Bionika to nauka? Co badają biony? Zastosowanie bioniki

Slogan bioniki: "Natura najlepiej wie." Jaka jest nauka? Już imię i takie motto dają nam do zrozumienia, że bioniki są związane z naturą. Wielu z nas codziennie zmaga się z elementami i wynikami nauki bioniki, nawet nie wiedząc o tym.

Czy słyszałeś o takiej nauce jak bioniki?

Biologia jest popularną wiedzą, z jaką wprowadzamy w szkole. Z jakiegoś powodu wiele osób uważa, że biony są jedną z podsekretów biologii. W rzeczywistości to stwierdzenie nie jest całkowicie dokładne. Rzeczywiście, w wąskim znaczeniu tego pojęcia, bionika jest nauką, która prowadzi badania żywych organizmów. Ale najczęściej jesteśmy przyzwyczajeni do związania się z tym nauczaniem czegoś innego. Zastosowane bioniki to nauka łącząca biologię i technologię.

Przedmiot i przedmiot badań bionicznych

Co badają biony? Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy rozważyć strukturalny podział samej doktryny.

Biologiczne bioniki badają naturę, jaka jest bez interwencji. Przedmiotem badań są procesy występujące w systemach biologicznych.

Teoretyczne bioniki analizują zasady zauważone w naturze i na ich podstawie tworzą model teoretyczny, który jest dalej stosowany w technologiach.

Praktycznymi (technicznymi) bionikami jest stosowanie w praktyce modeli teoretycznych. Tak powiedzieć, praktyczne wprowadzenie natury w świecie technicznym.

Gdzie wszystko się zaczęło?

Ojcem bioniki jest wielki Leonardo da Vinci. W dokumentacji tego geniuszu można znaleźć pierwsze próby techniczne wdrożenia naturalnych mechanizmów. Rysunki da Vinci ilustrują jego pragnienie stworzenia samolotu zdolnego poruszać skrzydłami, jak w locie ptaka. W pewnym momencie takie pomysły były zbyt śmiałe, aby stać się popularnymi. Zmusili się później do zwrócenia uwagi na siebie.

Pierwszym stosowaniem zasad bioniki w architekturze był Antoni Gaudi-i-Kurnet. Jego imię jest mocno wpisane w historię tej nauki. Struktury architektoniczne na projektach wielkiego Gaudiego wywołały duże wrażenie w czasie ich budowy, a tym samym entuzjazm, jaki wywołują przez wiele lat współczesnymi obserwatorami.

Kolejną osobą popierającą ideę symbiozy natury i technologii był Rudolf Steiner. Pod jego kierownictwem zaczęło się szerokie zastosowanie zasad bionicznych w projektowaniu budynków.

Deklaracja bioniki jako niezależnej nauki miała miejsce dopiero w 1960 roku podczas sympozjum naukowego w Daytona.

Rozwój technologii komputerowej i modelowanie matematyczne pozwala współczesnym architektom znacznie szybciej i dokładniej uosabiać wskazówki natury w architekturze i innych branżach.

Naturalne prototypy wynalazków technicznych

Najprostszym przykładem przejawu nauki bioniki jest wynalazek zawiasów. Wszystkie znane mocowanie, oparte na zasadzie rotacji jednej części konstrukcji wokół drugiej. Ta zasada jest wykorzystywana przez muszle w celu sterowania dwiema klapkami i, jeśli jest to konieczne, otworzyć je lub zamknąć. Koralowce z Pacyfiku osiągają rozmiary 15-20 cm. Zawiasowa zasada łączenia ich muszli może być łatwo zauważona gołym okiem. Mali przedstawiciele tego gatunku korzystają z tej samej metody mocowania ulotek.

W życiu codziennym często używamy różnych pincet. Naturalnym analogiem takiego urządzenia jest ostrze i ostrze dziobu wrzeciona. Te ptaki używają cienkiej dziury, przyklejając ją do miękkiej gleby i wydostając się z niej małe chrząszcze, robaki i inne rzeczy.

Wiele nowoczesnych instrumentów i przyrządów wyposażonych jest w przyssawki. Na przykład, służą one do udoskonalenia projektowania nóg różnych urządzeń kuchennych, aby uniknąć ich poślizgnięcia podczas pracy. Ponadto, przyssawki są wyposażone w specjalne buty do czyszczenia okien wieżowców, aby zapewnić ich bezpieczne mocowanie. Ta prosta adaptacja jest również zapożyczona z natury. Kvaksha, mając ssacze na nogach, jest niezwykle sprytna na gładkich i śliskych liściach roślin, a ośmiornica jest niezbędna do ścisłego kontaktu z ofiarami.

Możesz znaleźć wiele takich przykładów. Bioniki to po prostu nauka, która pomaga osobie pożyczać z natury techniczne rozwiązanie swoich wynalazków.

Kim jest pierwsza natura czy ludzie?

Czasami zdarza się, że ten wynalazek ludzkości jest od dawna "opatentowany" przez naturę. Oznacza to, że twórcy, tworząc coś, nie kopiują, ale wymyślają samą technologię lub zasadę pracy, a później okazuje się, że w naturze istniała już dawno i można było po prostu patrzeć i przyjąć.

Tak się stało ze zwykłym lepkim łącznikiem, który jest używany przez osobę do przymocowania ubrań. Udowodniono, że w strukturze piór ptasich haczyki są również używane do łączenia cienkich brodoli, podobnie jak te, które znajdują się na rzepach.

W strukturze rurociągów fabrycznych istnieje analogia do pustych łydek zbóż. Wzmocnienie wzdłużne stosowane w rurach jest podobne do splotów sklerenchymy w łodydze. Pierścienie stalowe są sztywne. Cienka skórka zewnętrzna łodygi jest analogiem spirali w strukturze rur. Pomimo olbrzymiego podobieństwa konstrukcji, naukowcy niezależnie wymyślili tę metodę budowy rurociągów fabrycznych, a dopiero później dostrzegli tożsamość takiej struktury z elementami naturalnymi.

Bioniki i Medycyna

Wykorzystanie bioniki w medycynie pozwala na ratowanie życia wielu pacjentów. Bez zatrzymania trwają prace nad stworzeniem sztucznych narządów, które mogą funkcjonować w symbiozie z organizmem ludzkim.

Pierwszy miał szczęście doświadczać protezy bionicznej dla Dane Dennisa Aabo. Stracił połowę ramienia, ale teraz ma zdolność postrzegania przedmiotów poprzez dotyk z pomocą wynalazcy lekarzy. Jego proteza jest połączona z zakończeniami nerwu dotkniętych kończyny. Czujniki sztucznych palców są w stanie zebrać informacje o dotykaniu przedmiotów i przenieść je do mózgu. Projekt nie jest jeszcze sfinalizowany, jest bardzo kłopotliwy, co utrudnia życie w codziennym życiu, ale teraz można nazwać tę technologię prawdziwym odkryciem.

Wszystkie badania w tym kierunku są całkowicie oparte na kopiowaniu naturalnych procesów i mechanizmów oraz ich technicznym wykonaniu. To są medyczne bioniki. Naukowcy twierdzą, że wkrótce ich praca daje możliwość zmiany zużytych żywych organów człowieka i zamiast tego używać prototypów mechanicznych. To naprawdę będzie największy przełom w medycynie.

Bioniki w architekturze

Bionika architektoniczno-konstrukcyjna jest specjalną dziedziną nauk bionicznych, której zadaniem jest organiczne zjednoczenie architektury i natury. Ostatnio, częściej w projektowaniu nowoczesnych wzorów odnoszą się zasady bioniczne, zapożyczone z żywych organizmów.

Dziś architektoniczna bionika stała się osobnym stylem architektonicznym. Urodził się z prostym kopiowaniem formularzy, a teraz zadanie tej nauki zaczęło przyjmować zasady, cechy organizacyjne i technicznie ucieleśniać je.

Czasami taki styl architektoniczny nazywany jest ekostilem. Wszystko dlatego, że podstawowe zasady bioniki to:

• Wyszukaj optymalne rozwiązania;
• Zasada oszczędzania materiałów;
• Zasada maksymalnej zgodności ekologicznej;
• Zasada oszczędności energii.

Jak widać, bioniki w architekturze to nie tylko imponujące formy, ale także postępowe technologie, które pozwalają na stworzenie struktury spełniającej nowoczesne wymagania.

Charakterystyka architektonicznych struktur bionicznych

Opierając się na wcześniejszych doświadczeniach w dziedzinie architektury i budownictwa, można powiedzieć, że wszystkie konstrukty ludzkie są kruche i krótkotrwałe, jeśli nie korzystają z praw natury. Budynki bioniczne, oprócz niesamowitych kształtów i śmiałych rozwiązań architektonicznych, mają siłę, zdolność do opierania się negatywnym zjawiskom natury i kataklizmom.

W zewnętrznych budynkach zbudowanych w tym stylu można oglądać elementy reliefów, kształtów, konturów, skrupulatnie skopiowane przez projektantów inżynierów z żywych, naturalnych obiektów i mistrzowskie realizacje architektów-konstruktorów.

Jeśli nagle, podczas kontemplacji obiektu architektonicznego wydaje się, że patrzysz na dzieło sztuki, istnieje duże prawdopodobieństwo przed budynkiem w stylu bioniki. Przykłady takich projektów można zaobserwować we wszystkich stolicach krajów i dużych miast technologicznie zaawansowanych na świecie.

Projekt nowego tysiąclecia

W latach dziewięćdziesiątych hiszpański zespół architektów stworzył projekt budowlany oparty na całkowicie nowej koncepcji. Ten 300-piętrowy budynek, którego wysokość przekracza 1200 m. Uznaje się, że ruch wzdłuż tej wieży odbywa się za pomocą czterystu pionowych i poziomych wind, których szybkość wynosi 15 m / s. Kraj, który zgodził się sponsorować ten projekt to Chiny. Do budowy wybrano najbardziej zaludnione miasto – Szanghaj. Realizacja projektu pomoże rozwiązać problem demograficzny regionu.

Wieża będzie miała całkowicie bioniczną strukturę. Architekci wierzą, że tylko to zapewni wytrzymałość i trwałość konstrukcji. Prototypem struktury jest cyprys. Kompozycja architektoniczna ma nie tylko kształt cylindryczny, podobny do pnia drzewa, ale także "korzenie" – nowy rodzaj bionicznej piwnicy.

Zewnętrzną powłoką budynku jest plastyczny i oddychający materiał, który naśladuje korę drzewa. System klimatyzacji tego pionowego miasta będzie analogiem funkcji termoregulacyjnej skóry.

Zgodnie z prognozami naukowców i architektów taki budynek nie pozostanie jedynym tego rodzaju. Po pomyślnym wdrożeniu liczby budynków bionicznych w architekturze planety wzrośnie tylko.

Bioniczne budynki wokół nas

W jakich sławnych pracach używano nauki o bionikach? Przykłady takich struktur są łatwe do znalezienia. Weź co najmniej proces tworzenia Wieży Eiffla. Przez długi czas istniały pogłoski, że ten 300-metrowy symbol Francji został zbudowany zgodnie z rysunkami nieznanego arabskiego inżyniera. Później ujawniono jej kompletną analogię do struktury ludzkiej kości piszczelowej .

Oprócz Wieży Eiffla, wiele przykładów struktur bionicznych można znaleźć na całym świecie:

• Sydney Opera została zbudowana przez analogię z kwiatem lotosu.
• Beijing National Opera House – imitacja kropli wody.
• Kompleks basenowy w Pekinie. Zewnętrznie powtarza krystaliczną strukturę sieci wodnej. Niesamowite rozwiązanie projektowe łączy w sobie użyteczną cechę projektowania, która pozwala przechowywać energię słońca, a następnie używać go do zasilania wszystkich urządzeń elektrycznych pracujących w budynku.
• Wieżowiec "Aqua" wygląda jak strumień spadającej wody. Znajduje się w Chicago.
• Dom założyciela architektonicznych bionistów Antonio Gaudi jest jedną z pierwszych struktur bionicznych. Do dzisiaj zachował swoją estetyczną wartość i pozostaje jednym z najbardziej popularnych miejsc turystycznych w Barcelonie.

Wiedza potrzebna wszystkim

Podsumowując można śmiało powiedzieć: wszystko, co studia nad biologią są istotne i niezbędne do rozwoju współczesnego społeczeństwa. Każdy powinien zapoznać się z naukowymi zasadami bioniki. Bez tej nauki niemożliwe jest wyobrażenie postępu technicznego w wielu sferach działalności człowieka. Bioniki to nasza przyszłość w pełnej harmonii z naturą.