Bionics szlogenje: "A természet tudja a legjobban." Milyen tudomány ez? Már a név és egy ilyen mottó is megérti velünk, hogy a bionika összefügg a természettel. Sokan naponta találkozunk a bionika tudományának elemeivel és eredményeivel anélkül, hogy tudnánk róla.
Hallott már a bionika tudományáról?
A biológia népszerű tudás, amellyel az iskolában ismerkedünk meg. Valamiért sokan úgy gondolják, hogy a bionika a biológia egyik alszekciója. Valójában ez az állítás nem teljesen pontos. Valójában a bionika a szó szűk értelmében az élő szervezeteket vizsgáló tudomány. De leggyakrabban megszoktuk, hogy ehhez a tanításhoz mást is társítunk. Az alkalmazott bionika a biológiát és a technológiát ötvöző tudomány.
A bionikai kutatás tárgya és tárgya
Mit vizsgál a bionika? A kérdés megválaszolásához magának a tanításnak a szerkezeti felosztását kell figyelembe vennünk.
A biológiai bionika úgy tárja fel a természetet, ahogy van, anélkül, hogy megpróbálna beleavatkozni. Vizsgálatának tárgya a biológiai rendszerekben lezajló folyamatok.
Az elméleti bionika a természetben látott elvek tanulmányozásával foglalkozik, és ezek alapján elméletia technológiákban tovább alkalmazott modell.
A gyakorlati (műszaki) bionika elméleti modellek gyakorlati alkalmazása. Úgyszólván a természet gyakorlati bevezetése a technikai világba.
Hol kezdődött az egész?
A nagy Leonardo da Vincit a bionika atyjának nevezik. E zseni feljegyzéseiben megtalálhatók az első próbálkozások a természetes mechanizmusok technikai megtestesítésére. Da Vinci rajzai illusztrálják azt a vágyát, hogy olyan repülőgépet hozzon létre, amely képes mozgatni a szárnyait, mint egy repülő madár. Valamikor az ilyen ötletek túl merészek voltak ahhoz, hogy keresletre tegyenek szert. Sokkal később hívták fel magukra a figyelmet.
A bionika elveit először Antoni Gaudí y Curnet alkalmazta az építészetben. Neve szilárdan bevésődött e tudomány történetébe. A nagy Gaudi által tervezett építészeti építmények építésük idején lenyűgözőek voltak, és sok évvel később is ugyanazt az örömet okozzák a modern szemlélőknek.
A következő személy, aki támogatta a természet és a technológia szimbiózisának gondolatát, Rudolf Steiner volt. Irányítása alatt megkezdődött a bionikus elvek széles körű alkalmazása az épületek tervezésében.
A bionika mint önálló tudomány létrehozása csak 1960-ban történt egy daytonai tudományos szimpóziumon.
A számítástechnika és a matematikai modellezés fejlődése lehetővé teszi a modern építészek számára, hogy sokkal gyorsabban és pontosabban testesítsék meg a természet nyomait az építészetben és más iparágakban.
A műszaki találmányok természetes prototípusai
Legkönnyebba bionika tudományának megnyilvánulási példája a csuklópántok feltalálása. Ismerős rögzítés, amely a szerkezet egyik részének a másik körüli elforgatásán alapul. Ezt az elvet használják a tengeri kagylók, hogy irányítsák két szárnyukat, és szükség esetén kinyitják vagy zárják azokat. A csendes-óceáni óriáskagylók mérete eléri a 15-20 cm-t, a héjuk összekapcsolásának csuklós elve szabad szemmel is jól látható. E faj kis képviselői ugyanazt a szeleprögzítési módszert használják.
A mindennapi életben gyakran használunk különféle csipeszeket. Az istenanya éles és kullancsszerű csőre egy ilyen eszköz természetes analógja lesz. Ezek a madarak vékony csőrrel beledugják a puha talajba, és kis bogarakat, férgeket stb. szednek ki belőle.
Sok modern készülék és készülék tapadókoronggal van felszerelve. Például különféle konyhai készülékek lábai kialakításának javítására szolgálnak, hogy megakadályozzák azok elcsúszását működés közben. Ezenkívül a sokemeletes épületek ablaktisztítóinak speciális cipői tapadókorongokkal vannak felszerelve a biztonságos rögzítés érdekében. Ezt az egyszerű eszközt is a természettől kölcsönöztük. Az erdei béka, akinek balekok vannak a lábán, szokatlanul ügyesen tartja a növények sima és csúszós leveleit, és a polipnak szüksége van rájuk az áldozatokkal való szoros érintkezéshez.
Sok ilyen példát találhat. A bionika pontosan az a tudomány, amely segít az embernek műszaki megoldásokat kölcsönözni a természettől találmányaihoz.
Ki az első - a természet illemberek?
Néha megesik, hogy az emberiségnek ezt vagy azt a találmányát már régóta "szabadalmazta" a természet. Vagyis a feltalálók, amikor létrehoznak valamit, nem másolnak, hanem maguk találnak ki egy technológiát vagy egy működési elvet, és később kiderül, hogy ez már régóta létezik a természetben, és egyszerűen csak lesni, átvenni lehetne.
Ez a szokásos tépőzárral történt, amelyet az ember ruhák rögzítésére használ. Bebizonyosodott, hogy a madártollak szerkezetében a vékony szakállak egymáshoz kapcsolására is horgokat használnak, hasonlóan a tépőzáron találhatóakhoz.
A gyári csövek szerkezetében van analógia a gabonafélék üreges szárával. A csövek hosszirányú megerősítése hasonló a szárban lévő sclerenchyma sávokhoz. Acél merevítő gyűrűk - hézagok. A szár külső oldalán lévő vékony bőr a csövek szerkezetében a spirális megerősítés analógja. A szerkezet kolosszális hasonlósága ellenére a tudósok önállóan találták fel a gyári csövek építésének egy ilyen módszerét, és csak később látták, hogy egy ilyen szerkezet természetes elemekkel azonos.
Bionika és orvostudomány
A bionika alkalmazása az orvostudományban sok beteg életének megmentését teszi lehetővé. Folyamatosan folyik a munka olyan mesterséges szervek létrehozásán, amelyek szimbiózisban tudnak működni az emberi testtel.
A dán Dennis Aabo volt az első, aki tesztelt bionikus protézist. Elvesztette a karjának felét, de mostanra az orvosok találmánya alapján képes tapintással érzékelni tárgyakat. A protéziseaz érintett végtag idegvégződéseihez kapcsolódik. A mesterséges ujjérzékelők képesek információkat gyűjteni a tárgyak érintéséről és továbbítani az agyba. A dizájn jelenleg még nem készült el, nagyon terjedelmes, ami megnehezíti a mindennapi használatot, de még most is igazi felfedezésnek nevezhető ez a technológia.
Minden ilyen irányú kutatás teljes mértékben a természetes folyamatok és mechanizmusok másolására, valamint ezek technikai megvalósítására épül. Ez az orvosi bionika. A tudósok véleménye szerint hamarosan munkáik lehetővé teszik az elhasználódott élő emberi szervek megváltoztatását, és helyette mechanikus prototípusok használatát. Ez valóban a legnagyobb áttörés az orvostudományban.
Bionika az építészetben
Az építészeti és épületbionika a bionika tudomány egy speciális ága, melynek feladata az építészet és a természet szerves újraegyesítése. Az utóbbi időben a modern szerkezetek tervezésekor egyre gyakrabban fordulnak az élő szervezetektől kölcsönzött bionikus elvekhez.
Ma az építészeti bionika külön építészeti stílussá vált. A formák egyszerű másolásából született, és most ennek a tudománynak a feladata az alapelvek, szervezeti jellemzők átvétele és technikai megvalósítása.
Ezt az építészeti stílust néha öko-stílusnak is nevezik. Ennek az az oka, hogy a bionika alapszabályai:
- optimális megoldások keresése;
- anyagtakarékosság elve;
- maximális fenntarthatóság elve;
- energiatakarékossági elv.
Amint láthatja, a bionika az építészetben nem csak lenyűgöző formák, hanem olyan fejlett technológiák is, amelyek lehetővé teszik a modern követelményeknek megfelelő szerkezet létrehozását.
Az építészeti bionikus szerkezetek jellemzői
Az építészet és építőipar múltbeli tapasztalatai alapján elmondhatjuk, hogy minden emberi szerkezet törékeny és rövid életű, ha nem alkalmazzák a természet törvényeit. A bionikus épületek a lenyűgöző formák és a merész építészeti megoldások mellett tartósak, képesek ellenállni a kedvezőtlen természeti jelenségeknek és kataklizmáknak.
Az ebben a stílusban épült épületek külsején láthatók a domborművek, formák, kontúrok elemei, amelyeket a tervezőmérnökök ügyesen másoltak le élő, természeti tárgyakból, és mesterien testesítették meg az építészek-építők.
Ha hirtelen egy építészeti objektum szemlélésekor úgy tűnik, hogy egy műalkotást néz, akkor nagy valószínűséggel bionikus stílusú épülete van. Ilyen szerkezetekre a világ szinte minden fővárosában és technológiailag fejlett nagyvárosában láthatunk példákat.
Az új évezred építése
A 90-es években egy spanyol építészcsapat egy teljesen új koncepció alapján készített építési projektet. Ez egy 300 emeletes épület, melynek magassága meghaladja majd az 1200 métert, a tervek szerint e torony mentén négyszáz függőleges és vízszintes felvonó segítségével történik majd a mozgás, melyek sebessége 15 m/s. ország,Kína beleegyezett a projekt szponzorálásába. A legsűrűbben lakott várost, Sanghajt választották az építkezéshez. A projekt megvalósítása megoldja a régió demográfiai problémáját.
A torony teljesen bionikus szerkezetű lesz. Az építészek úgy vélik, hogy csak ez biztosíthatja a szerkezet szilárdságát és tartósságát. A szerkezet prototípusa egy ciprusfa. Az építészeti kompozíciónak nemcsak a fatörzshez hasonló hengeres formája lesz, hanem a "gyökerek" is – egy újfajta bionikus alap.
Az épület külső burkolata műanyag és légáteresztő anyag, amely a fa kérgét utánozza. Ennek a függőleges városnak a légkondicionáló rendszere a bőr hőszabályozó funkciójával lesz analóg.
A tudósok és építészek előrejelzései szerint egy ilyen épület nem marad az egyetlen a maga nemében. A sikeres megvalósítás után a bionikus struktúrák száma a bolygó felépítésében csak növekedni fog.
Bionikus épületek körülöttünk
Milyen híres alkotásokban használták fel a bionika tudományát? Ilyen szerkezetekre könnyű példákat találni. Vegyük legalább az Eiffel-torony létrehozásának folyamatát. Sokáig terjedtek a pletykák, hogy Franciaországnak ezt a 300 méteres jelképét egy ismeretlen arab mérnök rajzai alapján építették. Később kiderült az emberi sípcsont szerkezetével való teljes analógia.
Az Eiffel-torony mellett a bionikus struktúrákra számos példa található szerte a világon:
- A Sydney-i Operaház a lótuszvirághoz hasonlóan épült.
- PekingNemzeti Operaház – vízcsepp utánzata.
- Úszókomplexum Pekingben. Külsőleg megismétli a vízrács kristályszerkezetét. Egy csodálatos tervezési megoldás egyesíti a szerkezet azon hasznos képességét, hogy felhalmozza a napenergiát, majd felhasználja az épületben működő összes elektromos készülék táplálására.
- Az Aqua felhőkarcoló úgy néz ki, mint egy zuhanó vízsugár. Chicagóban található.
- Az építészeti bionika alapítójának, Antoni Gaudínak a háza az egyik első bionikus építmény. A mai napig megőrizte esztétikai értékét, és továbbra is Barcelona egyik legnépszerűbb turisztikai helyszíne.
A tudás mindenkinek szüksége van
Összefoglalva, nyugodtan kijelenthetjük: mindaz, amit a bionika tanulmányoz, releváns és szükséges a modern társadalom fejlődéséhez. Mindenkinek meg kell ismerkednie a bionika tudományos alapelveivel. E tudomány nélkül lehetetlen elképzelni a technológiai fejlődést az emberi tevékenység számos területén. A bionika a jövőnk a természettel teljes harmóniában.
