нагрузок не может быть реализовано только за счёт изучения биомеханических закономерностей и их воплощения в приборах и аппаратах имитирующих или воспроизводящих потерянные нагрузки
В структуре и культуре питания также произошли драматические изменения, и этот фактор также требует каких то компенсационных технологий.

Попробуем для формулирования проблем и противоречий в этой комбинированной и глубоко интегрированной технологии , а также для формулирования сущности понятия в этом вопросе, - идеального конечного результата, применить аналитические инструменты Теории Решения Изобретательских Задач и Алгоритма Решения Изобретательских задач
Начнём с анализа и попытаемся систематизировать уровень знаний и глубину понимания базовых понятий и представлений в классической био-механике.

Так как уровень техники сегодня позволяет намного более точно и детально выявить природные закономерности различных био- механических систем и организмов, обратимся к описанию исследований в этой области, по состоянию на сегодняшний день.

Для начала, применяя современные технические и аналитические средства, Ученые разобрались в механике лягушек, акул и голубей.

Как прыгают лягушки, почему не тонут акулы и отчего у голубей получается закручивать такие лихие виражи? На эти и многие другие вопросы отвечает замечательная наука - биомеханика.

Три вопроса, вынесенные в начало, не случайны - именно в этих направлениях в последние несколько месяцев биологам удалось достичь существенных результатов.

На первых порах биомеханика была наукой о том, как движется и как работает с механической точки зрения именно человеческое тело. Леонардо да Винчи, например, называл человеческий организм образцом природной механики и, по мнению некоторых специалистов, может считаться основоположником этой науки.

Из-за своей ориентированности на человека термин "биомеханика" иногда используется как синоним "биомеханики человека". Ниже, однако, речь пойдет о рыбах, птицах и животных, чье движение часто много интереснее человеческого.

Классический вопрос об акулах

Одним из классических вопросов биомеханики является вопрос описания движения акул. Дело в том, что средняя плотность этой рыбы как физического тела больше плотности воды, поэтому, если она не будет двигаться, то просто опустится на дно, и там и останется. Из-за этого акулы находятся в постоянном движении. При этом, разумеется, интересно знать, как именно они удерживаются на плаву?

До недавнего времени ученые полагали, что дополнительная вертикальная сила, поддерживающая рыбу на плаву, создается благодаря форме тела и задранному носу. В свою очередь некоторые полагали, что акулы "подмахивают" себе хвостом - на это указывала необычная асимметричная форма хвостового плавника с сильно вытянутой назад верхней частью.

Подтвердить эти подозрения смогли только в 2002 году. В Journal of Experimental Biology появилась статья, авторы которой смогли разобраться с движением хвоста рыбы. Для этого они добавили в воду мельчайшие твердые частицы, движение которых регистрировалось двумя камерами.
Используя собранные данные, ученые смогли при помощи непростого алгоритма восстановить трехмерную структуру потоков, создаваемых хвостом рыбы. В результате выяснилось, что, возникающие в результате движения хвоста завихрения, в том числе, поддерживают акулу на плаву.

В 2005 году биолог из Гарварда Брук Флэменг обнаружила, что в хвосте акулы есть мышца, которая не влияет на само движение хвоста из стороны в сторону, однако активно работает именно в процессе плавания. Тогда же Флэменг высказала гипотезу, что мышца отвечает за изменение свойств хвоста во время движения - в частности, его жесткости. Проверить это предположение на практике, однако, ученые смогли только сейчас - соответствующая статья появилась в журнале Proceedings of the Royal Society B.

В рамках новой технологии биологи (среди которых была Флэменг) использовали хорошо известную физикам технологию, которая, в прочем, до этого ни разу не применялась в биологии.

Речь идет о более точном восстановлении структуры потока с использованием трех камер, а не двух. Сами потоки создавались рыбами, помещенными в аквариум с проточной водой (из-за тока рыбы плыли, оставаясь на месте, что очень удобно для съемки).
До этого исследования ученые предполагали, что за одно движение хвоста акула формирует сразу два завихрения - одно большое и одно маленькое. Таким образом вихревой след, создаваемый рыбой, состоит из двух множеств завихрений. Тестирование данного предположения на механической модели акульего хвоста показало, что след получается, какой нужно. Трехмерный анализ, однако, позволил обнаружить, что возникающие в результате работы завихрения связаны между собой (создаваемые токи жидкости "переплетаются"), а вихревой след представляет собой множество таких попарных завихрений.

Из этого немедленно вытекает, что механическая модель хвоста чего-то не учитывает - по мнению биологов, конечно же, изменяющуюся жесткость плавника при движении. При этом, правда, ученые пока не могут сказать, какие именно преимущества дает именно подобная работа хвостом - они предполагают, что такое движение обеспечивает почти непрерывную тягу, заставляя акулу ровно двигаться сквозь толщу воды.

Немного о полете

Не менее классическим вопросом биомеханики, чем предыдущий, является вопрос описания полета. Со стороны, конечно, может показаться, что все что летает, делает это просто размахивая крыльями. Однако, как показывают полученные в последние годы результаты, сам процесс размахивания у разных живых существ может заметно отличаться.

Мы поговорим о полете голубей, а точнее, о том, как они поворачивают во время этого самого полета. Не вдаваясь в подробности, поворот во время полета бывает двух типов.
Первый связан с изменением направления вектора тяги, создаваемого крыльями птицы (направление рассматривается в системе координат, связанной с телом голубя), в то время как при втором направление этого самого вектора не меняется.

В конце ноября 2011 года в Proceedings of the National Academy of Sciences появилась статья, авторы которой сравнивали полет голубя с полетом вертолета (под вертолетным типом поворота ученые понимали второй из описанных выше типов).

В рамках работы ученые снимали на высокоскоростную камеру полет голубя вида Columba livia. Птицу поместили в ограниченное пространство обычного гаража, заставив во время полета постоянно поворачивать.
После этого они моделировали аэродинамику движения птицы, используя видео, а также известное распределение массы голубя как твердого тела (не смотря на то, что он покрыт перьями вообще говоря, довольно мягкий). Оказалось, что направление силы, действующей на C. livia, относительно тела птицы не меняется. Сами исследователи сравнивают движение птицы с вертолетом.

Несколько слов о прыжках лягушек

Еще одним недавним результатом является прояснение вопроса, касающегося прыгания лягушек. Дело в том, что во время этого процесса лягушки испытывают огромные ускорения - одни из самых высоких среди позвоночных. Вместе с тем механизм возникновения такого ускорения до последнего времени не был до конца понятен.

В середине ноября 2011 года в журнале Biology Letters появилась статья ученых из университета Брауна. В работе описывались результаты наблюдений прыжков леопардовой лягушки Rana pipiens. При этом, главной особенностью проведенных исследований стало то, что ученые наблюдали непосредственно за работой суставов и сухожилий. Добиться этого удалось благодаря использованию высокоскоростной (500 кадров в секунду) рентгеновской камеры, а также металлических шариков, которые были имплантированы в лапы лягушек.
Раньше ученым было известно, что одной энергии мышц для прыжка недостаточно. Если быть точным, то она не дает и четверти нужной для прыжка. Как оказалось, дополнительная энергия запасается в сухожилиях. Перед прыжком они натягиваются (когда напрягаются мышцы), а во время прыжка высвобождаются. В результате уже на первом этапе угловая скорость суставов получается достаточно высокой. По словам ученых, этот механизм напоминает катапульту.

Вместо предварительного заключения

Конечно, описанные вопросы не охватывают и тысячной доли проблематики биомеханики. Вместе с тем, общее представление о том, какого рода результаты ученые получают на сегодняшнем этапе развития этой науки, получить можно. Важно, однако, не это, а то, что дело Аристотеля, заложившего основы этой науки в трудах "Части движения и перемещение животных" продолжает жить.

Что интересно, часто люди действуют в полном соответствии с законами развития технических систем, не зная о их существовании
Вот исторический и классический пример такого действия:

Одним из первых замечательных открытий в биомеханике можно считать результат, полученный фотографом Эдвардом Мейбриджем в 1877 году.

Изначально не о какой науке речи и не шло - Мейбриджа нанял губернатор Калифорнии Лиленд Стенфорд, который утверждал, что во время галопа лошадь отрывает все четыре копыта от земли.

Со Стенфордом были не согласны многие любители скачек, однако проведенный Мейбриджем эксперимент - по сути покадровая съемка бегущей лошади.

В результате удалось не только доказать правоту Стенфорда, но и показать, что популярное на тот момент изображение скачущей лошади (с вытянутыми вперед передними копытами и назад - задними) не соответствует действительности, то есть во время скачки лошадь такую позу не принимает.

Теперь вернёмся к экспериментам, продолжающим процесс изучения особенностей био-механики и более поной био-инженерии плавания акул.

Биологи продолжают изучать механику плавания акул. Статья ученых появилась в журнале Proceedings of the Royal Society B, а ее краткое изложение приводит Science NOW.
Выяснение свойств плавника акулы авторы работы называют классической задачей биомеханики - дело в том, что плавник этой рыбы отличается от хвостового плавника других рыб. В частности, он не симметричен, а верхняя часть вытянута далеко назад. В 2005 году биолог из Гарварда Брук Флэменг обнаружила, что в хвосте акулы имеется мышца, которая работает только во время его взмахов, не влияя на саму механику движения. Тогда Флэменг предположила, что мышца отвечает за форму хвоста, изменение которой должно давать некоторые динамические преимущества при движении.

В рамках новой работы ученые проверяли именно эту гипотезу. Для этого они использовали живых рыб, которые снимались с трех камер. По словам исследователей, использование данной техники для реконструкции динамики водных потоков не является новшеством, однако, для решения задач биологии этот метод применялся впервые.

Раньше съемка проводилась с двух камер, после чего трехмерный поток восстанавливался математическими методами.

По словам ученых, оказалось, что подобный подход не позволял обнаружить некоторые свойства возникающего вихревого следа. В частности, оказалось, что во время движения акулий хвост формирует по вихрю за половину цикла. Как следствие, след состоит из пар подобных вихрей, связанных между собой, в то время как раньше подобные вихри считались раздельными. Используя механический аналог хвоста ученые не смогли получить подобные пары вихрей.

Из этого исследователи заключили, что изменение жесткости плавника во время движения рыбы играет важную роль. Также они установили, что подобная система плавания, скорее всего, обеспечивает непрерывный ток воды.

Накопление знаний в био-механике сочетается с инновационным процессом в разработке новых продуктов питания, которые вызваны дополнить биологический баланс каждодневной жизненной локальной или индивидуальной биосферы человека
Каков же предполагаемый и прогнозируемый идеальный конечный результат у такого изобретения или изобретений?

• понятно, что такие продукты питания должны обладать большим энергетическим потенциалом;
• понятно, что такие продукты должны содержать все биологические компоненты, которые необходимы организму для поддержания биологического баланса в пределах наиболее близких к природным критериям;
• понятно, что в таких продуктах должны содержаться все витамины, необходимые организму для оптимального существования и обеспечения нормального процесса жизнедеятельности;
• понятно, что эти продукты должны иметь небольшой объём, по отношению к его энергетическому потенциалу;
• понятно, что в этих продуктах должны содержаться все полезные вещества и их природные сочетания и не должно содержаться никаких веществ, не содержащихся в аналогичных природных продуктах питания;
• понятно, что производство таких продуктов питания не должно включать глубокой термической обработки, которая убивает полезные вещества в составе продукта;
• понятно, что такие продукты должны иметь вкус, стереотипы которого выработаны за время развития биологического вида, - человека;
• понятно, что такие продукты не должны иметь в своём составе вещества или их сочетания, приводящие к скорой порче продукта;
• понятно, что такие продукты не должны содержать никаких искусственных консервантов и стабилизаторов, только природные или натуральные;
• желательно, что бы такие продукты содержали в большей концентрации, чем в природных, стабилизирующие и модифицирующие вещества, как например альфа-лицитин, поливитамины-каротиноиды, лизоцим и др.;

Конечно это далеко не полный перечень и для каждого вида продуктов они могут быть дополнены и изменены, но в целом тенденции требований и формулировки идеального конечного результата должны сохраниться.

Мне в содружестве с несколькими другими изобретателями, удалось получить композиционные ( композитные ) продукты, которые отвечают таким требованиям.

Эти продукты получены по технологии, которая помогает осуществить все необходимые преобразования в структуре компонентов каждой пищевой композиции и в структуре самой композиции только на базе природных био-механических процессов и природных био-химических процессов, исключающих любые виды термической обработки.

Все компоненты этой группы пищевых натуральных биологических композиций являются чистейшими биологическими веществами без примесей и добавок.

В каждой из вариаций таких композиций, конечный вариант и вид композиции представляет собой пищевую нано-эмульсию, типа , - вода – в – масло;

Например ( смотри на фото композицию жёлтого цвета ) в композиции состоящей из молочного жира, содержащегося в органически чистых сливках, содержатся нано – частицы морковной пасты ( которая в этой эмульсии выполняет роль воды );

Био-механическая составляющая процесса представляет собой процесс сбивания масла за счёт возбуждения в массе исходного продукта кинетических энергетических импульсов с частотой примерно в 180 двойных движений в минуту, при длине хода массы продукта в 180 миллиметров и при диаметре контейнера равном 100 миллиметров;

Как результат в композиции содержится базовая молочно-кислая матрица в пропорции 70% от полного объёма и равномерно внедрённые в её объём нано-частицы морковной пасты с размером каждой частицы от 50 идо 150 нанометров, в пропорции в 30% от объёма композиции.

Сейчас эти продукты находятся на стадии лабораторных исследований, но первые результаты являются исключительно обнадёживающими.