Bionics-slagord: "Naturen vet best." Hva slags vitenskap er dette? Selve navnet og et slikt motto får oss til å forstå at bionikk er forbundet med naturen. Mange av oss møter daglig elementene og resultatene av bionikkvitenskapen uten engang å vite det.
Har du hørt om vitenskapen om bionikk?
Biologi er en populær kunnskap som vi blir introdusert for på skolen. Av en eller annen grunn tror mange at bionikk er en av biologiens underseksjoner. Faktisk er denne uttalelsen ikke helt nøyaktig. Faktisk, i ordets snever betydning, er bionikk en vitenskap som studerer levende organismer. Men oftere enn ikke er vi vant til å assosiere noe annet med denne undervisningen. Anvendt bionikk er en vitenskap som kombinerer biologi og teknologi.
Emne og objekt for bionisk forskning
Hva studerer bionikk? For å svare på dette spørsmålet må vi vurdere den strukturelle inndelingen av selve undervisningen.
Biologisk bionikk utforsker naturen som den er, uten å forsøke å forstyrre. Formålet med studien er prosessene som skjer i biologiske systemer.
Teoretisk bionikk omhandler studiet av de prinsippene som har blitt sett i naturen, og skaper på grunnlag av disse en teoretiskmodell, videre brukt i teknologier.
Praktisk (teknisk) bionikk er bruken av teoretiske modeller i praksis. Så å si, den praktiske introduksjonen av naturen i den tekniske verden.
Hvor begynte det hele?
Den store Leonardo da Vinci kalles bionikkens far. I opptegnelsene til dette geniet kan man finne de første forsøkene på den tekniske utførelsen av naturlige mekanismer. Da Vincis tegninger illustrerer hans ønske om å lage et fly som er i stand til å bevege vingene som en fugl på flukt. På et tidspunkt var slike ideer for dristige til å være etterspurt. De trakk oppmerksomhet til seg selv mye senere.
Den første som brukte prinsippene for bionikk i arkitektur var Antoni Gaudí y Curnet. Navnet hans er godt innprentet i denne vitenskapens historie. De arkitektoniske strukturene designet av den store Gaudi var imponerende da de ble bygget, og de skaper den samme gleden mange år senere blant moderne observatører.
Neste person som støttet ideen om symbiose mellom natur og teknologi var Rudolf Steiner. Under hans ledelse begynte den utbredte bruken av bioniske prinsipper i utformingen av bygninger.
Etableringen av bionikk som en uavhengig vitenskap skjedde først i 1960 på et vitenskapelig symposium i Daytona.
Utviklingen av datateknologi og matematisk modellering gjør at moderne arkitekter kan legemliggjøre ledetrådene til naturen mye raskere og med større nøyaktighet i arkitektur og andre bransjer.
Naturlige prototyper av tekniske oppfinnelser
Enklesteet eksempel på manifestasjonen av bionikkvitenskapen er oppfinnelsen av hengsler. Et kjent feste basert på prinsippet om rotasjon av en del av strukturen rundt en annen. Dette prinsippet brukes av skjell for å kontrollere de to vingene og, om nødvendig, åpne eller lukke dem. Stillehavsgigantiske hjertemuslinger når størrelser på 15-20 cm. Hengselsprinsippet ved å koble sammen skjellene deres er godt synlig for det blotte øye. Små representanter for denne arten bruker samme metode for å feste ventilene.
I hverdagen bruker vi ofte en rekke pinsett. Det skarpe og flåttlignende nebbet til gudvitten blir en naturlig analog til en slik enhet. Disse fuglene bruker et tynt nebb for å stikke det inn i myk jord og ta ut små biller, ormer osv.
Mange moderne enheter og enheter er utstyrt med sugekopper. For eksempel brukes de til å forbedre utformingen av bena til forskjellige kjøkkenapparater for å forhindre at de sklir under drift. Spesielle sko for vindusvaskere i høyhus er også utstyrt med sugekopper for å sikre sikker fiksering. Denne enkle enheten er også lånt fra naturen. Trefrosken, som har sugekopper på føttene, holder seg uvanlig behendig på glatte og glatte blader av planter, og blekkspruten trenger dem for nærkontakt med ofrene.
Du kan finne mange slike eksempler. Bionics er akkurat vitenskapen som hjelper en person til å låne tekniske løsninger fra naturen for sine oppfinnelser.
Hvem er den første - natur ellerfolk?
Noen ganger hender det at en eller annen oppfinnelse av menneskeheten lenge har vært "patentert" av naturen. Det vil si at oppfinnere, når de lager noe, ikke kopierer, men kommer med en teknologi eller et operasjonsprinsipp selv, og senere viser det seg at dette har eksistert i naturen lenge, og man kunne rett og slett kikke og adoptere.
Dette skjedde med den vanlige borrelåsen, som brukes av en person til å feste klær. Det er bevist at i strukturen til fuglefjær brukes kroker også for å koble tynne skjegg til hverandre, lik de man finner på borrelås.
I strukturen til fabrikkrør er det en analogi med de hule stilkene til korn. Den langsgående armeringen som brukes i rørene ligner på sklerenkymbåndene i stammen. Stålavstivningsringer - mellomrom. Den tynne huden på utsiden av stilken er en analog av spiralforsterkning i strukturen til rør. Til tross for den kolossale likheten til strukturen, fant forskere uavhengig opp nettopp en slik metode for å bygge fabrikkrør, og så først senere identiteten til en slik struktur med naturlige elementer.
Bionikk og medisin
Bruk av bionikk i medisinen gjør det mulig å redde livet til mange pasienter. Ustanselig arbeides det med å lage kunstige organer som kan fungere i symbiose med menneskekroppen.
Danske Dennis Aabo var den første som testet en bionisk protese. Han mistet halvparten av armen, men nå har han evnen til å oppfatte gjenstander ved berøring ved hjelp av legenes oppfinnelse. Hans protesekoblet til nerveendene til det berørte lemmet. Kunstige fingersensorer er i stand til å samle informasjon om å berøre gjenstander og overføre den til hjernen. Designet er foreløpig ikke endelig ferdigstilt, det er veldig klumpete, noe som gjør det vanskelig å bruke det i hverdagen, men selv nå kan denne teknologien kalles en ekte oppdagelse.
All forskning i denne retningen er utelukkende basert på kopiering av naturlige prosesser og mekanismer og deres tekniske implementering. Dette er medisinsk bionikk. Anmeldelser av forskere sier at arbeidet deres snart vil gjøre det mulig å endre utslitte levende menneskelige organer og bruke mekaniske prototyper i stedet. Dette vil virkelig være det største gjennombruddet innen medisin.
Bionikk i arkitektur
Arkitektonikk og bygningsbionikk er en spesiell gren av bionisk vitenskap, hvis oppgave er den organiske gjenforeningen av arkitektur og natur. Nylig, oftere og oftere, når de designer moderne strukturer, henvender de seg til bioniske prinsipper lånt fra levende organismer.
I dag har arkitektonisk bionikk blitt en egen arkitektonisk stil. Den ble født fra en enkel kopiering av skjemaer, og nå har denne vitenskapens oppgave blitt å ta i bruk prinsippene, organisatoriske funksjoner og teknisk implementere dem.
Noen ganger kalles denne arkitektoniske stilen øko-stil. Dette er fordi de grunnleggende reglene for bionikk er:
- søk etter optimale løsninger;
- prinsippet om å spare materialer;
- prinsippet om maksimal bærekraft;
- energispareprinsipp.
Som du kan se, er bionikk i arkitektur ikke bare imponerende former, men også avanserte teknologier som lar deg lage en struktur som oppfyller moderne krav.
Kjennetegn ved arkitektoniske bioniske strukturer
Basert på tidligere erfaringer innen arkitektur og konstruksjon kan vi si at alle menneskelige strukturer er skjøre og kortvarige hvis de ikke bruker naturlovene. Bioniske bygninger, i tillegg til fantastiske former og dristige arkitektoniske løsninger, har holdbarhet, evnen til å motstå uønskede naturfenomener og katastrofer.
I utsiden av bygninger bygget i denne stilen kan elementer av relieffer, former, konturer sees, dyktig kopiert av designingeniører fra levende, naturlige objekter og mesterlig legemliggjort av arkitekter-byggere.
Hvis det plutselig, når du vurderer et arkitektonisk objekt, ser ut til at du ser på et kunstverk, med stor sannsynlighet har du en bygning i bionisk stil. Eksempler på slike strukturer kan sees i nesten alle hovedsteder i land og store teknologisk avanserte byer i verden.
Konstruksjonen av det nye årtusen
Tilbake på 90-tallet laget et spansk team av arkitekter et byggeprosjekt basert på et helt nytt konsept. Dette er en bygning på 300 etasjer, hvis høyde vil overstige 1200 m. Det er planlagt at bevegelsen langs dette tårnet skal skje ved hjelp av fire hundre vertikale og horisontale heiser, hvis hastighet er 15 m/s. land,ble enige om å sponse dette prosjektet, var Kina. Den tettest befolkede byen, Shanghai, ble valgt for bygging. Gjennomføringen av prosjektet vil løse det demografiske problemet i regionen.
Tårnet vil ha en fullstendig bionisk struktur. Arkitekter mener at bare dette kan sikre styrken og holdbarheten til strukturen. Prototypen av strukturen er et sypresstre. Den arkitektoniske komposisjonen vil ikke bare ha en sylindrisk form som ligner på en trestamme, men også "røtter" - en ny type bionisk fundament.
Det ytre dekket av bygningen er et plastisk og pustende materiale som imiterer barken til et tre. Klimaanlegget i denne vertikale byen vil være analogt med den varmeregulerende funksjonen til huden.
I følge prognosene til forskere og arkitekter vil ikke et slikt bygg forbli det eneste i sitt slag. Etter vellykket implementering vil antallet bioniske strukturer i planetens arkitektur bare øke.
Bioniske bygninger rundt oss
I hvilke kjente kreasjoner ble vitenskapen om bionikk brukt? Eksempler på slike strukturer er enkle å finne. Ta i det minste prosessen med å lage Eiffeltårnet. I lang tid gikk det rykter om at dette 300 meter lange symbolet på Frankrike ble bygget i henhold til tegningene til en ukjent arabisk ingeniør. Senere ble dens fullstendige analogi med strukturen til den menneskelige tibia avslørt.
I tillegg til Eiffeltårnet er det mange eksempler på bioniske strukturer over hele verden:
- Operahuset i Sydney ble bygget på samme måte som en lotusblomst.
- BeijingNational Opera House - imitasjon av en vanndråpe.
- Svømmekompleks i Beijing. Utad gjentar den krystallstrukturen til vanngitteret. En fantastisk designløsning kombinerer strukturens nyttige evne til å akkumulere solenergi og deretter bruke den til å drive alle elektriske apparater som opererer i bygningen.
- Aqua-skyskraperen ser ut som en strøm av fallende vann. Ligger i Chicago.
- Huset til grunnleggeren av arkitektonisk bionikk, Antoni Gaudí, er en av de første bioniske strukturene. Frem til i dag har det beholdt sin estetiske verdi og er fortsatt et av de mest populære turiststedene i Barcelona.
Kunnskap alle trenger
Opsummert kan vi trygt si: alt som bionikk studerer er relevant og nødvendig for utviklingen av det moderne samfunnet. Alle bør bli kjent med de vitenskapelige prinsippene for bionikk. Uten denne vitenskapen er det umulig å forestille seg teknologisk fremgang på mange områder av menneskelig aktivitet. Bionics er fremtiden vår i fullstendig harmoni med naturen.
