Биониката е науката? Какво изследва биониците? Приложение на биониците

Мотото на биониката: "Природата знае най-добре". Каква е науката? Вече името и мотото ни дават да разберем, че биологията е свързана с природата. Много от нас се сблъскват всеки ден с елементите и резултатите от науката за биониката, без дори да я познават.

Чували ли сте за такава наука като бионика?

Биологията е популярно знание, с което сме запознати в училище. По някаква причина мнозина смятат, че биологията е една от подсекциите на биологията. Всъщност това твърдение не е напълно точна. В действителност, в тесния смисъл на думата, биониката е наука, която изучава живите организми. Но най-често сме свикнали да обвързваме с това учение нещо друго. Приложната бионика е наука, която съчетава биологията и технологиите.

Предмет и предмет на биологичното изследване

Какво изследва биониците? За да се отговори на този въпрос, е необходимо да се разгледа структурното разделение на самата доктрина.

Биологична биология изследва природата така, както е без намеса. Целта на неговото изследване са процеси, протичащи в рамките на биологични системи.

Теоретична бионика се занимава с изучаването на тези принципи, които са забелязани в природата, и на тяхна основа създава теоретичен модел, по-късно прилаган в технологиите.

Практическа (техническа) бионика Прилагането на теоретични модели в практиката. Така да се каже, практическото въвеждане на природата в техническия свят.

Откъде започна всичко?

Бащата на биониката се нарича великият Леонардо да Винчи. В записите на този гений можете да намерите първите опити за техническо изпълнение на природните механизми. Чертежите на "Да Винчи" илюстрират желанието му да създаде въздухоплавателно средство, способно да движи крила, като при летене на птица. По едно време такива идеи бяха твърде смели, за да станат популярни. Те са принудени да привлекат вниманието си много по-късно.

Първият, който приложи принципите на биониката в архитектурата, беше Антони Гауди-и-Куртнет. Неговото име е твърдо отпечатано в историята на тази наука. Архитектурните структури върху проектите на великия Гауди, впечатлени по време на тяхното изграждане, и същият ентусиазъм, който те предизвикват в продължение на много години от съвременните наблюдатели.

Следващият, който подкрепи идеята за симбиоза на природата и технологията, беше Рудолф Щайнер. Под негово ръководство започна широко приложение на бионичните принципи в проектирането на сгради.

Изявлението на биониката като независима наука се случи едва през 1960 г. на научен симпозиум в Дейтона.

Развитието на компютърните технологии и математическото моделиране позволява на модерните архитекти да по-бързо и по-точно въплъщават върховете на природата в архитектурата и други индустрии.

Естествени прототипи на технически изобретения

Най-простият пример за проявление на биологичната наука е изобретяването на пантите. Всички познати закрепвания, основани на принципа на въртене на една част от структурата около другата. Този принцип се използва от миди, за да се контролират две от клапите им и ако е необходимо, да се отварят или затварят. Тихоокеанските сърцеви гиганти достигат размери 15-20 см. Върховният принцип при комбинирането на техните черупки може лесно да се види с просто око. Малките представители на този вид използват същия метод за фиксиране на брошурите.

В ежедневието често използваме различни пинсети. Естествен аналог на такова устройство е остър и щипковият човка на шпиндела. Тези птици използват тънък клюн, залепват го в мека почва и излизат от малки бръмбари, червеи и други неща оттам.

Много съвременни инструменти и устройства са оборудвани със смукателни чашки. Например, те се използват за подобряване на дизайна на краката на различни кухненски уреди, за да не се подхлъзнат по време на работа. Освен това всмукателните чашки са оборудвани със специални обувки за почистване на прозорци на високи сгради, за да се осигури тяхното безопасно закрепване. Тази проста адаптация също е заимствана от природата. Kvaksha, която е с подрязани крака, е изключително умна по гладките и хлъзгави листа от растения, а октоподът е необходим за близък контакт с жертвите си.

Можете да намерите много такива примери. Биониката е точно тази наука, която помага на човек да заема от природата техническо решение за своите изобретения.

Кой е първият - природа или хора?

Понякога се случва, че това или онова изобретение на човечеството отдавна е "патентовано" по природа. Това означава, че изобретателите, създаване на нещо, което не се възпроизвеждат, и излезе с самата технология или на принципа на работа, а след това се оказва, че природната среда е много дълго време там, и можеш да надникнем и да се учат.

Така се случи с обичайния лепкав закопчал, който се използва от човек, за да закрепи дрехите. Доказано бе, че в структура на пера от птици за съединяване на тънки бради, куки също се използват помежду си, точно като тези на велкро ключалки.

В структурата на фабричните тръби има аналогия с кухи стебла на зърнени култури. Надлъжната армировка, използвана в тръбите, е подобна на спиралните стълбове в стъблото. Стоманените пръстени с твърдост са вътрешни. Тънката коричка от външната страна на стъблото е аналог на спиралната арматура в структурата на тръбите. Въпреки колосалното сходство на структурата, учените самостоятелно са измислили този метод за изграждане на фабрични тръби и дори по-късно са видели идентичността на такава структура с естествени елементи.

Бионика и медицина

Използването на бионика в медицината дава възможност да се спаси живота на много пациенти. Не спира, работи се за създаване на изкуствени органи, които могат да функционират в симбиоза с човешкото тяло.

Първият имаше късмет да опита бионична протеза Дейн Денис Аабо. Той е загубил половината си ръка, но сега има способността да възприема обекти чрез допир с помощта на изобретенията на лекарите. Протезата му е свързана с нервните окончания на засегнатия крайник. Чувствителните на пръсти сензори могат да събират информация за докосването на предмети и да ги прехвърлят в мозъка. Дизайнът все още не е завършен, той е много тромав, което го прави трудно за използване в ежедневието, но дори и сега може да се нарече тази технология истинско откритие.

Всички изследвания в тази посока се основават изцяло на копирането на естествените процеси и механизми и тяхното техническо изпълнение. Това е медицинска биология. Учените казват, че скоро работата им ще даде възможност да се променят износените живи органи на човека и вместо това да се използват механични прототипи. Това наистина ще бъде най-големият пробив в медицината.

Бионика в архитектурата

Архитектурната и строителната бионика е специален клон на бионичната наука, чиято задача е органичното обединение на архитектурата и природата. Напоследък, по-често в дизайна на модерните проекти се отнасят до бионичните принципи, заимствани от живи организми.

Днес архитектурната бионика се е превърнала в отделен архитектурен стил. Той се роди с просто копиране на форми и сега задачата на тази наука започва да приема принципите, организационните характеристики и технически въплъщава ги.

Понякога такъв архитектурен стил се нарича "Екостилем". Всичко, защото основните правила на биониката са:

• търсене на оптимални решения;
• принцип на спестяване на материали;
• принципа на максимална екологична съвместимост;
• принцип на пестене на енергия.

Както можете да видите, биониците в архитектурата са не само впечатляващи форми, но и прогресивни технологии, които позволяват създаването на структура, която отговаря на съвременните изисквания.

Характеристики на архитектурните бионични структури

Въз основа на миналия опит в архитектурата и строителството може да се каже, че всички човешки конструкции са крехки и краткотрайни, ако не използват законите на природата. Бионичните сгради, освен невероятни форми и смели архитектурни решения, имат силата, способността да издържат на неблагоприятни природни явления и катаклизми.

Екстериорът на сградите, построени в този стил може да се види от елементи на релефа, формите, контурите, умело копирали инженер-конструктор с дневна, природни обекти и блестящо олицетворявани от архитекти, строители.

Ако внезапно, когато размишлявате върху архитектурен обект, изглежда, че гледате произведение на изкуството, има голяма вероятност пред вас сграда със стила на биониката. Примери за такива проекти могат да се видят в почти всички столици на държави и големи технологично развити градове в света.

Дизайнът на новото хилядолетие

През 90-те години испанския екип от архитекти създаде проект за сграда, основаващ се на изцяло нова концепция. Тази 300-етажна сграда, чиято височина надвишава 1200 м. Смята се, че движението по тази кула ще се осъществи с помощта на четиристотин вертикални и хоризонтални асансьора, чиято скорост е 15 м / сек. Страната, която се съгласи да спонсорира този проект, беше Китай. За строителството е избран най-гъсто населеният град - Шанхай. Изпълнението на проекта ще разреши демографския проблем на региона.

Кулата ще има напълно бионична структура. Архитектите вярват, че само това ще гарантира силата и издръжливостта на структурата. Прототипът на структурата е кипарисът. Архитектурната композиция ще има не само цилиндрична форма, подобна на дървовиден багаж, но и "корени" - нов вид бионична основа.

Външната облицовка на сградата е пластмасов и въздушнопроницаем материал, имитиращ кората на едно дърво. Системата за кондициониране на този вертикален град ще бъде аналогична на терморегулиращата функция на кожата.

Според прогнозите на учените и архитектите такава сграда няма да остане единствена по рода си. След успешното изпълнение на броя на бионичните сгради в архитектурата на планетата ще се увеличи само.

Бионични сгради около нас

В какви известни произведения е използвана науката за биониците? Примери за такива структури са лесни за намиране. Вземете поне процеса на създаване на Айфеловата кула. От дълго време има слухове, че този 300-метров символ на Франция е построен според чертежите на неизвестен арабски инженер. По-късно, пълната й аналогия със структурата на големия бедрена кост човек.

В допълнение към Айфеловата кула, много примери за бионични структури могат да бъдат намерени по целия свят:

• Операта в Сидни е издигната по аналогия с лотосовото цвете.
• Пекинската национална опера е имитация на водна капка.
• Плувен комплекс в Пекин. Външно повтаря кристалната структура на водната решетка. Удивително дизайнерско решение съчетава полезната възможност дизайна да натрупа енергия от слънцето и впоследствие да го използва за захранване на всички електрически уреди, работещи в сградата.
• Небостъргачът "Аква" изглежда като поток от падаща вода. Намира се в Чикаго.
• Къщата на основателя на архитектурната биология Антонио Гауди е една от първите бионични структури. До днес е запазила естетическата си стойност и остава един от най-популярните туристически обекти в Барселона.

Знанията, необходими за всеки

Обобщавайки, можем спокойно да кажем: всичко, което бионичните изследвания е релевантно и необходимо за развитието на съвременното общество. Всеки трябва да се запознае с научните принципи на биониката. Без тази наука е невъзможно да си представим техническия прогрес в много сфери на човешката дейност. Bionics е нашето бъдеще в пълна хармония с природата.