Stulnikov Maxim

Kazi ya utafiti juu ya mada "Bionics - sayansi ya uwezekano mkubwa"

Pakua:

Hakiki:

Mkutano wa kisayansi na vitendo wa kikanda

ndani ya mfumo wa jukwaa la vijana la kikanda

"Siku zijazo ni sisi!"

Mwelekeo wa sayansi ya asili (fizikia, biolojia)

Kazi ya utafiti juu ya mada

"Bionics - sayansi ya uwezekano mkubwa"

Taasisi ya Elimu ya Bajeti ya Manispaa "Shule Iliyopangwa Na. 7" huko Petrovsk, Mkoa wa Saratov

Viongozi:

Filyanina Olga Alexandrovna,

Mwalimu wa Kemia na Biolojia

Gerasimova Natalya Anatolevna,

Mwalimu wa hisabati na fizikia,

Petrovsk

Aprili 2014

1. Utangulizi ukurasa wa 3-4
2. Kutoka zamani hadi kisasa. ukurasa wa 5-6
3. Sehemu za Bionics:

3.1. bionics ya usanifu na ujenzi; ukurasa wa 6-8

3.2. biomechanics; uk.8-12

3.3. neurobionics. uk.13-14

4. Vitu vidogo vidogo, "vinavyoonekana kutoka kwa asili." ukurasa wa 14-15

5. Hitimisho ukurasa wa 16

6. Fasihi na rasilimali za mtandao zilizotumika. ukurasa wa 16

Ndege -

Inayotumika

Kwa mujibu wa sheria ya hisabati

chombo,

Kufanya kile,

kwa nguvu za binadamu...

Leonardo da Vinci.

Je, ungependa kuruka juu ya magari kwa kuruka mara moja, kusonga kama Spider-Man, kuona maadui umbali wa kilomita kadhaa na kupinda mihimili ya chuma kwa mikono yako? Ni lazima tufikiri kwamba ndiyo, lakini, ole, hii ni isiyo ya kweli. Sio kweli kwa sasa...

Tangu kuumbwa kwa ulimwengu, mwanadamu amekuwa na nia ya mambo mengi: kwa nini maji ni mvua, kwa nini mchana hufuata usiku, kwa nini tunasikia harufu ya maua, nk Kwa kawaida, mtu alijaribu kupata maelezo kwa hili. Lakini kadiri alivyojifunza zaidi, ndivyo maswali mengi yalivyoibuka akilini mwake: mtu anaweza kuruka kama ndege, kuogelea kama samaki, wanyama "wanajua"je juu ya kukaribia kwa dhoruba, juu ya tetemeko la ardhi linalokuja, juu ya mlipuko ujao wa volkano. , inawezekana kuunda akili ya bandia?

Kuna maswali mengi ya "kwa nini"; mara nyingi maswali haya hayafasiriwi kisayansi, na kusababisha hadithi za uwongo na ushirikina. Ili kufanya hivyo, unahitaji kuwa na ujuzi mzuri katika maeneo mengi: fizikia na kemia, astronomy na biolojia, jiografia na ikolojia, hisabati na teknolojia, dawa na nafasi.

Je, kuna sayansi ambayo inaweza kuchanganya kila kitu na kuwa na uwezo wa kuchanganya incongruous? Inageuka kuwa ipo!

Kipengee utafiti wangu - sayansi ya bionics - " BIO Logia” na “Tech NIKA”.

Madhumuni ya kazi ya utafiti:hitaji la kuibuka kwa sayansi ya bionics, uwezo wake na mipaka ya utumiaji.

Ili kufanya hivyo, unaweza kuweka safu kazi:

1. Jua nini "bionics" ni.

2. Fuatilia historia ya maendeleo ya sayansi ya "Bionics": kutoka zamani hadi kisasa na uhusiano wake na sayansi nyingine.

3. Tambua sehemu kuu za bionics.

4. Tunachohitaji kushukuru asili kwa: uwezekano wa wazi na siri za bionics.

Mbinu za utafiti:

Kinadharia:

- utafiti wa vifungu vya kisayansi, fasihi juu ya mada.

Vitendo:

Uchunguzi;

Ujumla.

Umuhimu wa vitendo.

Nadhani kazi yangu itakuwa muhimu na ya kufurahisha kwa anuwai ya wanafunzi na waalimu, kwani sote tunaishi katika maumbile kulingana na sheria ambazo imeunda. Mtu lazima awe na ujuzi tu ili kutafsiri katika teknolojia vidokezo vyote vya asili na kufichua siri zake.

Kuanzia nyakati za zamani hadi nyakati za kisasa

Bionics, sayansi inayotumika ambayo inasoma uwezekano wa kuchanganya viumbe hai na vifaa vya kiufundi, inakua kwa kasi ya haraka sana leo.

Tamaa ya kuwa na uwezo unaozidi ule ambao asili imetupa iko ndani ya kila mtu - mkufunzi yeyote wa mazoezi ya mwili au daktari wa upasuaji wa plastiki atathibitisha hili. Miili yetu ina uwezo wa kubadilika, lakini kuna mambo ambayo haiwezi kufanya. Kwa mfano, hatujui jinsi ya kuzungumza na wale ambao hawasikii, hatuna uwezo wa kuruka. Ndio maana tunahitaji simu na ndege. Ili kulipa fidia kwa kutokamilika kwao, watu kwa muda mrefu wametumia vifaa mbalimbali vya "nje", lakini pamoja na maendeleo ya sayansi, zana polepole zikawa ndogo na zikawa karibu nasi.

Kwa kuongeza, kila mtu anajua kwamba ikiwa kitu kitatokea kwa mwili wake, madaktari watafanya "matengenezo" kwa kutumia teknolojia za kisasa zaidi za matibabu.

Ikiwa tutaweka dhana hizi mbili rahisi pamoja, tunaweza kupata wazo la hatua inayofuata katika mageuzi ya binadamu. Katika siku zijazo, madaktari hawataweza tu kurejesha viumbe "vilivyoharibiwa" au "nje ya utaratibu", wataanza kuboresha watu kikamilifu, kuwafanya kuwa na nguvu na kwa kasi zaidi kuliko usimamizi wa asili. Hii ndio kiini cha bionics, na leo tunasimama kwenye kizingiti cha kuibuka kwa aina mpya ya mtu. Labda mmoja wetu atakuwa ...

Leonardo da Vinci anachukuliwa kuwa mzaliwa wa bionics. Michoro yake na michoro ya ndege ilitegemea muundo wa bawa la ndege. Katika wakati wetu, kulingana na michoro ya Leonardo da Vinci, modeli ilifanywa mara kwa mara ornithoptera (kutoka kwa Kigiriki órnis, jinsia órnithos - ndege na pterón - mrengo), flywheel , ndege nzito kuliko hewa yenye mbawa zinazopeperuka). Miongoni mwa viumbe hai, ndege, kwa mfano, hutumia harakati za kupiga mbawa zao ili kuruka.

Miongoni mwa wanasayansi wa kisasa, mtu anaweza kutaja jina la Osip M.R. Delgado.

Kwa msaada wa vifaa vyake vya redio-elektroniki, alisoma sifa za neva na za kimwili za wanyama. Na kwa misingi yao nilijaribu kuendeleza algorithms kwa ajili ya kudhibiti viumbe hai.

Bionics (kutoka kwa Kigiriki Biōn - kipengele cha maisha, kihalisi - hai), sayansi inayopakana na biolojia na teknolojia, kutatua matatizo ya uhandisi kwa kuzingatia muundo wa muundo na kazi muhimu za viumbe. Bionics inahusiana kwa karibu na biolojia, fizikia, kemia, cybernetics na sayansi ya uhandisi - umeme, urambazaji, mawasiliano, mambo ya baharini, n.k. /BSE.1978/

Mwaka rasmi wa kuzaliwa kwa bionics inachukuliwa kuwa 1960 Wanasayansi wa bionic walichagua scalpel na chuma cha soldering, kilichounganishwa na ishara muhimu, kama ishara yao, na kauli mbiu yao ni "Prototypes hai ni ufunguo wa teknolojia mpya».

Mifano nyingi za bionic, kabla ya kupokea utekelezaji wa kiufundi, huanza maisha yao kwenye kompyuta, ambapo programu ya kompyuta imeundwa - mfano wa bionic.

Leo bionics ina mwelekeo kadhaa.

Sehemu za Bionics

1. Bionics za usanifu na ujenzi.

Mfano wa kushangaza wa bionics za usanifu na ujenzi - kamilimlinganisho wa muundo wa shina za nafakana majengo ya kisasa ya juu. Shina za mimea ya nafaka zinaweza kuhimili mizigo nzito bila kuvunja chini ya uzito wa inflorescence. Ikiwa upepo unawapiga chini, wao hurejesha haraka nafasi yao ya wima. Nini siri? Inatokea kwamba muundo wao ni sawa na muundo wa majengo ya kisasa ya juu. mabomba ya kiwanda - moja ya mafanikio ya hivi karibuni ya mawazo ya uhandisi.

Wasanifu mashuhuri wa Uhispania M.R. Cervera na H. Ploz, wafuasi hai wa bionics, walianza kutafiti "miundo yenye nguvu" katika 1985, na katika 1991 walipanga "Jamii ya Kuunga Mkono Ubunifu katika Usanifu." Kikundi chini ya uongozi wao, ambacho kilijumuisha wasanifu, wahandisi, wabunifu, wanabiolojia na wanasaikolojia, waliendeleza mradi huo "Mji wa mnara wa bionic wima" Katika miaka 15, jiji la mnara linapaswa kuonekana huko Shanghai (kulingana na wanasayansi, katika miaka 20 idadi ya watu wa Shanghai inaweza kufikia watu milioni 30). Jiji la mnara limeundwa kwa watu elfu 100, mradi huo unategemea "kanuni ya ujenzi wa kuni".

Mji wa mnara utakuwa na sura cypress 1128 m juu na girth chini ya 133 kwa 100 m, na katika hatua pana zaidi 166 na 133. Mnara utakuwa na sakafu 300, na watakuwa iko katika vitalu 12 vya wima vya sakafu 80.

Kwa maadhimisho ya miaka 100 ya Mapinduzi ya Ufaransa, maonyesho ya ulimwengu yaliandaliwa huko Paris. Katika eneo la maonyesho haya ilipangwa kuweka mnara ambao ungeashiria ukuu wa Mapinduzi ya Ufaransa na mafanikio ya hivi karibuni ya kiteknolojia. Zaidi ya miradi 700 iliwasilishwa kwa shindano hilo; bora zaidi ilitambuliwa kama mradi wa mhandisi wa daraja Alexandre Gustave Eiffel. Mwishoni mwa karne ya 19, mnara huo, uliopewa jina la muumba wake, ulishangaza ulimwengu wote na uwazi na uzuri wake. Mnara wa mita 300 umekuwa aina ya ishara ya Paris. Kulikuwa na uvumi kwamba mnara huo ulijengwa kulingana na michoro ya mwanasayansi wa Kiarabu asiyejulikana. Na tu baada ya zaidi ya nusu karne, wanabiolojia na wahandisi walifanya ugunduzi usiyotarajiwa: kubuni Mnara wa Eiffel haswa hurudia muundo wa kubwa tibia , kwa urahisi kuhimili uzito wa mwili wa binadamu. Hata pembe kati ya nyuso za kubeba mzigo zinapatana. Huu ni mfano mwingine wa kielelezo wa bionics katika vitendo.

Katika bionics za usanifu na ujenzi, tahadhari nyingi hulipwa kwa teknolojia mpya za ujenzi. Kwa mfano, katika uwanja wa maendeleo ya teknolojia ya ujenzi yenye ufanisi na isiyo na taka, mwelekeo wa kuahidi ni uumbaji.miundo ya tabaka. Wazo lilikopwa kutokamoluska wa bahari ya kina. Magamba yao yanayodumu, kama vile ya abaloni walioenea sana, yana mabamba magumu na laini yanayopishana. Wakati sahani ngumu inapasuka, deformation inachukuliwa na safu laini na ufa hauendi zaidi. Teknolojia hii pia inaweza kutumika kufunika magari.

2. Biomechanics

Watafutaji asili. Vipimo vya kupima hai na seismographs.

Utafiti wa juu zaidi katika bionics ni maendeleo ya njia za kibiolojia za kugundua, urambazaji na mwelekeo; seti ya tafiti zinazohusiana na kuiga kazi na miundo ya ubongo wa wanyama wa juu na wanadamu; kuundwa kwa mifumo ya udhibiti wa bioelectric na utafiti juu ya tatizo la "man-machine". Maeneo haya yana uhusiano wa karibu na kila mmoja. Kwa nini asili iko mbali sana mbele ya mwanadamu katika kiwango cha sasa cha maendeleo ya teknolojia?

Imejulikana kwa muda mrefu kuwa ndege, samaki, na wadudu huguswa kwa uangalifu sana na kwa usahihi kwa mabadiliko ya hali ya hewa. Kuruka kidogo kwa mbayuwayu huonyesha dhoruba ya radi. Kwa mkusanyiko wa jellyfish karibu na pwani, wavuvi watajua kwamba wanaweza kwenda uvuvi, bahari itakuwa shwari.

Wanyama - "biosynoptics"kwa asili wamejaliwa kuwa na "vifaa" vya kipekee ambavyo ni nyeti zaidi. Kazi ya bionics sio tu kupata mifumo hii, lakini pia kuelewa hatua zao na kuifanya upya katika nyaya za elektroniki, vifaa, na miundo.

Utafiti wa mfumo changamano wa urambazaji wa samaki na ndege, unaofunika maelfu ya kilomita wakati wa uhamaji na kurudi bila makosa katika maeneo yao kwa kuzaa, majira ya baridi kali, na kulea vifaranga, huchangia katika ukuzaji wa mifumo nyeti sana ya ufuatiliaji, mwongozo na utambuzi wa vitu.

Viumbe hai vingi vina mifumo ya uchambuzi ambayo wanadamu hawana. Kwa mfano, panzi wana kifua kikuu kwenye sehemu ya 12 ya antena inayohisi mionzi ya infrared. Papa na mionzi ina njia kichwani na mbele ya mwili ambayo huona mabadiliko ya joto ya 0.10 C. Konokono, mchwa na mchwa wana vifaa vinavyoona mionzi ya mionzi. Wengi huguswa na mabadiliko katika uwanja wa sumaku (hasa ndege na wadudu wanaohama kwa umbali mrefu). Bundi, popo, pomboo, nyangumi na wadudu wengi wanaona infra- na vibrations ultrasonic. Macho ya nyuki huguswa na mwanga wa urujuanimno, na mende kwa infrared.

Kiungo cha nyoka wa rattlesnake kinachohisi joto hutambua mabadiliko ya joto ya 0.0010 C; chombo cha umeme cha samaki (miale, eels za umeme) huona uwezo wa 0.01 microvolts, macho ya wanyama wengi wa usiku huguswa na quanta moja ya mwanga, samaki huhisi mabadiliko katika mkusanyiko wa dutu katika maji ya 1 mg/m3 (=1 µg/l).

Kuna mifumo mingi zaidi ya mwelekeo katika nafasi, ambayo muundo wake bado haujasomwa: nyuki na nyigu zimeelekezwa vizuri na jua, vipepeo vya kiume (kwa mfano, jicho la tausi usiku, nondo ya kichwa cha kifo, n.k.) kike kwa umbali wa kilomita 10. Kasa wa baharini na samaki wengi (eels, sturgeon, salmon) huogelea kilomita elfu kadhaa kutoka ufukweni mwao na bila shaka hurudi kutaga mayai na kutaga mahali pale walipoanza safari yao ya maisha. Inachukuliwa kuwa wana mifumo miwili ya mwelekeo - mbali, na nyota na jua, na karibu, kwa harufu (kemia ya maji ya pwani).

Popo, kama sheria, ni ndogo na, wacha tuwe waaminifu, kwa wengi wetu viumbe visivyopendeza na hata vya kuchukiza. Lakini ikawa hivyo tu kuwatendea kwa ubaguzi, msingi ambao, kama sheria, ni aina mbalimbali za hekaya na imani ambazo zilisitawi wakati watu waliamini roho na roho waovu.

Popo ni kitu cha kipekee kwa wanasayansi wa bioacoustic. Anaweza kusafiri kwa uhuru kabisa katika giza kamili, bila kugongana na vizuizi. Zaidi ya hayo, akiwa na macho duni, popo hugundua na kukamata wadudu wadogo kwenye nzi, hutofautisha mbu anayeruka kutoka kwa chembe inayopeperushwa na upepo, mdudu anayeweza kuliwa kutoka kwa ladybug asiye na ladha.

Mwanasayansi wa Italia Lazzaro Spallanzani kwanza alipendezwa na uwezo huu usio wa kawaida wa popo mnamo 1793. Mwanzoni alijaribu kujua ni kwa njia gani wanyama mbalimbali hupata njia yao gizani. Aliweza kuanzisha: bundi na viumbe vingine vya usiku huona vizuri gizani. Kweli, katika giza kamili wao pia, kama inavyotokea, huwa wanyonge. Lakini alipoanza kuwafanyia majaribio popo, aligundua kwamba giza kamili kama hilo halikuwa kizuizi kwao. Kisha Spallanzani akaenda mbali zaidi: aliwanyima popo kadhaa kuona kwao. Na nini? Hili halikubadilisha chochote katika tabia zao; walikuwa bora katika kuwinda wadudu kama watu wenye kuona. Spallanzani alishawishika na hili alipofungua matumbo ya panya wa majaribio.

Kuvutiwa na siri kulikua. Hasa baada ya Spallanzani kufahamiana na majaribio ya mwanabiolojia wa Uswizi Charles Jurin, ambaye mnamo 1799 alifikia hitimisho kwamba popo wanaweza kufanya bila maono, lakini uharibifu wowote mkubwa wa kusikia ni mbaya kwao. Mara tu walipoziba masikio yao kwa mirija maalum ya shaba, walianza kugonga kwa upofu na bila mpangilio vizuizi vyote vilivyoonekana kwenye njia yao. Pamoja na hili, idadi ya majaribio tofauti yameonyesha kuwa usumbufu katika utendaji wa viungo vya maono, kugusa, harufu na ladha hazina athari yoyote juu ya kukimbia kwa popo.

Majaribio ya Spallanzani bila shaka yalikuwa ya kuvutia, lakini yalikuwa wazi kabla ya wakati wao. Spallanzani hakuweza kujibu swali kuu na sahihi kabisa kisayansi: ikiwa sio kusikia au maono, basi ni nini, katika kesi hii, husaidia popo kuzunguka vizuri katika nafasi?

Wakati huo, hawakujua chochote kuhusu ultrasound, au kwamba wanyama wanaweza kuwa na viungo vingine (mifumo) ya mtazamo, si tu masikio na macho. Kwa njia, ilikuwa katika roho hii kwamba wanasayansi wengine walijaribu kuelezea majaribio ya Spallanzani: wanasema, popo wana hisia ya hila ya kugusa, viungo ambavyo viko, uwezekano mkubwa, katika utando wa mbawa zao ...

Matokeo ya mwisho yalikuwa kwamba majaribio ya Spallanzani yalisahauliwa kwa muda mrefu. Ni katika wakati wetu tu, zaidi ya miaka mia moja baadaye, kile kinachoitwa "tatizo la spallanzanian la popo," kama wanasayansi wenyewe walivyoliita, lilitatuliwa. Hii ikawa shukrani inayowezekana kwa kuibuka kwa zana mpya za utafiti zinazotegemea kielektroniki.

Mwanafizikia wa Chuo Kikuu cha Harvard G. Pierce aliweza kugundua kwamba popo hutoa sauti ambazo ziko nje ya kizingiti cha kusikika kwa sikio la mwanadamu.

Vipengele vya aerodynamic.

Mwanzilishi wa aerodynamics ya kisasa N. E. Zhukovsky alisoma kwa uangalifu utaratibu wa ndege wa ndege na hali zinazowawezesha kuongezeka hewani. Kulingana na utafiti wa kukimbia kwa ndege, anga iliibuka.

Wadudu wana mashine za hali ya juu zaidi za kuruka katika asili. Kwa upande wa ufanisi wa kukimbia, kasi ya jamaa na uendeshaji, hawana sawa katika asili. Wazo la kuunda ndege kulingana na kanuni ya kukimbia kwa wadudu linangojea idhini yake. Ili kuzuia mitikisiko yenye madhara kutokea wakati wa kukimbia, wadudu wanaoruka haraka wana unene wa chitinous kwenye ncha za mbawa zao. Wabunifu wa ndege sasa hutumia vifaa kama hivyo kwa mbawa za ndege, na hivyo kuondoa hatari ya mtetemo.

Uendeshaji wa ndege.

Uendeshaji wa ndege, unaotumiwa katika ndege, roketi na vyombo vya anga, pia ni tabia ya cephalopods - pweza, squids, cuttlefish. Uendeshaji wa ndege wa ngisi huvutia sana teknolojia. Kwa asili, ngisi ina njia mbili tofauti za propulsion. Inaposonga polepole, hutumia pezi kubwa yenye umbo la almasi inayopinda mara kwa mara. Kwa kutupa haraka, mnyama hutumia propulsion ya ndege. Tishu za misuli - vazi huzunguka mwili wa moluska pande zote, kiasi chake hufanya karibu nusu ya kiasi cha mwili wake. Kwa njia ya kuogelea kwa ndege, mnyama huvuta maji kwenye cavity ya vazi kupitia pengo la vazi. Harakati ya squid huundwa kwa kutupa nje mkondo wa maji kupitia pua nyembamba (funnel). Pua hii ina vifaa vya valve maalum, na misuli inaweza kuizunguka, na hivyo kubadilisha mwelekeo wa harakati. Mfumo wa kuendesha ngisi ni wa kiuchumi sana, shukrani ambayo inaweza kufikia kasi ya 70 km / h, watafiti wengine wanaamini hata hadi 150 km / h.

Ndege ya Hydroplane Sura ya mwili ni sawa na dolphin. Kielelezo ni kizuri na husafiri haraka, kikiwa na uwezo wa kucheza kwenye mawimbi kiasili kama pomboo, akipunga pezi lake. Mwili umetengenezwa na polycarbonate. Injini ina nguvu sana. Pomboo kama huyo wa kwanza alijengwa na Innespace mnamo 2001.

Wakati wa Vita vya Kwanza vya Kidunia, meli za Uingereza zilipata hasara kubwa kutokana na manowari za Ujerumani. Ilihitajika kujifunza jinsi ya kuwagundua na kuwafuatilia. Vifaa maalum vimeundwa kwa kusudi hili. haidrofoni. Vifaa hivi vilitakiwa kugundua nyambizi za adui kwa kelele za propela. Ziliwekwa kwenye meli, lakini wakati meli ilipokuwa ikisonga, mwendo wa maji kwenye shimo la kupokea haidrofoni uliunda kelele ambayo ilizima kelele ya manowari. Mwanafizikia Robert Wood alipendekeza kwamba wahandisi kujifunza ... kutoka kwa mihuri, ambao husikia vizuri wakati wa kusonga ndani ya maji. Matokeo yake, shimo la kupokea la hidrofoni lilikuwa na umbo la sikio la muhuri, na hidrofoni zilianza "kusikia" hata kwa kasi kamili ya meli.

3. Neurobionics.

Ni mvulana gani ambaye hangependa kucheza roboti au kutazama filamu kuhusu Terminator au Wolverine? Wanabiolojia waliojitolea zaidi ni wahandisi wanaounda roboti. Kuna maoni kwamba katika siku zijazo roboti zitaweza kufanya kazi kwa ufanisi tu ikiwa zinafanana na wanadamu iwezekanavyo. Watengenezaji wa bionics wanaendelea kutokana na ukweli kwamba roboti italazimika kufanya kazi katika hali ya mijini na ya nyumbani, ambayo ni, katika mazingira ya "binadamu" na ngazi, milango na vizuizi vingine vya saizi maalum. Kwa hiyo, kwa kiwango cha chini, lazima zifanane na mtu kwa ukubwa na kwa kanuni za harakati. Kwa maneno mengine, robot lazima iwe na miguu, na magurudumu, nyimbo, nk haifai kabisa kwa jiji. Na ni nani tunapaswa kuiga muundo wa miguu kutoka kwa wanyama, ikiwa sio wanyama? Roboti ndogo, yenye urefu wa takriban sentimita 17, yenye miguu sita (hexapod) kutoka Chuo Kikuu cha Stanford tayari inakimbia kwa kasi ya sm 55/sek.

Moyo wa bandia umeundwa kutoka kwa nyenzo za kibaolojia. Ugunduzi mpya wa kisayansi unaweza kumaliza uhaba wa wafadhili wa chombo.

Kundi la watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Minnesota wanajaribu kuunda mbinu mpya kimsingi ya kutibu watu milioni 22 - ndivyo watu wengi ulimwenguni wanaishi na magonjwa ya moyo. Wanasayansi waliweza kuondoa seli za misuli kutoka kwa moyo, kuhifadhi tu sura ya valves ya moyo na mishipa ya damu. Seli mpya zilipandikizwa kwenye fremu hii.

Ushindi wa bionics - mkono wa bandia. Wanasayansi kutoka Taasisi ya Ukarabati wa Chicago waliweza kuunda bandia ya bionic ambayo inaruhusu mgonjwa sio tu kudhibiti mkono na mawazo, lakini pia kutambua hisia fulani. Mmiliki wa mkono wa bionic alikuwa Claudia Mitchell, ambaye hapo awali alihudumu katika Jeshi la Wanamaji la Merika. Mnamo 2005, Mitchell alijeruhiwa katika ajali. Madaktari wa upasuaji walilazimika kukata mkono wa kushoto wa Mitchell hadi begani mwake. Matokeo yake, mishipa ambayo inaweza kutumika kudhibiti bandia iliachwa bila kutumika.

Vitu vidogo vidogo "vinavyoonekana kutoka kwa asili"

Ukopaji maarufu ulifanywa na mhandisi wa Uswizi George de
Mestral mnamo 1955. Mara nyingi alitembea na mbwa wake na aliona kwamba mimea fulani ya ajabu ilikuwa daima inashikamana na manyoya yake. Baada ya kusoma jambo hilo, de Mestral aliamua kwamba inawezekana shukrani kwa ndoano ndogo kwenye matunda ya cocklebur (burdock). Kama matokeo, mhandisi aligundua umuhimu wa ugunduzi wake na miaka minane baadaye aliweka hati miliki ya "Velcro" inayofaa.

Wanyonyaji walivumbuliwa wakati wa kusoma pweza.

Watengenezaji wa vinywaji baridi wanatafuta kila wakati njia mpya za kufunga bidhaa zao. Wakati huo huo, mti wa kawaida wa apple ulitatua tatizo hili muda mrefu uliopita. Tufaha ni 97% ya maji, ambayo hayajawekwa kwenye kadibodi ya mbao, lakini kwenye ganda linaloweza kuliwa ambalo lina hamu ya kutosha kuvutia wanyama kula matunda na kusambaza nafaka.

Nyuzi za buibui, uumbaji wa ajabu wa asili, zimevutia tahadhari ya wahandisi. Mtandao ulikuwa mfano wa ujenzi wa daraja kwenye nyaya ndefu zinazonyumbulika, na hivyo kuashiria mwanzo wa ujenzi wa madaraja yenye nguvu na mazuri ya kusimamishwa.

Aina mpya ya silaha sasa imetengenezwa ambayo inaweza kushtua askari wa adui kwa kutumia ultrasound. Kanuni hii ya ushawishi ilikopwa kutoka kwa tigers. Mngurumo wa mwindaji huwa na masafa ya chini sana, ambayo, ingawa hayatambuliki na wanadamu kama sauti, huwa na athari ya kupooza kwao.

Sindano ya scarifier, inayotumiwa kwa kuchora damu, imeundwa kulingana na kanuni ambayo inarudia kabisa muundo wa jino la incisor la popo, kuumwa ambayo haina maumivu na inaambatana na kutokwa na damu kali.

Sindano ya bastola tunayoijua inaiga vifaa vya kunyonya damu - mbu na fleas, kuumwa ambayo kila mtu anaijua.

“Parachuti” laini hupunguza kasi ya kuanguka kwa mbegu za dandelion chini, kama vile parachuti inavyopunguza kasi ya kuanguka kwa mtu.

Hitimisho.

Uwezo wa bionics hauna kikomo ...

Ubinadamu unajaribu kuangalia kwa karibu njia za asili ili kuzitumia kwa busara katika teknolojia. Asili ni kama ofisi kubwa ya uhandisi, ambayo daima ina njia sahihi ya hali yoyote. Mtu wa kisasa haipaswi kuharibu asili, lakini ichukue kama mfano. Kwa utofauti wake wa mimea na wanyama, asili inaweza kumsaidia mtu kupata suluhisho sahihi la kiufundi kwa maswala magumu na njia ya kutoka kwa hali yoyote.

Ilikuwa ya kuvutia sana kwangu kufanya kazi kwenye mada hii. Katika siku zijazo, nitaendelea kufanya kazi katika kusoma mafanikio ya bionics.

ASILI KAMA KIWANGO - NA KUNA BIONICS!

Fasihi:

1. Bionics. V. Martek, ed.: Mir, 1967

2. Bionics ni nini. Mfululizo "Maktaba ya Sayansi Maarufu". Astashenkov P.T. M., Voenizdat, 1963

3. Bionics ya usanifu Yu.S. Lebedev, V.I. Rabinovich na wengine. Moscow, Stroyizdat, 1990. 4.

Rasilimali za mtandao zinazotumika

Htth://www/cnews/ru/news/top/index. Shtml 2003/08/21/147736;

Bio-nika.narod.ru

www.computerra.ru/xterra

- http://ru.wikipedia.org/ wiki/Bionics

Www.zipsites.ru/matematika_estestv_nauki/fizika/astashenkov_bionika/‎

Http://factopedia.ru/publication/4097

Http://roboting.ru/uploads/posts/2011-07/1311632917_bionicheskaya-perchatka2.jpg

http://novostey.com

Http://images.yandex.ru/yandsearch

Http://school-collection.edu.ru/catalog

Kuunda mfano ndani bionics- hiyo ni nusu ya vita. Ili kutatua shida fulani ya vitendo, inahitajika sio tu kuangalia uwepo wa mali ya mfano ambayo ni ya kupendeza kufanya mazoezi, lakini pia kukuza njia za kuhesabu sifa za kiufundi za kifaa, na kukuza njia za awali zinazohakikisha kufanikiwa. ya viashiria vinavyohitajika katika tatizo.

Na ndio maana wengi bionic mifano, kabla ya kupokea utekelezaji wa kiufundi, kuanza maisha yao kwenye kompyuta. Maelezo ya hisabati ya mfano yanajengwa. Programu ya kompyuta imeundwa kutoka kwayo - mfano wa bionic. Kutumia mfano huo wa kompyuta, vigezo mbalimbali vinaweza kusindika kwa muda mfupi na makosa ya kubuni yanaweza kuondolewa.

Hiyo ni kweli, kulingana na programu uundaji wa mfano, kama sheria, kuchambua mienendo ya utendaji wa mfano; Kwa ajili ya ujenzi maalum wa kiufundi wa mfano, kazi hiyo bila shaka ni muhimu, lakini mzigo wao wa lengo ni tofauti. Jambo kuu ndani yao ni kupata msingi bora ambao mali muhimu ya mfano inaweza kuundwa upya kwa ufanisi zaidi na kwa usahihi. Imekusanywa ndani bionics uzoefu wa vitendo uundaji wa mfano mifumo ngumu sana ina umuhimu wa jumla wa kisayansi. Idadi kubwa ya njia zake za heuristic, muhimu kabisa katika kazi za aina hii, tayari zimeenea kwa kutatua shida muhimu za fizikia ya majaribio na kiufundi, shida za kiuchumi, shida za kubuni mifumo ya mawasiliano ya matawi ya hatua nyingi, nk.

Leo bionics ina mwelekeo kadhaa.

Bionics ya usanifu na ujenzi inasoma sheria za malezi na muundo wa tishu hai, inachambua mifumo ya kimuundo ya viumbe hai kwa kanuni ya kuokoa nyenzo, nishati na kuhakikisha kuegemea. Neurobionics huchunguza utendakazi wa ubongo na kuchunguza taratibu za kumbukumbu. Viungo vya hisia za wanyama na mifumo ya ndani ya athari kwa mazingira katika wanyama na mimea inasomwa sana.

Mfano wa kushangaza wa bionics za usanifu na ujenzi ni mlinganisho kamili wa muundo wa shina za nafaka na majengo ya kisasa ya juu. Shina za mimea ya nafaka zinaweza kuhimili mizigo nzito bila kuvunja chini ya uzito wa inflorescence. Ikiwa upepo unawapiga chini, wao hurejesha haraka nafasi yao ya wima. Nini siri? Inatokea kwamba muundo wao ni sawa na muundo wa mabomba ya kisasa ya kiwanda cha juu - moja ya mafanikio ya hivi karibuni ya uhandisi. Miundo yote miwili ni mashimo. Kamba za sclerenchyma za shina la mmea hufanya kama uimarishaji wa longitudinal. Internodes ya shina ni pete za ugumu. Kuna voids ya wima ya mviringo kando ya kuta za shina. Kuta za bomba zina suluhisho sawa la kubuni. Jukumu la uimarishaji wa ond uliowekwa nje ya bomba kwenye shina la mimea ya nafaka huchezwa na ngozi nyembamba. Hata hivyo, wahandisi walikuja suluhisho lao la kujenga peke yao, bila "kuangalia" katika asili. Utambulisho wa muundo ulifunuliwa baadaye.

Katika miaka ya hivi karibuni, bionics imethibitisha kuwa uvumbuzi mwingi wa binadamu tayari "umepata hati miliki" kwa asili. Uvumbuzi wa karne ya 20, kama vile zipu na Velcro, ulifanywa kwa kuzingatia muundo wa manyoya ya ndege. Ndevu za manyoya ya maagizo mbalimbali, yenye ndoano, hutoa mtego wa kuaminika.

Wasanifu mashuhuri wa Uhispania M. R. Cervera na J. Ploz, wafuasi hai wa bionics, walianza utafiti juu ya "miundo yenye nguvu" mnamo 1985, na mnamo 1991 walipanga "Jamii ya Kuunga Mkono Ubunifu katika Usanifu." Kikundi chini ya uongozi wao, ambacho kilijumuisha wasanifu, wahandisi, wabunifu, wanabiolojia na wanasaikolojia, walianzisha mradi wa "Vertical Bionic Tower City". Katika miaka 15, jiji la mnara linapaswa kuonekana huko Shanghai (kulingana na wanasayansi, katika miaka 20 idadi ya watu wa Shanghai inaweza kufikia watu milioni 30). Jiji la mnara limeundwa kwa watu elfu 100, mradi huo unategemea "kanuni ya ujenzi wa kuni".

Mnara wa jiji utakuwa na sura ya mti wa cypress wenye urefu wa 1128 m na girth chini ya 133 kwa 100 m, na katika hatua pana zaidi 166 kwa 133. Mnara huo utakuwa na sakafu 300, na watakuwa. iko katika vitalu 12 vya wima vya sakafu 80. Kati ya vitalu kuna sakafu ya screed, ambayo hufanya kama muundo wa kusaidia kwa kila ngazi ya kuzuia. Ndani ya vitalu kuna nyumba za urefu tofauti na bustani za wima. Muundo huu wa kina ni sawa na muundo wa matawi na taji nzima ya mti wa cypress. Mnara utasimama kwenye msingi wa rundo kulingana na kanuni ya accordion, ambayo haijazikwa, lakini inakua kwa pande zote inapopata urefu - sawa na jinsi mfumo wa mizizi ya mti unavyokua. Mabadiliko ya upepo kwenye sakafu ya juu hupunguzwa: hewa hupita kwa urahisi kupitia muundo wa mnara. Ili kufunika mnara, nyenzo maalum ya plastiki itatumika ambayo inaiga uso wa porous wa ngozi. Ikiwa ujenzi utafanikiwa, imepangwa kujenga miji mingine kadhaa ya ujenzi kama hiyo.

Katika bionics za usanifu na ujenzi, tahadhari nyingi hulipwa kwa teknolojia mpya za ujenzi. Kwa mfano, katika uwanja wa maendeleo ya teknolojia ya ujenzi yenye ufanisi na isiyo na taka, mwelekeo wa kuahidi ni kuundwa kwa miundo ya layered. Wazo hilo hukopwa kutoka kwa moluska wa bahari ya kina. Magamba yao yanayodumu, kama vile ya abaloni walioenea sana, yana mabamba magumu na laini yanayopishana. Wakati sahani ngumu inapasuka, deformation inachukuliwa na safu laini na ufa hauendi zaidi. Teknolojia hii pia inaweza kutumika kufunika magari.

Maeneo makuu ya neurobionics ni utafiti wa mfumo wa neva wa binadamu na wanyama na mfano wa seli za neva-nyuroni na mitandao ya neural. Hii inafanya uwezekano wa kuboresha na kuendeleza teknolojia ya elektroniki na kompyuta.

Mfumo wa neva wa viumbe hai una faida kadhaa juu ya analogi za kisasa zaidi zuliwa na mwanadamu:

Mtazamo unaobadilika wa habari ya nje, bila kujali aina ambayo inakuja (mwandiko, font, rangi, timbre, nk).

Kuegemea juu: mifumo ya kiufundi inashindwa wakati sehemu moja au zaidi inapoharibika, na ubongo unabaki kufanya kazi hata kama seli mia kadhaa hufa.

Miniature. Kwa mfano, kifaa cha transistor kilicho na idadi sawa ya vipengele na ubongo wa binadamu kitachukua kiasi cha 1000 m3, wakati ubongo wetu unachukua kiasi cha 1.5 dm3.

Ufanisi wa nishati - tofauti ni dhahiri tu.

Kiwango cha juu cha kujipanga - kukabiliana haraka na hali mpya na mabadiliko katika mipango ya shughuli.

Mnara wa Eiffel na tibia

Kwa maadhimisho ya miaka 100 ya Mapinduzi ya Ufaransa, maonyesho ya ulimwengu yaliandaliwa huko Paris. Katika eneo la maonyesho haya ilipangwa kuweka mnara ambao ungeashiria ukuu wa Mapinduzi ya Ufaransa na mafanikio ya hivi karibuni ya kiteknolojia. Zaidi ya miradi 700 iliwasilishwa kwa shindano hilo; bora zaidi ilitambuliwa kama mradi wa mhandisi wa daraja Alexandre Gustave Eiffel. Mwishoni mwa karne ya 19, mnara huo, uliopewa jina la muumba wake, ulishangaza ulimwengu wote na uwazi na uzuri wake. Mnara wa mita 300 umekuwa aina ya ishara ya Paris. Kulikuwa na uvumi kwamba mnara huo ulijengwa kulingana na michoro ya mwanasayansi wa Kiarabu asiyejulikana. Na zaidi ya nusu karne baadaye, wanabiolojia na wahandisi walifanya ugunduzi usiyotarajiwa: muundo wa Mnara wa Eiffel unafanana kabisa na muundo wa tibia, ambao unaweza kuhimili uzito wa mwili wa mwanadamu kwa urahisi. Hata pembe kati ya nyuso za kubeba mzigo zinapatana. Huu ni mfano mwingine mzuri bionics Katika vitendo.

Asili na watu huunda kulingana na sheria sawa, wakizingatia kanuni ya kuokoa nyenzo na kuchagua suluhisho bora za muundo wa mifumo inayoundwa (ugawaji wa mzigo, utulivu, nyenzo za kuokoa, nishati).

Sayansi ambayo inasoma muundo na utendaji wa viumbe hai ili kutumia hii kutatua matatizo ya uhandisi na kuunda vifaa na taratibu mpya inaitwa bionics (kutoka kwa bios ya Kigiriki "maisha"). Neno hili lilitumika kwa mara ya kwanza mnamo Septemba 13, 1960 huko Daytona kwenye kongamano la kitaifa la Amerika "Itifaki Hai - Ufunguo wa Teknolojia Mpya" na kuteua mwelekeo mpya wa kisayansi ambao uliibuka kwenye makutano ya biolojia na uhandisi. Leonardo da Vinci anachukuliwa kuwa babu wa bionics. Michoro yake na michoro ya ndege inategemea muundo wa bawa la ndege.

Kwa muda mrefu, bionics ilitengenezwa kwa kiwango kikubwa na mipaka. Mara ya kwanza, wahandisi na wabunifu walipata suluhisho la mafanikio kwa tatizo, na baada ya muda iligunduliwa kuwa viumbe hai vina ufumbuzi sawa wa kubuni na, kama sheria, mojawapo.

Leo bionics ina mwelekeo kadhaa. Bionics ya usanifu na ujenzi inasoma sheria za malezi na muundo wa tishu hai, inachambua mifumo ya kimuundo ya viumbe hai kwa kanuni ya kuokoa nyenzo, nishati na kuhakikisha kuegemea. Neurobionics huchunguza utendakazi wa ubongo na kuchunguza taratibu za kumbukumbu. Viungo vya hisia za wanyama na mifumo ya ndani ya athari kwa mazingira katika wanyama na mimea inasomwa sana.

Mfano wa kushangaza wa bionics za usanifu na ujenzi ni mlinganisho kamili wa muundo wa shina za nafaka na majengo ya kisasa ya juu. Shina za mimea ya nafaka zinaweza kuhimili mizigo nzito bila kuvunja chini ya uzito wa inflorescence. Ikiwa upepo unawapiga chini, wao hurejesha haraka nafasi yao ya wima. Nini siri? Inatokea kwamba muundo wao ni sawa na muundo wa mabomba ya kisasa ya kiwanda cha juu - moja ya mafanikio ya hivi karibuni ya uhandisi. Miundo yote miwili ni mashimo. Kamba za sclerenchyma za shina la mmea hufanya kama uimarishaji wa longitudinal. Internodes ya shina ni pete za ugumu. Kuna voids ya wima ya mviringo kando ya kuta za shina. Kuta za bomba zina suluhisho sawa la kubuni. Jukumu la uimarishaji wa ond uliowekwa nje ya bomba kwenye shina la mimea ya nafaka huchezwa na ngozi nyembamba. Hata hivyo, wahandisi walikuja suluhisho lao la kujenga peke yao, bila "kuangalia" katika asili. Utambulisho wa muundo ulifunuliwa baadaye.

Katika miaka ya hivi karibuni, bionics imethibitisha kuwa uvumbuzi mwingi wa binadamu tayari "umepata hati miliki" kwa asili. Uvumbuzi wa karne ya 20, kama vile zipu na Velcro, ulifanywa kwa kuzingatia muundo wa manyoya ya ndege. Ndevu za manyoya ya maagizo mbalimbali, yenye ndoano, hutoa mtego wa kuaminika.

Wasanifu mashuhuri wa Uhispania M.R. Cervera na H. Ploz, wafuasi hai wa bionics, walianza kutafiti "miundo yenye nguvu" katika 1985, na katika 1991 walipanga "Jamii ya Kuunga Mkono Ubunifu katika Usanifu." Kikundi chini ya uongozi wao, ambacho kilijumuisha wasanifu, wahandisi, wabunifu, wanabiolojia na wanasaikolojia, walianzisha mradi wa "Vertical Bionic Tower City". Katika miaka 15, jiji la mnara linapaswa kuonekana huko Shanghai (kulingana na wanasayansi, katika miaka 20 idadi ya watu wa Shanghai inaweza kufikia watu milioni 30). Jiji la mnara limeundwa kwa watu elfu 100, mradi huo unategemea "kanuni ya ujenzi wa kuni".

Mnara wa jiji utakuwa na sura ya mti wa cypress wenye urefu wa 1128 m na girth chini ya 133 kwa 100 m, na katika hatua pana zaidi 166 kwa 133. Mnara huo utakuwa na sakafu 300, na watakuwa. iko katika vitalu 12 vya wima vya sakafu 80. Kati ya vitalu kuna sakafu ya screed, ambayo hufanya kama muundo wa kusaidia kwa kila ngazi ya kuzuia. Ndani ya vitalu kuna nyumba za urefu tofauti na bustani za wima. Muundo huu wa kina ni sawa na muundo wa matawi na taji nzima ya mti wa cypress. Mnara utasimama kwenye msingi wa rundo kulingana na kanuni ya accordion, ambayo haijazikwa, lakini inakua kwa pande zote inapopata urefu - sawa na jinsi mfumo wa mizizi ya mti unavyokua. Mabadiliko ya upepo kwenye sakafu ya juu hupunguzwa: hewa hupita kwa urahisi kupitia muundo wa mnara. Ili kufunika mnara, nyenzo maalum ya plastiki itatumika ambayo inaiga uso wa porous wa ngozi. Ikiwa ujenzi utafanikiwa, imepangwa kujenga miji mingine kadhaa ya ujenzi kama hiyo.

Katika bionics za usanifu na ujenzi, tahadhari nyingi hulipwa kwa teknolojia mpya za ujenzi. Kwa mfano, katika uwanja wa maendeleo ya teknolojia ya ujenzi yenye ufanisi na isiyo na taka, mwelekeo wa kuahidi ni kuundwa kwa miundo ya layered. Wazo hilo hukopwa kutoka kwa moluska wa bahari ya kina. Magamba yao yanayodumu, kama vile ya abaloni walioenea sana, yana mabamba magumu na laini yanayopishana. Wakati sahani ngumu inapasuka, deformation inachukuliwa na safu laini na ufa hauendi zaidi. Teknolojia hii pia inaweza kutumika kufunika magari.

Maeneo makuu ya neurobionics ni utafiti wa mfumo wa neva wa binadamu na wanyama na mfano wa seli za neva-nyuroni na mitandao ya neural. Hii inafanya uwezekano wa kuboresha na kuendeleza teknolojia ya elektroniki na kompyuta.

Mfumo wa neva wa viumbe hai una faida kadhaa juu ya analogi za kisasa zaidi zuliwa na mwanadamu:
1. Mtazamo rahisi wa habari za nje, bila kujali fomu ambayo inakuja (mwandiko, font, rangi, timbre, nk).
2. Kuegemea juu: mifumo ya kiufundi inashindwa wakati sehemu moja au zaidi inapoharibika, na ubongo hubakia kufanya kazi hata kama seli mia kadhaa hufa.
3. Miniature. Kwa mfano, kifaa cha transistor chenye idadi sawa ya vipengele na ubongo wa binadamu kingechukua kiasi cha takriban 1000 m 3, huku ubongo wetu ukichukua kiasi cha 1.5 dm 3.
4. Matumizi ya nishati ya kiuchumi - tofauti ni dhahiri tu.
5. Kiwango cha juu cha kujipanga - kukabiliana haraka na hali mpya na mabadiliko katika mipango ya shughuli.

Utafiti wa mifumo ya kumbukumbu husababisha uundaji wa mashine za "kufikiri" ili kuelekeza michakato ngumu ya uzalishaji na usimamizi.

Imejulikana kwa muda mrefu kuwa ndege, samaki, na wadudu huguswa kwa uangalifu sana na kwa usahihi kwa mabadiliko ya hali ya hewa. Kuruka kidogo kwa mbayuwayu huonyesha dhoruba ya radi. Kwa mkusanyiko wa jellyfish karibu na pwani, wavuvi watajua kwamba wanaweza kwenda uvuvi, bahari itakuwa shwari. Wanyama wa "Biosynoptic" kwa asili wamejaliwa "vifaa" vya kipekee ambavyo ni nyeti zaidi. Kazi ya bionics sio tu kupata mifumo hii, lakini pia kuelewa hatua zao na kuifanya upya katika nyaya za elektroniki, vifaa, na miundo.

Utafiti wa mfumo changamano wa urambazaji wa samaki na ndege, unaofunika maelfu ya kilomita wakati wa uhamaji na kurudi bila makosa katika maeneo yao kwa kuzaa, majira ya baridi kali, na kulea vifaranga, huchangia katika ukuzaji wa mifumo nyeti sana ya ufuatiliaji, mwongozo na utambuzi wa vitu.

Hivi sasa, utafiti katika mifumo ya uchanganuzi ya wanyama na wanadamu hutoa mchango mkubwa katika maendeleo ya kisayansi na kiteknolojia. Mifumo hii ni ngumu na nyeti sana kwamba haina sawa kati ya vifaa vya kiufundi bado. Kwa mfano, chombo cha rattlesnake kinachohisi joto hutambua mabadiliko ya joto ya 0.0010C; chombo cha umeme cha samaki (miale, eels za umeme) huona uwezo wa 0.01 microvolts, macho ya wanyama wengi wa usiku huguswa na quanta moja ya mwanga, samaki huhisi mabadiliko katika mkusanyiko wa dutu katika maji ya 1 mg/m3 (=1 µg/l).

Viumbe hai vingi vina mifumo ya uchambuzi ambayo wanadamu hawana. Kwa mfano, panzi wana kifua kikuu kwenye sehemu ya 12 ya antena inayohisi mionzi ya infrared. Papa na miale huwa na njia kwenye vichwa vyao na mbele ya miili yao ambayo huhisi mabadiliko ya joto ya 0.10C. Konokono, mchwa na mchwa wana vifaa vinavyohisi mionzi ya mionzi. Wengi huguswa na mabadiliko katika uwanja wa sumaku (hasa ndege na wadudu wanaohama kwa umbali mrefu). Kuna wale ambao wanaona vibrations ya infra- na ultrasonic: bundi, popo, dolphins, nyangumi, wadudu wengi, nk Macho ya nyuki huguswa na mwanga wa ultraviolet, mende - kwa infrared, nk.

Kuna mifumo mingi zaidi ya mwelekeo katika nafasi, ambayo muundo wake bado haujasomwa: nyuki na nyigu zimeelekezwa vizuri na jua, vipepeo vya kiume (kwa mfano, jicho la tausi usiku, nondo ya kichwa cha kifo, n.k.) kike kwa umbali wa kilomita 10. Kasa wa baharini na samaki wengi (eels, sturgeon, salmon) huogelea kilomita elfu kadhaa kutoka ufukweni mwao na bila shaka hurudi kutaga mayai na kutaga mahali pale walipoanza safari yao ya maisha. Inachukuliwa kuwa wana mifumo miwili ya mwelekeo - mbali, na nyota na jua, na karibu, kwa harufu (kemia ya maji ya pwani).

Kwa nini asili iko mbali sana mbele ya mwanadamu katika kiwango cha sasa cha maendeleo ya teknolojia? Kwanza, ili kuelewa muundo na kanuni ya uendeshaji wa mfumo wa maisha, mfano na kutekeleza katika miundo na vifaa maalum, ujuzi wa ulimwengu wote unahitajika. Na leo, baada ya mchakato mrefu wa kugawanyika kwa taaluma za kisayansi, hitaji la shirika kama hilo la maarifa ambalo lingewaruhusu kukumbatiwa na kuunganishwa kwa msingi wa kanuni za kawaida za ulimwengu zinaanza kuibuka.

Na pili, katika maumbile hai, uthabiti wa fomu na miundo ya mifumo ya kibaolojia hudumishwa kupitia urejesho wao unaoendelea, kwani tunashughulika na miundo inayoendelea kuharibiwa na kurejeshwa. Kila seli ina kipindi chake cha mgawanyiko, mzunguko wake wa maisha. Katika viumbe vyote vilivyo hai, taratibu za kuoza na kurejesha hulipa fidia kila mmoja, na mfumo mzima uko katika usawa wa nguvu, ambayo inafanya uwezekano wa kukabiliana, kujenga upya miundo yake kwa mujibu wa mabadiliko ya hali. Hali kuu ya kuwepo kwa mifumo ya kibiolojia ni utendaji wao wa kuendelea. Mifumo ya kiufundi iliyoundwa na mwanadamu haina usawa wa ndani wa nguvu wa michakato ya kuoza na urejesho, na kwa maana hii ni tuli. Uendeshaji wao ni kawaida mara kwa mara. Tofauti hii kati ya mifumo ya asili na ya kiufundi ni muhimu sana kutoka kwa mtazamo wa uhandisi.

Mifumo ya kuishi ni tofauti zaidi na ngumu kuliko miundo ya kiufundi. Fomu za kibaiolojia mara nyingi haziwezi kuhesabiwa kutokana na utata wao wa ajabu. Bado hatujui sheria za malezi yao. Siri za uundaji wa muundo wa viumbe hai, maelezo ya taratibu za maisha zinazotokea ndani yao, muundo na kanuni za utendaji zinaweza kujifunza tu kwa msaada wa vifaa vya kisasa zaidi, ambavyo hazipatikani kila wakati. Lakini hata kwa teknolojia ya kisasa, mengi yanabaki nyuma ya pazia.

Bionics (kutoka kwa Kigiriki biōn - kipengele cha maisha, halisi - hai), sayansi inayopakana na biolojia na teknolojia, kutatua matatizo ya uhandisi kulingana na uchambuzi wa muundo na shughuli muhimu ya viumbe. Biolojia inahusiana kwa karibu na biolojia, fizikia, kemia, cybernetics, na sayansi ya uhandisi—elektroniki, urambazaji, mawasiliano, masuala ya baharini, n.k.

Wazo la kutumia maarifa juu ya maumbile hai kutatua shida za uhandisi ni la Leonardo da Vinci, ambaye alijaribu kuunda ndege yenye mbawa za kuruka, kama zile za ndege - ornithopter. Kuibuka kwa cybernetics, ambayo inazingatia kanuni za jumla za udhibiti na mawasiliano katika viumbe hai na mashine, imekuwa motisha kwa uchunguzi mpana wa muundo na kazi za mifumo ya maisha ili kufafanua umoja wao na mifumo ya kiufundi, na vile vile matumizi. habari iliyopatikana kuhusu viumbe hai ili kuunda vifaa vipya, taratibu, vifaa, nk. Mnamo 1960, kongamano la kwanza la biokemia lilifanyika Daytona (USA), ambalo lilirasimisha kuzaliwa kwa sayansi mpya.

Sehemu kuu za kazi ya biolojia hushughulikia shida zifuatazo: uchunguzi wa mfumo wa neva wa wanadamu na wanyama na muundo wa seli za ujasiri - neurons - na mitandao ya neural kwa uboreshaji zaidi wa teknolojia ya kompyuta na ukuzaji wa vitu vipya na vifaa vya otomatiki. na telemechanics (neurobionics); utafiti katika viungo vya hisia na mifumo mingine ya utambuzi ya viumbe hai ili kuendeleza sensorer mpya na mifumo ya kugundua; kusoma kanuni za mwelekeo, eneo na urambazaji katika wanyama mbalimbali kwa matumizi ya kanuni hizi katika teknolojia; utafiti wa tabia ya kimofolojia, kisaikolojia, biokemikali ya viumbe hai ili kuweka mawazo mapya ya kiufundi na kisayansi.

Uchunguzi wa mfumo wa neva umeonyesha kuwa ina idadi ya vipengele muhimu na muhimu na faida juu ya vifaa vyote vya kisasa vya kompyuta. Vipengele hivi, utafiti ambao ni muhimu sana kwa uboreshaji zaidi wa mifumo ya kompyuta ya kielektroniki, ni yafuatayo: 1) Mtazamo kamili sana na rahisi wa habari ya nje, bila kujali fomu ambayo inafika (kwa mfano, mwandiko, fonti, nk). rangi ya maandishi, michoro, timbre na vipengele vingine vya sauti, nk). 2) Kuegemea juu, kuzidi kwa kiasi kikubwa kutegemewa kwa mifumo ya kiufundi (mwisho hushindwa wakati sehemu moja au zaidi zinapovunjika kwenye mzunguko; ikiwa mamilioni ya seli za ujasiri kati ya mabilioni ya ubongo hufa, utendakazi wa mfumo hutunzwa). 3) Miniature ya mambo ya mfumo wa neva: na idadi ya vipengele 1010-1011, kiasi cha ubongo wa binadamu ni 1.5 dm3. Kifaa cha transistor kilicho na idadi sawa ya vipengele kinaweza kuchukua kiasi cha mamia kadhaa, au hata maelfu, m3. 4) Operesheni ya kiuchumi: matumizi ya nishati na ubongo wa binadamu hayazidi makumi kadhaa ya watts. 5) Kiwango cha juu cha kujipanga kwa mfumo wa neva, kukabiliana haraka na hali mpya, na mabadiliko katika mipango ya shughuli.

Majaribio ya kuiga mfumo wa neva wa wanadamu na wanyama ilianza na ujenzi wa analogues za neurons na mitandao yao. Aina mbalimbali za neurons za bandia zimetengenezwa (Mchoro 1). "Mitandao ya ujasiri" ya bandia imeundwa ambayo ina uwezo wa kujipanga, yaani, kurudi kwenye majimbo yenye utulivu wakati wanachukuliwa nje ya usawa. Utafiti wa kumbukumbu na mali nyingine za mfumo wa neva ni njia kuu ya kuunda mashine za "kufikiri" ili automatiska mchakato wa uzalishaji na usimamizi. Utafiti wa taratibu zinazohakikisha kuaminika kwa mfumo wa neva ni muhimu sana kwa teknolojia, kwa sababu kutatua tatizo hili la msingi la kiufundi litatoa ufunguo wa kuhakikisha kuaminika kwa idadi ya mifumo ya kiufundi (kwa mfano, vifaa vya ndege vyenye vipengele 105 vya elektroniki).

Utafiti wa mifumo ya analyzer. Kila analyzer ya wanyama na wanadamu, ambayo huona uchochezi mbalimbali (mwanga, sauti, nk), inajumuisha kipokezi (au chombo cha hisia), njia na kituo cha ubongo. Hizi ni fomu ngumu sana na nyeti ambazo hazina sawa kati ya vifaa vya kiufundi. Sensorer ndogo na za kuaminika, sio duni kwa unyeti kwa, kwa mfano, jicho, ambalo humenyuka kwa quanta moja ya mwanga, chombo kinachoweza kuhisi joto cha rattlesnake, ambacho hutofautisha mabadiliko ya joto ya 0.001 ° C, au chombo cha umeme cha samaki; ambayo huona uwezo katika sehemu ndogo za volt, inaweza kuharakisha mchakato kwa kiasi kikubwa maendeleo ya kiteknolojia na utafiti wa kisayansi.

Kupitia analyzer muhimu zaidi - taswira - habari nyingi huingia kwenye ubongo wa mwanadamu. Kutoka kwa mtazamo wa uhandisi, vipengele vifuatavyo vya analyzer ya kuona vinavutia: aina mbalimbali za unyeti - kutoka kwa quanta moja hadi fluxes ya mwanga mkali; mabadiliko katika uwazi wa maono kutoka katikati hadi pembeni; ufuatiliaji wa kuendelea wa vitu vinavyotembea; kukabiliana na picha ya tuli (kutazama kitu kilichosimama, jicho hufanya harakati ndogo za oscillatory na mzunguko wa 1-150 Hz). Kwa madhumuni ya kiufundi, maendeleo ya retina ya bandia ni ya riba. (Retina ni muundo tata sana; kwa mfano, jicho la mwanadamu lina vipokea picha 108, ambavyo vimeunganishwa na ubongo kwa kutumia chembe 106 za ganglioni.) Toleo moja la retina ya bandia (sawa na retina ya jicho la chura) linajumuisha 3. tabaka: ya kwanza inajumuisha seli 1800 za picha, ya pili - "nyuroni" ambazo huona ishara chanya na za kuzuia kutoka kwa vipokea picha na kuamua tofauti ya picha; katika safu ya tatu kuna "seli" 650 za aina tano tofauti. Masomo haya yanawezesha kuunda vifaa vya kufuatilia utambuzi otomatiki. Kusoma hisia za kina cha anga wakati wa kuona kwa jicho moja (maono ya monocular) kulifanya iwezekane kuunda mita ya kina cha anga kwa kuchambua picha za angani.

Kazi inaendelea kuiga kichanganuzi cha kusikia cha wanadamu na wanyama. Kichanganuzi hiki pia ni nyeti sana - watu wenye usikivu wa papo hapo hutambua sauti wakati shinikizo kwenye mfereji wa sikio linapobadilika kuhusu 10 µn/m2 (0.0001 dyne/cm2). Inafurahisha pia kitaalam kusoma utaratibu wa uhamishaji wa habari kutoka kwa sikio hadi eneo la ukaguzi wa ubongo. Viungo vya kunusa vya wanyama vinachunguzwa ili kuunda "pua ya bandia" - kifaa cha elektroniki cha kuchambua viwango vidogo vya vitu vyenye harufu katika hewa au maji [samaki wengine huhisi mkusanyiko wa dutu ya mg/m3 kadhaa (µg/l). )]. Viumbe vingi vina mifumo ya uchambuzi ambayo wanadamu hawana. Kwa mfano, panzi ina kifua kikuu kwenye sehemu ya 12 ya antena ambayo huona mionzi ya infrared; papa na mionzi ina njia kichwani na sehemu ya mbele ya mwili ambayo huona mabadiliko ya joto ya 0.1 ° C. Konokono na mchwa ni nyeti kwa mionzi ya mionzi. Samaki, inaonekana, huona mikondo iliyopotea inayosababishwa na umeme wa hewa (hii inathibitishwa na samaki kusonga kwa kina kabla ya radi). Mbu hutembea kwenye njia zilizofungwa ndani ya uwanja wa sumaku bandia. Wanyama wengine huhisi mitetemo ya infra-na ultrasonic vizuri. Jellyfish fulani hujibu mitetemo ya infrasonic ambayo hutokea kabla ya dhoruba. Popo hutoa mitetemo ya ultrasonic katika safu ya 45-90 kHz, na nondo wanaokula wana viungo vinavyoweza kuathiriwa na mawimbi haya. Bundi pia wana "kipokea ultrasound" ili kugundua popo.

Labda inaahidi kubuni sio tu analogi za kiufundi za viungo vya hisia za wanyama, lakini pia mifumo ya kiufundi iliyo na vitu nyeti vya kibaolojia (kwa mfano, macho ya nyuki ya kugundua mionzi ya ultraviolet na macho ya mende kwa kugundua miale ya infrared).

Ya umuhimu mkubwa katika kubuni kiufundi ni kinachojulikana. Perceptrons ni mifumo ya "kujifunza binafsi" ambayo hufanya kazi za kimantiki za utambuzi na uainishaji. Zinalingana na vituo vya ubongo ambapo habari iliyopokelewa inachakatwa. Utafiti mwingi umejitolea kwa utambuzi wa picha za kuona, sauti au zingine, i.e., uundaji wa ishara au nambari ambayo inalingana na kitu. Utambuzi lazima ufanyike bila kujali mabadiliko katika picha (kwa mfano, mwangaza wake, rangi, nk) wakati wa kudumisha maana yake ya msingi. Vifaa vile vya kujipanga vya utambuzi hufanya kazi bila programu ya awali na mafunzo ya taratibu yanayofanywa na operator wa binadamu; inatoa picha, kuashiria makosa, na kuimarisha majibu sahihi. Kifaa cha pembejeo cha perceptron ni mtazamo wake, uwanja wa receptor; wakati wa kutambua vitu vya kuona, ni seti ya seli za picha.

Baada ya muda wa "mafunzo" perceptron inaweza kufanya maamuzi huru. Kulingana na perceptrons, vifaa vinaundwa kwa kusoma na kutambua maandishi, michoro, kuchambua oscillograms, radiographs, nk.

Utafiti wa ugunduzi, urambazaji na mifumo ya mwelekeo katika ndege, samaki, na wanyama wengine pia ni moja ya kazi muhimu za biolojia, kwa sababu. mifumo ndogo na sahihi ya utambuzi na uchanganuzi ambayo husaidia wanyama kusafiri, kupata mawindo, na kuhama maelfu ya kilomita (angalia uhamiaji wa Wanyama) inaweza kusaidia kuboresha vyombo vinavyotumika katika usafiri wa anga, masuala ya baharini, n.k. Mahali pa kutumia ultrasonic pamegunduliwa katika popo, idadi ya baharini. wanyama (samaki, pomboo). Inajulikana kuwa kasa wa baharini huogelea kilomita elfu kadhaa kwenda baharini na kila mara hurudi sehemu moja ufukweni kutaga mayai. Inaaminika kuwa wana mifumo miwili: mwelekeo wa masafa marefu na nyota na mwelekeo wa masafa mafupi na harufu (kemia ya maji ya pwani). Kipepeo wa kiume wa tausi usiku hutafuta jike kwa umbali wa hadi kilomita 10. Nyuki na nyigu husafiri vizuri na jua. Utafiti katika mifumo hii mingi na tofauti ya kugundua ina mengi ya kutoa teknolojia.

Utafiti wa sifa za kimofolojia za viumbe hai pia hutoa mawazo mapya kwa ajili ya kubuni kiufundi. Kwa hivyo, kusoma muundo wa ngozi ya wanyama wa majini wenye kasi kubwa (kwa mfano, ngozi ya pomboo haijatiwa maji na ina muundo wa elastic-elastic, ambayo inahakikisha uondoaji wa misukosuko na kuteleza kwa upinzani mdogo) imefanya hivyo. inawezekana kuongeza kasi ya meli. Kifuniko maalum kiliundwa - ngozi ya bandia "laminflo" (Mchoro 2), ambayo ilifanya iwezekanavyo kuongeza kasi ya vyombo vya bahari kwa 15-20%. Vidudu vya Diptera vina viambatisho - haltere, ambazo hutetemeka kila wakati pamoja na mbawa. Wakati mwelekeo wa kukimbia unabadilika, mwelekeo wa harakati za haltere haubadilika, petiole inayowaunganisha na mwili imeenea, na wadudu hupokea ishara ya kubadilisha mwelekeo wa kukimbia. Gyrotron (Kielelezo 3) imejengwa juu ya kanuni hii - vibrator ya uma ambayo hutoa utulivu wa juu wa mwelekeo wa ndege wa ndege kwa kasi ya juu. Ndege iliyo na gyrotron inaweza kurejeshwa kiotomatiki kutoka kwa spin. Kukimbia kwa wadudu kunafuatana na matumizi ya chini ya nishati. Moja ya sababu za hii ni aina maalum ya harakati ya mrengo, ambayo inaonekana kama takwimu ya nane.

Windmills na vile kusonga vilivyotengenezwa juu ya kanuni hii ni ya kiuchumi sana na inaweza kufanya kazi kwa kasi ya chini ya upepo. Kanuni mpya za kukimbia, harakati zisizo na gurudumu, ujenzi wa fani, manipulators mbalimbali, nk. hutengenezwa kwa kuzingatia utafiti wa kukimbia kwa ndege na wadudu, harakati za wanyama wa kuruka, muundo wa viungo, nk. Uchambuzi wa muundo wa mfupa, ambayo inahakikisha wepesi wake mkubwa na wakati huo huo nguvu, inaweza kufungua uwezekano mpya katika ujenzi, nk.

Teknolojia mpya kulingana na michakato ya biochemical inayotokea katika viumbe pia ni, kimsingi, tatizo B. Katika suala hili, utafiti wa michakato ya biosynthesis na bioenergy ni muhimu sana, kwa sababu michakato ya kibaolojia kwa nguvu (kwa mfano, kusinyaa kwa misuli) ni ya kiuchumi sana. Sambamba na maendeleo ya teknolojia, ambayo yanahakikishwa na mafanikio ya biolojia, pia inanufaisha biolojia yenyewe, kwa sababu. husaidia kuelewa kikamilifu na kuiga matukio au miundo fulani ya kibiolojia.

Kauli mbiu ya bionics ni: "Asili inajua vyema." Hii ni sayansi ya aina gani? Jina lenyewe na kauli mbiu hii hutufanya tuelewe kwamba bionics imeunganishwa na asili. Wengi wetu hukutana na vipengele na matokeo ya sayansi ya bionics kila siku bila hata kujua.

Umesikia juu ya sayansi kama vile bionics?

Biolojia ni maarifa maarufu ambayo tunatambulishwa shuleni. Kwa sababu fulani, watu wengi wanaamini kwamba bionics ni mojawapo ya sehemu ndogo za biolojia. Kwa kweli, taarifa hii si sahihi kabisa. Hakika, kwa maana finyu ya neno, bionics ni sayansi inayosoma viumbe hai. Lakini mara nyingi tumezoea kuhusisha kitu kingine na mafundisho haya. Applied bionics ni sayansi inayochanganya biolojia na teknolojia.

Mada na kitu cha utafiti wa bionic

Bionics inasoma nini? Ili kujibu swali hili, tunahitaji kuzingatia mgawanyiko wa kimuundo wa mafundisho yenyewe.

Biolojia ya kibaolojia inachunguza asili kama ilivyo, bila kujaribu kuingilia kati. Lengo la utafiti wake ni michakato inayotokea ndani

Bionics ya kinadharia inahusika na utafiti wa kanuni hizo ambazo zimeonekana katika asili, na kwa msingi wao huunda mfano wa kinadharia, ambao unatumiwa baadaye katika teknolojia.

Bionics ya vitendo (kiufundi). ni matumizi ya mifano ya kinadharia katika vitendo. Kwa hivyo kusema, kuanzishwa kwa vitendo kwa asili katika ulimwengu wa kiufundi.

Yote yalianzia wapi?

Leonardo da Vinci mkubwa anaitwa baba wa bionics. Katika maelezo ya fikra hii mtu anaweza kupata majaribio ya kwanza katika utekelezaji wa kiufundi wa taratibu za asili. Michoro ya Da Vinci inaonyesha hamu yake ya kuunda ndege yenye uwezo wa kusonga mbawa zake, kama ndege anayeruka. Wakati fulani, mawazo kama hayo yalithubutu sana kuwa maarufu. Walivutia umakini baadaye.

Mtu wa kwanza kutumia kanuni za bionics katika usanifu alikuwa Antoni Gaudí i Cournet. Jina lake limewekwa katika historia ya sayansi hii. Miundo ya usanifu iliyobuniwa na Gaudi mkuu ilikuwa ya kuvutia wakati wa ujenzi wao, na inaleta furaha sawa miaka mingi baadaye kati ya waangalizi wa kisasa.

Mtu aliyefuata kuunga mkono wazo la symbiosis ya maumbile na teknolojia ilikuwa Chini ya uongozi wake, utumiaji mkubwa wa kanuni za bionic katika muundo wa jengo ulianza.

Kuanzishwa kwa bionics kama sayansi huru kulitokea tu mnamo 1960 kwenye kongamano la kisayansi huko Daytona.

Maendeleo ya teknolojia ya kompyuta na modeli ya hisabati inaruhusu wasanifu wa kisasa kutekeleza vidokezo vya asili katika usanifu na tasnia zingine kwa kasi zaidi na kwa usahihi zaidi.

Prototypes asili ya uvumbuzi wa kiufundi

Mfano rahisi zaidi wa sayansi ya bionics ni uvumbuzi wa bawaba. Kufunga kunajulikana kwa kila mtu, kwa kuzingatia kanuni ya kuzunguka kwa sehemu moja ya muundo karibu na nyingine. Kanuni hii hutumiwa na ganda la bahari ili kudhibiti vali zao mbili na kuzifungua au kuzifunga kama inahitajika. Pacific giant heartfish kufikia ukubwa wa cm 15-20. Kanuni hinged katika kuunganisha shells yao inaonekana wazi kwa jicho uchi. Wawakilishi wadogo wa aina hii hutumia njia sawa ya kurekebisha valves.

Katika maisha ya kila siku, mara nyingi tunatumia aina ya kibano. Mdomo mkali na wa umbo la pincer wa godwit unakuwa analog ya asili ya kifaa hicho. Ndege hawa hutumia mdomo mwembamba, wakiiweka kwenye udongo laini na kuchukua mende wadogo, minyoo, nk.

Vifaa na vifaa vingi vya kisasa vina vikombe vya kunyonya. Kwa mfano, hutumiwa kuboresha muundo wa miguu ya vifaa mbalimbali vya jikoni ili kuwazuia kuteleza wakati wa operesheni. Vikombe vya kunyonya pia hutumiwa kuandaa viatu maalum vya kusafisha madirisha katika majengo ya juu ili kuhakikisha fixation yao salama. Kifaa hiki rahisi pia hukopwa kutoka kwa asili. Chura wa mti, akiwa na vikombe vya kunyonya kwenye miguu yake, hukaa kwa ustadi usio wa kawaida kwenye majani laini na yanayoteleza ya mimea, na pweza anavihitaji ili kuwasiliana kwa karibu na waathiriwa wake.

Unaweza kupata mifano mingi kama hiyo. Bionics ndiyo sayansi ambayo huwasaidia watu kukopa suluhu za kiufundi kutoka kwa asili kwa uvumbuzi wao.

Nani anakuja kwanza - asili au watu?

Wakati mwingine hutokea kwamba uvumbuzi mmoja au mwingine wa wanadamu kwa muda mrefu umekuwa "hati miliki" kwa asili. Hiyo ni, wavumbuzi, wakati wa kuunda kitu, hawana nakala, lakini wanakuja na teknolojia au kanuni ya uendeshaji wenyewe, na baadaye inageuka kuwa imekuwepo kwa asili kwa muda mrefu, na mtu anaweza kuipeleleza tu na kuipitisha. .

Hii ilitokea kwa kawaida ya kufunga Velcro, ambayo hutumiwa na mtu kufunga nguo. Imethibitishwa kuwa ndoano, sawa na zile zilizopatikana kwenye Velcro, pia hutumiwa kuunganisha barbs nyembamba pamoja.

Muundo wa chimney za kiwanda ni sawa na shina za mashimo ya nafaka. Kuimarisha longitudinal kutumika katika mabomba ni sawa na sclerenchyma strands katika shina. Pete za kuimarisha chuma - interstices. Ngozi nyembamba nje ya shina ni analog ya kuimarisha ond katika muundo wa mabomba. Licha ya kufanana sana kwa muundo, wanasayansi waligundua kwa uhuru njia kama hiyo ya ujenzi wa bomba la kiwanda, na baadaye waliona kitambulisho cha muundo kama huo na vitu vya asili.

Bionics na dawa

Matumizi ya bionics katika dawa hufanya iwezekanavyo kuokoa maisha ya wagonjwa wengi. Bila kuacha, kazi inaendelea kuunda viungo vya bandia vinavyoweza kufanya kazi kwa usawa na mwili wa mwanadamu.

Dane Dennis Aabo alikuwa wa kwanza kuijaribu. Alipoteza nusu ya mkono wake, lakini sasa ana uwezo wa kutambua vitu kwa kugusa kwa msaada wa uvumbuzi wa matibabu. Prosthesis yake imeunganishwa na mwisho wa ujasiri wa kiungo kilichojeruhiwa. Sensorer za vidole bandia zina uwezo wa kukusanya taarifa kuhusu kugusa vitu na kuzipeleka kwenye ubongo. Ubunifu bado haujakamilishwa; ni mwingi sana, ambayo inafanya kuwa ngumu kutumia katika maisha ya kila siku, lakini sasa tunaweza kuita teknolojia hii ugunduzi wa kweli.

Utafiti wote katika mwelekeo huu unategemea kabisa kunakili michakato na taratibu za asili na utekelezaji wao wa kiufundi. Hii ni bionics ya matibabu. Mapitio kutoka kwa wanasayansi yanasema kwamba kazi yao hivi karibuni itafanya iwezekanavyo kuchukua nafasi ya viungo vya binadamu vilivyochoka na kutumia prototypes za mitambo badala yake. Hii itakuwa kweli mafanikio makubwa zaidi katika dawa.

Bionics katika usanifu

Bionics ya usanifu na ujenzi ni tawi maalum la sayansi ya bionic, kazi ambayo ni ujumuishaji wa kikaboni wa usanifu na asili. Hivi karibuni, mara nyingi zaidi na zaidi, wakati wa kubuni miundo ya kisasa, wanageuka kwa kanuni za bionic zilizokopwa kutoka kwa viumbe hai.

Leo, bionics ya usanifu imekuwa mtindo tofauti wa usanifu. Ilizaliwa kutoka kwa kunakili rahisi kwa fomu, na sasa kazi ya sayansi hii imekuwa kupitisha kanuni, huduma za shirika na kuzitekeleza kitaalam.

Wakati mwingine mtindo huu wa usanifu huitwa mtindo wa eco. Hii ni kwa sababu sheria za msingi za bionics ni:

• tafuta suluhisho bora;
• kanuni ya kuokoa vifaa;
• kanuni ya upeo wa urafiki wa mazingira;
• kanuni ya kuokoa nishati.

Kama unaweza kuona, bionics katika usanifu sio tu fomu za kuvutia, lakini pia teknolojia zinazoendelea ambazo hufanya iwezekanavyo kuunda muundo unaokidhi mahitaji ya kisasa.

Tabia za majengo ya usanifu wa bionic

Kulingana na uzoefu wa zamani katika usanifu na ujenzi, tunaweza kusema kwamba miundo yote ya kibinadamu ni tete na ya muda mfupi ikiwa haitumii sheria za asili. Majengo ya Bionic, pamoja na maumbo ya kushangaza na ufumbuzi wa usanifu wa ujasiri, ni imara na inaweza kuhimili matukio mabaya ya asili na maafa.

Katika nje ya majengo yaliyojengwa kwa mtindo huu, mtu anaweza kuona vipengele vya misaada, maumbo, na contours, kwa ustadi kunakiliwa na wahandisi wa kubuni kutoka kwa vitu vilivyo hai, vya asili na vilivyojumuishwa kwa ustadi na wasanifu wa majengo.

Ikiwa ghafla, wakati wa kutafakari kitu cha usanifu, inaonekana kwamba unatazama kazi ya sanaa, kuna uwezekano mkubwa kwamba mbele yako ni jengo katika mtindo wa bionic. Mifano ya miundo kama hii inaweza kuonekana katika karibu miji mikuu yote ya nchi na miji mikubwa ya kiteknolojia ya ulimwengu.

Ubunifu wa milenia mpya

Nyuma katika miaka ya 90, timu ya Kihispania ya wasanifu iliunda mradi wa ujenzi kulingana na dhana mpya kabisa. Hii ni jengo la ghorofa 300, urefu ambao utazidi m 1200. Imepangwa kuwa harakati kando ya mnara huu itafanyika kwa kutumia elevators mia nne za wima na za usawa, kasi ambayo ni 15 m / s. Nchi iliyokubali kufadhili mradi huu ni China. Jiji lenye watu wengi zaidi, Shanghai, lilichaguliwa kwa ajili ya ujenzi. Utekelezaji wa mradi huo utasuluhisha shida ya idadi ya watu ya mkoa.

Mnara huo utakuwa na muundo wa bionic kabisa. Wasanifu wanaamini kuwa hii tu inaweza kuhakikisha nguvu na uimara wa muundo. Mfano wa muundo ni mti wa cypress. Muundo wa usanifu hautakuwa na sura ya silinda tu, sawa na shina la mti, lakini pia "mizizi" - aina mpya ya msingi wa bionic.

Kifuniko cha nje cha jengo ni plastiki na nyenzo za kupumua ambazo huiga gome la mti. Mfumo wa hali ya hewa wa jiji hili la wima utakuwa sawa na kazi ya udhibiti wa joto ya ngozi.

Kulingana na wanasayansi na wasanifu, jengo kama hilo halitabaki moja tu ya aina yake. Baada ya utekelezaji wa mafanikio, idadi ya majengo ya bionic katika usanifu wa sayari itaongezeka tu.

Majengo ya Bionic karibu nasi

Ni ubunifu gani maarufu umetumia sayansi ya bionics? Mifano ya miundo kama hiyo ni rahisi kupata. Chukua, kwa mfano, mchakato wa kuunda Mnara wa Eiffel. Kwa muda mrefu kulikuwa na uvumi kwamba ishara hii ya mita 300 ya Ufaransa ilijengwa kulingana na michoro ya mhandisi wa Kiarabu asiyejulikana. Baadaye, mlinganisho wake kamili na muundo wa tibia ya binadamu ulifunuliwa.

Mbali na Mnara wa Eiffel, unaweza kupata mifano mingi ya miundo ya bionic kote ulimwenguni:

• ilijengwa kwa mlinganisho na maua ya lotus.
• Beijing National Opera House - kuiga maji tone.
• Uwanja wa kuogelea huko Beijing. Nje hurudia muundo wa fuwele wa kimiani ya maji. Suluhisho la kushangaza la muundo pia linachanganya uwezo muhimu wa muundo wa kukusanya nishati ya jua na baadaye kuitumia kuwasha vifaa vyote vya umeme vinavyofanya kazi katika jengo hilo.
• Skyscraper ya Aqua inaonekana kama mkondo wa maji yanayoanguka. Iko katika Chicago.
• Nyumba ya mwanzilishi wa bionics ya usanifu, Antonio Gaudi, ni mojawapo ya miundo ya kwanza ya bionic. Hadi leo, imehifadhi thamani yake ya urembo na inasalia kuwa moja ya tovuti maarufu za watalii huko Barcelona.

Maarifa kila mtu anahitaji

Kwa muhtasari, tunaweza kusema kwa usalama: kila kitu ambacho masomo ya bionics ni muhimu na muhimu kwa maendeleo ya jamii ya kisasa. Kila mtu anapaswa kufahamu kanuni za kisayansi za bionics. Bila sayansi hii haiwezekani kufikiria maendeleo ya kiufundi katika maeneo mengi ya shughuli za binadamu. Bionics ni mustakabali wetu kwa maelewano kamili na asili.