Bionics slogan: "Naturen vet bäst." Vad är detta för vetenskap? Själva namnet och ett sådant motto får oss att förstå att bionik är kopplat till naturen. Många av oss möter dagligen elementen och resultaten av bionikvetenskapen utan att ens veta om det.
Har du hört talas om bionikvetenskapen?
Biologi är en populär kunskap som vi introduceras för i skolan. Av någon anledning tror många att bionik är en av biologins underavdelningar. Faktum är att detta uttalande inte är helt korrekt. Faktum är att i ordets snäva mening är bionik en vetenskap som studerar levande organismer. Men oftare än inte är vi vana vid att förknippa något annat med denna undervisning. Tillämpad bionik är en vetenskap som kombinerar biologi och teknik.
Ämne och föremål för bionisk forskning
Vad studerar bionik? För att svara på denna fråga måste vi överväga den strukturella uppdelningen av själva undervisningen.
Biologisk bionik utforskar naturen som den är, utan att försöka störa. Syftet med dess studie är de processer som sker i biologiska system.
Teoretisk bionik handlar om studiet av de principer som har setts i naturen och skapar på grundval av dem en teoretiskmodell, ytterligare tillämpad i teknologier.
Praktisk (teknisk) bionik är tillämpningen av teoretiska modeller i praktiken. Så att säga, det praktiska införandet av naturen i den tekniska världen.
Var började det hela?
Den store Leonardo da Vinci kallas bionikens fader. I detta genis register kan man hitta de första försöken på den tekniska förkroppsligandet av naturliga mekanismer. Da Vincis teckningar illustrerar hans önskan att skapa ett flygplan som kan röra sina vingar som en fågel på flykt. En gång i tiden var sådana idéer för djärva för att efterfrågas. De uppmärksammade sig själva mycket senare.
Den första att tillämpa principerna för bionik i arkitektur var Antoni Gaudí y Curnet. Hans namn är fast inpräglat i denna vetenskaps historia. De arkitektoniska strukturerna designade av den store Gaudi var imponerande när de byggdes, och de orsakar samma glädje många år senare bland moderna observatörer.
Nästa person som stödde idén om symbios mellan natur och teknik var Rudolf Steiner. Under hans ledning började den utbredda användningen av bioniska principer i utformningen av byggnader.
Etableringen av bionik som en oberoende vetenskap skedde först 1960 vid ett vetenskapligt symposium i Daytona.
Utvecklingen av datorteknik och matematisk modellering gör att moderna arkitekter kan förkroppsliga ledtrådarna i naturen mycket snabbare och med större noggrannhet i arkitektur och andra industrier.
Naturliga prototyper av tekniska uppfinningar
Enklastett exempel på manifestationen av bionikvetenskapen är uppfinningen av gångjärn. Ett välbekant fäste baserat på principen om rotation av en del av strukturen runt en annan. Denna princip används av snäckskal för att kontrollera sina två vingar och vid behov öppna eller stänga dem. Stillahavsgiganten hjärtmusslor når storlekar på 15-20 cm. Gångjärnsprincipen för att koppla ihop sina skal är tydligt synlig för blotta ögat. Små representanter för denna art använder samma metod för att fixera ventilerna.
I vardagen använder vi ofta en mängd olika pincett. Den vassa och fästingliknande näbben hos gudwitan blir en naturlig analog till en sådan anordning. Dessa fåglar använder en tunn näbb för att sticka in den i mjuk jord och ta ut små skalbaggar, maskar etc.
Många moderna enheter och enheter är utrustade med sugkoppar. Till exempel används de för att förbättra designen av benen på olika köksapparater för att förhindra att de glider under drift. Dessutom är speciella skor för fönsterputsare i höghus utrustade med sugkoppar för att säkerställa deras säker fixering. Denna enkla apparat är också lånad från naturen. Lövgrodan, som har sossar på fötterna, håller sig ovanligt skickligt på släta och hala växtblad, och bläckfisken behöver dem för nära kontakt med sina offer.
Du kan hitta många sådana exempel. Bionics är precis den vetenskap som hjälper en person att låna tekniska lösningar från naturen för sina uppfinningar.
Vem är den första - naturen ellermänniskor?
Ibland händer det att den eller den här uppfinningen av mänskligheten länge har "patentats" av naturen. Det vill säga att uppfinnare, när de skapar något, inte kopierar, utan kommer själva med en teknik eller en funktionsprincip, och senare visar det sig att detta har funnits i naturen länge, och man kunde helt enkelt kika och adoptera.
Detta hände med den vanliga kardborren, som används av en person för att fästa kläder. Det har bevisats att i strukturen av fågelfjädrar används krokar även för att koppla tunna skägg till varandra, liknande de som finns på kardborreband.
I strukturen av fabriksrör finns det en analogi med de ihåliga stjälkarna på spannmål. Den längsgående förstärkningen som används i rören liknar sklerenkymbanden i stammen. Stålförstyvningsringar - mellanrum. Den tunna huden på utsidan av stammen är en analog av spiralförstärkning i strukturen av rör. Trots strukturens kolossala likhet uppfann forskare självständigt just en sådan metod för att bygga fabriksrör och såg först senare identiteten hos en sådan struktur med naturliga element.
Bionik och medicin
Användningen av bionik inom medicin gör det möjligt att rädda många patienters liv. Oavbrutet pågår ett arbete med att skapa konstgjorda organ som kan fungera i symbios med människokroppen.
Dansken Dennis Aabo var den första att testa en bionisk protes. Han tappade hälften av sin arm, men nu har han förmågan att uppfatta föremål genom beröring med hjälp av läkares uppfinning. Hans proteskopplad till nervändarna på den drabbade extremiteten. Konstgjorda fingersensorer kan samla in information om att röra vid föremål och överföra den till hjärnan. Designen är ännu inte färdigställd för tillfället, den är väldigt skrymmande vilket gör det svårt att använda den i vardagen, men även nu kan denna teknik kallas en riktig upptäckt.
All forskning i denna riktning är helt baserad på att kopiera naturliga processer och mekanismer och deras tekniska implementering. Detta är medicinsk bionik. Recensioner av forskare säger att deras verk snart kommer att göra det möjligt att byta utslitna levande mänskliga organ och använda mekaniska prototyper istället. Detta kommer verkligen att bli det största genombrottet inom medicin.
Bionics in architecture
Arkitektonisk och byggnadsbionik är en speciell gren av bionisk vetenskap, vars uppgift är den organiska återföreningen av arkitektur och natur. Nyligen, allt oftare, när de designar moderna strukturer, vänder de sig till bioniska principer lånade från levande organismer.
Idag har arkitektonisk bionik blivit en separat arkitektonisk stil. Det föddes från en enkel kopiering av formulär, och nu har denna vetenskaps uppgift blivit att anta principerna, organisatoriska egenskaper och tekniskt implementera dem.
Ibland kallas denna arkitektoniska stil för ekostil. Detta beror på att de grundläggande reglerna för bionik är:
- sök efter optimala lösningar;
- principen för att spara material;
- principen om maximal hållbarhet;
- energisparprincip.
Som du kan se är bionik i arkitektur inte bara imponerande former, utan också avancerad teknik som gör att du kan skapa en struktur som uppfyller moderna krav.
Karakteristika för arkitektoniska bioniska strukturer
Baserat på tidigare erfarenheter inom arkitektur och konstruktion kan vi säga att alla mänskliga strukturer är ömtåliga och kortlivade om de inte använder naturlagarna. Bioniska byggnader har, förutom fantastiska former och djärva arkitektoniska lösningar, hållbarhet, förmågan att motstå negativa naturfenomen och katastrofer.
I exteriören av byggnader byggda i denna stil kan element av reliefer, former, konturer ses, skickligt kopierade av designingenjörer från levande, naturliga föremål och mästerligt förkroppsligade av arkitekter-byggare.
Om det plötsligt, när du överväger ett arkitektoniskt föremål, verkar som att du tittar på ett konstverk, med stor sannolikhet har du en byggnad i bionisk stil. Exempel på sådana strukturer kan ses i nästan alla huvudstäder i länder och stora tekniskt avancerade städer i världen.
Konstruktionen av det nya millenniet
På 90-talet skapade ett spanskt team av arkitekter ett byggprojekt baserat på ett helt nytt koncept. Detta är en byggnad på 300 våningar, vars höjd kommer att överstiga 1200 m. Det är planerat att rörelsen längs detta torn ska ske med hjälp av fyrahundra vertikala och horisontella hissar, vars hastighet är 15 m/s. Land,gick med på att sponsra detta projekt, var Kina. Den mest tätbefolkade staden, Shanghai, valdes ut för konstruktion. Genomförandet av projektet kommer att lösa det demografiska problemet i regionen.
Tornet kommer att ha en helt bionisk struktur. Arkitekter tror att endast detta kan säkerställa strukturens styrka och hållbarhet. Prototypen av strukturen är ett cypressträd. Den arkitektoniska kompositionen kommer inte bara att ha en cylindrisk form som liknar en trädstam, utan också "rötter" - en ny sorts bionisk grund.
Byggnadens yttre täckning är ett plastmaterial som andas och imiterar barken på ett träd. Luftkonditioneringssystemet i denna vertikala stad kommer att vara analogt med hudens värmereglerande funktion.
Enligt forskares och arkitekters prognoser kommer en sådan byggnad inte att förbli den enda i sitt slag. Efter framgångsrik implementering kommer antalet bioniska strukturer i planetens arkitektur bara att öka.
Bioniska byggnader runt oss
I vilka kända skapelser användes vetenskapen om bionik? Exempel på sådana strukturer är lätta att hitta. Ta åtminstone processen att skapa Eiffeltornet. Under lång tid gick det rykten om att denna 300 meter långa symbol för Frankrike byggdes enligt ritningarna av en okänd arabisk ingenjör. Senare avslöjades dess fullständiga analogi med strukturen hos den mänskliga tibia.
Förutom Eiffeltornet finns det många exempel på bioniska strukturer över hela världen:
- Operahuset i Sydney byggdes på samma sätt som en lotusblomma.
- PekingNational Opera House - imitation av en vattendroppe.
- Simanläggning i Peking. Utåt upprepar det vattengittrets kristallstruktur. En fantastisk designlösning kombinerar strukturens användbara förmåga att ackumulera solenergi och sedan använda den för att driva alla elektriska apparater som finns i byggnaden.
- Aqua-skyskrapan ser ut som en ström av fallande vatten. Beläget i Chicago.
- Huset till grundaren av arkitektonisk bionik, Antoni Gaudí, är en av de första bioniska strukturerna. Fram till idag har den behållit sitt estetiska värde och är fortfarande en av de mest populära turistattraktionerna i Barcelona.
Kunskap alla behöver
Sammanfattningsvis kan vi lugnt säga: allt som bionik studerar är relevant och nödvändigt för utvecklingen av det moderna samhället. Alla borde bli bekanta med bionikens vetenskapliga principer. Utan denna vetenskap är det omöjligt att föreställa sig tekniska framsteg inom många områden av mänsklig verksamhet. Bionics är vår framtid i fullständig harmoni med naturen.
