Stulnikov Maxim

Trabaho ng pananaliksik sa paksang "Bionics - ang agham ng pinakamalaking posibilidad"

I-download:

Preview:

Pangrehiyong kumperensyang siyentipiko at praktikal

sa loob ng balangkas ng regional youth forum

"Ang kinabukasan ay tayo!"

Direksyon ng natural na agham (physics, biology)

Pananaliksik sa paksa

"Bionics - ang agham ng pinakadakilang mga posibilidad"

Municipal Budgetary Educational Institution "Organized School No. 7" sa Petrovsk, Saratov Region

Mga pinuno:

Filyanina Olga Alexandrovna,

Guro ng Chemistry at Biology

Gerasimova Natalya Anatolevna,

Guro ng matematika at pisika,

Petrovsk

Abril 2014

1. Panimula pp. 3-4
2. Mula sa unang panahon hanggang sa modernidad. pp. 5-6
3. Mga seksyon ng Bionics:

3.1. arkitektura at konstruksiyon bionics; pp. 6-8

3.2. biomechanics; pp.8-12

3.3. neurobionics. pp.13-14

4. Mahusay na maliliit na bagay, "nakikita mula sa kalikasan." pp. 14-15

5. Konklusyon pahina 16

6. Literatura at ginamit na mapagkukunan ng Internet. pahina 16

ibon -

Aktibo

Ayon sa batas ng matematika

kasangkapan,

Upang gawin kung alin,

sa kapangyarihan ng tao...

Leonardo da Vinci.

Gusto mo bang lumipad sa ibabaw ng mga kotse sa isang pagtalon, gumalaw tulad ng Spider-Man, makita ang mga kaaway ilang kilometro ang layo at yumuko sa mga steel beam gamit ang iyong mga kamay? Dapat nating ipagpalagay na oo, ngunit, sayang, ito ay hindi makatotohanan. Ito ay hindi makatotohanan sa ngayon...

Mula nang likhain ang mundo, ang tao ay naging interesado sa maraming bagay: kung bakit basa ang tubig, kung bakit ang araw ay sumusunod sa gabi, kung bakit natin naaamoy ang halimuyak ng mga bulaklak, atbp. Naturally, sinubukan ng tao na humanap ng paliwanag para dito. Ngunit habang mas marami siyang natutunan, mas maraming katanungan ang namumuo sa kanyang isipan: maaari bang lumipad ang isang tao tulad ng isang ibon, lumangoy tulad ng isang isda, paano "nalaman" ng mga hayop ang tungkol sa paglapit ng isang bagyo, tungkol sa isang paparating na lindol, tungkol sa isang paparating na pagsabog ng bulkan , posible bang lumikha ng artificial intelligence?

Maraming tanong na "bakit"; kadalasan ang mga tanong na ito ay hindi binibigyang kahulugan ng siyentipiko, na nagbubunga ng kathang-isip at pamahiin. Upang magawa ito, kailangan mong magkaroon ng mahusay na kaalaman sa maraming larangan: pisika at kimika, astronomiya at biology, heograpiya at ekolohiya, matematika at teknolohiya, medisina at espasyo.

Mayroon bang agham na pagsasama-samahin ang lahat at magagawang pagsamahin ang hindi kaayon? Nag-e-exist pala!

item ang aking pananaliksik - ang agham ng bionics - " BIO Logia” at “Tech NIKA”.

Layunin ng gawaing pananaliksik:ang pangangailangan para sa paglitaw ng agham ng bionics, ang mga kakayahan nito at mga limitasyon ng kakayahang magamit.

Upang gawin ito, maaari kang maglagay ng isang hilera mga gawain:

1. Alamin kung ano ang "bionics".

2. Bakas ang kasaysayan ng pag-unlad ng agham ng "Bionics": mula sa sinaunang panahon hanggang sa modernidad at ang kaugnayan nito sa iba pang mga agham.

3. Tukuyin ang mga pangunahing seksyon ng bionics.

4. Ano ang kailangan nating pasalamatan ang kalikasan: ang mga bukas na posibilidad at misteryo ng bionics.

Mga pamamaraan ng pananaliksik:

Teoretikal:

- pag-aaral ng mga siyentipikong artikulo, panitikan sa paksa.

Praktikal:

Pagmamasid;

Paglalahat.

Praktikal na kahalagahan.

Sa tingin ko ang aking trabaho ay magiging kapaki-pakinabang at kawili-wili sa isang malawak na hanay ng mga mag-aaral at guro, dahil lahat tayo ay nabubuhay sa kalikasan ayon sa mga batas na nilikha nito. Ang isang tao ay dapat lamang mahusay na makabisado ang kaalaman upang maisalin sa teknolohiya ang lahat ng mga pahiwatig ng kalikasan at ibunyag ang mga lihim nito.

Mula noong unang panahon hanggang sa makabagong panahon

Ang Bionics, isang inilapat na agham na nag-aaral ng posibilidad ng pagsasama-sama ng mga buhay na organismo at mga teknikal na kagamitan, ay umuunlad sa napakabilis na bilis ngayon.

Ang pagnanais na magkaroon ng mga kakayahan na higit pa sa ibinigay sa atin ng kalikasan ay nasa loob ng bawat tao - sinumang fitness trainer o plastic surgeon ang magpapatunay nito. Ang ating mga katawan ay may hindi kapani-paniwalang kakayahang umangkop, ngunit may ilang mga bagay na hindi nila magagawa. Halimbawa, hindi tayo marunong makipag-usap sa mga hindi nakakarinig, hindi tayo nakakalipad. Kaya naman kailangan natin ng mga telepono at eroplano. Upang mabayaran ang kanilang mga di-kasakdalan, matagal nang gumagamit ang mga tao ng iba't ibang "panlabas" na mga aparato, ngunit sa pag-unlad ng agham, ang mga tool ay unti-unting naging mas maliit at naging mas malapit sa amin.

Bilang karagdagan, alam ng lahat na kung may mangyari sa kanyang katawan, ang mga doktor ay magsasagawa ng "pag-aayos" gamit ang mga pinaka-modernong teknolohiyang medikal.

Kung pagsasamahin natin ang dalawang simpleng konseptong ito, makakakuha tayo ng ideya ng susunod na hakbang sa ebolusyon ng tao. Sa hinaharap, hindi lamang maibabalik ng mga doktor ang "nasira" o "wala sa kaayusan" na mga organismo, magsisimula silang aktibong mapabuti ang mga tao, na ginagawa silang mas malakas at mas mabilis kaysa sa pinamamahalaan ng kalikasan. Ito ang tiyak na kakanyahan ng bionics, at ngayon ay nakatayo tayo sa threshold ng paglitaw ng isang bagong uri ng tao. Marahil isa sa atin ang magiging...

Si Leonardo da Vinci ay itinuturing na ninuno ng bionics. Ang kanyang mga guhit at diagram ng sasakyang panghimpapawid ay batay sa istraktura ng pakpak ng ibon. Sa ating panahon, ayon sa mga guhit ni Leonardo da Vinci, paulit-ulit na isinasagawa ang pagmomolde ornithoptera (mula sa Greek órnis, gender órnithos - ibon at pterón - pakpak), flywheel , isang mas mabibigat na sasakyang panghimpapawid na may mga pakpak na pumapapak). Sa mga buhay na nilalang, ang mga ibon, halimbawa, ay gumagamit ng mga pag-flap ng kanilang mga pakpak upang lumipad.

Sa mga modernong siyentipiko, maaaring pangalanan ang pangalan ni Osip M.R. Delgado.

Sa tulong ng kanyang mga radio-electronic device, pinag-aralan niya ang neurological at pisikal na katangian ng mga hayop. At sa kanilang batayan sinubukan kong bumuo ng mga algorithm para sa pagkontrol sa mga buhay na organismo.

Bionics (mula sa Griyegong Biōn - elemento ng buhay, literal - pamumuhay), isang agham na nasa hangganan ng biology at teknolohiya, paglutas ng mga problema sa inhinyero batay sa pagmomodelo ng istraktura at mahahalagang tungkulin ng mga organismo. Ang Bionics ay malapit na nauugnay sa biology, physics, chemistry, cybernetics at engineering sciences - electronics, navigation, communications, maritime affairs, atbp. /BSE.1978/

Ang pormal na taon ng kapanganakan ng bionics ay itinuturing na 1960 Pinili ng mga bionic scientist ang isang scalpel at isang soldering iron, na konektado ng isang integral sign, bilang kanilang sagisag, at ang kanilang motto ay "Ang mga buhay na prototype ay ang susi sa bagong teknolohiya».

Maraming mga bionic na modelo, bago sila makatanggap ng teknikal na pagpapatupad, ay nagsisimula sa kanilang buhay sa isang computer, kung saan ang isang computer program ay pinagsama-sama - isang bionic na modelo.

Sa ngayon, ang bionics ay may ilang direksyon.

Mga seksyon ng Bionics

1. Bionics ng arkitektura at konstruksiyon.

Isang kapansin-pansing halimbawa ng arkitektura at construction bionics - kumpletopagkakatulad ng istraktura ng mga tangkay ng cerealat modernong matataas na gusali. Ang mga tangkay ng mga halaman ng cereal ay maaaring makatiis ng mabibigat na pagkarga nang hindi nasira sa ilalim ng bigat ng inflorescence. Kung ang hangin ay yumuko sa kanila sa lupa, mabilis nilang ibinabalik ang kanilang patayong posisyon. Ano ang sikreto? Ito ay lumabas na ang kanilang istraktura ay katulad ng disenyo ng mga modernong matataas na gusali. mga tubo ng pabrika - isa sa mga pinakabagong tagumpay ng pag-iisip ng engineering.

Ang mga sikat na arkitekto ng Espanyol na si M.R. Sina Cervera at H. Ploz, mga aktibong tagasunod ng bionics, ay nagsimulang magsaliksik ng "mga dynamic na istruktura" noong 1985, at noong 1991 ay inorganisa nila ang "Society for Supporting Innovation in Architecture." Ang isang grupo sa ilalim ng kanilang pamumuno, na kinabibilangan ng mga arkitekto, inhinyero, taga-disenyo, biologist at psychologist, ay bumuo ng proyekto "Vertical bionic tower city" Sa 15 taon, isang tower city ang dapat lumitaw sa Shanghai (ayon sa mga siyentipiko, sa 20 taon ang populasyon ng Shanghai ay maaaring umabot sa 30 milyong tao). Ang tower city ay idinisenyo para sa 100 libong tao, ang proyekto ay batay sa "prinsipyo ng pagtatayo ng kahoy".

Ang lungsod ng tore ay magkakaroon ng hugis sipres 1128 m ang taas na may girth sa base na 133 by 100 m, at sa pinakamalawak na punto 166 by 133 m. Ang tore ay magkakaroon ng 300 floors, at sila ay matatagpuan sa 12 vertical blocks ng 80 floors.

Para sa ika-100 anibersaryo ng Rebolusyong Pranses, isang pandaigdigang eksibisyon ang inorganisa sa Paris. Sa teritoryo ng eksibisyon na ito ay binalak na magtayo ng isang tore na sumisimbolo sa parehong kadakilaan ng Rebolusyong Pranses at ang pinakabagong mga tagumpay sa teknolohiya. Mahigit sa 700 mga proyekto ang isinumite sa kompetisyon; ang pinakamahusay ay kinilala bilang proyekto ng bridge engineer na si Alexandre Gustave Eiffel. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang tore, na ipinangalan sa lumikha nito, ay namangha sa buong mundo sa kanyang openwork at kagandahan. Ang 300 metrong tore ay naging isang uri ng simbolo ng Paris. May mga alingawngaw na ang tore ay itinayo ayon sa mga guhit ng isang hindi kilalang Arabo na siyentipiko. At pagkatapos lamang ng higit sa kalahating siglo, ang mga biologist at inhinyero ay nakagawa ng isang hindi inaasahang pagtuklas: ang disenyo Eiffel Tower eksaktong inuulit ang istraktura ng malaki tibia , madaling makatiis sa bigat ng katawan ng tao. Kahit na ang mga anggulo sa pagitan ng mga ibabaw na nagdadala ng pagkarga ay nag-tutugma. Ito ay isa pang mapaglarawang halimbawa ng bionics sa pagkilos.

Sa mga bionics ng arkitektura at konstruksiyon, maraming pansin ang binabayaran sa mga bagong teknolohiya ng konstruksiyon. Halimbawa, sa larangan ng pag-unlad ng mahusay at walang basurang mga teknolohiya sa pagtatayo, ang isang promising na direksyon ay ang paglikhamga layered na istruktura. Ang ideya ay hiniram mula samalalim na mga mollusk ng dagat. Ang kanilang matibay na mga shell, tulad ng sa laganap na abalone, ay binubuo ng salit-salit na matigas at malambot na mga plato. Kapag ang isang matigas na plato ay pumutok, ang pagpapapangit ay hinihigop ng malambot na layer at ang bitak ay hindi na lumalabas. Ang teknolohiyang ito ay maaari ding gamitin upang takpan ang mga sasakyan.

2. Biomechanics

Mga tagahanap ng kalikasan. Mga live na barometer at seismograph.

Ang pinaka-advanced na pananaliksik sa bionics ay ang pagbuo ng biological na paraan ng pagtuklas, nabigasyon at oryentasyon; isang hanay ng mga pag-aaral na may kaugnayan sa pagmomodelo ng mga function at istruktura ng utak ng mas matataas na hayop at tao; paglikha ng bioelectric control system at pananaliksik sa problemang "man-machine". Ang mga lugar na ito ay malapit na nauugnay sa isa't isa. Bakit napakalayo ng kalikasan kaysa sa tao sa kasalukuyang antas ng pag-unlad ng teknolohiya?

Matagal nang alam na ang mga ibon, isda, at mga insekto ay napakasensitibo at tumpak na tumutugon sa mga pagbabago sa panahon. Ang mababang paglipad ng mga lunok ay naglalarawan ng isang bagyo. Sa pamamagitan ng akumulasyon ng dikya malapit sa dalampasigan, malalaman ng mga mangingisda na maaari silang mangisda, magiging kalmado ang dagat.

Mga Hayop - "biosynoptics"likas na pinagkalooban ng mga natatanging ultra-sensitive na "mga aparato". Ang gawain ng bionics ay hindi lamang upang mahanap ang mga mekanismong ito, ngunit din upang maunawaan ang kanilang pagkilos at muling likhain ito sa mga electronic circuit, device, at istruktura.

Ang pag-aaral ng masalimuot na sistema ng nabigasyon ng mga isda at ibon, na sumasaklaw sa libu-libong kilometro sa panahon ng paglilipat at hindi nagkakamali sa pagbabalik sa kanilang mga lugar para sa pangingitlog, taglamig, at pagpapalaki ng mga sisiw, ay nakakatulong sa pagbuo ng napakasensitibong pagsubaybay, paggabay at mga sistema ng pagkilala sa bagay.

Maraming mga buhay na organismo ang may mga sistemang analitikal na wala sa mga tao. Halimbawa, ang mga tipaklong ay may tubercle sa 12th antennal segment na nakadarama ng infrared radiation. Ang mga pating at ray ay may mga channel sa ulo at sa harap ng katawan na nakikita ang mga pagbabago sa temperatura na 0.10 C. Ang mga snails, langgam at anay ay may mga device na nakikita ang radioactive radiation. Marami ang tumutugon sa mga pagbabago sa magnetic field (pangunahin ang mga ibon at insekto na gumagawa ng malayuang paglilipat). Nakikita ng mga kuwago, paniki, dolphin, balyena at karamihan sa mga insekto ang mga infra- at ultrasonic na vibrations. Ang mga mata ng bubuyog ay tumutugon sa ultraviolet light, ang ipis sa infrared.

Nakikita ng heat-sensitive organ ng rattlesnake ang mga pagbabago sa temperatura na 0.0010 C; ang de-koryenteng organ ng isda (ray, electric eels) ay nakakakita ng mga potensyal na 0.01 microvolts, ang mga mata ng maraming mga hayop sa gabi ay tumutugon sa iisang quanta ng liwanag, ang mga isda ay nakadarama ng pagbabago sa konsentrasyon ng isang sangkap sa tubig na 1 mg/m3 (=1). µg/l).

Marami pang spatial orientation system, ang istraktura nito ay hindi pa napag-aaralan: ang mga bubuyog at wasps ay mahusay na nakatuon sa araw, ang mga lalaking paru-paro (halimbawa, night peacock eye, death's head hawk moth, atbp.) ay nakahanap ng isang babae sa may layong 10 km. Ang mga pawikan at maraming isda (eels, sturgeon, salmon) ay lumalangoy ng ilang libong kilometro mula sa kanilang katutubong baybayin at walang alinlangan na bumalik upang mangitlog at mangitlog sa parehong lugar kung saan nagsimula ang kanilang paglalakbay sa buhay. Ipinapalagay na mayroon silang dalawang sistema ng oryentasyon - malayo, sa pamamagitan ng mga bituin at araw, at malapit, sa pamamagitan ng amoy (ang kimika ng mga tubig sa baybayin).

Ang mga paniki, bilang panuntunan, ay maliit at, maging tapat tayo, para sa marami sa atin na hindi kasiya-siya at kahit na nakakadiri na mga nilalang. Ngunit nagkataon na tratuhin sila nang may pagtatangi, na ang batayan nito, bilang panuntunan, ay iba't ibang uri ng mga alamat at paniniwala na nabuo noong ang mga tao ay naniniwala sa mga espiritu at masasamang espiritu.

Ang paniki ay isang natatanging bagay para sa mga bioacoustics na siyentipiko. Maaari siyang mag-navigate nang ganap nang malaya sa ganap na kadiliman, nang hindi nabubunggo sa mga hadlang. Bukod dito, ang pagkakaroon ng mahinang paningin, ang paniki ay nakakakita at nakakahuli ng maliliit na insekto sa mabilisang, nakikilala ang isang lumilipad na lamok mula sa isang maliit na butil na dumadaloy sa hangin, isang nakakain na insekto mula sa isang walang lasa na ladybug.

Ang Italyano na siyentipiko na si Lazzaro Spallanzani ay unang naging interesado sa hindi pangkaraniwang kakayahan ng mga paniki noong 1793. Noong una ay sinubukan niyang alamin kung paano nahanap ng iba't ibang hayop ang kanilang daan sa dilim. Nagawa niyang itatag: ang mga kuwago at iba pang mga nilalang sa gabi ay nakikita nang mabuti sa dilim. Totoo, sa ganap na kadiliman, sila rin, na lumalabas, ay nagiging walang magawa. Ngunit nang magsimula siyang mag-eksperimento sa mga paniki, natuklasan niya na ang gayong kumpletong kadiliman ay hindi isang hadlang para sa kanila. Pagkatapos ay lumakad pa si Spallanzani: inalis niya lamang ang ilang mga paniki sa kanilang paningin. At ano? Hindi ito nagbago ng anuman sa kanilang pag-uugali; sila ay kasing galing sa pangangaso ng mga insekto gaya ng mga nakikitang tao. Nakumbinsi si Spallanzani dito nang buksan niya ang tiyan ng mga pang-eksperimentong daga.

Ang interes sa misteryo ay lumago. Lalo na pagkatapos na maging pamilyar si Spallanzani sa mga eksperimento ng Swiss biologist na si Charles Jurin, na noong 1799 ay dumating sa konklusyon na ang mga paniki ay maaaring magawa nang walang paningin, ngunit ang anumang malubhang pinsala sa pandinig ay nakamamatay para sa kanila. Sa sandaling isaksak nila ang kanilang mga tainga ng mga espesyal na tubo ng tanso, nagsimula silang bulag at random na bumangga sa lahat ng mga hadlang na lumitaw sa kanilang landas. Kasabay nito, ipinakita ng maraming iba't ibang mga eksperimento na ang mga kaguluhan sa paggana ng mga organo ng paningin, pagpindot, amoy at panlasa ay walang epekto sa paglipad ng mga paniki.

Ang mga eksperimento ni Spallanzani ay walang alinlangan na kahanga-hanga, ngunit malinaw na nauuna ang mga ito sa kanilang panahon. Hindi masagot ni Spallanzani ang pangunahin at medyo tama sa siyensiya na tanong: kung hindi pandinig o pangitain, ano, sa kasong ito, ang tumutulong sa mga paniki na mag-navigate nang mahusay sa kalawakan?

Sa oras na iyon, wala silang alam tungkol sa ultrasound, o ang mga hayop ay maaaring magkaroon ng ilang iba pang mga organo (sistema) ng pang-unawa, hindi lamang ang mga tainga at mata. Sa pamamagitan ng paraan, ito ay sa espiritu na sinubukan ng ilang mga siyentipiko na ipaliwanag ang mga eksperimento ni Spallanzani: sabi nila, ang mga paniki ay may banayad na pakiramdam ng pagpindot, ang mga organo na kung saan ay matatagpuan, malamang, sa mga lamad ng kanilang mga pakpak...

Ang resulta ay ang mga eksperimento ni Spallanzani ay nakalimutan sa loob ng mahabang panahon. Sa ating panahon lamang, mahigit isang daang taon na ang lumipas, ang tinatawag na "problema ng spallanzanian ng mga paniki," na tinawag mismo ng mga siyentipiko, ay nalutas. Naging posible ito salamat sa paglitaw ng mga bagong tool sa pananaliksik na nakabatay sa electronics.

Natuklasan ng physicist ng Harvard University na si G. Pierce na ang mga paniki ay gumagawa ng mga tunog na lampas sa threshold ng audibility ng tainga ng tao.

Mga elemento ng aerodynamic.

Ang tagapagtatag ng modernong aerodynamics N. E. Zhukovsky ay maingat na pinag-aralan ang mekanismo ng paglipad ng mga ibon at ang mga kondisyon na nagpapahintulot sa kanila na pumailanglang sa hangin. Batay sa pag-aaral ng flight ng ibon, lumitaw ang aviation.

Ang mga insekto ay may mas advanced na mga makinang lumilipad sa kalikasan. Sa mga tuntunin ng kahusayan sa paglipad, kamag-anak na bilis at kakayahang magamit, wala silang pantay sa kalikasan. Ang ideya ng paglikha ng isang sasakyang panghimpapawid batay sa prinsipyo ng paglipad ng insekto ay naghihintay ng pag-apruba nito. Upang maiwasan ang mga mapaminsalang vibrations na mangyari habang lumilipad, ang mga insektong mabilis na lumilipad ay may mga chitinous na pampalapot sa dulo ng kanilang mga pakpak. Gumagamit na ngayon ang mga taga-disenyo ng sasakyang panghimpapawid ng mga katulad na aparato para sa mga pakpak ng sasakyang panghimpapawid, sa gayon ay inaalis ang panganib ng panginginig ng boses.

Pagpapaandar ng jet.

Ang jet propulsion, na ginagamit sa mga eroplano, rocket at spacecraft, ay katangian din ng mga cephalopod - mga octopus, pusit, cuttlefish. Ang jet propulsion ng pusit ay higit na interesado sa teknolohiya. Sa esensya, ang pusit ay may dalawang pangunahing magkaibang mekanismo ng pagpapaandar. Kapag mabagal ang paggalaw, gumagamit ito ng malaking palikpik na hugis diyamante na panaka-nakang yumuyuko. Para sa isang mabilis na paghagis, ang hayop ay gumagamit ng jet propulsion. Muscle tissue - ang mantle ay pumapalibot sa katawan ng mollusk sa lahat ng panig, ang dami nito ay bumubuo ng halos kalahati ng volume ng katawan nito. Gamit ang paraan ng jet swimming, ang hayop ay sumisipsip ng tubig sa mantel cavity sa pamamagitan ng mantle gap. Ang paggalaw ng pusit ay nalilikha sa pamamagitan ng pagtatapon ng agos ng tubig sa isang makitid na nozzle (funnel). Ang nozzle na ito ay nilagyan ng isang espesyal na balbula, at ang mga kalamnan ay maaaring paikutin ito, at sa gayon ay binabago ang direksyon ng paggalaw. Ang sistema ng pagpapaandar ng pusit ay napakatipid, salamat sa kung saan maaari itong umabot sa bilis na 70 km / h, naniniwala ang ilang mga mananaliksik kahit hanggang sa 150 km / h.

Hydroplane Ang hugis ng katawan ay katulad ng isang dolphin. Ang glider ay maganda at mabilis na sumakay, na may kakayahang natural na maglaro sa mga alon tulad ng isang dolphin, winawagayway ang palikpik nito. Ang katawan ay gawa sa polycarbonate. Napakalakas ng motor. Ang unang naturang dolphin ay itinayo ng Innespace noong 2001.

Noong Unang Digmaang Pandaigdig, ang armada ng Britanya ay nagdusa ng malaking pagkalugi dahil sa mga submarino ng Aleman. Ito ay kinakailangan upang malaman kung paano tuklasin at subaybayan ang mga ito. Ang mga espesyal na aparato ay nilikha para sa layuning ito. mga hydrophone. Ang mga aparatong ito ay dapat na makakita ng mga submarino ng kaaway sa pamamagitan ng ingay ng mga propeller. Ang mga ito ay inilagay sa mga barko, ngunit habang ang barko ay gumagalaw, ang paggalaw ng tubig sa hydrophone receiving hole ay lumikha ng ingay na lumunod sa ingay ng submarino. Iminungkahi ng physicist na si Robert Wood na matuto ang mga inhinyero... mula sa mga seal, na nakakarinig nang mabuti kapag gumagalaw sa tubig. Bilang resulta, ang pagtanggap ng butas ng hydrophone ay hugis ng tainga ng selyo, at ang mga hydrophone ay nagsimulang "makarinig" kahit na sa buong bilis ng barko.

3. Neurobionics.

Sinong batang lalaki ang hindi interesadong maglaro ng mga robot o manood ng pelikula tungkol sa Terminator o Wolverine? Ang pinaka-dedikadong bionicist ay ang mga inhinyero na nagdidisenyo ng mga robot. Mayroong isang punto ng view na sa hinaharap ang mga robot ay magagawang gumana nang epektibo lamang kung sila ay katulad ng mga tao hangga't maaari. Ang mga nag-develop ng bionics ay nagpapatuloy mula sa katotohanan na ang mga robot ay kailangang gumana sa urban at domestic na mga kondisyon, iyon ay, sa isang "tao" na kapaligiran na may mga hagdan, pintuan at iba pang mga hadlang ng isang tiyak na laki. Samakatuwid, sa pinakamababa, dapat silang tumutugma sa isang tao sa laki at sa mga tuntunin ng mga prinsipyo ng paggalaw. Sa madaling salita, ang robot ay dapat na may mga binti, at ang mga gulong, track, atbp. ay hindi talaga angkop para sa lungsod. At kanino natin dapat kopyahin ang disenyo ng mga binti, kung hindi hayop? Ang isang miniature, mga 17 cm ang haba, anim na paa na robot (hexapod) mula sa Stanford University ay tumatakbo na sa bilis na 55 cm/sec.

Ang isang artipisyal na puso ay nilikha mula sa mga biological na materyales. Maaaring tapusin ng isang bagong siyentipikong pagtuklas ang kakulangan ng organ donor.

Ang isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Minnesota ay nagsisikap na lumikha ng isang panimula na bagong paraan ng paggamot sa 22 milyong tao - iyon ay kung gaano karaming mga tao sa mundo ang nabubuhay na may sakit sa puso. Nagawa ng mga siyentipiko na alisin ang mga selula ng kalamnan mula sa puso, na pinapanatili lamang ang frame ng mga balbula ng puso at mga daluyan ng dugo. Ang mga bagong cell ay inilipat sa frame na ito.

Ang tagumpay ng bionics - isang artipisyal na kamay. Ang mga siyentipiko mula sa Institute of Rehabilitation ng Chicago ay nagawang lumikha ng isang bionic prosthesis na nagpapahintulot sa pasyente na hindi lamang kontrolin ang kamay gamit ang mga pag-iisip, kundi pati na rin makilala ang ilang mga sensasyon. Ang may-ari ng bionic na kamay ay si Claudia Mitchell, na dating nagsilbi sa US Navy. Noong 2005, nasugatan si Mitchell sa isang aksidente. Kinailangang putulin ng mga surgeon ang kaliwang braso ni Mitchell hanggang sa kanyang balikat. Bilang resulta, ang mga nerbiyos na maaaring ginamit upang kontrolin ang prosthesis ay hindi nagamit.

Mga magagandang bagay na "nakikita mula sa kalikasan"

Ang sikat na paghiram ay ginawa ng Swiss engineer na si George de
Mestral noong 1955. Madalas niyang lumakad kasama ang kanyang aso at napansin niyang may mga kakaibang halaman na patuloy na dumidikit sa balahibo nito. Ang pagkakaroon ng pag-aaral sa kababalaghan, natukoy ni de Mestral na posible ito salamat sa mga maliliit na kawit sa mga bunga ng cocklebur (burdock). Bilang resulta, napagtanto ng inhinyero ang kahalagahan ng kanyang pagtuklas at pagkaraan ng walong taon ay nagpa-patent siya ng isang maginhawang "Velcro."

Ang mga sucker ay naimbento habang nag-aaral ng mga octopus.

Ang mga tagagawa ng soft drink ay patuloy na naghahanap ng mga bagong paraan upang maipakete ang kanilang mga produkto. Kasabay nito, nalutas ng isang ordinaryong puno ng mansanas ang problemang ito matagal na ang nakalipas. Ang mansanas ay 97% na tubig, hindi nakaimpake sa kahoy na karton, ngunit sa isang nakakain na balat na sapat na pampagana upang maakit ang mga hayop na kainin ang prutas at ipamahagi ang mga butil.

Ang mga spider thread, isang kamangha-manghang paglikha ng kalikasan, ay nakakuha ng atensyon ng mga inhinyero. Ang web ay ang prototype para sa pagtatayo ng isang tulay sa mahahabang nababaluktot na mga kable, sa gayon ay minarkahan ang simula ng pagtatayo ng malalakas, magagandang suspension bridge.

Ang isang bagong uri ng sandata ay binuo na ngayon na maaaring mabigla sa mga tropa ng kaaway gamit ang ultrasound. Ang prinsipyong ito ng impluwensya ay hiniram mula sa mga tigre. Ang dagundong ng isang mandaragit ay naglalaman ng mga ultra-mababang frequency, na, bagaman hindi nakikita ng mga tao bilang tunog, ay may paralitikong epekto sa kanila.

Ang scarifier needle, na ginagamit para sa pagguhit ng dugo, ay idinisenyo ayon sa prinsipyo na ganap na ginagaya ang istraktura ng incisor tooth ng paniki, ang kagat nito ay walang sakit at sinamahan ng matinding pagdurugo.

Ang piston syringe na pamilyar sa amin ay ginagaya ang aparatong sumisipsip ng dugo - lamok at pulgas, ang kagat na pamilyar sa bawat tao.

Ang malalambot na "parachute" ay nagpapabagal sa pagbagsak ng mga buto ng dandelion sa lupa, tulad ng isang parasyut na nagpapabagal sa pagbagsak ng isang tao.

Konklusyon.

Ang potensyal ng bionics ay tunay na walang limitasyon...

Sinisikap ng sangkatauhan na tingnang mabuti ang mga pamamaraan ng kalikasan upang pagkatapos ay matalinong gamitin ang mga ito sa teknolohiya. Ang kalikasan ay parang isang malaking engineering bureau, na laging may tamang paraan sa anumang sitwasyon. Ang modernong tao ay hindi dapat sirain ang kalikasan, ngunit kunin ito bilang isang modelo. Sa pagkakaiba-iba nito ng flora at fauna, makakatulong ang kalikasan sa isang tao na makahanap ng tamang teknikal na solusyon sa mga kumplikadong isyu at isang paraan sa anumang sitwasyon.

Napaka-interesante para sa akin na magtrabaho sa paksang ito. Sa hinaharap, patuloy akong magsusumikap sa pag-aaral ng mga nagawa ng bionics.

KALIKASAN BILANG STANDARD – AT MAY BIONICS!

Panitikan:

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

2. Ano ang bionics. Serye "Popular Science Library". Astashenkov P.T. M., Voenizdat, 1963

3. Architectural bionics Yu.S. Lebedev, V.I. Rabinovich at iba pa. Moscow, Stroyizdat, 1990. 4.

Ginamit ang mga mapagkukunan ng Internet

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

Paglikha ng isang modelo sa bionics- kalahati ng labanan iyan. Upang malutas ang isang tiyak na praktikal na problema, kinakailangan hindi lamang upang suriin ang pagkakaroon ng mga katangian ng modelo na interesado sa pagsasanay, ngunit din upang bumuo ng mga pamamaraan para sa pagkalkula ng paunang natukoy na mga teknikal na katangian ng aparato, at upang bumuo ng mga pamamaraan ng synthesis na matiyak ang tagumpay. ng mga tagapagpahiwatig na kinakailangan sa problema.

At iyon ang dahilan kung bakit marami bionic mga modelo, bago sila makatanggap ng teknikal na pagpapatupad, simulan ang kanilang buhay sa isang computer. Ang isang matematikal na paglalarawan ng modelo ay binuo. Ang isang computer program ay pinagsama-sama mula dito - modelong bionic. Gamit ang gayong modelo ng computer, ang iba't ibang mga parameter ay maaaring maproseso sa isang maikling panahon at ang mga bahid ng disenyo ay maaaring maalis.

Iyan ay tama, batay sa software pagmomodelo, bilang panuntunan, pag-aralan ang dynamics ng paggana ng modelo; Tulad ng para sa espesyal na teknikal na pagtatayo ng modelo, ang naturang gawain ay walang alinlangan na mahalaga, ngunit ang kanilang target na pagkarga ay iba. Ang pangunahing bagay sa kanila ay upang mahanap ang pinakamahusay na batayan kung saan ang mga kinakailangang katangian ng modelo ay maaaring muling likhain nang mas mahusay at tumpak. Naipon sa bionics praktikal na karanasan pagmomodelo lubhang kumplikadong mga sistema ay may pangkalahatang pang-agham na kahalagahan. Ang isang malaking bilang ng mga heuristic na pamamaraan nito, na ganap na kinakailangan sa ganitong uri, ay naging laganap na para sa paglutas ng mga mahahalagang problema ng pang-eksperimentong at teknikal na pisika, mga problema sa ekonomiya, mga problema sa pagdidisenyo ng mga multi-stage branched na sistema ng komunikasyon, atbp.

Sa ngayon, ang bionics ay may ilang direksyon.

Pinag-aaralan ng arkitektura at konstruksiyon ang mga batas ng pagbuo at pagbuo ng istraktura ng mga buhay na tisyu, sinusuri ang mga istrukturang sistema ng mga buhay na organismo sa prinsipyo ng pag-save ng materyal, enerhiya at pagtiyak ng pagiging maaasahan. Pinag-aaralan ng Neurobionics ang paggana ng utak at ginagalugad ang mga mekanismo ng memorya. Ang mga pandama na organo ng mga hayop at ang mga panloob na mekanismo ng reaksyon sa kapaligiran sa parehong mga hayop at halaman ay masinsinang pinag-aaralan.

Ang isang kapansin-pansing halimbawa ng architectural at construction bionics ay isang kumpletong pagkakatulad ng istraktura ng mga cereal stems at modernong matataas na gusali. Ang mga tangkay ng mga halaman ng cereal ay maaaring makatiis ng mabibigat na pagkarga nang hindi nasira sa ilalim ng bigat ng inflorescence. Kung ang hangin ay yumuko sa kanila sa lupa, mabilis nilang ibinabalik ang kanilang patayong posisyon. Ano ang sikreto? Ito ay lumiliko na ang kanilang istraktura ay katulad ng disenyo ng mga modernong high-rise factory pipe - isa sa mga pinakabagong tagumpay ng engineering. Ang parehong mga istraktura ay guwang. Ang sclerenchyma strands ng stem ng halaman ay nagsisilbing longitudinal reinforcement. Ang internodes ng mga tangkay ay mga singsing ng paninigas. May mga hugis-itlog na patayong voids sa kahabaan ng mga dingding ng stem. Ang mga dingding ng tubo ay may parehong solusyon sa disenyo. Ang papel ng isang spiral reinforcement na inilagay sa labas ng pipe sa tangkay ng mga halaman ng cereal ay nilalaro ng isang manipis na balat. Gayunpaman, ang mga inhinyero ay dumating sa kanilang nakabubuo na solusyon sa kanilang sarili, nang hindi "tumingin" sa kalikasan. Ang pagkakakilanlan ng istraktura ay inihayag sa ibang pagkakataon.

Sa nakalipas na mga taon, kinumpirma ng bionics na karamihan sa mga imbensyon ng tao ay "napatent" na ng kalikasan. Ang imbensyon noong ika-20 siglo, tulad ng mga zipper at Velcro, ay ginawa batay sa istraktura ng balahibo ng ibon. Ang mga balbas ng balahibo ng iba't ibang mga order, na nilagyan ng mga kawit, ay nagbibigay ng maaasahang mahigpit na pagkakahawak.

Ang mga sikat na arkitekto ng Espanyol na sina M. R. Cervera at J. Ploz, mga aktibong tagasunod ng bionics, ay nagsimulang magsaliksik tungkol sa "mga dynamic na istruktura" noong 1985, at noong 1991 inorganisa nila ang "Society for Supporting Innovation in Architecture." Isang grupo sa ilalim ng kanilang pamumuno, na kinabibilangan ng mga arkitekto, inhinyero, designer, biologist at psychologist, ang bumuo ng proyektong "Vertical Bionic Tower City". Sa 15 taon, isang tower city ang dapat lumitaw sa Shanghai (ayon sa mga siyentipiko, sa 20 taon ang populasyon ng Shanghai ay maaaring umabot sa 30 milyong tao). Ang tower city ay idinisenyo para sa 100 libong tao, ang proyekto ay batay sa "prinsipyo ng pagtatayo ng kahoy".

Ang city tower ay magkakaroon ng hugis ng puno ng cypress na may taas na 1128 m na may girth sa base na 133 by 100 m, at sa pinakamalawak na punto ay 166 by 133 m. Ang tore ay magkakaroon ng 300 floors, at sila ay magiging matatagpuan sa 12 patayong bloke ng 80 palapag. Sa pagitan ng mga bloke ay may mga screed floor, na kumikilos bilang isang sumusuportang istraktura para sa bawat antas ng bloke. Sa loob ng mga bloke ay may mga bahay na may iba't ibang taas na may mga vertical na hardin. Ang detalyadong disenyo na ito ay katulad ng istraktura ng mga sanga at buong korona ng puno ng cypress. Ang tore ay tatayo sa isang pile foundation ayon sa prinsipyo ng akurdyon, na hindi nakabaon, ngunit umuunlad sa lahat ng direksyon habang ito ay tumataas - katulad ng kung paano umuunlad ang sistema ng ugat ng isang puno. Ang pagbabagu-bago ng hangin sa mga itaas na palapag ay pinaliit: ang hangin ay madaling dumaan sa istraktura ng tore. Upang takpan ang tore, isang espesyal na materyal na plastik ang gagamitin na ginagaya ang buhaghag na ibabaw ng katad. Kung ang pagtatayo ay matagumpay, ito ay binalak na magtayo ng ilan pang mga gusaling-lungsod.

Sa mga bionics ng arkitektura at konstruksiyon, maraming pansin ang binabayaran sa mga bagong teknolohiya ng konstruksiyon. Halimbawa, sa larangan ng pag-unlad ng mahusay at walang basurang mga teknolohiya sa pagtatayo, ang isang promising na direksyon ay ang paglikha ng mga layered na istruktura. Ang ideya ay hiniram mula sa mga deep-sea mollusk. Ang kanilang matibay na mga shell, tulad ng sa laganap na abalone, ay binubuo ng salit-salit na matigas at malambot na mga plato. Kapag ang isang matigas na plato ay pumutok, ang pagpapapangit ay hinihigop ng malambot na layer at ang bitak ay hindi na lumalabas. Ang teknolohiyang ito ay maaari ding gamitin upang takpan ang mga sasakyan.

Ang mga pangunahing lugar ng neurobionics ay ang pag-aaral ng nervous system ng mga tao at hayop at ang pagmomodelo ng mga nerve cells-neuron at neural network. Ginagawa nitong posible na mapabuti at bumuo ng teknolohiyang elektroniko at computer.

Ang sistema ng nerbiyos ng mga nabubuhay na organismo ay may maraming mga pakinabang sa mga pinaka-modernong analogue na naimbento ng tao:

Nababaluktot na pagdama ng panlabas na impormasyon, anuman ang anyo kung saan ito nanggagaling (sulat-kamay, font, kulay, timbre, atbp.).

Mataas na pagiging maaasahan: nabigo ang mga teknikal na sistema kapag nasira ang isa o higit pang mga bahagi, at nananatiling gumagana ang utak kahit na ilang daang libong selula ang mamatay.

Miniature. Halimbawa, ang isang transistor device na may parehong bilang ng mga elemento gaya ng utak ng tao ay sasakupin ang volume na humigit-kumulang 1000 m3, habang ang ating utak ay sumasakop ng volume na 1.5 dm3.

Enerhiya na kahusayan - ang pagkakaiba ay halata lamang.

Isang mataas na antas ng self-organization - mabilis na pagbagay sa mga bagong sitwasyon at pagbabago sa mga programa ng aktibidad.

Eiffel Tower at tibia

Para sa ika-100 anibersaryo ng Rebolusyong Pranses, isang pandaigdigang eksibisyon ang inorganisa sa Paris. Sa teritoryo ng eksibisyon na ito ay binalak na magtayo ng isang tore na sumisimbolo sa parehong kadakilaan ng Rebolusyong Pranses at ang pinakabagong mga tagumpay sa teknolohiya. Mahigit sa 700 mga proyekto ang isinumite sa kompetisyon; ang pinakamahusay ay kinilala bilang proyekto ng bridge engineer na si Alexandre Gustave Eiffel. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang tore, na ipinangalan sa lumikha nito, ay namangha sa buong mundo sa kanyang openwork at kagandahan. Ang 300 metrong tore ay naging isang uri ng simbolo ng Paris. May mga alingawngaw na ang tore ay itinayo ayon sa mga guhit ng isang hindi kilalang Arabo na siyentipiko. At higit sa kalahating siglo lamang ang lumipas, ang mga biologist at inhinyero ay nakagawa ng isang hindi inaasahang pagtuklas: ang disenyo ng Eiffel Tower ay eksaktong ginagaya ang istraktura ng tibia, na madaling makatiis sa bigat ng katawan ng tao. Kahit na ang mga anggulo sa pagitan ng mga ibabaw na nagdadala ng pagkarga ay nag-tutugma. Ito ay isa pang magandang halimbawa bionics Sa aksyon.

Ang kalikasan at mga tao ay nagtatayo ayon sa parehong mga batas, na sinusunod ang prinsipyo ng pag-save ng materyal at pagpili ng pinakamainam na solusyon sa disenyo para sa mga system na nilikha (muling pamamahagi ng load, katatagan, pag-save ng materyal, enerhiya).

Ang agham na nag-aaral sa istraktura at paggana ng mga buhay na organismo upang magamit ito sa paglutas ng mga problema sa engineering at paglikha ng mga bagong aparato at mekanismo ay tinatawag na bionics (mula sa Greek bios na "buhay"). Ang terminong ito ay unang ginamit noong Setyembre 13, 1960 sa Daytona sa American national symposium na "Living Prototypes - the Key to New Technology" at nagtalaga ng bagong siyentipikong direksyon na lumitaw sa intersection ng biology at engineering. Si Leonardo da Vinci ay itinuturing na ninuno ng bionics. Ang kanyang mga guhit at diagram ng sasakyang panghimpapawid ay batay sa istraktura ng pakpak ng ibon.

Sa loob ng mahabang panahon, ang bionics ay nabuo nang mabilis. Sa una, ang mga inhinyero at taga-disenyo ay nakahanap ng isang matagumpay na solusyon sa isang problema, at pagkaraan ng ilang oras ay natuklasan na ang mga buhay na organismo ay may katulad na mga solusyon sa disenyo at, bilang isang panuntunan, ang mga pinakamainam.

Sa ngayon, ang bionics ay may ilang direksyon. Pinag-aaralan ng arkitektura at konstruksiyon ang mga batas ng pagbuo at pagbuo ng istraktura ng mga buhay na tisyu, sinusuri ang mga istrukturang sistema ng mga buhay na organismo sa prinsipyo ng pag-save ng materyal, enerhiya at pagtiyak ng pagiging maaasahan. Pinag-aaralan ng Neurobionics ang paggana ng utak at ginagalugad ang mga mekanismo ng memorya. Ang mga pandama na organo ng mga hayop at ang mga panloob na mekanismo ng reaksyon sa kapaligiran sa parehong mga hayop at halaman ay masinsinang pinag-aaralan.

Ang isang kapansin-pansing halimbawa ng architectural at construction bionics ay isang kumpletong pagkakatulad ng istraktura ng mga cereal stems at modernong matataas na gusali. Ang mga tangkay ng mga halaman ng cereal ay maaaring makatiis ng mabibigat na pagkarga nang hindi nasira sa ilalim ng bigat ng inflorescence. Kung ang hangin ay yumuko sa kanila sa lupa, mabilis nilang ibinabalik ang kanilang patayong posisyon. Ano ang sikreto? Ito ay lumiliko na ang kanilang istraktura ay katulad ng disenyo ng mga modernong high-rise factory pipe - isa sa mga pinakabagong tagumpay ng engineering. Ang parehong mga istraktura ay guwang. Ang sclerenchyma strands ng stem ng halaman ay nagsisilbing longitudinal reinforcement. Ang internodes ng mga tangkay ay mga singsing ng paninigas. May mga hugis-itlog na patayong voids sa kahabaan ng mga dingding ng stem. Ang mga dingding ng tubo ay may parehong solusyon sa disenyo. Ang papel ng isang spiral reinforcement na inilagay sa labas ng pipe sa tangkay ng mga halaman ng cereal ay nilalaro ng isang manipis na balat. Gayunpaman, ang mga inhinyero ay dumating sa kanilang nakabubuo na solusyon sa kanilang sarili, nang hindi "tumingin" sa kalikasan. Ang pagkakakilanlan ng istraktura ay inihayag sa ibang pagkakataon.

Sa nakalipas na mga taon, kinumpirma ng bionics na karamihan sa mga imbensyon ng tao ay "napatent" na ng kalikasan. Ang imbensyon noong ika-20 siglo, tulad ng mga zipper at Velcro, ay ginawa batay sa istraktura ng balahibo ng ibon. Ang mga balbas ng balahibo ng iba't ibang mga order, na nilagyan ng mga kawit, ay nagbibigay ng maaasahang mahigpit na pagkakahawak.

Ang mga sikat na arkitekto ng Espanyol na si M.R. Sina Cervera at H. Ploz, mga aktibong tagasunod ng bionics, ay nagsimulang magsaliksik ng "mga dynamic na istruktura" noong 1985, at noong 1991 ay inorganisa nila ang "Society for Supporting Innovation in Architecture." Isang grupo sa ilalim ng kanilang pamumuno, na kinabibilangan ng mga arkitekto, inhinyero, designer, biologist at psychologist, ang bumuo ng proyektong "Vertical Bionic Tower City". Sa 15 taon, isang tower city ang dapat lumitaw sa Shanghai (ayon sa mga siyentipiko, sa 20 taon ang populasyon ng Shanghai ay maaaring umabot sa 30 milyong tao). Ang tower city ay idinisenyo para sa 100 libong tao, ang proyekto ay batay sa "prinsipyo ng pagtatayo ng kahoy".

Ang city tower ay magkakaroon ng hugis ng puno ng cypress na may taas na 1128 m na may girth sa base na 133 by 100 m, at sa pinakamalawak na punto ay 166 by 133 m. Ang tore ay magkakaroon ng 300 floors, at sila ay magiging matatagpuan sa 12 patayong bloke ng 80 palapag. Sa pagitan ng mga bloke ay may mga screed floor, na kumikilos bilang isang sumusuportang istraktura para sa bawat antas ng bloke. Sa loob ng mga bloke ay may mga bahay na may iba't ibang taas na may mga vertical na hardin. Ang detalyadong disenyo na ito ay katulad ng istraktura ng mga sanga at buong korona ng puno ng cypress. Ang tore ay tatayo sa isang pile foundation ayon sa prinsipyo ng akurdyon, na hindi nakabaon, ngunit umuunlad sa lahat ng direksyon habang ito ay tumataas - katulad ng kung paano umuunlad ang sistema ng ugat ng isang puno. Ang pagbabagu-bago ng hangin sa mga itaas na palapag ay pinaliit: ang hangin ay madaling dumaan sa istraktura ng tore. Upang takpan ang tore, isang espesyal na materyal na plastik ang gagamitin na ginagaya ang buhaghag na ibabaw ng katad. Kung ang pagtatayo ay matagumpay, ito ay binalak na magtayo ng ilan pang mga gusaling-lungsod.

Sa mga bionics ng arkitektura at konstruksiyon, maraming pansin ang binabayaran sa mga bagong teknolohiya ng konstruksiyon. Halimbawa, sa larangan ng pag-unlad ng mahusay at walang basurang mga teknolohiya sa pagtatayo, ang isang promising na direksyon ay ang paglikha ng mga layered na istruktura. Ang ideya ay hiniram mula sa mga deep-sea mollusk. Ang kanilang matibay na mga shell, tulad ng sa laganap na abalone, ay binubuo ng salit-salit na matigas at malambot na mga plato. Kapag ang isang matigas na plato ay pumutok, ang pagpapapangit ay hinihigop ng malambot na layer at ang bitak ay hindi na lumalabas. Ang teknolohiyang ito ay maaari ding gamitin upang takpan ang mga sasakyan.

Ang mga pangunahing lugar ng neurobionics ay ang pag-aaral ng nervous system ng mga tao at hayop at ang pagmomodelo ng mga nerve cells-neuron at neural network. Ginagawa nitong posible na mapabuti at bumuo ng teknolohiyang elektroniko at computer.

Ang sistema ng nerbiyos ng mga nabubuhay na organismo ay may maraming mga pakinabang sa mga pinaka-modernong analogue na naimbento ng tao:
1. Nababaluktot na pang-unawa ng panlabas na impormasyon, anuman ang anyo kung saan ito nanggagaling (sulat-kamay, font, kulay, timbre, atbp.).
2. Mataas na pagiging maaasahan: mabibigo ang mga teknikal na sistema kapag nasira ang isa o higit pang bahagi, at nananatiling gumagana ang utak kahit ilang daang libong selula ang mamatay.
3. Miniature. Halimbawa, ang isang transistor device na may parehong bilang ng mga elemento gaya ng utak ng tao ay sasakupin ang volume na humigit-kumulang 1000 m 3, habang ang ating utak ay sumasakop ng volume na 1.5 dm 3.
4. Matipid na pagkonsumo ng enerhiya - ang pagkakaiba ay halata lamang.
5. Mataas na antas ng self-organization - mabilis na pagbagay sa mga bagong sitwasyon at pagbabago sa mga programa ng aktibidad.

Ang pag-aaral ng mga mekanismo ng memorya ay humahantong sa paglikha ng "pag-iisip" na mga makina upang i-automate ang mga kumplikadong proseso ng produksyon at pamamahala.

Matagal nang alam na ang mga ibon, isda, at mga insekto ay napakasensitibo at tumpak na tumutugon sa mga pagbabago sa panahon. Ang mababang paglipad ng mga lunok ay naglalarawan ng isang bagyo. Sa pamamagitan ng akumulasyon ng dikya malapit sa dalampasigan, malalaman ng mga mangingisda na maaari silang mangisda, magiging kalmado ang dagat. Ang mga "biosynoptic" na hayop ay natural na pinagkalooban ng mga natatanging ultra-sensitive na "mga aparato." Ang gawain ng bionics ay hindi lamang upang mahanap ang mga mekanismong ito, ngunit din upang maunawaan ang kanilang pagkilos at muling likhain ito sa mga electronic circuit, device, at istruktura.

Ang pag-aaral ng masalimuot na sistema ng nabigasyon ng mga isda at ibon, na sumasaklaw sa libu-libong kilometro sa panahon ng paglilipat at hindi nagkakamali sa pagbabalik sa kanilang mga lugar para sa pangingitlog, taglamig, at pagpapalaki ng mga sisiw, ay nakakatulong sa pagbuo ng napakasensitibong pagsubaybay, paggabay at mga sistema ng pagkilala sa bagay.

Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa analytical system ng mga hayop at tao ay gumagawa ng malaking kontribusyon sa kurso ng siyentipiko at teknolohikal na pag-unlad. Napakasalimuot at sensitibo ang mga system na ito na wala pang pantay sa mga teknikal na device. Halimbawa, ang heat-sensitive organ ng rattlesnake ay nakakakita ng mga pagbabago sa temperatura na 0.0010C; ang de-koryenteng organ ng isda (ray, electric eels) ay nakakakita ng mga potensyal na 0.01 microvolts, ang mga mata ng maraming mga hayop sa gabi ay tumutugon sa iisang quanta ng liwanag, ang mga isda ay nakadarama ng pagbabago sa konsentrasyon ng isang sangkap sa tubig na 1 mg/m3 (=1). µg/l).

Maraming mga buhay na organismo ang may mga sistemang analitikal na wala sa mga tao. Halimbawa, ang mga tipaklong ay may tubercle sa 12th antennal segment na nakadarama ng infrared radiation. Ang mga pating at ray ay may mga channel sa kanilang mga ulo at sa harap ng kanilang mga katawan na nakakaramdam ng mga pagbabago sa temperatura na 0.10C. Ang mga snail, langgam at anay ay may mga device na nakakaramdam ng radioactive radiation. Marami ang tumutugon sa mga pagbabago sa magnetic field (pangunahin ang mga ibon at insekto na gumagawa ng malayuang paglilipat). May mga nakakakita ng infra- at ultrasonic vibrations: mga kuwago, paniki, dolphin, balyena, karamihan sa mga insekto, atbp. Ang mga mata ng bubuyog ay tumutugon sa ultraviolet light, isang ipis - sa infrared, atbp.

Marami pang spatial orientation system, ang istraktura nito ay hindi pa napag-aaralan: ang mga bubuyog at wasps ay mahusay na nakatuon sa araw, ang mga lalaking paru-paro (halimbawa, night peacock eye, death's head hawk moth, atbp.) ay nakahanap ng isang babae sa may layong 10 km. Ang mga pawikan at maraming isda (eels, sturgeon, salmon) ay lumalangoy ng ilang libong kilometro mula sa kanilang katutubong baybayin at walang alinlangan na bumalik upang mangitlog at mangitlog sa parehong lugar kung saan nagsimula ang kanilang paglalakbay sa buhay. Ipinapalagay na mayroon silang dalawang sistema ng oryentasyon - malayo, sa pamamagitan ng mga bituin at araw, at malapit, sa pamamagitan ng amoy (ang kimika ng mga tubig sa baybayin).

Bakit napakalayo ng kalikasan kaysa sa tao sa kasalukuyang antas ng pag-unlad ng teknolohiya? Una, upang maunawaan ang istraktura at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang buhay na sistema, i-modelo ito at ipatupad ito sa mga partikular na istruktura at aparato, kailangan ang unibersal na kaalaman. At ngayon, pagkatapos ng mahabang proseso ng pagkakapira-piraso ng mga disiplinang pang-agham, ang pangangailangan para sa gayong organisasyon ng kaalaman na magpapahintulot sa kanila na yakapin at magkaisa sa batayan ng karaniwang unibersal na mga prinsipyo ay nagsisimula pa lamang na lumabas.

At pangalawa, sa buhay na kalikasan, ang katatagan ng mga anyo at istruktura ng mga biological system ay pinananatili sa pamamagitan ng kanilang patuloy na pagpapanumbalik, dahil tayo ay nakikitungo sa mga istruktura na patuloy na nawasak at naibabalik. Ang bawat cell ay may sariling yugto ng paghahati, sariling siklo ng buhay. Sa lahat ng nabubuhay na organismo, ang mga proseso ng pagkabulok at pagpapanumbalik ay nagbabayad sa bawat isa, at ang buong sistema ay nasa dynamic na balanse, na ginagawang posible na umangkop, muling itayo ang mga istruktura nito alinsunod sa pagbabago ng mga kondisyon. Ang pangunahing kondisyon para sa pagkakaroon ng mga biological system ay ang kanilang patuloy na paggana. Ang mga teknikal na sistema na nilikha ng tao ay walang panloob na dynamic na balanse ng mga proseso ng pagkabulok at pagpapanumbalik, at sa ganitong diwa sila ay static. Ang kanilang operasyon ay karaniwang pana-panahon. Ang pagkakaibang ito sa pagitan ng natural at teknikal na mga sistema ay lubhang makabuluhan mula sa isang engineering point of view.

Ang mga sistema ng pamumuhay ay mas magkakaiba at kumplikado kaysa sa mga teknikal na istruktura. Ang mga biyolohikal na anyo ay madalas na hindi makalkula dahil sa kanilang hindi pangkaraniwang kumplikado. Hindi pa natin alam ang mga batas ng kanilang pagbuo. Ang mga lihim ng pagbuo ng istraktura ng mga buhay na organismo, ang mga detalye ng mga proseso ng buhay na nagaganap sa kanila, ang istraktura at mga prinsipyo ng paggana ay maaari lamang matutunan sa tulong ng pinaka-modernong kagamitan, na hindi palaging magagamit. Ngunit kahit na sa pinakabagong teknolohiya, marami ang nananatili sa likod ng mga eksena.

Bionics (mula sa Greek biōn - elemento ng buhay, literal - buhay), isang agham na hangganan ng biology at teknolohiya, paglutas ng mga problema sa engineering batay sa pagsusuri ng istraktura at mahahalagang aktibidad ng mga organismo. Ang biology ay malapit na nauugnay sa biology, physics, chemistry, cybernetics, at engineering sciences—electronics, navigation, communications, maritime affairs, atbp.

Ang ideya ng paggamit ng kaalaman tungkol sa buhay na kalikasan upang malutas ang mga problema sa engineering ay kabilang sa Leonardo da Vinci, na sinubukan na bumuo ng isang sasakyang panghimpapawid na may mga pakpak na may flapping, tulad ng mga ibon - isang ornithopter. Ang paglitaw ng cybernetics, na isinasaalang-alang ang pangkalahatang mga prinsipyo ng kontrol at komunikasyon sa mga buhay na organismo at makina, ay naging isang insentibo para sa isang mas malawak na pag-aaral ng istraktura at pag-andar ng mga sistema ng buhay upang linawin ang kanilang pagkakapareho sa mga teknikal na sistema, pati na rin ang paggamit. ang impormasyong nakuha tungkol sa mga buhay na organismo upang lumikha ng mga bagong kagamitan, mekanismo, materyales, atbp. Noong 1960, ang unang symposium sa biochemistry ay ginanap sa Daytona (USA), na nagpormal ng pagsilang ng isang bagong agham.

Ang mga pangunahing lugar ng trabaho sa biology ay sumasaklaw sa mga sumusunod na problema: ang pag-aaral ng sistema ng nerbiyos ng mga tao at hayop at ang pagmomodelo ng mga selula ng nerbiyos - mga neuron - at mga neural network para sa karagdagang pagpapabuti ng teknolohiya ng computer at pagbuo ng mga bagong elemento at aparato ng automation at telemekanika (neurobionics); pagsasaliksik sa mga organo ng pandama at iba pang mga sistemang pang-unawa ng mga buhay na organismo upang makabuo ng mga bagong sensor at sistema ng pagtuklas; pag-aaral ng mga prinsipyo ng oryentasyon, lokasyon at pag-navigate sa iba't ibang mga hayop para sa paggamit ng mga prinsipyong ito sa teknolohiya; pag-aaral ng morphological, physiological, biochemical na katangian ng mga buhay na organismo upang magharap ng mga bagong teknikal at siyentipikong ideya.

Ang mga pag-aaral ng sistema ng nerbiyos ay nagpakita na ito ay may isang bilang ng mga mahalaga at mahalagang mga tampok at mga pakinabang sa lahat ng mga pinaka-modernong mga aparatong computing. Ang mga tampok na ito, ang pag-aaral na kung saan ay napakahalaga para sa karagdagang pagpapabuti ng mga electronic computing system, ay ang mga sumusunod: 1) Napaka perpekto at nababaluktot na pananaw ng panlabas na impormasyon, anuman ang anyo kung saan ito dumating (halimbawa, sulat-kamay, font, kulay ng teksto, mga guhit, timbre at iba pang mga tampok ng boses, atbp.). 2) Mataas na pagiging maaasahan, makabuluhang lumalampas sa pagiging maaasahan ng mga teknikal na sistema (ang huli ay nabigo kapag ang isa o higit pang mga bahagi ay nasira sa circuit; kung milyon-milyong mga nerve cell mula sa bilyun-bilyong bumubuo sa utak ang mamatay, ang pag-andar ng system ay pinananatili). 3) Miniature ng mga elemento ng nervous system: sa bilang ng mga elemento 1010-1011, ang dami ng utak ng tao ay 1.5 dm3. Ang isang transistor device na may parehong bilang ng mga elemento ay sasakupin ang dami ng ilang daan, o kahit libu-libo, m3. 4) Matipid na operasyon: ang pagkonsumo ng enerhiya ng utak ng tao ay hindi lalampas sa ilang sampu-sampung watts. 5) Isang mataas na antas ng self-organization ng nervous system, mabilis na pagbagay sa mga bagong sitwasyon, sa mga pagbabago sa mga programa ng aktibidad.

Ang mga pagtatangka na gawing modelo ang sistema ng nerbiyos ng mga tao at hayop ay nagsimula sa pagtatayo ng mga analogue ng mga neuron at kanilang mga network. Ang iba't ibang uri ng mga artipisyal na neuron ay binuo (Larawan 1). Ang mga artipisyal na "nerve network" ay nilikha na may kakayahang mag-organisa ng sarili, iyon ay, bumalik sa mga matatag na estado kapag sila ay inalis sa balanse. Ang pag-aaral ng memorya at iba pang mga katangian ng nervous system ay ang pangunahing paraan upang lumikha ng "pag-iisip" na mga makina upang i-automate ang mga kumplikadong proseso ng produksyon at pamamahala. Ang pag-aaral ng mga mekanismo na tinitiyak ang pagiging maaasahan ng nervous system ay napakahalaga para sa teknolohiya, dahil Ang paglutas sa pangunahing teknikal na problemang ito ay magbibigay ng susi sa pagtiyak ng pagiging maaasahan ng isang bilang ng mga teknikal na sistema (halimbawa, mga kagamitan sa sasakyang panghimpapawid na naglalaman ng 105 elektronikong elemento).

Pananaliksik ng mga sistema ng analisador. Ang bawat analyzer ng mga hayop at tao, na nakakakita ng iba't ibang stimuli (liwanag, tunog, atbp.), ay binubuo ng isang receptor (o sensory organ), mga pathway at isang sentro ng utak. Ang mga ito ay napaka-kumplikado at sensitibong mga pormasyon na walang katumbas sa mga teknikal na aparato. Miniature at maaasahang mga sensor, na hindi mababa sa sensitivity sa, halimbawa, ang mata, na tumutugon sa solong dami ng liwanag, ang heat-sensitive na organ ng isang rattlesnake, na nakikilala ang mga pagbabago sa temperatura na 0.001 ° C, o ang electrical organ ng isda, na nakikita ang mga potensyal sa mga fraction ng isang microvolt, ay maaaring makabuluhang mapabilis ang proseso, pag-unlad ng teknolohiya at siyentipikong pananaliksik.

Sa pamamagitan ng pinakamahalagang analyzer - ang visual - ang karamihan ng impormasyon ay pumapasok sa utak ng tao. Mula sa pananaw ng engineering, ang mga sumusunod na tampok ng visual analyzer ay kawili-wili: isang malawak na hanay ng sensitivity - mula sa solong quanta hanggang sa matinding light flux; pagbabago sa kalinawan ng paningin mula sa gitna hanggang sa paligid; patuloy na pagsubaybay sa mga gumagalaw na bagay; adaptasyon sa isang static na imahe (upang tingnan ang isang nakatigil na bagay, ang mata ay gumagawa ng maliliit na oscillatory na paggalaw na may dalas na 1-150 Hz). Para sa mga teknikal na layunin, ang pagbuo ng isang artipisyal na retina ay interesado. (Ang retina ay isang napakakomplikadong pormasyon; halimbawa, ang mata ng tao ay may 108 photoreceptor, na konektado sa utak gamit ang 106 ganglion cells.) Isang bersyon ng artipisyal na retina (katulad ng retina ng mata ng palaka) ay binubuo ng 3 mga layer: ang una ay may kasamang 1800 photoreceptor cells, ang pangalawa - "neuron" na nakikita ang mga positibo at nagbabawal na signal mula sa mga photoreceptor at tinutukoy ang kaibahan ng imahe; sa ikatlong layer mayroong 650 "cells" ng limang magkakaibang uri. Ginagawang posible ng mga pag-aaral na ito na lumikha ng mga awtomatikong device sa pagsubaybay sa pagkilala. Ang pag-aaral ng sensasyon ng spatial depth kapag nakikita gamit ang isang mata (monocular vision) ay naging posible na lumikha ng spatial depth meter para sa pagsusuri ng mga aerial na litrato.

Ang trabaho ay isinasagawa upang gayahin ang auditory analyzer ng mga tao at hayop. Napakasensitibo din ng analyzer na ito - ang mga taong may talamak na pandinig ay nakakakita ng tunog kapag ang presyon sa kanal ng tainga ay nagbabago nang humigit-kumulang 10 µn/m2 (0.0001 dyne/cm2). Kawili-wiling din sa teknikal na pag-aralan ang mekanismo ng paghahatid ng impormasyon mula sa tainga hanggang sa auditory area ng utak. Ang mga organo ng olpaktoryo ng mga hayop ay pinag-aaralan upang lumikha ng isang "artipisyal na ilong" - isang elektronikong aparato para sa pagsusuri ng maliliit na konsentrasyon ng mga mabahong sangkap sa hangin o tubig [ang ilang mga isda ay nakakaramdam ng isang konsentrasyon ng isang sangkap na ilang mg/m3 (µg/l). )]. Maraming mga organismo ang may analytical system na wala sa mga tao. Halimbawa, ang tipaklong ay may tubercle sa 12th antennal segment na nakikita ang infrared radiation; ang mga pating at ray ay may mga channel sa ulo at sa harap na bahagi ng katawan na nakikita ang mga pagbabago sa temperatura na 0.1 ° C. Ang mga kuhol at langgam ay sensitibo sa radioactive radiation. Ang mga isda, tila, ay nakakakita ng mga ligaw na agos na dulot ng elektripikasyon ng hangin (ito ay pinatunayan ng mga isda na lumilipat sa kalaliman bago ang isang bagyo). Ang mga lamok ay gumagalaw sa mga saradong ruta sa loob ng isang artipisyal na magnetic field. Ang ilang mga hayop ay mahusay na nakadarama ng infra- at ultrasonic vibrations. Ang ilang dikya ay tumutugon sa mga infrasonic vibrations na nangyayari bago ang isang bagyo. Ang mga paniki ay naglalabas ng mga ultrasonic vibrations sa hanay na 45-90 kHz, at ang mga moth na kanilang pinapakain ay may mga organo na sensitibo sa mga alon na ito. Ang mga kuwago ay mayroon ding "ultrasound receiver" para maka-detect ng mga paniki.

Marahil ay nangangako na magdisenyo hindi lamang ng mga teknikal na analogue ng mga organo ng pakiramdam ng hayop, kundi pati na rin ang mga teknikal na sistema na may mga elementong sensitibo sa biologically (halimbawa, ang mga mata ng isang pukyutan para sa pag-detect ng mga sinag ng ultraviolet at ang mga mata ng isang ipis para sa pag-detect ng mga infrared ray).

Ang malaking kahalagahan sa teknikal na disenyo ay ang tinatawag na. Ang mga perceptron ay mga sistema ng "self-learning" na gumaganap ng mga lohikal na function ng pagkilala at pag-uuri. Tumutugma ang mga ito sa mga sentro ng utak kung saan pinoproseso ang natanggap na impormasyon. Karamihan sa pananaliksik ay nakatuon sa pagkilala sa visual, tunog o iba pang mga imahe, ibig sabihin, ang pagbuo ng isang signal o code na natatanging tumutugma sa isang bagay. Dapat isagawa ang pagkilala anuman ang mga pagbabago sa imahe (halimbawa, ang liwanag nito, kulay, atbp.) habang pinapanatili ang pangunahing kahulugan nito. Ang ganitong mga self-organizing cognitive device ay gumagana nang walang paunang programming na may unti-unting pagsasanay na isinasagawa ng isang operator ng tao; ito ay nagpapakita ng mga larawan, nagsenyas ng mga error, at nagpapatibay ng mga tamang tugon. Ang input device ng perceptron ay ang perceptive, receptor field nito; kapag kinikilala ang mga visual na bagay, ito ay isang hanay ng mga photocell.

Pagkatapos ng isang panahon ng "pagsasanay" ang perceptron ay maaaring gumawa ng mga independiyenteng desisyon. Batay sa mga perceptron, ang mga aparato ay nilikha para sa pagbabasa at pagkilala sa teksto, mga guhit, pagsusuri ng mga oscillograms, radiographs, atbp.

Ang pag-aaral ng detection, navigation, at orientation system sa mga ibon, isda, at iba pang mga hayop ay isa rin sa mahahalagang gawain ng biology, dahil maliit at tumpak na pag-unawa at pagsusuri ng mga sistema na tumutulong sa mga hayop na mag-navigate, maghanap ng biktima, at mag-migrate ng libu-libong kilometro (tingnan ang Animal migration) ay maaaring makatulong sa pagpapabuti ng mga instrumento na ginagamit sa aviation, maritime affairs, atbp. Ang ultrasonic na lokasyon ay natuklasan sa mga paniki, isang bilang ng mga dagat hayop (isda, dolphin). Nabatid na ang mga sea turtles ay lumalangoy ng ilang libong kilometro palabas sa dagat at palaging bumabalik sa parehong lugar sa dalampasigan upang mangitlog. Ito ay pinaniniwalaan na mayroon silang dalawang sistema: long-range orientation ng mga bituin at short-range orientation sa pamamagitan ng amoy (chemistry ng coastal waters). Ang male night peacock butterfly ay naghahanap ng isang babae sa layo na hanggang 10 km. Ang mga bubuyog at wasps ay mahusay na naglalakbay sa tabi ng araw. Ang pagsasaliksik sa marami at iba't ibang sistema ng pagtuklas na ito ay maraming maiaalok na teknolohiya.

Ang pag-aaral ng morphological features ng mga buhay na organismo ay nagbibigay din ng mga bagong ideya para sa teknikal na disenyo. Kaya, ang pag-aaral ng istraktura ng balat ng mga high-speed aquatic na hayop (halimbawa, ang balat ng isang dolphin ay hindi nabasa at may nababanat-nababanat na istraktura, na nagsisiguro sa pag-aalis ng magulong turbulence at pag-gliding na may kaunting pagtutol) posibleng tumaas ang bilis ng mga barko. Ang isang espesyal na takip ay nilikha - artipisyal na katad na "laminflo" (Larawan 2), na naging posible upang madagdagan ang bilis ng mga sisidlan ng dagat ng 15-20%. Ang mga insekto ng Diptera ay may mga appendage - halteres, na patuloy na nag-vibrate kasama ng mga pakpak. Kapag ang direksyon ng paglipad ay nagbabago, ang direksyon ng paggalaw ng mga halteres ay hindi nagbabago, ang tangkay na nagkokonekta sa kanila sa katawan ay nakaunat, at ang insekto ay tumatanggap ng isang senyas upang baguhin ang direksyon ng paglipad. Ang isang gyrotron (Fig. 3) ay binuo sa prinsipyong ito - isang fork vibrator na nagbibigay ng mataas na stabilization ng direksyon ng paglipad ng sasakyang panghimpapawid sa mataas na bilis. Ang isang sasakyang panghimpapawid na may gyrotron ay maaaring awtomatikong mabawi mula sa isang spin. Ang paglipad ng mga insekto ay sinamahan ng mababang pagkonsumo ng enerhiya. Ang isa sa mga dahilan para dito ay ang espesyal na anyo ng paggalaw ng pakpak, na mukhang isang figure na walo.

Ang mga windmill na may mga gumagalaw na blades na binuo sa prinsipyong ito ay napakatipid at maaaring gumana sa mababang bilis ng hangin. Mga bagong prinsipyo ng paglipad, walang gulong na paggalaw, pagtatayo ng mga bearings, iba't ibang mga manipulator, atbp. ay binuo batay sa pag-aaral ng paglipad ng mga ibon at insekto, ang paggalaw ng mga tumatalon na hayop, ang istraktura ng mga kasukasuan, atbp. Ang pagtatasa ng istraktura ng buto, na nagsisiguro ng higit na liwanag at sa parehong oras ng lakas, ay maaaring magbukas ng mga bagong posibilidad sa pagtatayo, atbp.

Ang bagong teknolohiya batay sa mga prosesong biochemical na nagaganap sa mga organismo ay isa ring, mahalagang, problema B. Kaugnay nito, ang pag-aaral ng mga proseso ng biosynthesis at bioenergy ay napakahalaga, dahil Ang masiglang biological na proseso (halimbawa, pag-urong ng kalamnan) ay lubhang matipid. Kasabay ng pag-unlad ng teknolohiya, na sinisiguro ng mga tagumpay ng biology, nakikinabang din ito sa biology mismo, dahil tumutulong sa aktibong pag-unawa at pag-modelo ng ilang biological phenomena o istruktura.

Ang slogan ng bionics ay: "Nature knows best." Anong uri ng agham ito? Ang pangalan mismo at ang motto na ito ay nagpapaunawa sa atin na ang bionics ay konektado sa kalikasan. Marami sa atin ang nakatagpo ng mga elemento at resulta ng agham ng bionics araw-araw nang hindi man lang nalalaman.

Narinig mo na ba ang tungkol sa agham gaya ng bionics?

Ang biology ay isang popular na kaalaman na ipinakilala sa atin sa paaralan. Sa ilang kadahilanan, maraming tao ang naniniwala na ang bionics ay isa sa mga subfield ng biology. Sa katunayan, ang pahayag na ito ay hindi ganap na tumpak. Sa katunayan, sa makitid na kahulugan ng salita, ang bionics ay isang agham na nag-aaral ng mga buhay na organismo. Ngunit kadalasan ay nakasanayan na nating iugnay ang ibang bagay sa turong ito. Ang Applied Bionics ay isang agham na pinagsasama ang biology at teknolohiya.

Paksa at bagay ng bionic na pananaliksik

Ano ang pinag-aaralan ng bionics? Upang masagot ang tanong na ito, kailangan nating isaalang-alang ang istrukturang dibisyon ng pagtuturo mismo.

Biological bionics ginalugad ang kalikasan kung ano ito, nang hindi nagtatangkang manghimasok. Ang layunin ng pag-aaral nito ay ang mga prosesong nagaganap sa loob

Teoretikal na bionics tumatalakay sa pag-aaral ng mga prinsipyong iyon na napansin sa kalikasan, at sa kanilang batayan ay lumilikha ng isang teoretikal na modelo, na pagkatapos ay ginamit sa teknolohiya.

Praktikal (teknikal) bionics ay ang aplikasyon ng mga teoretikal na modelo sa pagsasanay. Kaya't magsalita, ang praktikal na pagpapakilala ng kalikasan sa teknikal na mundo.

Saan nagsimula ang lahat?

Ang dakilang Leonardo da Vinci ay tinawag na ama ng bionics. Sa mga tala ng henyong ito ay mahahanap ng isa ang mga unang pagtatangka sa teknikal na pagpapatupad ng mga natural na mekanismo. Ang mga guhit ni Da Vinci ay naglalarawan ng kanyang pagnanais na lumikha ng isang sasakyang panghimpapawid na may kakayahang ilipat ang mga pakpak nito, tulad ng isang ibong lumilipad. Sa isang pagkakataon, ang gayong mga ideya ay masyadong matapang na maging tanyag. Nakuha nila ang atensyon nang maglaon.

Ang unang taong naglapat ng mga prinsipyo ng bionics sa arkitektura ay si Antoni Gaudí i Cournet. Ang kanyang pangalan ay matatag na nakatatak sa kasaysayan ng agham na ito. Ang mga istrukturang arkitektura na idinisenyo ng dakilang Gaudi ay kahanga-hanga sa panahon ng kanilang pagtatayo, at ang mga ito ay pumukaw ng parehong kasiyahan makalipas ang maraming taon sa mga modernong tagamasid.

Ang susunod na tao na sumusuporta sa ideya ng symbiosis ng kalikasan at teknolohiya ay Sa ilalim ng kanyang pamumuno, nagsimula ang malawakang paggamit ng mga prinsipyo ng bionic sa disenyo ng gusali.

Ang pag-apruba ng bionics bilang isang independiyenteng agham ay naganap lamang noong 1960 sa isang siyentipikong simposyum sa Daytona.

Ang pag-unlad ng teknolohiya ng computer at pagmomodelo ng matematika ay nagpapahintulot sa mga modernong arkitekto na ipatupad ang mga pahiwatig ng kalikasan sa arkitektura at iba pang mga industriya nang mas mabilis at may higit na katumpakan.

Mga likas na prototype ng mga teknikal na imbensyon

Ang pinakasimpleng halimbawa ng agham ng bionics ay ang pag-imbento ng mga bisagra. Ang pangkabit ay pamilyar sa lahat, batay sa prinsipyo ng pag-ikot ng isang bahagi ng istraktura sa paligid ng isa pa. Ang prinsipyong ito ay ginagamit ng mga seashell upang makontrol ang kanilang dalawang balbula at buksan o isara ang mga ito kung kinakailangan. Ang Pacific giant heartfish ay umaabot sa mga sukat na 15-20 cm. Ang hinged na prinsipyo sa pagkonekta sa kanilang mga shell ay malinaw na nakikita ng mata. Ang mga maliliit na kinatawan ng species na ito ay gumagamit ng parehong paraan ng pag-aayos ng mga balbula.

Sa pang-araw-araw na buhay, madalas tayong gumagamit ng iba't ibang mga sipit. Ang matalim at pincer-shaped na tuka ng godwit ay nagiging natural na analogue ng naturang device. Ang mga ibong ito ay gumagamit ng manipis na tuka, idinidikit ito sa malambot na lupa at naglalabas ng maliliit na salagubang, bulate, atbp.

Maraming modernong device at device ang nilagyan ng mga suction cup. Halimbawa, ginagamit ang mga ito upang mapabuti ang disenyo ng mga binti ng iba't ibang kagamitan sa kusina upang maiwasan ang mga ito na madulas sa panahon ng operasyon. Ang mga suction cup ay ginagamit din upang magbigay ng kasangkapan sa mga espesyal na sapatos ng mga panlinis ng bintana sa matataas na gusali upang matiyak ang kanilang ligtas na pagkakaayos. Ang simpleng kagamitang ito ay hiniram din sa kalikasan. Ang punong palaka, na may mga suction cup sa mga binti nito, ay nananatili nang hindi karaniwan sa makinis at madulas na mga dahon ng mga halaman, at kailangan ng octopus ang mga ito para sa malapit na pakikipag-ugnayan sa mga biktima nito.

Makakahanap ka ng maraming tulad na mga halimbawa. Ang Bionics ay tiyak na agham na tumutulong sa mga tao na humiram ng mga teknikal na solusyon mula sa kalikasan para sa kanilang mga imbensyon.

Sino ang mauuna - kalikasan o tao?

Minsan nangyayari na ang isa o isa pang pag-imbento ng sangkatauhan ay matagal nang "patentado" ng kalikasan. Iyon ay, ang mga imbentor, kapag lumilikha ng isang bagay, huwag kopyahin, ngunit makabuo ng teknolohiya o prinsipyo ng pagpapatakbo sa kanilang sarili, at sa paglaon ay lumalabas na ito ay umiral na sa kalikasan sa loob ng mahabang panahon, at maaari lamang itong tiktikan at gamitin ito. .

Nangyari ito sa karaniwang Velcro fastener, na ginagamit ng isang tao sa pag-fasten ng mga damit. Napatunayan na ang mga kawit, na katulad ng matatagpuan sa Velcro, ay ginagamit din upang ikonekta ang mga manipis na barb.

Ang istraktura ng mga chimney ng pabrika ay katulad ng mga guwang na tangkay ng mga cereal. Ang longitudinal reinforcement na ginagamit sa mga tubo ay katulad ng sclerenchyma strands sa stem. Steel stiffening rings - interstices. Ang manipis na balat sa labas ng tangkay ay isang analogue ng spiral reinforcement sa istraktura ng mga tubo. Sa kabila ng napakalaking pagkakapareho ng istraktura, ang mga siyentipiko ay nakapag-iisa na nag-imbento ng ganoong paraan para sa pagtatayo ng mga tubo ng pabrika, at nang maglaon ay nakita ang pagkakakilanlan ng naturang istraktura na may mga natural na elemento.

Bionics at gamot

Ang paggamit ng bionics sa gamot ay ginagawang posible upang mailigtas ang buhay ng maraming pasyente. Nang walang tigil, ang trabaho ay isinasagawa upang lumikha ng mga artipisyal na organ na may kakayahang gumana sa symbiosis sa katawan ng tao.

Si Dane Dennis Aabo ang unang sumubok nito. Nawala niya ang kalahati ng kanyang braso, ngunit ngayon ay may kakayahang makita ang mga bagay sa pamamagitan ng pagpindot sa tulong ng isang medikal na imbensyon. Ang kanyang prosthesis ay konektado sa mga nerve endings ng nasugatan na paa. Ang mga artipisyal na sensor ng daliri ay may kakayahang mangolekta ng impormasyon tungkol sa pagpindot sa mga bagay at pagpapadala nito sa utak. Ang disenyo ay hindi pa natatapos; ito ay napakalaki, na nagpapahirap sa paggamit sa pang-araw-araw na buhay, ngunit ngayon ay matatawag na nating tunay na pagtuklas ang teknolohiyang ito.

Ang lahat ng pananaliksik sa direksyong ito ay ganap na nakabatay sa pagkopya ng mga natural na proseso at mekanismo at ang kanilang teknikal na pagpapatupad. Ito ay medikal na bionics. Ang mga pagsusuri mula sa mga siyentipiko ay nagsasabi na ang kanilang trabaho ay malapit nang maging posible upang palitan ang mga sira-sirang buhay na organo ng tao at gumamit ng mga mekanikal na prototype sa halip. Ito ang tunay na magiging pinakamalaking tagumpay sa medisina.

Bionics sa arkitektura

Ang arkitektura at construction bionics ay isang espesyal na sangay ng bionic science, ang gawain kung saan ay ang organic reunification ng arkitektura at kalikasan. Kamakailan, mas at mas madalas, kapag nagdidisenyo ng mga modernong istruktura, lumiliko sila sa mga prinsipyo ng bionic na hiniram mula sa mga nabubuhay na organismo.

Ngayon, ang architectural bionics ay naging isang hiwalay na istilo ng arkitektura. Ito ay ipinanganak mula sa isang simpleng pagkopya ng mga form, at ngayon ang gawain ng agham na ito ay naging upang gamitin ang mga prinsipyo, mga tampok ng organisasyon at teknikal na ipatupad ang mga ito.

Minsan ang istilong arkitektura na ito ay tinatawag na eco-style. Ito ay dahil ang mga pangunahing tuntunin ng bionics ay:

• paghahanap para sa pinakamainam na solusyon;
• prinsipyo ng pag-save ng mga materyales;
• ang prinsipyo ng pinakamataas na pagkamagiliw sa kapaligiran;
• prinsipyo ng pagtitipid ng enerhiya.

Tulad ng nakikita mo, ang mga bionics sa arkitektura ay hindi lamang mga kahanga-hangang anyo, kundi pati na rin ang mga progresibong teknolohiya na ginagawang posible upang lumikha ng isang istraktura na nakakatugon sa mga modernong kinakailangan.

Mga katangian ng arkitektura bionic na gusali

Batay sa nakaraang karanasan sa arkitektura at konstruksyon, masasabi nating lahat ng istruktura ng tao ay marupok at maikli ang buhay kung hindi nila gagamitin ang mga batas ng kalikasan. Ang mga bionic na gusali, bilang karagdagan sa mga kahanga-hangang hugis at matapang na solusyon sa arkitektura, ay nababanat at nakatiis sa masamang natural na phenomena at sakuna.

Sa labas ng mga gusaling itinayo sa istilong ito, makikita ang mga elemento ng mga relief, hugis, at mga contour, na mahusay na kinopya ng mga inhinyero ng disenyo mula sa buhay, natural na mga bagay at mahusay na kinakatawan ng mga arkitekto ng gusali.

Kung biglang, kapag nag-iisip ng isang bagay sa arkitektura, tila tumitingin ka sa isang gawa ng sining, may mataas na posibilidad na sa harap mo ay isang gusali sa istilong bionic. Ang mga halimbawa ng gayong mga istruktura ay makikita sa halos lahat ng mga kabisera ng mga bansa at malalaking teknolohikal na advanced na mga lungsod sa mundo.

Disenyo para sa bagong milenyo

Noong dekada 90, isang Espanyol na pangkat ng mga arkitekto ang lumikha ng isang proyekto sa pagtatayo batay sa isang ganap na bagong konsepto. Ito ay isang 300-palapag na gusali, ang taas nito ay lalampas sa 1200 m.Pinaplano na ang paggalaw sa kahabaan ng tore na ito ay magaganap gamit ang apat na raang patayo at pahalang na elevator, ang bilis nito ay 15 m/s. Ang bansang pumayag na i-sponsor ang proyektong ito ay ang China. Ang pinakamataong lungsod, ang Shanghai, ay pinili para sa pagtatayo. Ang pagpapatupad ng proyekto ay malulutas ang demograpikong problema ng rehiyon.

Ang tore ay magkakaroon ng ganap na bionic na istraktura. Naniniwala ang mga arkitekto na ito lamang ang makakasiguro sa lakas at tibay ng istraktura. Ang prototype ng istraktura ay isang puno ng cypress. Ang komposisyon ng arkitektura ay magkakaroon ng hindi lamang isang cylindrical na hugis, katulad ng isang puno ng kahoy, kundi pati na rin ang "mga ugat" - isang bagong uri ng bionic na pundasyon.

Ang panlabas na takip ng gusali ay isang plastic at breathable na materyal na ginagaya ang balat ng puno. Ang sistema ng air conditioning ng patayong lungsod na ito ay magiging kahalintulad sa pag-andar ng balat na nagre-regulate ng init.

Ayon sa mga siyentipiko at arkitekto, ang naturang gusali ay hindi mananatiling isa lamang sa uri nito. Pagkatapos ng matagumpay na pagpapatupad, ang bilang ng mga bionic na gusali sa arkitektura ng planeta ay tataas lamang.

Mga bionic na gusali sa paligid natin

Anong mga sikat na likha ang gumamit ng agham ng bionics? Ang mga halimbawa ng gayong mga istraktura ay madaling mahanap. Kunin, halimbawa, ang proseso ng paglikha ng Eiffel Tower. Sa loob ng mahabang panahon ay may mga alingawngaw na ang 300-meter na simbolo ng France ay itinayo ayon sa mga guhit ng isang hindi kilalang Arab engineer. Nang maglaon, ang kumpletong pagkakatulad nito sa istraktura ng tibia ng tao ay ipinahayag.

Bilang karagdagan sa Eiffel Tower, makakahanap ka ng maraming halimbawa ng mga bionic na istruktura sa buong mundo:

• ay itinayo sa pamamagitan ng pagkakatulad sa isang bulaklak ng lotus.
• Beijing National Opera House - imitasyong patak ng tubig.
• Swimming complex sa Beijing. Sa panlabas, inuulit nito ang mala-kristal na istraktura ng lattice ng tubig. Pinagsasama rin ng isang kamangha-manghang solusyon sa disenyo ang kapaki-pakinabang na kakayahan ng istraktura na makaipon ng solar energy at pagkatapos ay gamitin ito upang paganahin ang lahat ng mga electrical appliances na tumatakbo sa gusali.
• Ang Aqua skyscraper ay mukhang isang stream ng bumabagsak na tubig. Matatagpuan sa Chicago.
• Ang bahay ng tagapagtatag ng architectural bionics, si Antonio Gaudi, ay isa sa mga unang bionic na istruktura. Hanggang ngayon, napanatili nito ang aesthetic value at nananatiling isa sa pinakasikat na tourist site sa Barcelona.

Kaalaman na kailangan ng lahat

Summing up, maaari nating ligtas na sabihin: lahat ng pinag-aaralan ng bionika ay may kaugnayan at kinakailangan para sa pag-unlad ng modernong lipunan. Dapat maging pamilyar ang bawat isa sa mga siyentipikong prinsipyo ng bionics. Kung wala ang agham na ito imposibleng isipin ang teknikal na pag-unlad sa maraming lugar ng aktibidad ng tao. Ang Bionics ay ang ating kinabukasan sa ganap na pagkakatugma sa kalikasan.