Bionics-slogan: "Naturen ved bedst." Hvad er det for en videnskab? Selve navnet og sådan et motto får os til at forstå, at bionik er forbundet med naturen. Mange af os møder dagligt elementerne og resultaterne af bionikkens videnskab uden selv at vide det.
Har du hørt om bionikkens videnskab?
Biologi er en populær viden, som vi bliver introduceret til i skolen. Af en eller anden grund tror mange, at bionik er en af biologiens underafsnit. Faktisk er denne udtalelse ikke helt korrekt. Faktisk er bionik i ordets snævre betydning en videnskab, der studerer levende organismer. Men oftest er vi vant til at forbinde noget andet med denne undervisning. Anvendt bionik er en videnskab, der kombinerer biologi og teknologi.
Emne og genstand for bionisk forskning
Hvad studerer bionik? For at besvare dette spørgsmål skal vi overveje den strukturelle opdeling af selve undervisningen.
Biologisk bionik udforsker naturen, som den er, uden at forsøge at blande sig. Formålet med dens undersøgelse er de processer, der foregår inde i biologiske systemer.
Teoretisk bionik beskæftiger sig med studiet af de principper, der er blevet set i naturen, og skaber på deres grundlag en teoretiskmodel, yderligere anvendt i teknologier.
Praktisk (teknisk) bionik er anvendelsen af teoretiske modeller i praksis. Så at sige, den praktiske introduktion af naturen i den tekniske verden.
Hvor startede det hele?
Den store Leonardo da Vinci kaldes bionikkens fader. I optegnelserne om dette geni kan man finde de første forsøg på den tekniske legemliggørelse af naturlige mekanismer. Da Vincis tegninger illustrerer hans ønske om at skabe et fly, der er i stand til at bevæge sine vinger som en fugl i flugt. På et tidspunkt var sådanne ideer for dristige til at være efterspurgte. De henledte opmærksomheden på sig selv meget senere.
Den første til at anvende bionikkens principper i arkitektur var Antoni Gaudí y Curnet. Hans navn er fast indprentet i denne videnskabs historie. De arkitektoniske strukturer designet af den store Gaudi var imponerende på tidspunktet for deres konstruktion, og de vækker den samme glæde mange år senere blandt moderne iagttagere.
Den næste person, der støttede ideen om symbiose mellem natur og teknologi, var Rudolf Steiner. Under hans ledelse begyndte den udbredte brug af bioniske principper i design af bygninger.
Etableringen af bionik som en uafhængig videnskab skete først i 1960 ved et videnskabeligt symposium i Daytona.
Udviklingen af computerteknologi og matematisk modellering giver moderne arkitekter mulighed for at legemliggøre naturens spor meget hurtigere og med større nøjagtighed i arkitektur og andre industrier.
Naturlige prototyper af tekniske opfindelser
Det nemmesteet eksempel på manifestationen af bionikkens videnskab er opfindelsen af hængsler. En velkendt montering baseret på princippet om rotation af en del af strukturen omkring en anden. Dette princip bruges af muslingeskaller til at kontrollere deres to vinger og om nødvendigt åbne eller lukke dem. Stillehavsgigantiske hjertemuslinger når størrelser på 15-20 cm. Hængselsprincippet ved at forbinde deres skaller er tydeligt synligt med det blotte øje. Små repræsentanter for denne art bruger den samme metode til fastgørelse af ventilerne.
I hverdagen bruger vi ofte en række forskellige pincet. Godwittens skarpe og flåtlignende næb bliver en naturlig analog til en sådan enhed. Disse fugle bruger et tyndt næb til at stikke det ind i blød jord og fjerne små biller, orme osv.
Mange moderne enheder og enheder er udstyret med sugekopper. For eksempel bruges de til at forbedre designet af benene på forskellige køkkenmaskiner for at forhindre dem i at glide under drift. Også specielle sko til vinduespudsere i højhuse er udstyret med sugekopper for at sikre deres sikre fiksering. Denne simple enhed er også lånt fra naturen. Løvfrøen, der har sugekopper på fødderne, holder usædvanligt behændigt på glatte og glatte blade af planter, og blæksprutten har brug for dem til tæt kontakt med sine ofre.
Du kan finde mange sådanne eksempler. Bionics er præcis den videnskab, der hjælper en person med at låne tekniske løsninger fra naturen til sine opfindelser.
Hvem er den første - natur ellermennesker?
Nogle gange sker det, at denne eller hin opfindelse af menneskeheden længe har været "patenteret" af naturen. Det vil sige, at opfindere, når de skaber noget, ikke kopierer, men selv kommer med en teknologi eller et driftsprincip, og senere viser det sig, at dette har eksisteret i naturen i lang tid, og man kunne simpelthen kigge og adoptere.
Dette skete med den sædvanlige velcro, som bruges af en person til at fastgøre tøj. Det er bevist, at i strukturen af fuglefjer bruges kroge også til at forbinde tynde skæg med hinanden, svarende til dem, der findes på velcro.
I strukturen af fabriksrør er der en analogi med de hule stængler af korn. Den langsgående armering, der anvendes i rørene, ligner sclerenchymbåndene i stilken. Stålafstivningsringe - mellemrum. Den tynde hud på ydersiden af stilken er en analog af spiralforstærkning i strukturen af rør. På trods af strukturens kolossale lighed opfandt videnskabsmænd uafhængigt netop en sådan metode til at bygge fabriksrør og så først senere identiteten af en sådan struktur med naturlige elementer.
Bionik og medicin
Brugen af bionik i medicin gør det muligt at redde mange patienters liv. Ustandseligt arbejdes der på at skabe kunstige organer, der kan fungere i symbiose med den menneskelige krop.
Danskeren Dennis Aabo var den første til at teste en bionisk protese. Han mistede halvdelen af sin arm, men nu har han evnen til at opfatte genstande ved berøring ved hjælp af lægers opfindelse. Hans proteseforbundet med nerveenderne af det berørte lem. Kunstige fingersensorer er i stand til at indsamle information om at røre ved genstande og overføre den til hjernen. Designet er endnu ikke færdiggjort i øjeblikket, det er meget omfangsrigt, hvilket gør det svært at bruge det i hverdagen, men allerede nu kan denne teknologi kaldes en rigtig opdagelse.
Al forskning i denne retning er udelukkende baseret på kopiering af naturlige processer og mekanismer og deres tekniske implementering. Dette er medicinsk bionik. Anmeldelser af videnskabsmænd siger, at deres værker snart vil gøre det muligt at ændre slidte levende menneskelige organer og bruge mekaniske prototyper i stedet. Dette vil virkelig være det største gennembrud inden for medicin.
Bionik i arkitektur
Arkitektonisk og bygningsbionik er en særlig gren af bionisk videnskab, hvis opgave er den organiske genforening af arkitektur og natur. For nylig, oftere og oftere, når de designer moderne strukturer, henvender de sig til bioniske principper lånt fra levende organismer.
I dag er arkitektonisk bionik blevet en separat arkitektonisk stil. Det blev født ud fra en simpel kopiering af formularer, og nu er denne videnskabs opgave blevet at adoptere principperne, organisatoriske funktioner og teknisk implementere dem.
Nogle gange kaldes denne arkitektoniske stil for øko-stil. Dette skyldes, at de grundlæggende regler for bionik er:
- søg efter optimale løsninger;
- princippet om at spare materialer;
- princippet om maksimal bæredygtighed;
- energibesparelsesprincip.
Som du kan se, er bionik i arkitektur ikke kun imponerende former, men også avancerede teknologier, der giver dig mulighed for at skabe en struktur, der opfylder moderne krav.
Karakteristika ved arkitektoniske bioniske strukturer
Baseret på tidligere erfaringer inden for arkitektur og byggeri kan vi sige, at alle menneskelige strukturer er skrøbelige og kortvarige, hvis de ikke bruger naturens love. Bioniske bygninger har, ud over fantastiske former og dristige arkitektoniske løsninger, holdbarhed, evnen til at modstå ugunstige naturfænomener og katastrofer.
I det ydre af bygninger bygget i denne stil kan elementer af relieffer, former, konturer ses, dygtigt kopieret af designingeniører fra levende, naturlige objekter og mesterligt inkarneret af arkitekter-byggere.
Hvis det pludselig, når du overvejer et arkitektonisk objekt, ser ud til, at du ser på et kunstværk, har du med stor sandsynlighed en bygning i bionisk stil. Eksempler på sådanne strukturer kan ses i næsten alle hovedstæder i lande og store teknologisk avancerede byer i verden.
Opførelsen af det nye årtusinde
Tilbage i 90'erne skabte et spansk team af arkitekter et byggeprojekt baseret på et helt nyt koncept. Dette er en 300-etagers bygning, hvis højde vil overstige 1200 m. Det er planlagt, at bevægelsen langs dette tårn vil finde sted ved hjælp af fire hundrede lodrette og vandrette elevatorer, hvis hastighed er 15 m/s. Land,accepterede at sponsorere dette projekt, var Kina. Den tættest befolkede by, Shanghai, blev valgt til byggeri. Gennemførelsen af projektet vil løse det demografiske problem i regionen.
Tårnet vil have en fuldt bionisk struktur. Arkitekter mener, at kun dette kan sikre strukturens styrke og holdbarhed. Prototypen af strukturen er et cyprestræ. Den arkitektoniske sammensætning vil ikke kun have en cylindrisk form, der ligner en træstamme, men også "rødder" - en ny slags bionisk fundament.
Den ydre beklædning af bygningen er et plastik og åndbart materiale, der efterligner et træs bark. Klimaanlægget i denne lodrette by vil være analogt med hudens varmeregulerende funktion.
Ifølge videnskabsmænds og arkitekters prognoser vil en sådan bygning ikke forblive den eneste af sin slags. Efter vellykket implementering vil antallet af bioniske strukturer i planetens arkitektur kun stige.
Bioniske bygninger omkring os
I hvilke berømte kreationer blev bionikkens videnskab brugt? Eksempler på sådanne strukturer er lette at finde. Tag i det mindste processen med at skabe Eiffeltårnet. I lang tid var der rygter om, at dette 300 meter lange symbol på Frankrig blev bygget efter tegningerne af en ukendt arabisk ingeniør. Senere blev dens fuldstændige analogi med strukturen af det menneskelige skinneben afsløret.
Ud over Eiffeltårnet er der mange eksempler på bioniske strukturer over hele verden:
- Operahuset i Sydney blev bygget på samme måde som en lotusblomst.
- BeijingNational Opera House - efterligning af en vanddråbe.
- Svømmekompleks i Beijing. Udadtil gentager den vandgitterets krystalstruktur. En fantastisk designløsning kombinerer strukturens nyttige evne til at akkumulere solenergi og derefter bruge den til at drive alle elektriske apparater, der er i drift i bygningen.
- Aqua-skyskraberen ligner en strøm af faldende vand. Beliggende i Chicago.
- Huset til grundlæggeren af arkitektonisk bionik, Antoni Gaudí, er en af de første bioniske strukturer. Indtil i dag har det bevaret sin æstetiske værdi og er stadig et af de mest populære turiststeder i Barcelona.
Viden alle har brug for
Opsummering kan vi roligt sige: alt, hvad bionik studerer, er relevant og nødvendigt for udviklingen af det moderne samfund. Alle bør stifte bekendtskab med bionikkens videnskabelige principper. Uden denne videnskab er det umuligt at forestille sig teknologiske fremskridt inden for mange områder af menneskelig aktivitet. Bionics er vores fremtid i fuldstændig harmoni med naturen.
