Управление динамикой через настройки групповой связности, которые обеспечивают многозвенные ЗКЦ (в первую очередь 4– и 3-звенные), — это важный шаг в понимании функции движения в биологии, но, по нашему мнению, недостаточный.

Дело в том, что биологические организмы обладают дополнительной сверхважной особенностью, а именно самоустойчивостью в любых положениях. Это значит, что помимо исследования динамики через ЗКЦ необходим еще один важный шаг вперед.

И в результате биотенсегрити-интерпретация науки о биомеханике концентрируется на согласовании динамического контроля групповой связности через ЗКЦ с интеграцией понимания самоустойчивости, которое наглядно иллюстрируется тенсегрити-моделированием и теоретически подтверждается теоремой о тенсегрити суперустойчивости (Connelly R., Guest S. 2015).

Концепция биотенсегрити акцентирует понимание того, что и самоустойчивость и легкость контроля движения обусловлены не столько прочностью и мощностью привода отдельных компонентов (мышечных моторов, костей, сухожилий и т. д.), сколько тем, как настроена система целиком с точки зрения групповой динамической связности и распределения внутренних механических сил и нагрузок. Даже простейшее тенсегрити-моделирование через системы «тросы-и-распорки» наглядно это демонстрирует (рис. 4.8).

Рис. 4.8. (A) Вид под углом на четырехзвенную замкнутую кинематическую цепь, смоделированную по принципу простой гетерархии тенсегрити, сделанной из четырех взаимосвязанных «суставов» т-икосаэдра. (B) Т-икосаэдр, демонстрирующий некоторые из стабильных трехзвенных (выделены белым) и гибких четырехзвенных (выделены синим) кинематических цепей, регулирующих движения и изменения формы через контроль динамической связности. (© Рори Джеймс)

Кроме того, важный аспект биотенсегрити-понимания — гетерархический подход к ЗКЦ, учитывающий мультимасштабность и неопределенность («облачность») реальных биологических соединений.

В этом состоит важное отличие от ЗКЦ механизмов, используемых в производстве, — металлических, пластиковых и т. д. В этих рукотворных механизмах именно цикл и фаза движения определяют то, каким образом работают стержни — в режиме натяжения или в режиме сжатия. Но даже этот переменный режим все равно создает зоны концентрации напряжений, а значит, требует жестких и прочных материалов.

Биологические же материалы податливы и легкоразрушаемы при концентрации нагрузок. Поэтому требуется максимальное гетерархическое распределение нагрузок, возникающих при движении по всей системе во избежание разрушения тканей (рис. 4.7). Тросы и распорки тенсегрити образуют стержни систем ЗКЦ, которые соединены между собой и передают силы по всем направлениям в рамках глобальной гетерархии (рис. 3.7).

Хорошим примером того, как тенсегрити-структуры обеспечивают контроль движения и перераспределение нагрузки, является рис. 3.4. Здесь давление на противоположные треугольники натяжения (жесткие струны) т-икосаэдра заставляет каждую часть двигаться относительно всех остальных, поскольку вся структура меняет форму и сжимается всенаправленно (ауксетически) (рис. 3.4).

Здесь трехзвенные ЗКЦ (треугольники натяжения) обеспечивают внутреннюю самоустойчивость, которая позволяет четырехзвенным ЗКЦ менять форму и задавать движение максимально контролируемым образом, и другие модели следуют тому же принципу (Scarr & Harrison, 2017). Контроль групповой динамической связности реализуется за счет того, что даже самое малое движение (сдвиг) элементов затем передается всем другим соединенным с ним элементам и масштабируется по всей системе целиком.

Таким образом, принцип ЗКЦ объясняет, как любой уровень и любая часть организма, начиная с уровня от биомолекул и далее до органов и систем, может легко изменять свою конфигурацию (форму) из одного состояния в другое функционально полезным способом с сохранением внутренней самоустойчивости (Dittimore et al., 2016).