Биотенсегрити-подход к интерпретации биомеханики основан на гипотезе о том, что архитектура и механическое поведение биологических организмов лучше всего объясняются через тенсегрити-структуры и синергетическую геометрию Фуллера, а не через использование уравнений классической механики.

При этом первым ключевым вопросом является возможность тенсегрити-моделирования для непосредственного нативного, а не расчетного анализа разных вариантов механического поведения и распределения нагрузок.

С академической и публикационной точки зрения отсутствие цифр и расчетов — это главный недостаток тенсегрити-интерпретации биомеханики, уменьшающий ее научность. На самом деле нативность и непосредственная 3D-наблюдаемость/опытность т-моделирования и есть одно из главных достоинств биотенсегрити. Что лучше: отказаться от расчетов, но приблизиться к природной реальности или иметь прекрасные расчеты, не имеющие ничего общего с биологической реальностью? Ответ должен быть очевиден для любого здравомыслящего человека.

К счастью, даже простые тенсегрити-конструкции вида «стержни-струны», которые можно собрать из подручных материалов в домашних условиях, уже достаточны для иллюстрации и изучения тенсегрити-динамики!

Начнем с того, что они могут менять свою форму при минимальном усилии и при этом оставаться самоустойчивыми внутренне. Любое движение начинается как раз с этого, с минимального сдвига как изменения положения одной части относительно другой. Даже простейшие т-модели обладают прекрасной чувствительностью к минимальным изменениям формы и минимальным внешним нагрузкам.

Рис. 4.6. (A и B) Примеры так называемых четырехзвенных механизмов, которые состоят из четырех звеньев, соединенных вращательными кинематическими парами (шарнирами). Показаны траектории и ограничения на движения трех подвижных звеньев по отношению к неподвижному звену (стойке), которая контролирует весь механизм (выделен жирным). Движение каждого из подвижных звеньев контролируется относительными положениями всех остальных. Механические свойства системы определяются соотношением между меняющимися углами (α и β). Некоторые распространенные четырехзвенные шарнирные механизмы изображены на C — F.

(С) Непересекающиеся звенья

(D) Обратное пересечение. (E) Инвертированное пересечение. (F) Внутреннее (дельта) и внешнее (воздушный змей) складывание. (Воспроизведено с изменениями из Levin et al., 2017)

Применительно к организму главное требование к двигательной функции, движению и подвижности — это максимальный контроль и управляемость. При этом хорошо известно, что нервная система не способна регулировать каждый из аспектов двигательной функции из-за сложности, многовариантности и многовекторности, но в первую очередь из-за неустранимой латентности (то есть временной задержки управляющих сигналов по отношению к таймингу изменений действия сил и положений в пространстве).

Поэтому для биомеханики живого фундаментален вопрос о контроле движения непосредственно архитектурой и структурой как таковой (Brown & Loeb, 2000; Kiely & Collins, 2016). Это единственный способ обеспечить истинно мгновенное реагирование и избежать накопления ошибок, вызванных задержками управляющих сигналов откликов и коррекций.

Именно это свойство прямого структурно-архитектурного контроля деформаций, подвижности и движения и делает тенсегрити-подход настолько привлекательным. Тенсегрити-моделирование показывает, что т-структура способна самостоятельно управлять сложными движениями, исключительно благодаря структурно контролируемому взаимодействию частей друг с другом, без необходимости привлечения внешнего управляющего контура и его сигналов. Чтобы понять, как такое замечательное свойство тенсегрити-структур работает, нам потребуется экскурс в кинематику или, иными словами, в геометрию движения. Именно кинематика помогает нам понять, как силы растяжения и сжатия в замкнутом механическом контуре могут быть интегрированы таким образом, чтобы контролировать поведение всей системы структурно, без помощи внешних управляющих сигналов (Dischiavi et al., 2017) (рис. 4.6).