Bionics-iskulause: "Luonto tietää parhaiten." Mitä tiedettä tämä on? Jo nimi ja tällainen motto saavat meidät ymmärtämään, että bioniikka liittyy luontoon. Monet meistä kohtaavat päivittäin bioniikan tieteen elementtejä ja tuloksia tietämättään sitä.
Oletko kuullut bioniikan tieteestä?
Biologia on suosittu tieto, johon tutustutaan koulussa. Jostain syystä monet uskovat, että bioniikka on yksi biologian alaosastoista. Itse asiassa tämä lausunto ei ole täysin oikea. Todellakin, sanan suppeassa merkityksessä bioniikka on tiede, joka tutkii eläviä organismeja. Mutta useammin kuin ei, olemme tottuneet yhdistämään jotain muuta tähän opetukseen. Sovellettu bioniikka on tiedettä, joka yhdistää biologian ja tekniikan.
Bionisen tutkimuksen aihe ja kohde
Mitä bioniikka tutkii? Vastataksemme tähän kysymykseen meidän on otettava huomioon itse opetuksen rakenteellinen jako.
Biologinen bioniikka tutkii luontoa sellaisena kuin se on yrittämättä puuttua asiaan. Sen tutkimuksen kohteena ovat biologisten järjestelmien sisällä tapahtuvat prosessit.
Teoreettinen bioniikka tutkii niitä periaatteita, jotka on nähty luonnossa ja luo niiden pohj alta teoreettisenmalli, jota sovelletaan edelleen teknologioissa.
Käytännön (tekninen) bioniikka on teoreettisten mallien soveltamista käytännössä. Niin sanotusti luonnon käytännön tuominen tekniseen maailmaan.
Mistä kaikki alkoi?
Suurta Leonardo da Vinciä kutsutaan bioniikan isäksi. Tämän neron levyistä löytyy ensimmäiset yritykset luonnollisten mekanismien tekniseen toteutukseen. Da Vincin piirustukset havainnollistavat hänen halunsa luoda lentokone, joka pystyy liikuttamaan siipiään kuin lentävä lintu. Aikoinaan tällaiset ideat olivat liian rohkeita ollakseen kysyttyjä. He kiinnittivät huomiota itseensä paljon myöhemmin.
Ensimmäinen, joka sovelsi bioniikan periaatteita arkkitehtuurissa, oli Antoni Gaudí y Curnet. Hänen nimensä on lujasti painettu tämän tieteen historiaan. Suuren Gaudin suunnittelemat arkkitehtoniset rakenteet olivat vaikuttavia rakennusaikanaan, ja ne herättävät saman ilon monia vuosia myöhemmin nykyaikaisten tarkkailijoiden keskuudessa.
Seuraava henkilö, joka kannatti ajatusta luonnon ja tekniikan symbioosista, oli Rudolf Steiner. Hänen johdolla bionisten periaatteiden laaja käyttö rakennusten suunnittelussa alkoi.
Bioniikan vakiinnuttaminen itsenäiseksi tieteeksi tapahtui vasta vuonna 1960 tieteellisessä symposiumissa Daytonassa.
Tietokonetekniikan ja matemaattisen mallintamisen ansiosta nykyaikaiset arkkitehdit voivat ilmentää luonnon johtolankoja paljon nopeammin ja tarkemmin arkkitehtuurissa ja muilla teollisuudenaloilla.
Teknisten keksintöjen luonnolliset prototyypit
Helpoinesimerkki bioniikan tieteen ilmentymisestä on saranoiden keksintö. Tuttu teline, joka perustuu periaatteeseen, jossa rakenteen yksi osa pyörii toisen ympäri. Tätä periaatetta simpukankuoret käyttävät hallitakseen kahta siipiään ja tarvittaessa avatakseen tai sulkeakseen niitä. Tyynenmeren jättisimpukat ovat kooltaan 15-20 cm. Niiden kuoren yhdistämisen saranaperiaate näkyy selvästi paljaalla silmällä. Tämän lajin pienet edustajat käyttävät samaa venttiilien kiinnitysmenetelmää.
Arjessa käytämme usein erilaisia pinsettejä. Godwitin terävästä ja punkkimaisesta nokasta tulee tällaisen laitteen luonnollinen analogi. Nämä linnut työntävät sen ohuella nokalla pehmeään maaperään ja poistavat pieniä kovakuoriaisia, matoja jne.
Monet nykyaikaiset laitteet ja laitteet on varustettu imukupeilla. Niitä käytetään esimerkiksi parantamaan erilaisten keittiökoneiden jalkojen muotoilua, jotta ne eivät pääse liukumaan käytön aikana. Myös korkeiden rakennusten ikkunanpesureihin tarkoitetut erikoiskengät on varustettu imukupeilla niiden turvallisen kiinnityksen varmistamiseksi. Tämä yksinkertainen laite on myös lainattu luonnosta. Puusammakko, jolla on imevät jaloissaan, pysyy epätavallisen taitavasti kasvien sileillä ja liukkailla lehdillä, ja mustekala tarvitsee niitä läheiseen kosketukseen uhriensa kanssa.
Tällaisia esimerkkejä löytyy monia. Bioniikka on juuri sitä tiedettä, joka auttaa ihmistä lainaamaan teknisiä ratkaisuja luonnosta keksintöihinsä.
Kuka on ensimmäinen - luonto vaiihmisiä?
Joskus käy niin, että tämä tai toinen ihmiskunnan keksintö on jo pitkään ollut luonnon "patentoitu". Eli keksijät, kun luovat jotain, eivät kopioi, vaan keksivät itse tekniikan tai toimintaperiaatteen, ja myöhemmin käy ilmi, että tämä on ollut luonnossa jo pitkään ja sitä voisi yksinkertaisesti kurkistaa ja omaksua.
Tämä tapahtui tavallisella tarranauhalla, jota henkilö käyttää vaatteiden kiinnittämiseen. On todistettu, että lintujen höyhenten rakenteessa koukkuja käytetään myös ohuiden parran yhdistämiseen toisiinsa, kuten tarranauhassa.
Tehdasputkien rakenteessa on analogia viljan onttojen varsien kanssa. Putkien pituussuuntainen vahvistus on samanlainen kuin varren sklerenchymanauhat. Teräksiset jäykistysrenkaat - välit. Ohut kuori varren ulkopuolella on analogi spiraalivahvistukselle putkien rakenteessa. Huolimatta rakenteen v altavasta samank altaisuudesta, tutkijat keksivät itsenäisesti juuri tällaisen menetelmän tehdasputkien rakentamiseksi ja vasta myöhemmin näkivät tällaisen rakenteen identiteetin luonnollisten elementtien kanssa.
Bioniikka ja lääketiede
Bioniikan käyttö lääketieteessä mahdollistaa monien potilaiden hengen pelastamisen. Jatkuvasti tehdään työtä keinotekoisten elimien luomiseksi, jotka voivat toimia symbioosissa ihmiskehon kanssa.
Tanskalainen Dennis Aabo testasi ensimmäisenä bionista proteesia. Hän menetti puolet käsivarrestaan, mutta nyt hänellä on kyky havaita esineitä koskettamalla lääkäreiden keksintöä. Hänen proteesinsayhdistetty vaurioituneen raajan hermopäätteisiin. Keinotekoiset sormianturit pystyvät keräämään tietoa esineiden koskettamisesta ja välittämään sen aivoihin. Suunnittelua ei ole vielä viimeistelty tällä hetkellä, se on erittäin tilaa vievää, mikä vaikeuttaa sen käyttöä arjessa, mutta tätä tekniikkaa voi nytkin kutsua todelliseksi löydökseksi.
Kaikki tämänsuuntainen tutkimus perustuu täysin luonnollisten prosessien ja mekanismien kopioimiseen ja niiden tekniseen toteutukseen. Tämä on lääketieteellistä bioniikkaa. Tiedemiesten arviot sanovat, että pian heidän työnsä mahdollistavat kuluneiden elävien ihmisten elinten muuttamisen ja sen sijaan mekaanisten prototyyppien käytön. Tämä on todellakin lääketieteen suurin läpimurto.
Bioniikka arkkitehtuurissa
Arkkitehtuuri- ja rakennusbioniikka on bioniikan erikoisala, jonka tehtävänä on arkkitehtuurin ja luonnon orgaaninen yhdistäminen. Viime aikoina nykyaikaisia rakenteita suunniteltaessa yhä useammin turvaudutaan elävistä organismeista lainattuihin bionisiin periaatteisiin.
Tänään arkkitehtonisesta bioniikasta on tullut erillinen arkkitehtoninen tyyli. Se syntyi yksinkertaisesta lomakkeiden kopioinnista, ja nyt tämän tieteen tehtävänä on omaksua periaatteet, organisatoriset piirteet ja toteuttaa ne teknisesti.
Joskus tätä arkkitehtonista tyyliä kutsutaan ekotyyliksi. Tämä johtuu siitä, että bioniikan perussäännöt ovat:
- etsi optimaalisia ratkaisuja;
- materiaalien säästämisen periaate;
- maksimaalisen kestävyyden periaate;
- energiansäästöperiaate.
Kuten näet, bioniikka arkkitehtuurissa ei ole vain vaikuttavia muotoja, vaan myös edistyksellisiä tekniikoita, joiden avulla voit luoda nykyajan vaatimuksia vastaavan rakenteen.
Arkkitehtonisten bionisten rakenteiden ominaisuudet
Aiemman kokemuksen perusteella arkkitehtuurista ja rakentamisesta voimme sanoa, että kaikki ihmisen rakenteet ovat hauraita ja lyhytikäisiä, jos niissä ei käytetä luonnonlakeja. Bionisilla rakennuksilla on hämmästyttävien muotojen ja rohkeiden arkkitehtonisten ratkaisujen lisäksi kestävyyttä, kykyä kestää haitallisia luonnonilmiöitä ja kataklysmejä.
Tällä tyylillä rakennettujen rakennusten ulkopinnassa näkyy elementtejä reliefeistä, muodoista, ääriviivoista, jotka suunnittelijat ovat taitavasti kopioineet elävistä, luonnon esineistä ja joita arkkitehdit-rakentajat ovat taidokkaasti muotoilleet.
Jos yhtäkkiä arkkitehtonista esinettä pohdiskellessasi näyttää siltä, että katsot taideteosta, sinulla on suurella todennäköisyydellä bioniseen tyyliin rakennettu rakennus. Esimerkkejä tällaisista rakenteista löytyy melkein kaikista maiden pääkaupungeista ja suurista teknologisesti edistyneistä kaupungeista maailmassa.
Uuden vuosituhannen rakentaminen
90-luvulla espanjalainen arkkitehtiryhmä loi rakennusprojektin, joka perustui täysin uuteen konseptiin. Kyseessä on 300-kerroksinen rakennus, jonka korkeus tulee olemaan yli 1200 m. Suunnitelmien mukaan liikkuminen tätä tornia pitkin tapahtuu neljänsadan pysty- ja vaakasuuntaisen hissin avulla, joiden nopeus on 15 m/s. maa,suostui sponsoroimaan tätä hanketta, oli Kiina. Rakennustöihin valittiin tiheimmin asuttu kaupunki, Shanghai. Hankkeen toteuttaminen ratkaisee alueen väestörakenteen ongelman.
Tornilla on täysin bioninen rakenne. Arkkitehdit uskovat, että vain tämä voi varmistaa rakenteen lujuuden ja kestävyyden. Rakenteen prototyyppi on sypressipuu. Arkkitehtonisella koostumuksella ei ole ainoastaan puunrunkoa muistuttava lieriömäinen muoto, vaan myös "juuret" - uudenlainen bioninen perusta.
Rakennuksen ulkopäällyste on muovia ja hengittävää materiaalia, joka jäljittelee puun kuorta. Tämän pystysuoran kaupungin ilmastointijärjestelmä on samanlainen kuin ihon lämpöä säätelevä toiminto.
Tutkijoiden ja arkkitehtien ennusteiden mukaan tällainen rakennus ei jää ainoaksi laatuaan. Onnistuneen toteutuksen jälkeen bionisten rakenteiden määrä planeetan arkkitehtuurissa vain kasvaa.
Bioniset rakennukset ympärillämme
Missä kuuluisissa luomuksissa bioniikan tiedettä käytettiin? Esimerkkejä tällaisista rakenteista on helppo löytää. Ota ainakin Eiffel-tornin luomisprosessi. Jo pitkään oli huhuja, että tämä 300 metrin Ranskan symboli rakennettiin tuntemattoman arabiinsinöörin piirustusten mukaan. Myöhemmin paljastettiin sen täydellinen analogia ihmisen sääriluun rakenteen kanssa.
Eiffel-tornin lisäksi bionisista rakenteista on monia esimerkkejä ympäri maailmaa:
- Sydneyn oopperatalo rakennettiin samalla tavalla kuin lootuskukka.
- PekingKansallisooppera - vesipisaran jäljitelmä.
- Uimakompleksi Pekingissä. Ulkoisesti se toistaa vesihilan kiderakenteen. Hämmästyttävä suunnitteluratkaisu yhdistää rakenteen hyödyllisen kyvyn kerätä aurinkoenergiaa ja käyttää sitä sitten kaikkien rakennuksessa toimivien sähkölaitteiden virtalähteenä.
- Aqua-pilvenpiirtäjä näyttää putoavan vesivirr alta. Sijaitsee Chicagossa.
- Arkkitehtuurin bioniikan perustajan Antoni Gaudín talo on yksi ensimmäisistä bionisista rakenteista. Tähän päivään asti se on säilyttänyt esteettisen arvonsa ja on edelleen yksi Barcelonan suosituimmista turistikohteista.
Tietoa jokainen tarvitsee
Yhteenvetona voidaan sanoa, että kaikki bioniikan opiskelu on oleellista ja välttämätöntä nyky-yhteiskunnan kehitykselle. Jokaisen tulisi tutustua bioniikan tieteellisiin periaatteisiin. Ilman tätä tiedettä on mahdotonta kuvitella teknologista edistystä monilla ihmisen toiminnan aloilla. Bioniikka on tulevaisuutemme täydellisessä harmoniassa luonnon kanssa.
