Біоніка - це якась наука? Що вивчає біоніка? Застосування біоніки

Гасло біоніки: «Природа знає краще». Що ж це за наука така? Вже сама назва і такий девіз дають нам зрозуміти, що біоніка пов'язана з природою. Багато хто з нас щодня стикаються з елементами і результатами діяльності науки біоніки, навіть не підозрюючи про це.

Ви чули про таку науку, як біоніка?

Біологія - популярне знання, з яким нас знайомлять ще в школі. Чомусь багато хто вважає, що біоніка - один з підрозділів біології. Насправді це твердження не зовсім точне. Дійсно, у вузькому сенсі слова біоніка - це наука, що вивчає живі організми. Але найчастіше ми звикли асоціювати з цим вченням щось інше. Прикладна біоніка - наука, яка поєднує в собі біологію і техніку.

біоніка це

Предмет і об'єкт біонічних досліджень

Що вивчає біоніка? Щоб відповісти на це питання, потрібно розглянути структурний поділ самого вчення.

Біологічна біоніка досліджує природу такою, яка вона є, без спроби втручання. Об'єктом її вивчення є процеси, що відбуваються всередині біологічних систем.

Теоретична біоніка займається вивченням тих принципів, які були помічені в природі, і на їх основі створює теоретичну модель, надалі застосовувану в технологіях.

Практична (технічна) біоніка - це застосування теоретичних моделей на практиці. Так би мовити, практичне впровадження природи в технічний світ.

Звідки все починалося?

Батьком біоніки називають великого Леонардо да Вінчі. У записах цього генія можна знайти перші спроби технічного втілення природних механізмів. Креслення да Вінчі ілюструють його прагнення створити літальний апарат, здатний рухати крилами, як при польоті птиці. Свого часу такі ідеї були занадто зухвалими, щоб стати затребуваними. Вони змусили звернути на себе увагу значно пізніше.

Першим, хто став застосовувати принципи біоніки в архітектурі, був Антоні Гауді-і-Курнет. Його ім'я міцно надруковано в історію цієї науки. Архітектурні споруди за проектами великого Гауді вражали в момент їх споруди, і таке ж захоплення вони викликають через багато років у сучасних спостерігачів.

біоніка приклади

Наступним, хто підтримав ідею симбіозу природи і технологій, став Рудольф Штайнер. Під його керівництвом почалося широке застосування біонічних принципів у проектуванні будинків.

Затвердження біоніки як самостійної науки відбулося лише в 1960 році на науковому симпозіумі в Дайтоні.

Розвиток комп'ютерної техніки та математичного моделювання дозволяють сучасним архітекторам набагато швидше і з більшою точністю втілювати в архітектурі та інших галузях підказки природи.

Природні прототипи технічних винаходів

Найпростішим прикладом прояву науки біоніки є винахід шарнірів. Всім знайоме кріплення, засноване на принципі обертання однієї частини конструкції навколо іншої. Такий принцип використовують морські черепашки, для того щоб управляти двома своїми стулками і по потребі відкривати їх або закривати. Тихоокеанські сердцевідка-велетні досягають розмірів 15-20 см. Шарнірний принцип в з'єднанні їх черепашок добре проглядається неозброєним поглядом. Дрібні представники цього виду застосовують такий же спосіб фіксації стулок.

У побуті ми часто використовуємо різноманітні пінцети. Природним аналогом такого приладу стає гострий і клещеобразний дзьоб веретенника. Ці птахи застосовують тонкий дзьоб, встромляючи його в м'яку грунт і дістаючи звідти дрібних жуків, хробаків та інше.

Багато сучасних приладів і пристосування оснащені присосками. Наприклад, їх використовують для удосконалення конструкцій ніжок різних кухонних пристосувань, щоб уникнути їх ковзання під час роботи. Також присосками оснащують спеціальне взуття мийників вікон висотних будівель для забезпечення їх безпечної фіксації. Це нехитре пристосування теж запозичена у природи. Квакша, маючи на ногах присоски, надзвичайно спритно тримається на гладких і слизьких листі рослин, а восьминогу вони необхідні для тісного контакту зі своїми жертвами.

що вивчає біоніка

Можна знайти безліч таких прикладів. Біоніка - це якраз та наука, яка допомагає людині запозичувати у природи технічні рішення для своїх винаходів.

Хто перший - природа чи люди?

Іноді трапляється, що той або інший винахід людства вже давно «запатентовано» природою. Тобто винахідники, створюючи щось, що не копіюють, а придумують самі технологію або принцип роботи, а пізніше виявляється, що в природній природі це вже давно існує, і можна було просто підглянути і перейняти.

Так сталося зі звичайною липучою застібкою, яка використовується людиною для застібання одягу. Було доведено, що в будові пір'я птахів для зчеплення тонких бородочек між собою теж застосовуються гачечки, подібно до тих, які є на застібці-липучці.

У будові фабричних труб спостерігається аналогія з порожніми стеблами злаків. Поздовжня арматура, використовувана в трубах, подібна зі склеренхімнимі тяжами в стеблі. Сталеві кільця жорсткості - міжвузля. Тонка шкірка із зовнішнього боку стебла - це аналог спіральної арматури в будові труб. Незважаючи на колосальне подібність структури, вчені самостійно винайшли саме такий метод споруди фабричних труб, а вже пізніше побачили тотожність такої будови з природними елементами.

Біоніка і медицина

Застосування біоніки в медицині дає можливість врятувати життя багатьом пацієнтам. Чи не припиняючись, ведуться роботи зі створення штучних органів, здатних функціонувати в симбіозі з організмом людини.

біоніка в архітектурі

Першим пощастило випробувати бионический протез данцеві Деннісу Аабо. Він втратив половину руки, але зараз має можливість сприймати предмети на дотик за допомогою винаходу медиків. Його протез підключений до нервових закінчень постраждалої кінцівки. Сенсори штучних пальців здатні збирати інформацію про дотик до предметів і передавати її в мозок. Конструкція на даний момент ще не дороблена, вона дуже громіздка, що ускладнює її використання в побуті, але вже зараз можна назвати таку технологію справжнім відкриттям.

Всі дослідження в даному напрямку повністю грунтуються на копіюванні природних процесів і механізмів та їх технічному виконанні. Це і є медична біоніка. Відгуки вчених свідчать, що незабаром їхні праці дадуть можливість міняти зношені живі органи людини і замість них використовувати механічні прототипи. Це дійсно стане найбільшим проривом в медицині.

Біоніка в архітектурі

Архітектурно-будівельна біоніка - особлива галузь біонічної науки, завданням якої стає органічне возз'єднання архітектури та природи. Останнім часом все частіше при проектуванні сучасних конструкцій звертаються до біонічним принципам, запозиченим у живих організмів.

Сьогодні архітектурна біоніка стала окремим архітектурним стилем. Народжувалася вона з простого копіювання форм, а зараз завданням цієї науки стало перейняти принципи, організаційні особливості і технічно їх втілити.

біоніка біологія

Іноді такий архітектурний стиль називають ЕкоСтіль. Все тому, що основні правила біоніки - це:

• пошук оптимальних рішень;
• принцип економії матеріалів;
• принцип максимальної екологічності;
• принцип економії енергії.

Як бачите, біоніка в архітектурі - це не тільки вражаючі форми, а й прогресивні технології, що дозволяють створювати споруда, що відповідають сучасним вимогам.

Характеристики архітектурних біонічних будов

Спираючись на колишньої досвід в архітектурі та будівництві, можна сказати, що всі споруди людини неміцні і недовговічні, якщо вони не використовують закони природи. Бионические будівлі, крім дивовижних форм і сміливих архітектурних рішень, володіють стійкістю, здатністю витримувати несприятливі природні явища і катаклізми.

В екстер'єрі будівель, побудованих в цьому стилі, можуть переглядатися елементи рельєфів, форм, контурів, вміло скопійовані інженерами-проектувальниками з живих, природних об'єктів і віртуозно втілені архітекторами-будівельниками.

Якщо раптом при спогляданні архітектурного об'єкта здасться, що ви дивитеся на витвір мистецтва, з великою ймовірністю перед вами будова в стилі біоніка. Приклади таких конструкцій можна побачити практично у всіх столицях країн і великих технологічно розвинених містах світу.

біоніка наука

Конструкція нового тисячоліття

Ще в 90-х роках іспанською командою архітекторів був створений проект будівлі, що грунтується на абсолютно нової концепції. Це 300-поверхову будівлю, висота якого буде перевищувати 1200 м. Задумано, що пересування по цій вежі відбуватиметься за допомогою чотирьох сотень вертикальних і горизонтальних ліфтів, швидкість яких - 15 м / с. Країною, яка погодилася спонсорувати даний проект, виявився Китай. Для будівництва було обрано найбільш густонаселений місто - Шанхай. Втілення проекту дозволить вирішити демографічну проблему регіону.

Вежа матиме повністю біонічну структуру. Архітектори вважають, що тільки це зможе забезпечити міцність і довговічність конструкції. Прототипом будови є дерево кипарис. Архітектурна композиція буде мати не тільки циліндричну форму, схожу на стовбур дерева, але й «коріння» - новий вид бионического фундаменту.

Зовнішнє покриття будівлі - це пластичний і повітропроникний матеріал, що імітує кору дерева. Система кондиціонування цього вертикального міста буде аналогом теплорегулірующій функції шкіри.

За прогнозами вчених і архітекторів, така будівля не залишиться єдиним у своєму роді. Після успішного втілення кількість біонічних будов в архітектурі планети буде тільки збільшуватися.

біоніка відгуки

Бионические будівлі навколо нас

У яких відомих творіннях була використана наука біоніка? Приклади таких споруд нескладно відшукати. Взяти хоча б процес створення Ейфелевої вежі. Довгий час ходили чутки, що цей 300-метровий символ Франції побудований за кресленнями невідомого арабського інженера. Пізніше була виявлена повна її аналогія з будовою великий гомілкової кістки людини.

Крім вежі Ейфеля у всьому світі можна знайти безліч прикладів біонічних споруд:

• Сіднейська опера зводилася за аналогією з квіткою лотоса.
• Пекінський національний оперний театр - імітація водяної краплі.
• Плавальний комплекс в Пекіні. Зовні повторює кристалічну структуру решітки води. Дивовижне дизайнерське рішення поєднує і корисну можливість конструкції акумулювати енергію сонця і надалі використовувати її для живлення всіх електроприладів, що працюють в будівлі.
• Хмарочос "Аква" зовні схожий на потік падаючої води. Знаходиться в Чикаго.
• Будинок засновника архітектурної біоніки Антоніо Гауді - це одне з перших біонічних споруд. До сьогоднішнього дня він зберіг свою естетичну цінність і залишається одним з найпопулярніших туристичних об'єктів у Барселоні.

Знання, необхідні кожному

Підводячи підсумки, можна сміливо заявити: все, що вивчає біоніка, актуально і потрібно для розвитку сучасного суспільства. Кожен повинен ознайомитися з науковими принципами біоніки. Без цієї науки неможливо уявити технічний прогрес у багатьох сферах діяльності людини. Біоніка - це наше майбутнє в повній гармонії з природою.