Bionics slagspreuk: "Die natuur weet die beste." Watter soort wetenskap is dit? Die einste naam en so 'n leuse laat ons verstaan dat bionika met die natuur verbind word. Baie van ons kom daagliks die elemente en resultate van die wetenskap van bionika teë sonder dat ons dit eers weet.
Het jy al gehoor van die wetenskap van bionika?
Biologie is 'n gewilde kennis waaraan ons by die skool kennis gemaak het. Om een of ander rede glo baie dat bionika een van die onderafdelings van biologie is. Trouens, hierdie stelling is nie heeltemal akkuraat nie. Inderdaad, in die eng sin van die woord is bionika 'n wetenskap wat lewende organismes bestudeer. Maar meer dikwels as nie, is ons gewoond daaraan om iets anders met hierdie lering te assosieer. Toegepaste bionika is 'n wetenskap wat biologie en tegnologie kombineer.
Onderwerp en voorwerp van bioniese navorsing
Wat bestudeer bionika? Om hierdie vraag te beantwoord, moet ons die strukturele verdeling van die onderrig self oorweeg.
Biologiese bionika verken die natuur soos dit is, sonder om te probeer inmeng. Die doel van die studie is die prosesse wat binne biologiese sisteme plaasvind.
Teoretiese bionika handel oor die studie van daardie beginsels wat in die natuur gesien is, en skep op grond daarvan 'n teoretiesemodel, verder toegepas in tegnologieë.
Praktiese (tegniese) bionika is die toepassing van teoretiese modelle in die praktyk. So te sê, die praktiese invoering van die natuur in die tegniese wêreld.
Waar het dit alles begin?
Die groot Leonardo da Vinci word die vader van bionika genoem. In die rekords van hierdie genie kan 'n mens die eerste pogings tot die tegniese beliggaming van natuurlike meganismes vind. Da Vinci se tekeninge illustreer sy begeerte om 'n vliegtuig te skep wat sy vlerke soos 'n voël in vlug kan beweeg. Op 'n tyd was sulke idees te gewaagd om in aanvraag te wees. Hulle het baie later die aandag op hulself gevestig.
Die eerste wat die beginsels van bionika in argitektuur toegepas het, was Antoni Gaudí y Curnet. Sy naam is stewig ingeprent in die geskiedenis van hierdie wetenskap. Die argitektoniese strukture wat deur die groot Gaudi ontwerp is, was indrukwekkend ten tyde van hul konstruksie, en hulle veroorsaak baie jare later dieselfde genot onder moderne waarnemers.
Die volgende persoon wat die idee van simbiose van die natuur en tegnologie ondersteun het, was Rudolf Steiner. Onder sy leierskap het die wydverspreide gebruik van bioniese beginsels in die ontwerp van geboue begin.
Die vestiging van bionika as 'n onafhanklike wetenskap het eers in 1960 by 'n wetenskaplike simposium in Daytona plaasgevind.
Die ontwikkeling van rekenaartegnologie en wiskundige modellering stel moderne argitekte in staat om die leidrade van die natuur baie vinniger en met groter akkuraatheid in argitektuur en ander industrieë te beliggaam.
Natuurlike prototipes van tegniese uitvindings
Maklikste'n voorbeeld van die manifestasie van die wetenskap van bionika is die uitvinding van skarniere. 'n Bekende montering gebaseer op die beginsel van rotasie van een deel van die struktuur om 'n ander. Hierdie beginsel word deur skulpe gebruik om hul twee vlerke te beheer en, indien nodig, oop of toe te maak. Pasifiese reuse kokkels bereik groottes van 15-20 cm. Die skarnierbeginsel om hul skulpe te verbind is duidelik met die blote oog sigbaar. Klein verteenwoordigers van hierdie spesie gebruik dieselfde metode om die kleppe vas te maak.
In die alledaagse lewe gebruik ons dikwels 'n verskeidenheid tweezers. Die skerp en bosluisagtige snawel van die grootwit word 'n natuurlike analoog van so 'n toestel. Hierdie voëls gebruik 'n dun snawel om dit in sagte grond vas te steek en klein kewers, wurms, ens uit te haal.
Baie moderne toestelle en toestelle is toegerus met suigkoppe. Hulle word byvoorbeeld gebruik om die ontwerp van die bene van verskeie kombuistoestelle te verbeter om te verhoed dat dit gly tydens werking. Spesiale skoene vir vensterskoonmakers van hoë geboue is ook toegerus met suigkoppies om hul veilige bevestiging te verseker. Hierdie eenvoudige toestel is ook van die natuur geleen. Die boompadda, met suiers aan sy voete, hou buitengewoon behendig op gladde en gladde blare van plante, en die seekat het hulle nodig vir noue kontak met sy slagoffers.
Jy kan baie sulke voorbeelde vind. Bionika is presies die wetenskap wat 'n persoon help om tegniese oplossings van die natuur te leen vir sy uitvindings.
Wie is die eerste - natuur ofmense?
Soms gebeur dit dat hierdie of daardie uitvinding van die mensdom lank reeds van nature "gepatenteer" is. Dit wil sê, uitvinders, wanneer hulle iets skep, kopieer nie, maar kom self met 'n tegnologie of 'n werkingsbeginsel, en later blyk dit dat dit al lank in die natuur bestaan en 'n mens kan eenvoudig loer en aanneem.
Dit het gebeur met die gewone Velcro, wat deur 'n persoon gebruik word om klere vas te maak. Dit is bewys dat in die struktuur van voëlvere, hake ook gebruik word om dun baarde aan mekaar te verbind, soortgelyk aan dié wat op klittenband gevind word.
In die struktuur van fabriekspype is daar 'n analogie met die hol stamme van graan. Die longitudinale versterking wat in die pype gebruik word, is soortgelyk aan die sklerenchiembande in die stam. Staal verstewing ringe - tussenruimtes. Die dun vel aan die buitekant van die stam is 'n analoog van spiraalversterking in die struktuur van pype. Ten spyte van die kolossale ooreenkoms van die struktuur, het wetenskaplikes onafhanklik net so 'n metode uitgevind om fabriekspype te bou, en eers later die identiteit van so 'n struktuur met natuurlike elemente gesien.
Bionika en medisyne
Die gebruik van bionika in medisyne maak dit moontlik om die lewens van baie pasiënte te red. Onophoudelik word daar gewerk om kunsmatige organe te skep wat in simbiose met die menslike liggaam kan funksioneer.
Deen Dennis Aabo was die eerste om 'n bioniese prostese te toets. Hy het die helfte van sy arm verloor, maar nou het hy die vermoë om voorwerpe deur aanraking te waarneem deur die uitvinding van dokters te gebruik. Sy prostesegekoppel aan die senuwee-eindpunte van die aangetaste ledemaat. Kunsmatige vingersensors is in staat om inligting te versamel oor voorwerpe wat aanraak en dit na die brein oor te dra. Die ontwerp is nog nie op die oomblik gefinaliseer nie, dit is baie lywig, wat dit moeilik maak om dit in die alledaagse lewe te gebruik, maar selfs nou kan hierdie tegnologie 'n ware ontdekking genoem word.
Alle navorsing in hierdie rigting is geheel en al gebaseer op die kopiëring van natuurlike prosesse en meganismes en die tegniese implementering daarvan. Dit is mediese bionika. Resensies van wetenskaplikes sê dat hul werke dit binnekort moontlik sal maak om verslete lewende menslike organe te verander en eerder meganiese prototipes te gebruik. Dit sal werklik die grootste deurbraak in medisyne wees.
Bionika in argitektuur
Argitektoniese en boubiotika is 'n spesiale tak van bioniese wetenskap, waarvan die taak die organiese hereniging van argitektuur en natuur is. Onlangs, meer en meer dikwels, wanneer moderne strukture ontwerp word, wend hulle hulle tot bioniese beginsels wat van lewende organismes ontleen is.
Vandag het argitektoniese bionika 'n aparte argitektoniese styl geword. Dit is gebore uit 'n eenvoudige kopiëring van vorms, en nou het die taak van hierdie wetenskap geword om die beginsels, organisatoriese kenmerke aan te neem en dit tegnies te implementeer.
Soms word hierdie argitektoniese styl eko-styl genoem. Dit is omdat die basiese reëls van bionika is:
- soek vir optimale oplossings;
- beginsel om materiaal te spaar;
- beginsel van maksimum volhoubaarheid;
- energiebesparingsbeginsel.
Soos jy kan sien, is bionika in argitektuur nie net indrukwekkende vorms nie, maar ook gevorderde tegnologieë wat jou toelaat om 'n struktuur te skep wat aan moderne vereistes voldoen.
Kenmerke van argitektoniese bioniese strukture
Gegrond op vorige ervaring in argitektuur en konstruksie, kan ons sê dat alle menslike strukture broos en van korte duur is as hulle nie die natuurwette gebruik nie. Bioniese geboue, benewens wonderlike vorms en gewaagde argitektoniese oplossings, het duursaamheid, die vermoë om ongunstige natuurverskynsels en rampspoed te weerstaan.
In die buitekant van geboue wat in hierdie styl gebou is, kan elemente van reliëfs, vorms, kontoere gesien word, vaardig gekopieer deur ontwerpingenieurs uit lewende, natuurlike voorwerpe en meesterlik beliggaam deur argitekte-bouers.
As dit skielik, wanneer jy 'n argitektoniese voorwerp oorweeg, lyk asof jy na 'n kunswerk kyk, het jy met 'n hoë waarskynlikheid 'n gebou in die bioniese styl. Voorbeelde van sulke strukture kan in byna alle hoofstede van lande en groot tegnologies gevorderde stede van die wêreld gesien word.
Die konstruksie van die nuwe millennium
Terug in die 90's het 'n Spaanse span argitekte 'n bouprojek geskep wat gebaseer is op 'n heeltemal nuwe konsep. Dit is 'n gebou van 300 verdiepings, waarvan die hoogte 1200 m sal oorskry. Daar word beplan dat die beweging langs hierdie toring sal plaasvind met behulp van vierhonderd vertikale en horisontale hysbakke, waarvan die spoed 15 m/s is. land,ingestem om hierdie projek te borg, was China. Die mees digbevolkte stad, Sjanghai, is vir konstruksie gekies. Die implementering van die projek sal die demografiese probleem van die streek oplos.
Die toring sal 'n ten volle bioniese struktuur hê. Argitekte glo dat slegs dit die sterkte en duursaamheid van die struktuur kan verseker. Die prototipe van die struktuur is 'n sipresboom. Die argitektoniese samestelling sal nie net 'n silindriese vorm soortgelyk aan 'n boomstam hê nie, maar ook "wortels" - 'n nuwe soort bioniese fondasie.
Die buitebedekking van die gebou is 'n plastiese en asemende materiaal wat die bas van 'n boom naboots. Die lugversorgingstelsel van hierdie vertikale stad sal analoog wees aan die hitteregulerende funksie van die vel.
Volgens die voorspellings van wetenskaplikes en argitekte sal so 'n gebou nie die enigste in sy soort bly nie. Na suksesvolle implementering sal die aantal bioniese strukture in die argitektuur van die planeet net toeneem.
Bioniese geboue rondom ons
In watter bekende skeppings is die wetenskap van bionika gebruik? Voorbeelde van sulke strukture is maklik om te vind. Neem ten minste die proses om die Eiffeltoring te skep. Vir 'n lang tyd was daar gerugte dat hierdie 300-meter simbool van Frankryk gebou is volgens die tekeninge van 'n onbekende Arabiese ingenieur. Later is die volledige analogie daarvan met die struktuur van die menslike tibia geopenbaar.
Benewens die Eiffeltoring, is daar baie voorbeelde van bioniese strukture regoor die wêreld:
- Die Sydney Operahuis is soortgelyk aan 'n lotusblom gebou.
- BeijingNasionale Operahuis - nabootsing van 'n waterdruppel.
- Swemkompleks in Beijing. Uiterlik herhaal dit die kristalstruktuur van die waterrooster. 'n Fantastiese ontwerpoplossing kombineer die nuttige vermoë van die struktuur om sonenergie op te bou en dit dan te gebruik om alle elektriese toestelle wat in die gebou werksaam is aan te dryf.
- Die Aqua-wolkekrabber lyk soos 'n stroom vallende water. Geleë in Chicago.
- Die huis van die stigter van argitektoniese bionika, Antoni Gaudí, is een van die eerste bioniese strukture. Tot vandag toe het dit sy estetiese waarde behou en bly dit een van die gewildste toeristeplekke in Barcelona.
Kennis wat almal nodig het
Opsomming, ons kan gerus sê: alles wat bionika bestudeer is relevant en nodig vir die ontwikkeling van die moderne samelewing. Almal behoort vertroud te raak met die wetenskaplike beginsels van bionika. Sonder hierdie wetenskap is dit onmoontlik om tegnologiese vooruitgang op baie gebiede van menslike aktiwiteit voor te stel. Bionika is ons toekoms in volkome harmonie met die natuur.
