Exempel på biologisk teknik. Tillämpning av bionik
Bioniska former kännetecknas av komplexiteten i deras design och icke-linjära former.
Termens uppkomst.
Begreppet "bionics" (från det grekiska "bios" - liv) dök upp i början av 1900-talet. I global mening betecknar det området vetenskaplig kunskap, baserat på upptäckten och användningen av mönster för konstruktion av naturliga former för att lösa tekniska, tekniska och konstnärliga problem baserat på analys av struktur, morfologi och vital aktivitet hos biologiska organismer. Namnet föreslogs av den amerikanske forskaren J. Steele vid ett symposium 1960 i Daytona - "Levande prototyper av artificiella system - nyckeln till ny teknologi" - under vilket framväxten av ett nytt, outforskat kunskapsområde konsoliderades. Från och med detta ögonblick ställs arkitekter, designers, konstruktörer och ingenjörer inför ett antal uppgifter som syftar till att hitta nya sätt att forma.
I Sovjetunionen, i början av 1980-talet, uppstod, tack vare de många års ansträngningar från ett team av specialister från TsNIELAB-laboratoriet, som existerade fram till början av 1990-talet, arkitektonisk bionik äntligen som en ny riktning inom arkitekturen. Vid denna tidpunkt publicerades den sista monografin av ett stort internationellt team av författare och anställda vid detta laboratorium, under Yu S. Lebedevs allmänna redaktion, "Architectural Bionics" (1990).
Alltså perioden från mitten av nittonhundratalet. till början av 2000-talet. inom arkitekturen präglades av ett ökat intresse för komplexa kurvlinjära former, ett återupplivande, redan på en ny nivå, av begreppet "organisk arkitektur", som har sina rötter i sent XIX- början av 1900-talet, till L. Sullivans och F. L. Wrights verk. De ansåg att den arkitektoniska formen, liksom i den levande naturen, borde vara funktionell och så att säga utvecklas "inifrån och ut".
Problemet med harmonisk symbios av den arkitektoniska och naturliga miljön.
De senaste decenniernas teknokratiska utveckling har länge underkuvat den mänskliga livsstilen. Steg för steg kom mänskligheten ur sitt ekologisk nisch livsmiljö på planeten. Faktum är att vi har blivit invånare i en artificiell "natur" skapad av glas, betong och plast, vars kompatibilitet med livet i det naturliga ekosystemet stadigt närmar sig noll. Och ju mer den artificiella naturen tar över den levande naturen, desto tydligare blir människans behov av naturlig harmoni. Det mest troliga sättet att återföra mänskligheten "till naturens sköte" och återställa balansen mellan de två världarna är utvecklingen av modern bionik.
Cypressskyskrapa i Shanghai. Arkitekter: Maria Rosa Cervera & Javier Pioz.
Operahuset i Sydney. Arkitekt: Jørn Utzon.
Rolex Training Center. Arkitekter: Japanska arkitektbyrån SANAA.
Architectural bionics är en innovativ stil som tar det bästa från naturen: reliefer, konturer, principer för formbildning och interaktion med omvärlden. Över hela världen har idéerna om bionisk arkitektur implementerats framgångsrikt av kända arkitekter: cypressskyskrapan i Shanghai, Sydney Opera House i Australien, NMB Banks styrelsebyggnad i Nederländerna, Rolex utbildningscenter och fruktmuseet i Japan .
Fruktmuseet. Arkitekt: Itsuko Hasegawa.
Fruktmuseets interiör.
I alla tider har det funnits en kontinuitet av naturliga former i arkitektur skapad av människan. Men i motsats till det formalistiska tillvägagångssättet från tidigare år, när arkitekten helt enkelt kopierade naturliga former, bygger modern bionik på de funktionella och grundläggande egenskaperna hos levande organismer - förmågan till självreglering, fotosyntes, principen om harmonisk samexistens, etc. . Bionic arkitektur innebär skapandet av hus som är en naturlig förlängning natur som inte kommer i konflikt med det. Ytterligare utveckling av bionik involverar utveckling och skapande av ekohus - energieffektiva och bekväma byggnader med oberoende livsuppehållande system. Utformningen av en sådan byggnad inkluderar ett komplex av ingenjörsutrustning. Miljövänliga material används under konstruktion och byggnadskonstruktion. Helst är framtidens hus ett autonomt, självförsörjande system som sömlöst passar in i det naturliga landskapet och existerar i harmoni med naturen. Modern arkitektonisk bionik har praktiskt taget smält samman med begreppet "ekoarkitektur" och är direkt relaterad till ekologi.
Formbildning som går från levande natur till arkitektur.
Varje Levande varelse on the planet är ett perfekt arbetssystem anpassat till miljön. Livskraften för sådana system är resultatet av evolution under många miljoner år. Genom att avslöja hemligheterna bakom strukturen hos levande organismer kan man få nya möjligheter i byggnaders arkitektur.
Formbildning i levande natur kännetecknas av plasticitet och kombinatoriskhet, en mängd både vanliga geometriska former och figurer - cirklar, ovaler, romber, kuber, trianglar, fyrkanter, olika sorters polygoner och en oändlig variation av extremt komplexa och fantastiskt vackra, lätta, hållbara och ekonomiska strukturer skapade genom att kombinera dessa element. Sådana strukturer återspeglar komplexiteten och flerstegsutvecklingen av utvecklingen av levande organismer.
Huvudpositionerna för att studera naturen ur perspektivet av arkitektonisk bionik är biomaterialvetenskap och biotektonik.
Studieobjektet i biomaterialvetenskap är olika fantastiska egenskaper hos naturliga strukturer och deras "derivat" - vävnader av djurorganismer, stjälkar och blad av växter, spindelnätstrådar, pumpaantenner, fjärilsvingar, etc.
Med biotektonik är allt mer komplicerat. Inom detta kunskapsområde är forskare inte så mycket intresserade av fastigheterna naturliga material lika mycket som själva principerna för existensen av levande organismer. Huvudproblemen med biotektonik är skapandet av nya strukturer baserade på principerna och metoderna för verkan av biostrukturer i levande natur, implementering av anpassning och tillväxt av flexibla tektoniska system baserade på anpassning och tillväxt av levande organismer.
Inom arkitektur och konstruktionsbionik ägnas mycket uppmärksamhet åt ny konstruktionsteknik. Sålunda, inom området för utveckling av effektiva och avfallsfria byggtekniker, är en lovande riktning skapandet av skiktade strukturer. Idén är lånad från djuphavsmollusker. Deras hållbara skal består av omväxlande hårda och mjuka tallrikar. När en hård platta spricker absorberas deformationen av det mjuka lagret och sprickan går inte längre.
Teknik för arkitektonisk bionik.
Låt oss ge ett exempel på flera av de vanligaste moderna trenderna i utvecklingen av bioniska byggnader.
1. Energieffektivt hus - en byggnad med låg energiförbrukning eller noll energiförbrukning från standardkällor (Energy Efficient Building).
2. Passivhus (Passivbyggnad) - en struktur med passiv termoreglering (kylning och uppvärmning genom att använda miljöenergi). Sådana hus ger för användning av energisparande byggmaterial och strukturer och det finns praktiskt taget inget traditionellt värmesystem.
3. Bioklimatisk arkitektur. En av vägbeskrivningarna in högteknologisk stil. Huvudprincipen för bioklimatisk arkitektur är harmoni med naturen: "... så att en fågel som flyger in på kontoret inte märker att den är inuti den." I grund och botten är många bioklimatiska skyskrapor kända, där, tillsammans med barriärsystem, flerskiktsglas (dubbelhudsteknik) aktivt används för att ge ljudisolering och mikroklimatstöd, tillsammans med ventilation.
4. Smart House (Intellectual Building) - en byggnad där man med hjälp av datateknik och automation optimerar flödet av ljus och värme i rum och omslutande konstruktioner.
5. Healthy Building - en byggnad där, tillsammans med användningen av energibesparande teknik och alternativa energikällor, prioritet ges till naturliga byggnadsmaterial (blandningar av jord och lera, trä, sten, sand, etc.) Teknik " hälsosam "Hem inkluderar luftreningssystem från skadliga ångor, gaser, radioaktiva ämnen, etc.
Historia om användningen av arkitektoniska former i arkitektonisk praktik.
Arkitektonisk bionik uppstod inte av en slump. Det var resultatet av tidigare erfarenheter av att i en eller annan form (oftast associativ och imitativ) använda vissa egenskaper eller egenskaper hos former av levande natur i arkitekturen - till exempel i hypostilhallarna i egyptiska tempel i Luxor och Karnak, huvudstäder och kolonner av antika ordnar, gotiska interiörer katedraler, etc.
Kolumner i hypostylehallen i Edfutemplet.
Bionisk arkitektur inkluderar ofta byggnader och arkitektoniska komplex som organiskt passar in i det naturliga landskapet, som så att säga en fortsättning på det. Dessa kan till exempel kallas den moderna schweiziska arkitekten Peter Zumthors byggnader. Tillsammans med naturliga byggmaterial fungerar det med redan befintliga naturliga element - berg, kullar, gräsmattor, träd, praktiskt taget utan att modifiera dem. Hans strukturer verkar växa från marken, och ibland smälter de så mycket med den omgivande naturen att de inte omedelbart kan upptäckas. Till exempel verkar termalbaden i Schweiz utifrån som bara ett grönområde.
Bad i Vals. Arkitekt: Peter Zumthor.
Ur synvinkeln av ett av begreppen bionik - bilden av ett ekohus - kan även byhus som är bekanta för oss klassificeras som bionisk arkitektur. De är skapade av naturliga material, och bybosättningarnas strukturer har alltid harmoniskt integrerats i det omgivande landskapet (den högsta punkten i byn är kyrkan, låglandet är bostadshus, etc.)
Kupolen i Florens katedral. Arkitekt: Filippo Brunelleschi.
Framväxten av detta område i arkitekturens historia är alltid förknippat med någon form av teknisk innovation: till exempel tog den italienska renässansarkitekten F. Brunelleschi ett äggskal som en prototyp för att konstruera katedralens kupol, och Leonardo da Vinci kopierade formerna av levande natur när de avbildade och designade bygg- och militärbyggnader och till och med flygplan. Det är allmänt accepterat att den första som började studera mekaniken för flygning av levande modeller "från en bionisk position" var Leonardo da Vinci, som försökte utveckla ett flygplan med en flaxande vinge (ornithopter).
Galleri i Park Güell. Arkitekt: Antonio Gaudi.
Portal av Kristi passion av den heliga familjens katedral (Sagrada Familia).
Framsteg inom byggteknik under artonhundra- och nittonhundratalen. gav upphov till nya tekniska möjligheter att tolka den levande naturens arkitektur. Detta återspeglas i många arkitekters verk, bland vilka förstås Antoni Gaudi sticker ut - pionjären för den utbredda användningen av bioformer i 1900-talets arkitektur. Bostadshusen designade och byggda av A. Gaudi, Güell-klostret, den berömda "Sagrada Familia" (den heliga familjens katedral, höjd 170 m) i Barcelona förblir fortfarande oöverträffade arkitektoniska mästerverk och samtidigt de mest begåvade och karakteristiskt exempel på assimilering av arkitektoniska naturformer -- deras tillämpning och utveckling.
Casa Mila vindsvåning. Arkitekt: Antonio Gaudi.
Bågvalv i galleriet i Casa Batlló. Arkitekt: Antonio Gaudi.
A. Gaudi trodde att det i arkitekturen, liksom i naturen, inte finns någon plats för kopiering. Som ett resultat är hans strukturer slående i sin komplexitet - du hittar inte två identiska delar i hans byggnader. Dess kolumner föreställer palmstammar med bark och löv, trappors ledstänger imiterar krullande växtstammar och välvda tak återger trädkronor. I sina skapelser använde Gaudi parabolbågar, hyperspiraler, lutande pelare etc., vilket skapade en arkitektur vars geometri överträffade både arkitekters och ingenjörers arkitektoniska fantasier. A. Gaudí var en av de första som använde de biomorfologiska designegenskaperna hos en spatialt krökt form, som han förkroppsligade i form av en hyperbolisk paraboloid i en liten tegeltrappa. Samtidigt kopierade Gaudi inte bara naturliga föremål, utan tolkade kreativt naturliga former, modifierade proportioner och storskaliga rytmiska egenskaper.
Trots det faktum att det semantiska utbudet av protobioniska byggnader ser ganska imponerande och motiverat ut, anser vissa experter arkitektonisk bionik endast de byggnader som inte bara upprepar naturliga former eller är skapade av naturliga material, utan innehåller i sin design strukturerna och principerna för levande natur .
Byggandet av Eiffeltornet. Ingenjör: Gustave Eiffel.
Broprojekt. Arkitekt: Paolo Soleri.
Dessa forskare skulle hellre kalla protobionik för sådana byggnader som det 300 meter höga Eiffeltornet av broingenjören A. G. Eiffel, som exakt replikerar strukturen hos det mänskliga skenbenet, och broprojektet av arkitekten P. Soleri, som påminner om ett hoprullat blad av spannmål. och utvecklad efter principen om lastomfördelning i växtstammar m.m.
Cykelbana i Krylatskoye. Arkitekter: N. I. Voronina och A. G. Ospennikov.
I Ryssland lånades också lagarna för levande natur för att skapa några arkitektoniska föremål från "pre-perestroika"-perioden. Exempel inkluderar radio- och tv-tornet Ostankino i Moskva, olympiska anläggningar - en cykelbana i Krylatskoye, membranbeläggningar av en inomhusstadion på Mira Avenue och en universell sport- och underhållningshall i Leningrad, en restaurang i Primorsky Park i Baku och dess anslutning i staden Frunze - restaurangen Bermet och etc.
Bland namnen på moderna arkitekter som arbetar i riktning mot arkitektonisk bionik, Norman Foster (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Santiago Calatrava (http://www.calatrava.com/#) /Selected) sticker ut %20works/Architecture?mode=english), Nicholas Grimshaw (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Ken Young (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html ), Vincent Calebo ( http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.htm l), etc.
Om någon aspekt av bionik intresserar dig, skriv till oss så berättar vi mer om det!
Arkitektbyrån "Inttera".
Förra året, när jag slutförde mitt projekt på ämnet: "Min skola nr 2 i framtiden", ställdes jag inför hur mycket i modern värld hus, byggnader, strukturer som harmoniskt smälter samman med naturen. Och jag började söka på Internet efter sådana projekt, och till min förvåning upptäckte jag att det finns en vetenskap som låter dig ansluta vilda djur och växter med teknik kallas det bionik.Bionics (från grekiskan BION - levande) är en vetenskap som har hjälpt människan att tillämpa naturlagarna i tekniska framsteg. Det finns många exempel på detta, det är jag övertygad om. Nu när jag går runt i staden vet jag exakt var i vilken struktur kunskap om naturen tillämpades, till exempel sammanfaller rören i ett pannrum (se bilaga) analogt med växtstammarna som inte går sönder när det blåser vindbyar. av vinden.Dessutom lärde jag mig att bionik är indelat i typer:
Biologisk bionik, där en person studerar naturen, hur allt är ordnat i den, varför och för vilket ändamål det är arrangerat på detta sätt;
Teoretisk bionik, som med hjälp av matematiska exempel kan beräkna naturens struktur;
Teknisk bionik, som använder teoretisk bionik för att bygga någon form av ritning, till exempel en robot.
I allmänhet, som jag förstår det, kombinerade bionik flera vetenskaper - biologi, ritning, fysik, kemi, matematik, elektronik, etc. För att bygga ett flygplan var en person tvungen att titta på fåglar under lång tid, studera strukturen på sina vingar, rita och designa sedan en sådan apparat som kunde flyga. Leonardo da Vinci kunde förresten bygga den första flygmaskinen med flaxande vingar. Teckningarna har levt kvar till denna dag, och han levde på 1400-talet.Denna vetenskap är inte alls ny som vi ser av exempel, människan i någon av sina skapelser hämtar inspiration från levande natur. Jag kommer också att försöka skapa ett eget projekt med hjälp av kunskaper om biologi.Jag tycker att ämnet jag har valt är relevant, för enligt min mening borde människor leva i harmoni och skydda naturen för den kommande generationen.
Forskningsmetodik
Från berättelserna om Aigul Minirasimovna i lektionerna från världen omkring oss drog jag slutsatsen att människor nyligen har behandlat miljön barbariskt och inte har använt dem korrekt. Naturliga resurser, hugga ner skogar. Men när jag började arbeta med ämnet "Bionics" såg och blev jag övertygad om att människor kan leva utan att skada naturen och djuren. Jag ska berätta hur jag förstod detta.
Arkitektonisk bionik
Så, lite historia: Antonio Gaudi var den första som använde naturliga former i byggandet i början av 1800-talet. Först 1960, vid Council of Scientists i Daytona, erkändes bionik som en separat vetenskap. Den har sin egen symbol (se bilagan) - en skalpell och en lödkolv, förbundna med ett integrerat tecken. En skalpell är en symbol för biologi, en lödkolv är en symbol för teknik och en integral är ett tecken på oändlighet.Som jag sa ovan finns det många tillämpningar av bionik i konstruktion, men jag kommer att visa dig, enligt min mening, det mest intressanta:Arkitekten Gaudi tänkte på det 1883, byggandet skulle avslutas 2026, hundra år efter hans död.Som vi kan se är kolonnerna som träd med grenar som håller fast byggnadens tak.Dess tak är utformat i form av vingar som öppnar och stänger, skyddar byggnaden från starkt solljus. Författaren inspirerades att skapa detta projekt vid den närliggande Michigansjön med dess många båtar och segel.Grunden för strukturen är en exoskelettstruktur, tack vare vilken luft passerar genom hela byggnaden.Byggd 2004. Enligt min mening är detta den mest harmoniska sammansmältningen med naturen. Byggnaden i form av ett rör böjer sig smidigt runt ojämnheten i landskapet.Ser ut som ett skaldjur som spolats upp på stranden. Byggnadens skal liknar huden på ett djur som skimrar i solen.ochJag tror att det här är framtidens byggnad. Alger inuti genomskinliga glas,
försedd näringsämnen Och koldioxid. De producerar biogas med vars hjälp byggnaden tillförs energi och värme.Det är en symbol för Australien, omgivet på tre sidor av vatten. Det liknar ett enormt skepp som flyger med fulla segel för att möta vinden.Som vi kan se från exemplen som listas ovan, symboliserar byggnaderna egentligen antingen vilda djur eller har smält samman med det lokala landskapet. Detta faktum bekräftar att bionik finns i arkitektur och konstruktion, dessutom gör det världen omkring oss harmonisk och vacker för våra ögon.
Bionics i design
Det finns många tillämpningar av bionik i design. I den moderna världen strävar designers efter att göra utrymmet omkring oss mer naturligt för människor, så att det är bekvämt att leva, koppla av, arbeta... Jag hittade flera alternativ för hur designers tillämpar kunskap om bionik i praktiken, här är några av dem, mer eller mindre enkla:
En stol i form av ett fruset eklöv, jag tycker den är väldigt bekväm och vacker.
Lampskärm i form av en pumpa, hemtrevlig och mysig.
Interiören är inredd i form av en pittoresk skog.
jag valde detta exempel inte utan anledning, det verkar för mig att detta är ett idealiskt alternativ, eftersom en person kommer hem för att vila, och det visar sig att mitt i en glänta i skogen liknar även detta lilla bord ett träd med grenar, grönt och vit färg slappna av, gör luften klar. Att leva grönska runt omkring gör atmosfären mer behaglig.Tack vare upptäckten av bionikvetenskapen började människor hämta inspiration från naturen. Ett träd som står bredvid huset kan leda till skapandet av ett bord, en stol, ett skåp etc. Således kommer en stämning, komfort och färger till vårt hem som gläder våra ögon. Vi återger ofrivilligt omkring oss ett stycke natur, ett kärt hörn i betongdjungeln, vi lever i harmoni med omgivningen utan att störa balansen.
Mirakelteknik. Komplext i enkelt
Jag berättade tidigare hur människor även i forna tider spanade på levande organismer och försökte göra något liknande, till exempel vingar, fågelsång, redskap formade som betar osv.Så, ingenting har förändrats sedan dess, människan studerar och spionerar på strukturen hos levande varelser, upprepar allt som är användbart för människor. En klar sommardag 1948 gick uppfinnaren Georges de Mestral med sin hund. Efter en promenad märkte han taggar på sina byxor och på sitt husdjur, sedan bestämde han sig för att titta på dem i mikroskop och såg många krokar som hade fastnat i trådar av kläder och ull. Efteråt bestämde sig de Mestral för att göra ett spänne, vars design skulle fungera enligt denna princip. Han rådfrågade textilexperter, men många förstod honom inte. Till slut hittade en vävare sig själv och vävde två remsor för hand (en med krokar, den andra med öglor). Så här dök det välbekanta kardborrebandet ut, som vi fäster och lossar varje dag på en jacka, mössa och skor.
Projekt
Efter att ha bekantat mig med detta ämne började jag skapa mitt eget objekt. Runt Ett stort antal lägenhetsbyggnader. De är nödvändiga eftersom människor måste bo någonstans och de tar inte upp mycket plats. Därför måste jag hitta på något, som ett sådant hus, att låna något från naturen. Och en tanke kom till mig - bikakor av bin. Varför inte? Ovanligt och praktiskt. Hur är det med hexagonformen Människor bor i både runda och triangulära hus? Och jag började rita. Och det här är vad jag fick.Det förefaller mig som att sådana hus bör byggas där jordbävningar ofta inträffar. Solpaneler kan installeras på taket för att möta byggnadens behov och för att förhindra att snö samlas på vintern, men från att smälta.
Resultat
Under min forskning kom jag till slutsatsen att den nya vetenskapen om bionik finns överallt i våra liv och har stora fördelar för människor.Min handledare Aigul Minirasimovna och jag studerade de positiva och negativa aspekterna av bionikens påverkan på omvärlden och reflekterade detta i form av denna tabell.
|
INFLYTANDE |
KVALITETER |
|
Om utseendet på fasader, byggnader, byggnader m.m. |
+ + + |
|
Om miljön (i termer av ekologi) |
+ + + |
|
På en persons humör |
+ + + |
|
För effektivitet när det gäller finansiella kostnader |
+ - |
|
Att vara i harmoni med miljön |
+ + + |
|
Variation, skillnad från de vanliga lådorna - grå byggnader, fyrkantiga bord, pallar... |
+ + + |
|
Om världens framtid (dvs hur världen kommer att se ut om några år) |
+ + + |
Tabellen visar att ny vetenskap mestadels har positiva effekter på naturen och på människan.
Bionik. Och hennes prestationer
Avslutad:
Stepin K.S.
Lärare:
Ponomareva O.N.
Inledning________________________________________________ 3
Första tillämpningar av bionik__________________________ 4
Klassiska exempel:
Inre struktur hos stjälken på en örtartad växt.................................................. ........... 5
Distribution av frukt och frön.................................................. ..................................... 5
Klass insekter. Beställ diptera................................................ ......... .......... 7
Struktur och funktioner hos delar av hjärnan.................................................. ......... .6
Skelett av djuphavssvampar.......................................... ........................................ 8
Svärmar av termiter till samhällets bästa........................................... ........................................ 9
Löpande och hoppande robotar......................................................... ............................................ 9
Slutsats__________________________________________________________ 10
Bilaga__________________________________________________________ 11
Referenser__________________________________________________________ 15
Introduktion
Bionik(från grekiskan biōn - element av liv, bokstavligen - levande) - tillämpad vetenskap om tillämpningen av principer, egenskaper, funktioner och strukturer av levande natur i tekniska anordningar och system. Idén att tillämpa kunskap om vilda djur för att lösa tekniska problem kom från Leonardo da Vinci, som försökte bygga ett flygplan med flaxande vingar som fåglar: en ornithopter.
Studiet av mönstren för morfogenes av organismer för konstruktion av konstgjorda föremål i deras likhet hänförs vanligtvis otvetydigt till bionikområdet [en ny vetenskaplig riktning i slutet av 50-talet av 1900-talet. Framväxten av denna vetenskap var en följd av utvecklingen av cybernetik, biofysik, biokemi, rymdbiologi, ingenjörspsykologi etc. Symposium i Daytona (USA) i september 1960. gav namnet till den nya vetenskapen - bionik. Symposiets slogan: "Levande prototyper är nyckeln till ny teknik" definierar väl utsikterna för utvecklingen av bionik under många år.] Faktum är att principerna för att konstruera bioformer, biostrukturer, biofunktioner i syfte att använda dem i skapande av tekniska system eller arkitektoniska objekt studeras av inte en, utan flera biofysiska vetenskaper.
Det finns:
Biologisk bionik, som studerar de processer som sker i biologiska system;
Teoretisk bionik, som bygger matematiska modeller av dessa processer;
Teknisk bionik, som tillämpar modeller av teoretisk bionik för att lösa tekniska problem.
Bionics är nära besläktat med biologi, fysik, kemi, cybernetik och ingenjörsvetenskap: elektronik, navigation, kommunikation, maritim vetenskap och andra.
Framväxten av cybernetik, som tar hänsyn till de allmänna principerna för kontroll och kommunikation i levande organismer och maskiner, har blivit ett incitament för en bredare studie av strukturen och funktionerna hos levande system för att klargöra deras likhet med tekniska system, såväl som användning informationen som erhålls om levande organismer för att skapa nya anordningar, mekanismer, material etc.
De huvudsakliga arbetsområdena för bionik täcker följande problem:
en studie nervsystem människor och djur och modellering av nervceller (neuroner) och neurala nätverk för ytterligare förbättring av datorteknik och utveckling av nya element och anordningar inom automation och telemekanik (neurobionik);
à forskning av levande organismers sinnesorgan och andra uppfattningssystem för att utveckla nya sensorer och detektionssystem;
à studie av principerna för orientering, lokalisering och navigering hos olika djur för användning av dessa principer inom teknik;
à studie av de morfologiska, fysiologiska, biokemiska egenskaperna hos levande organismer för att lägga fram nya tekniska och vetenskapliga idéer.
Första tillämpningar av bionik
Nästan varje tekniskt problem som designers eller ingenjörer möter har länge framgångsrikt lösts av andra levande varelser. Till exempel letar läsktillverkare ständigt efter nya sätt att paketera sina produkter. Samtidigt löste ett vanligt äppelträd detta problem för länge sedan. Ett äpple är till 97 % vatten, förpackat inte i träpapp, utan i ett ätbart skal som är tillräckligt aptitligt för att locka djur att äta frukten och fördela säden.
Bionikspecialister resonerar så. När de stöter på ett ingenjörs- eller designproblem, letar de efter en lösning i den obegränsade "vetenskapsbasen" av djur och växter.
Gustav Eiffel gjorde ungefär samma sak, som 1889 ritade en teckning av Eiffeltornet. Denna struktur anses vara ett av de tidigaste tydliga exemplen på användningen av bionik inom teknik.
Designen av Eiffeltornet är baserad på den schweiziske anatomiprofessorn Hermann Von Meyers vetenskapliga arbete. 40 år innan byggandet av det parisiska ingenjörsmiraklet undersökte professorn benstruktur lårbenshuvudet där det kröker sig och går in i leden i en vinkel. Och ändå av någon anledning går inte benet sönder under kroppens vikt. Von Meyer upptäckte att benhuvudet är täckt med ett intrikat nätverk av miniatyrben, tack vare vilket belastningen förbluffande omfördelas genom benet. Detta nätverk hade en strikt geometrisk struktur, vilket professorn dokumenterade (bilaga fig. nr 1).
1866 gav den schweiziske ingenjören Carl Cullman en teoretisk grund för von Meyers upptäckt, och 20 år senare användes naturlig lastfördelning med hjälp av krökta stöd av Eiffel (bilaga Fig. nr 2).
En annan berömd upplåning gjordes av den schweiziske ingenjören Georges de Mestral 1955. Han gick ofta med sin hund och märkte att några konstiga växter hela tiden fastnade i pälsen. Trött på att ständigt borsta hunden bestämde sig ingenjören för att ta reda på orsaken till att ogräs fastnar i hundens päls. Efter att ha studerat fenomenet, bestämde de Mestral att det var möjligt tack vare de små krokarna på frukterna av cocklebur (namnet på detta ogräs). Som ett resultat insåg ingenjören vikten av sin upptäckt och åtta år senare patenterade han det bekväma kardborrbandet, som idag används flitigt vid tillverkning av inte bara militära utan även civila kläder (bilaga Fig. nr 3).
Klassiska exempel
"Den inre strukturen av stjälken av en örtartad växt"
Tvärsnitt av stjälkarna på örtartade växter har en annan struktur jämfört med träiga. Till exempel i ett tvärsnitt av stammen på en dunig växt (bilaga
ris. Nr 5 - b) har formen av en cirkel. Stammen på den duniga växten är ihålig och det finns 2 lufthåligheter i den, avsedda för luftcirkulation. Sclerenchyma linor 1 ger styrka till växten när den utsätts för vindbelastning. Peel 3 skyddar stjälken från atmosfäriska och klimatiska fenomen. Stjälkens kärna växer snabbare än huden. Det senare tycks hålla tillbaka sin tillväxt. Kärnan sträcks, huden komprimeras. Som ett resultat skapas inre spänningar i stamstrukturen. Detta ger elasticitet till stammen.
Bionics, som studerar lagarna för bildandet av naturen, skapar ursprungliga, ekonomiska byggnadsstrukturer. Ett fabriksrör (bilaga Fig. nr. 5 -c) i tvärsnitt liknar till strukturen stammen på en dunig växt. Längsförstärkning 1 ger den styrka som strängar i en skaft, hålrum 2 lättar upp strukturen. Det centrala runda hålet i snittet är ett rökutblås, spiralbeslag 3. För att tillverka ett rör, vars design är lånat från naturen, användes mindre byggmaterial än om det vore monolitiskt, och mindre fysiskt arbete gick åt. Motståndet mot vindbelastningar hos ett sådant rör är inte sämre än dess naturliga motsvarighet.
"Distribution av frukt och frön"
Modellen för formen på vingarna på det österrikiska Taube-flygplanet (bilaga Fig. nr 6 -a) vid flygplanskonstruktionens gryning var det flygande fröet av Zenonia-vinstocken (Bilaga Fig. nr 6 -b). Det liknar ett pumpafrö med böjda ändar. På grund av sin låga vikt har fröet utmärkta flygegenskaper. Det var denna omständighet som väckte uppmärksamheten hos uppfinnaren Etrich från Böhmen. 1904 byggde han sitt första segelflygplan utan svans. Vingbredden var 6 m. Segelflygplanet kunde bära en nyttolast på 25 kg. Under de kommande åren skapade Etrich, genom att låna naturliga analogier, nya modeller av glidflygplan, förbättrade dem och förbättrade deras flygegenskaper.
Pollen från spannmålsväxter har två skal fyllda med luft, vars densitet är mindre än densiteten hos den omgivande luften. Detta skapar en lyftkraft för pollenet, så det färdas långa sträckor genom luften.
Principen om lyftkraft, realiserad i naturen, användes av människan i det första flygplanet han skapade: en luftballong, en ballong och ett luftskepp. Den fallande fjäderbollen i badminton liknar fallskärmsfrukten av en maskros. Kanske gav han eller en liknande fallskärmsfrukt Leonardo da Vinci idén om en fallskärm.
"Klass insekter. Beställ Diptera"
Låt oss vara uppmärksamma på närvaron av kemoreceptorer på husflugans ben - en slags biologiska miniatyrsensorer. Flugan har fyra typer: vissa analyserar vattensammansättningen, andra bestämmer socker, andra undersöker olika salter och andra indikerar närvaron av proteinmat. Det finns samma receptorer i hennes snabel. Tack vare dem vet flugan alltid vad som finns under fötterna: mat, dryck eller något oätligt. Snabeln hos en fluga reagerar automatiskt på avläsningarna av hudreceptorer. Han sträcker ut sig – och flugan börjar dricka eller äta. Genom att räta ut snabeln kan man bedöma vilka ämnen och i vilka koncentrationer insekten fångar. Ämnet analyseras på några sekunder. Således fick naturen de mest avancerade metoderna för kemisk analys. Fysiker och kemister kan använda dem genom att fullt ut förstå de metoder som flugan använder.
I geofysiklaboratoriet vid Institute of Heat and Mass Transfer vid BSSR Academy of Sciences skapades ett vidhäftande ämne med viskositeten av vaselin från kiseldioxidpulver. Om du applicerar den på ett hjul i ett elektromagnetiskt fält, hårdnar den omedelbart. Hjulet är säkert limmat på den stödjande ytan. När magnetfältet avlägsnas får ämnet sitt tidigare viskösa tillstånd. Ingenjörer har skapat en gårobot (bilaga Fig. nr 7). Den letar efter defekter på en metallyta. Sex ben 4 är fästa vid kroppen 5 och vart och ett av dem har två drivningar (motor med transmissionsmekanismer). En för horisontell, en för vertikal rörelse. Benet avslutas med en sko med en kudde 3 impregnerad med ett vidhäftande ämne. Den matas från en reservoar till de ihåliga benstöden. Robotens sex ben är kombinerade i två grupper, tre i varje. Roboten går samtidigt med en grupp ben, medan den andra är limmad på den stödjande ytan. Alternativt tillförs en elektrisk ström till skorna på den ena eller andra gruppen ben - och trampdynorna limmas på den stödjande ytan.
Roboten har ett öga - en tv-kamera 1, en slang 2 med en elektrisk kabel och ett rör för tillförsel av tryckluft till de pneumatiska ställdonen.
"Struktur och funktioner i delar av hjärnan"
Att avslöja hjärnans principer, som fortfarande till stor del förblir ett mysterium, innebär att hitta nyckeln till att designa framtidens datorer. Den nya vetenskapen om neurocybernetik handlar om konstruktionen av en konstgjord hjärna. Den första datorn fick i uppdrag att utföra aritmetiska operationer. Allt eftersom datortekniken utvecklades började datorn utföra mer komplexa operationer, arbeta snabbare och dess storlek minskade (tabell s. 8).
| alternativ | Mänsklig hjärna | dator | |||
| Lagringsmedium | Nervös spänning | Elektricitet | |||
| Ingångshastighet | Mindre än 1 bit/s i varaktighet | Mer än 106 bps | |||
| formationer i minnet | kroppsminne | ||||
| Drifttid | Allt liv | Miljarder operationer per sekund | |||
| Fördelar | Fokuserar uteslutande | Koncentration mindre | |||
| komplex | komplexa funktioner V | ||||
| funktioner förutom | mycket mer | ||||
| i mycket liten volym. | volym. Låg grad | ||||
| Hög grad av sam- | perfektion av elektriska | ||||
| perfektion av fysiologi | tronneuron | ||||
| logiska processer i en neuron | |||||
| Beroende av lagring | Beror på | Beror inte på | |||
| individens bortgång | |||||
| framförallt | |||||
| styv och känslomässig | |||||
| ingen stat | |||||
| Minneskapacitet | Teoretisk max- | 107 bitar vid denna tidpunkt | |||
| mamma 108-1010 bitar | polis | ||||
| livets gång | |||||
| Minnestyp | Blandad | Blandad | |||
| Funktioner pa- | Att memorera innebörden | Mekanik memorering | |||
| skrynkla | lat | logisk | |||
| Typ av bearbetning | Parallell | Konsekvent | |||
| information | |||||
| paration | |||||
| Informationsfiltrering | Väldigt effektiv | Fattig | |||
| paration | |||||
| Förvaringstid | Obeständig | Permanent | |||
| formationer i minnet | |||||
| Utvinning från pa- | |||||
| prägla den nödvändiga in- | |||||
| formationer: | |||||
| nyligen infört | Snabb | Snabb | |||
| infördes för länge sedan | Långsam | snabb | |||
| Om skadad | Arbetar | Fungerar inte | |||
| Uppfattning om information | Genom många kanaler: genom form, färg, | En kanal | |||
| objektets skugga, enligt | |||||
| typsnitt, handstil, | |||||
| lukt, beröring, | |||||
| röst klang, intonation | |||||
| nation, teckning osv. | |||||
| Vikt | 1,2-1,3 kg | 3-10 gånger mer | |||
| än den mänskliga hjärnan | |||||
Moderna upptäckter
Modern bionik är till stor del förknippad med utvecklingen av nya material som kopierar naturliga. Samma Kevlar dök upp tack vare det gemensamma arbetet av genetiska biologer och ingenjörer och materialspecialister.
För närvarande försöker vissa forskare hitta analoger av mänskliga kroppsorgan för att till exempel skapa ett konstgjort öra (redan till försäljning i USA) eller ett konstgjort öga (under utveckling).
Skelett av djuphavssvampar
Andra utvecklare fokuserar på att studera naturliga organismer. Till exempel upptäckte forskare från Bell Labs (Lucent Corporation) nyligen högkvalitativ optisk fiber i kroppen av djuphavssvampar av släktet Euplectellas. Forskare från Bell Labs, en division av Lucent Technologies, har upptäckt att djuphavssvampar innehåller optiska fibrer som i egenskaper är mycket lika de senaste fibrerna som används i telekommunikationsnätverk. Dessutom kan naturfiber i vissa avseenden vara bättre än konstfiber.(Bilaga bild nr 8) .
Enligt den klassificering som är allmänt accepterad idag utgör svampar en oberoende typ av primitiva ryggradslösa djur. De leder en helt orörlig livsstil. Svampen av släktet Euplectella lever i tropiska hav. Den når en längd på 15-20 cm Dess inre nätformade ram är formad av cylindriska stavar gjorda av transparent kiseldioxid. Vid basen av svampen finns ett knippe fibrer, som är formad som en sorts krona. Längden på dessa fibrer är från 5 till 18 cm, tjockleken liknar mänskligt hår. Studier av dessa fibrer visade att de består av flera tydligt definierade koncentriska skikt med olika optiska egenskaper. Den centrala delen av cylindern består av ren kiseldioxid, och runt den finns cylindrar som innehåller en märkbar mängd organiskt material.
Forskare var förvånade över hur nära strukturerna hos naturliga optiska fibrer visade sig vara de prover som hade utvecklats i laboratorier i många år. Även om genomskinligheten i den centrala delen av fibern är något lägre än den för de bästa konstgjorda proverna, har naturfibrer visat sig vara mer motståndskraftiga mot mekanisk påfrestning, särskilt vid brott och böjning. Exakt dessa mekaniska egenskaper göra optiska informationsöverföringsnätverk sårbara - om det bildas sprickor eller går sönder i den optiska fibern måste den bytas ut, och det är en mycket dyr operation. Forskare från Bell Labs citerar följande faktum, som visar den extremt höga hållfastheten och flexibiliteten hos naturliga optiska fibrer - de kan knytas till en knut, och samtidigt förlorar de inte sina optiska egenskaper. Sådana åtgärder med konstgjorda optiska fibrer kommer oundvikligen att leda till brott eller åtminstone bildning av inre sprickor, vilket i slutändan också innebär en förlust av materialets funktionella egenskaper.
Forskare vet ännu inte hur man reproducerar en sådan naturskapelse i laboratoriet. Faktum är att moderna optiska fibrer produceras i ugnar från smältor vid en mycket hög temperatur, och havssvampar syntetiserar den naturligtvis under sin utveckling genom kemisk avsättning vid havsvattentemperaturen. Kan vi modellera den här processen blir den bland annat också ekonomiskt lönsam.
Enligt testresultaten visade det sig att materialet från skelettet av dessa 20-centimeterssvampar kan överföra en digital signal inte sämre än moderna kommunikationskablar, medan naturlig optisk fiber är mycket starkare än mänsklig fiber på grund av närvaron av en organisk fiber. skal. Den andra egenskapen som förvånade forskarna är möjligheten att bilda ett sådant ämne vid en temperatur på cirka noll grader Celsius, medan Lucent-fabriker använder högtemperaturbearbetning för detta ändamål. Nu funderar forskare på hur man kan öka längden på det nya materialet, eftersom skelett av havssvampar inte överstiger 15 cm.
Svärmar av termiter, till gagn för samhället
Förutom utvecklingen av nya material, rapporterar forskare ständigt tekniska upptäckter som är baserade på naturens "intellektuella potential". Till exempel utvecklades Xerox Palo Alto Research Center i oktober 2003 ny teknologi matningsmekanism för kopiatorer och skrivare.
I AirJet-enheten kopierade utvecklarna beteendet hos en termitsvärm, där varje termit fattar självständiga beslut, men svärmen går mot ett gemensamt mål, som att bygga ett bo.
Designad i Palo Alto, den tryckta kretsen har flera luftmunstycken, som vart och ett fungerar oberoende utan kommandon från den centrala processorn, men samtidigt bidrar till den övergripande uppgiften att flytta papper. Enheten har inga rörliga delar, vilket minskar produktionskostnaden. Varje tryckt krets innehåller 144 uppsättningar av 4 munstycken riktade i olika riktningar, samt 32 tusen optiska sensorer och mikrokontroller (bilaga Fig. nr 9).
Löpande och hoppande robotar
Men de mest hängivna anhängarna av bionik är ingenjörer som designar robotar. Idag finns det en mycket populär synpunkt bland utvecklare att robotar (läs mer om robotik här) i framtiden kommer att kunna agera effektivt endast om de är så lika människor som möjligt. Forskare och ingenjörer antar att de måste fungera i stads- och hemförhållanden, det vill säga i en "mänsklig" interiör - med trappor, dörrar och andra hinder av en viss storlek. Därför måste de åtminstone motsvara en person i storlek och när det gäller rörelseprinciper. Med andra ord måste roboten ha ben (hjul, spår etc. är inte lämpliga för staden). Men vem ska vi kopiera designen av ben från, om inte från djur?
Forskare från Stanford University har avancerat längst i riktning mot att skapa upprättstående tvåfota robotar. De har experimenterat i nästan tre år med en sexbent miniatyrrobot, en hexapod, baserat på resultaten av att studera en kackerlackas rörelsesystem.
Den första hexapoden konstruerades den 25 januari 2000 (Bilaga Fig. nr 10) Nu går konstruktionen mycket snabbt - med en hastighet av 55 cm (mer än tre av sina egna längder) per sekund - och övervinner också framgångsrikt hinder.
Stanford har också utvecklat en enbent hoppstativ i människostorlek som är kapabel att upprätthålla en instabil balans samtidigt som den ständigt hoppar. Som du vet rör sig en person genom att "falla" från ett ben till ett annat och tillbringar det mesta av tiden på ett ben. I framtiden hoppas forskare från Stanford kunna skapa en tvåfotsrobot med ett mänskligt gångsystem (bilaga Fig. nr 11).
Slutsats
Begreppet bionik är inte på något sätt nytt. Till exempel försökte kineserna för 3000 år sedan använda metoden att göra silke från insekter. Men i slutet av det tjugonde århundradet fann bionik en andra vind med modern teknik som gör det möjligt att kopiera naturliga miniatyrstrukturer med oöverträffad noggrannhet. Så för några år sedan kunde forskare analysera spindlarnas DNA och skapa en konstgjord analog av en silkeslen väv - Kevlar. I detta material listade jag flera lovande områden inom modern bionik och citerade de mest kända fallen av lån från naturen.
Under det senaste decenniet har bionik fått betydande impulser för ny utveckling. Detta beror på det faktum att modern teknik går över till giga- och nanonivå och gör det möjligt att kopiera naturliga miniatyrstrukturer med tidigare oöverträffad noggrannhet. Modern bionik förknippas främst med utvecklingen av nya material som kopierar naturliga analoger, robotik och konstgjorda organ.
Naturen erbjuder ingenjörer och forskare oändliga möjligheter att låna teknologier och idéer. Tidigare kunde människor inte se vad som bokstavligen fanns framför näsan på dem, men moderna tekniska medel och datormodellering hjälper till att förstå åtminstone lite hur det fungerar. världen, och försök att kopiera några detaljer från den för dina egna behov.
Stulnikov Maxim
Forskningsarbete på ämnet "Bionik - vetenskapen om de största möjligheterna"
Ladda ner:
Förhandsvisning:
Regional vetenskaplig och praktisk konferens
inom ramen för det regionala ungdomsforumet
"Framtiden är vi!"
Naturvetenskaplig riktning (fysik, biologi)
Forskningsarbete i ämnet
"Bionik - vetenskapen om de största möjligheterna"
Kommunal budgetutbildningsinstitution "Organiserad skola nr 7" i Petrovsk, Saratov-regionen
Ledare:
Filyanina Olga Alexandrovna,
Lärare i kemi och biologi
Gerasimova Natalya Anatolevna,
Lärare i matematik och fysik,
Petrovsk
april 2014
- Inledning s. 3-4
- Från antiken till modernitet. s. 5-6
- Bionicsektioner:
3.1. arkitektonisk och konstruktionsbionik; s. 6-8
3.2. biomekanik; s. 8-12
3.3. neurobionics. s. 13-14
4. Fantastiska små saker, "sett från naturen." s. 14-15
5. Slutsats sida 16
6. Litteratur och använda Internetresurser. sida 16
Fågel -
Aktiva
Enligt den matematiska lagen
verktyg,
För att göra vilket,
i mänsklig makt...
Leonardo Da Vinci.
Skulle du vilja flyga över bilar i ett hopp, röra dig som Spider-Man, upptäcka fiender flera kilometer bort och böja stålbalkar med händerna? Vi måste anta att ja, men tyvärr är detta orealistiskt. Det är orealistiskt just nu...
Sedan världens skapelse har människan varit intresserad av många saker: varför vatten är blött, varför dag följer på natten, varför vi luktar blommor, etc. Naturligtvis försökte människan hitta en förklaring till detta. Men ju mer han lärde sig, desto fler frågor uppstod i hans sinne: kan en person flyga som en fågel, simma som en fisk, hur "vet" djur om en storms närmande, om en förestående jordbävning, om ett kommande vulkanutbrott , är det möjligt att skapa artificiell intelligens?
Det finns många "varför"-frågor, ofta tolkas dessa frågor inte vetenskapligt, vilket ger upphov till fiktion och vidskepelse. För att göra detta behöver du ha goda kunskaper inom många områden: fysik och kemi, astronomi och biologi, geografi och ekologi, matematik och teknik, medicin och rymd.
Finns det någon vetenskap som skulle kombinera allt och kunna kombinera det inkongruenta? Det visar sig att det finns!
Artikel min forskning - vetenskapen om bionik - " BIO Logia” och ”Tech NIKA”.
Syftet med forskningsarbetet:behovet av framväxten av vetenskapen om bionik, dess kapacitet och gränser för tillämplighet.
För att göra detta kan du sätta en rad uppgifter:
1. Ta reda på vad "bionics" är.
2. Spåra historien om utvecklingen av vetenskapen om "Bionics": från antiken till modernitet och dess förhållande till andra vetenskaper.
3. Identifiera huvudsektionerna av bionik.
4. Vad vi behöver tacka naturen för: bionikens öppna möjligheter och mysterier.
Forskningsmetoder:
Teoretisk:
- studera vetenskapliga artiklar, litteratur om ämnet.
Praktisk:
Observation;
Generalisering.
Praktisk betydelse.
Jag tror att mitt arbete kommer att vara användbart och intressant för ett brett spektrum av elever och lärare, eftersom vi alla lever i naturen enligt de lagar som den skapade. En person måste bara skickligt behärska kunskap för att till teknik översätta alla antydningar av naturen och avslöja dess hemligheter.
Från antiken till modern tid
Bionics, en tillämpad vetenskap som studerar möjligheten att kombinera levande organismer och tekniska anordningar, utvecklas i mycket snabb takt idag.
Önskan att ha förmågor som överträffar dem som naturen har gett oss sitter djupt inuti varje människa - vilken träningstränare eller plastikkirurg som helst kommer att bekräfta detta. Våra kroppar har en otrolig anpassningsförmåga, men det finns vissa saker de inte kan göra. Vi vet till exempel inte hur vi ska prata med dem som är utom hörhåll, vi kan inte flyga. Det är därför vi behöver telefoner och flygplan. För att kompensera för deras brister har människor länge använt olika "externa" enheter, men med utvecklingen av vetenskapen blev verktygen gradvis mindre och kom närmare oss.
Dessutom vet alla att om något händer med hans kropp kommer läkare att utföra "reparationer" med hjälp av den modernaste medicinska tekniken.
Om vi sätter ihop dessa två enkla koncept kan vi få en uppfattning om nästa steg i mänsklig evolution. I framtiden kommer läkare inte bara att kunna återställa "skadade" eller "ur funktion" organismer, de kommer att börja aktivt förbättra människor, vilket gör dem starkare och snabbare än naturen hanterade. Detta är just kärnan i bionik, och idag står vi på tröskeln till uppkomsten av en ny typ av person. Kanske kommer någon av oss att bli det...
Leonardo da Vinci anses vara bionikens stamfader. Hans ritningar och diagram av flygplan var baserade på strukturen hos en fågelvinge. I vår tid, enligt ritningarna av Leonardo da Vinci, utfördes modellering upprepade gånger ornithoptera (av grekiska órnis, genus órnithos - fågel och pterón - vinge), svänghjul , ett flygplan som är tyngre än luften med flaxande vingar). Bland levande varelser använder till exempel fåglar flaxande rörelser med sina vingar för att flyga.
Bland moderna vetenskapsmän kan man nämna namnet Osip M.R. Delgado.
Med hjälp av sina radioelektroniska apparater studerade han djurens neurologiska och fysiska egenskaper. Och på grundval av dem försökte jag utveckla algoritmer för att kontrollera levande organismer.
Bionik (från grekiskan Biōn - element av liv, bokstavligen - levande), en vetenskap som gränsar till biologi och teknologi, som löser tekniska problem baserat på modellering av organismers struktur och vitala funktioner. Bionics är nära besläktat med biologi, fysik, kemi, cybernetik och ingenjörsvetenskap - elektronik, navigation, kommunikation, maritima frågor, etc. /BSE.1978/
Det formella födelseåret för bionik anses vara 1960 Bioniska forskare valde en skalpell och en lödkolv, förbundna med ett integrerat tecken, som deras emblem, och deras motto är "Levande prototyper är nyckeln till ny teknik».
Många bioniska modeller, innan de får teknisk implementering, börjar sitt liv på en dator, där ett datorprogram sammanställs - en bionisk modell.
Idag har bionik flera riktningar.
Bionicsektioner
- Arkitektonisk och konstruktionsbionik.
Ett slående exempel på arkitektonisk och konstruktionsbionik - komplettanalogi av strukturen hos spannmålsstammaroch moderna höghus. Stjälkarna av spannmålsväxter kan motstå tunga belastningar utan att gå sönder under tyngden av blomställningen. Om vinden böjer dem till marken återställer de snabbt sin vertikala position. Vad är hemligheten? Det visar sig att deras struktur liknar designen av moderna höghus. fabriksrör - en av de senaste landvinningarna inom ingenjörstänkande.
Kända spanska arkitekter M.R. Cervera och H. Ploz, aktiva anhängare av bionik, började forska i "dynamiska strukturer" 1985, och 1991 organiserade de "Society for Supporting Innovation in Architecture." En grupp under deras ledning, som inkluderade arkitekter, ingenjörer, designers, biologer och psykologer, utvecklade projektet "Vertikal bionisk torn stad" Om 15 år bör en tornstad dyka upp i Shanghai (enligt forskare kan Shanghais befolkning om 20 år nå 30 miljoner människor). Tornstaden är designad för 100 tusen människor, projektet är baserat på "principen om träkonstruktion".
Tornstaden kommer att ha formen cypress 1128 m högt med en omkrets vid basen på 133 gånger 100 m, och på den bredaste punkten 166 gånger 133 m. Tornet kommer att ha 300 våningar, och de kommer att placeras i 12 vertikala block med 80 våningar.
För 100-årsjubileet av den franska revolutionen anordnades en världsutställning i Paris. På denna utställnings territorium var det planerat att uppföra ett torn som skulle symbolisera både den franska revolutionens storhet och de senaste tekniska landvinningarna. Mer än 700 projekt skickades in till tävlingen. Det bästa utsågs till broingenjören Alexandre Gustave Eiffels projekt. I slutet av 1800-talet förvånade tornet, uppkallat efter sin skapare, hela världen med sina genombrutna mönster och skönhet. Det 300 meter höga tornet har blivit en slags symbol för Paris. Det gick rykten om att tornet byggdes enligt ritningarna av en okänd arabisk vetenskapsman. Och först efter mer än ett halvt sekel gjorde biologer och ingenjörer en oväntad upptäckt: designen Eiffeltornet upprepar exakt strukturen hos den stora skenben , lätt motstå vikten av människokroppen. Även vinklarna mellan de bärande ytorna sammanfaller. Detta är ytterligare ett illustrativt exempel på bionik i aktion.
Inom arkitektur och konstruktionsbionik ägnas mycket uppmärksamhet åt ny konstruktionsteknik. Till exempel, inom området för utveckling av effektiva och avfallsfria byggtekniker, är en lovande riktning skapandetskiktade strukturer. Idén är lånad fråndjuphavsmollusker. Deras hållbara skal, som de av den utbredda abalonen, består av omväxlande hårda och mjuka plattor. När en hård platta spricker absorberas deformationen av det mjuka lagret och sprickan går inte längre. Denna teknik kan också användas för att täcka bilar.
2. Biomekanik
Natursökare. Levande barometrar och seismografer.
Den mest avancerade forskningen inom bionik är utvecklingen av biologiska metoder för detektion, navigering och orientering; en uppsättning studier relaterade till modellering av funktioner och strukturer i hjärnan hos högre djur och människor; skapande av bioelektriska styrsystem och forskning om "man-maskin"-problemet. Dessa områden är nära besläktade med varandra. Varför ligger naturen så långt före människan på nuvarande nivå av teknisk utveckling?
Det har länge varit känt att fåglar, fiskar och insekter reagerar mycket känsligt och exakt på väderförändringar. Svalornas låga flyg förebådar ett åskväder. Genom ansamlingen av maneter nära stranden kommer fiskare att veta att de kan fiska, havet kommer att vara lugnt.
Djur - "biosynoptik"av naturen är utrustade med unika ultrakänsliga "enheter". Bionics uppgift är inte bara att hitta dessa mekanismer, utan också att förstå deras verkan och återskapa den i elektroniska kretsar, enheter, strukturer.
Studiet av det komplexa navigationssystemet för fiskar och fåglar, som täcker tusentals kilometer under migrationer och ofelbart återvänder till sina platser för att leka, övervintra och föda upp kycklingar, bidrar till utvecklingen av mycket känsliga system för spårning, vägledning och objektigenkänning.
Många levande organismer har analytiska system som människor inte har. Till exempel har gräshoppor en tuberkel på det 12:e antennsegmentet som känner av infraröd strålning. Hajar och rockor har kanaler på huvudet och framtill på kroppen som uppfattar temperaturförändringar på 0,10 C. Sniglar, myror och termiter har enheter som uppfattar radioaktiv strålning. Många reagerar på förändringar i magnetfältet (främst fåglar och insekter som flyttar över långa avstånd). Ugglor, fladdermöss, delfiner, valar och de flesta insekter uppfattar infra- och ultraljudsvibrationer. Ett bis ögon reagerar på ultraviolett ljus, en kackerlacka på infrarött ljus.
Skallerormens värmekänsliga organ upptäcker temperaturförändringar på 0,0010 C; fiskens elektriska organ (strålar, elektriska ålar) uppfattar potentialer på 0,01 mikrovolt, ögonen hos många nattdjur reagerar på enstaka ljuskvanta, fiskar känner en förändring i koncentrationen av ett ämne i vatten på 1 mg/m3 (=1 µg/l).
Det finns många fler rumsliga orienteringssystem, vars struktur ännu inte har studerats: bin och getingar är väl orienterade av solen, hanfjärilar (till exempel nattpåfågelöga, dödshuvudhökmal etc.) hittar en hona vid en sträcka på 10 km. Havssköldpaddor och många fiskar (ål, stör, lax) simmar flera tusen kilometer från sina hemländer och återvänder omisskännligt för att lägga ägg och leka till samma plats där de började sin livsresa. Det antas att de har två orienteringssystem - avlägset, av stjärnorna och solen, och nära, av lukt (kustvattnets kemi).
Fladdermöss är som regel små och, låt oss vara ärliga, för många av oss obehagliga och till och med motbjudande varelser. Men det råkade bara vara att behandla dem med fördomar, vars grund som regel är olika slags legender och trosuppfattningar som utvecklades tillbaka när människor trodde på andar och onda andar.
Fladdermusen är ett unikt objekt för bioakustikforskare. Hon kan navigera helt fritt i totalt mörker, utan att stöta på hinder. Dessutom, med dålig syn, upptäcker och fångar fladdermusen små insekter i farten, skiljer en flygande mygga från en fläck som rusar i vinden, en ätbar insekt från en smaklös nyckelpiga.
Den italienska vetenskapsmannen Lazzaro Spallanzani blev först intresserad av denna ovanliga förmåga hos fladdermöss 1793. Först försökte han ta reda på på vilka sätt olika djur letar sig fram i mörkret. Han lyckades fastställa: ugglor och andra nattliga varelser ser bra i mörkret. Det är sant att i totalt mörker blir de också, som det visar sig, hjälplösa. Men när han började experimentera med fladdermöss upptäckte han att ett sådant fullständigt mörker inte var ett hinder för dem. Sedan gick Spallanzani längre: han berövade helt enkelt flera fladdermöss deras syn. Och vad? Detta förändrade ingenting i deras beteende de var lika utmärkta på att jaga insekter som seende människor. Spallanzani blev övertygad om detta när han öppnade magen på experimentmöss.
Intresset för mysteriet växte. Särskilt efter att Spallanzani bekantade sig med den schweiziske biologen Charles Jurins experiment, som 1799 kom fram till att fladdermöss klarar sig utan syn, men att all allvarlig hörselskada är dödlig för dem. Så fort de stoppade öronen med speciella kopparrör började de blint och slumpmässigt stöta på alla hinder som dök upp i deras väg. Tillsammans med detta har ett antal olika experiment visat att störningar i synorganens funktion, känsel, lukt och smak inte har någon inverkan på fladdermössens flygning.
Spallanzanis experiment var utan tvekan imponerande, men de var klart före sin tid. Spallanzani kunde inte svara på den huvudsakliga och ganska vetenskapligt korrekta frågan: om inte hörseln eller synen, vad är det då i det här fallet som hjälper fladdermöss att navigera så bra i rymden?
På den tiden visste de ingenting om ultraljud, eller att djur kunde ha några andra perceptionsorgan (system), inte bara öron och ögon. Förresten, det var i denna anda som vissa forskare försökte förklara Spallanzanis experiment: de säger att fladdermöss har en subtil känsel, vars organ troligen är belägna i vingarnas membran...
Slutresultatet blev att Spallanzanis experiment glömdes bort länge. Först i vår tid, mer än hundra år senare, löstes det så kallade "spallanzaniska problemet med fladdermöss", som forskare själva kallade det. Detta blev möjligt tack vare uppkomsten av nya elektronikbaserade forskningsverktyg.
Harvard University fysiker G. Pierce kunde upptäcka att fladdermöss producerar ljud som ligger utanför tröskeln för hörbarhet för det mänskliga örat.
Aerodynamiska element.
Grundaren av modern aerodynamik N. E. Zhukovsky studerade noggrant flygmekanismen för fåglar och de förhållanden som gör att de kan sväva i luften. Baserat på studien av fågelflyg uppstod flyg.
Insekter har ännu mer avancerade flygmaskiner i naturen. När det gäller flygeffektivitet, relativ hastighet och manövrerbarhet har de ingen motsvarighet till sin natur. Idén om att skapa ett flygplan baserat på principen om insektsflyg väntar på dess godkännande. För att förhindra att skadliga vibrationer uppstår under flygningen har snabbt flygande insekter kitinösa förtjockningar i ändarna av sina vingar. Flygplansdesigners använder nu liknande anordningar för flygplansvingar, och eliminerar därmed risken för vibrationer.
Jetdrift.
Jetframdrivning, som används i flygplan, raketer och rymdfarkoster, är också karakteristisk för bläckfiskar - bläckfiskar, bläckfiskar, bläckfiskar. Bläckfiskens jetframdrivning är av störst intresse för tekniken. I huvudsak har bläckfisken två fundamentalt olika framdrivningsmekanismer. När den rör sig långsamt använder den en stor diamantformad fena som regelbundet böjs. För ett snabbt kast använder djuret en jetframdrivning. Muskelvävnad - manteln omger blötdjurens kropp på alla sidor, dess volym är nästan halva volymen av dess kropp. Med jetsimmetoden suger djuret in vatten i mantelhålan genom mantelgapet. Bläckfiskens rörelse skapas genom att en ström av vatten kastas ut genom ett smalt munstycke (tratt). Detta munstycke är utrustat med en speciell ventil, och musklerna kan rotera det och därigenom ändra rörelseriktningen. Bläckfiskens framdrivningssystem är mycket ekonomiskt, tack vare vilket det kan nå hastigheter på 70 km/h, tror vissa forskare till och med upp till 150 km/h.
Sjöflygplan Kroppsformen liknar en delfin. Segelflygplanet är vackert och åker snabbt, har förmågan att naturligt leka i vågorna som en delfin och vifta med fenan. Kroppen är gjord av polykarbonat. Motorn är mycket kraftfull. Den första sådana delfinen byggdes av Innespace 2001.
Under första världskriget led den brittiska flottan stora förluster på grund av tyska ubåtar. Det var nödvändigt att lära sig att upptäcka och spåra dem. Speciella enheter har skapats för detta ändamål. hydrofoner. Dessa enheter var tänkta att upptäcka fiendens ubåtar genom bullret från propellrarna. De installerades på fartyg, men medan fartyget rörde sig skapade rörelsen av vatten vid hydrofonmottagningshålet buller som dränkte ubåtens buller. Fysikern Robert Wood föreslog att ingenjörer skulle lära sig... av sälar, som hör bra när de rör sig i vatten. Som ett resultat fick hydrofonens mottagningshål formen av ett sälens öra, och hydrofonerna började "höra" även kl. full fart framåt fartyg.
3. Neurobionics.
Vilken pojke skulle inte vara intresserad av att leka robotar eller se en film om Terminator eller Wolverine? De mest hängivna bionikerna är ingenjörerna som designar robotar. Det finns en synpunkt att robotar i framtiden kommer att kunna fungera effektivt endast om de är så lika människor som möjligt. Utvecklare av bionik utgår från det faktum att robotar måste fungera i urbana och hemliga förhållanden, det vill säga i en "mänsklig" miljö med trappor, dörrar och andra hinder av en viss storlek. Därför måste de åtminstone motsvara en person i storlek och när det gäller rörelseprinciper. Roboten måste med andra ord ha ben, och hjul, spår etc är inte alls lämpliga för staden. Och vem ska vi kopiera designen av ben från, om inte djur? En miniatyr, cirka 17 cm lång, sexbent robot (hexapod) från Stanford University går redan i en hastighet av 55 cm/sek.
Ett konstgjort hjärta skapades av biologiska material. En ny vetenskaplig upptäckt kan sätta stopp för bristen på organdonatorer.
En grupp forskare från University of Minnesota försöker skapa en i grunden ny metod för att behandla 22 miljoner människor – det är så många människor i världen som lever med hjärtsjukdomar. Forskare lyckades ta bort muskelceller från hjärtat och bevarade endast ramen av hjärtklaffarna och blodkärlen. Nya celler transplanterades in i denna ram.
Triumf av bionik - konstgjord hand. Forskare från Institute of Rehabilitation of Chicago lyckades skapa en bionisk protes som låter patienten inte bara kontrollera handen med tankar, utan också känna igen vissa förnimmelser. Ägaren till den bioniska handen var Claudia Mitchell, som tidigare tjänstgjorde i den amerikanska flottan. 2005 skadades Mitchell i en olycka. Kirurger var tvungna att amputera Mitchells vänstra arm upp till hennes axel. Som ett resultat av detta lämnades nerver som kunde ha använts för att kontrollera protesen oanvända.
Fantastiska små saker "sett från naturen"
Den berömda upplåningen gjordes av den schweiziske ingenjören George de
Mestral 1955. Han gick ofta med sin hund och märkte att några konstiga växter hela tiden fastnade i pälsen. Efter att ha studerat fenomenet bestämde de Mestral att det var möjligt tack vare små krokar på frukterna av cocklebur (kardborre). Som ett resultat insåg ingenjören vikten av sin upptäckt och åtta år senare patenterade han en bekväm "kardborre".
Suckers uppfanns när man studerade bläckfiskar.
Läsktillverkare letar ständigt efter nya sätt att paketera sina produkter. Samtidigt löste ett vanligt äppelträd detta problem för länge sedan. Ett äpple är till 97 % vatten, förpackat inte i träpapp, utan i ett ätbart skal som är tillräckligt aptitligt för att locka djur att äta frukten och fördela säden.
Spindeltrådar, en fantastisk naturskapelse, har tilldragit sig ingenjörernas uppmärksamhet. Banan var prototypen för byggandet av en bro på långa flexibla kablar och markerade därmed början på byggandet av starka, vackra hängbroar.
En ny typ av vapen har nu utvecklats som kan chocka fiendens trupper med hjälp av ultraljud. Denna princip om inflytande lånades från tigrar. Rovdjurets dån innehåller ultralåga frekvenser, som, även om de inte uppfattas av människor som ljud, har en paralytisk effekt på dem.
Scarifiernålen, som används för att ta blod, är designad enligt principen som helt replikerar strukturen av en fladdermuss framtand, vars bett är smärtfritt och åtföljs av svår blödning.
Kolvsprutan som är bekant för oss imiterar den blodsugande apparaten - mygga och loppor, vars bett varje person är bekant med.
Fluffiga "fallskärmar" saktar ner maskrosfröns fall till marken, precis som en fallskärm saktar ner en persons fall.
Slutsats.
Bionikens potential är verkligen obegränsad...
Mänskligheten försöker titta närmare på naturens metoder för att sedan klokt använda dem i tekniken. Naturen är som en enorm ingenjörsbyrå, som alltid har den rätta vägen ut ur alla situationer. Den moderna människan ska inte förstöra naturen, utan ta den som förebild. Med sin mångfald av flora och fauna kan naturen hjälpa en person att hitta den rätta tekniska lösningen på komplexa frågor och en väg ut ur alla situationer.
Det var väldigt intressant för mig att arbeta med detta ämne. I framtiden kommer jag att fortsätta arbeta med att studera bionikens prestationer.
NATUREN SOM STANDARD – OCH DET FINNS BIONIK!
Litteratur:
1. Bionics. V. Martek, red.: Mir, 1967
2. Vad är bionik. Serien "Populärvetenskapliga biblioteket". Astasjenkov P.T. M., Voenizdat, 1963
3. Arkitektonisk bionik Yu.S. Lebedev, V.I. Rabinovich och andra, Moskva, Stroyizdat, 1990. 4.
Internetresurser som används
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
Beskrivning av presentationen med individuella bilder:
1 rutschkana
Bildbeskrivning:
Kompletterad av: Olesya Kryukova, elev i 11:e klass Handledare: G. A. Voitikhina lärare i kemi och biologi
2 rutschkana
Bildbeskrivning:
Studiens relevans: I varje skapelse av naturen ser vi den högsta graden av ändamålsenlighet, tillförlitlighet, styrka, ekonomi, och samtidigt är mångfalden av former och utformningar av naturliga skapelser oändliga. Denna syntes av biologi och det mänskliga sinnet avslöjar för oss världen av växter och djur som en outtömlig källa till nya idéer för olika former av modellering.
3 rutschkana
Bildbeskrivning:
4 rutschkana
Bildbeskrivning:
Mål: att studera naturen som en briljant designer, ingenjör, konstnär och stor byggare.
5 rutschkana
Bildbeskrivning:
Mål: När du studerar naturens levande verkstad, ta reda på vad bionikvetenskapen studerar. Historien om dess utveckling, symboler, riktningar för bionik, utsikter för vetenskapens utveckling. Studera litteratur och Internetresurser om denna fråga; Utföra observationer i naturen, fotografera och studera naturliga föremål. Utveckla färdigheter för att hitta erforderligt material i utbildnings- och referenspublikationer, på Internet, presentera materialet korrekt; Förbered en presentation om denna fråga och ett tal på ett vetenskapligt forskningsforum.
6 rutschkana
Bildbeskrivning:
Projektinnehåll: Vad studerar bionikvetenskapen? Bionics symbol. Föräldern till bionik. Typer av bionik. Modellera levande organismer. Bionics riktningar. Exempel på användning av principerna för drift och design av biologiska objekt i bionik. Bionics betoning på humanoida robotar. Bionikens triumf - en konstgjord hand. Utsikter för utvecklingen av bionik. Informationskällor
7 rutschkana
Bildbeskrivning:
Vad studerar bionikvetenskapen? Bionics är vetenskapen om att använda kunskap om design, princip och teknisk process levande organism. Det formella födelseåret för bionics anses vara 1960.
8 rutschkana
Bildbeskrivning:
Symbol för bionik Bioniska forskare valde som sitt emblem en skalpell och en lödkolv, förbundna med en integrerad skylt, och deras motto var "Levande prototyper - nyckeln till ny teknik." Denna förening av biologi, teknik och matematik låter oss hoppas att bionikvetenskapen kommer att tränga in där ingen har trängt in tidigare, och se vad ingen har sett tidigare.
Bild 9
Bildbeskrivning:
Leonardo da Vinci anses vara bionikens stamfader. Hans ritningar och diagram av flygplan var baserade på strukturen hos en fågelvinge. I vår tid, enligt ritningarna av Leonardo da Vinci, modellerades en ornithopter upprepade gånger. Ritning av ett flygplan av Leonardo da Vinci
10 rutschkana
Bildbeskrivning:
Ornithopter Termen "ornithopter" kommer från de grekiska orden ornithos, som betyder fågel, och pteron, som betyder vinge. En ornithopter är ett flygplan som rör sig genom att flaxa med vingarna. Omnämnanden av människor som kan flyga som fåglar med hjälp av konstgjorda vingar finns till exempel i myterna om det antika Grekland.
11 rutschkana
Bildbeskrivning:
Typer av bionik: biologisk bionik, som studerar de processer som sker i biologiska system; teoretisk bionik, som bygger matematiska modeller av dessa processer; teknisk bionik, som tillämpar teoretiska bionikmodeller för att lösa tekniska problem. Silver Spider's Aerial Bell Halley's Diving Bell
12 rutschkana
Bildbeskrivning:
Naturen vet bäst. Under det senaste decenniet har bionik fått betydande impulser för ny utveckling. Detta på grund av övergången modern teknik till giga- och nanoskala och låter dig kopiera naturliga strukturer med oöverträffad noggrannhet. Det är i detta område, på gränsen till skärningspunkten mellan biologi och teknik, som vår tids största upptäckter görs.
Bild 13
Bildbeskrivning:
14 rutschkana
Bildbeskrivning:
Arkitektonisk bionik Arkitektonisk och konstruktionsbionik studerar lagarna för bildning och strukturbildning av levande vävnader, analyserar de strukturella systemen hos levande organismer på principen att spara material, energi och säkerställa tillförlitlighet.
15 rutschkana
Bildbeskrivning:
Vad är en byggnad i bionisk stil? Hobbithus är byggda enligt bionikens alla lagar. Byggnader i bionisk stil har inte rätt geometri. I bionik är väggar som levande membran. Plast och förlängda väggar och fönster avslöjar lastkraften riktad uppifrån och ned och motståndskraften hos de material som motverkar den. Tack vare det rytmiska spelet av de föränderliga konkava och konvexa ytorna på byggnadernas väggar verkar det som att byggnaden andas. Här är väggen inte längre bara en skiljevägg, den lever som en organism.
16 rutschkana
Bildbeskrivning:
Bild 17
Bildbeskrivning:
Neurobionics Huvudområdena inom neurobionics är studiet av nervsystemet hos människor och djur och modellering av nervceller-neuroner och neurala nätverk. Detta gör det möjligt att förbättra och utveckla elektronik- och datateknik.
18 rutschkana
Bildbeskrivning:
Bionics har hittat sin breda tillämpning nästan överallt: inom mode, inom medicin, i design av vissa föremål, inom dans.
Bild 19
Bildbeskrivning:
1. Dragkedja. Under de senaste åren har bionik bekräftat att de flesta mänskliga uppfinningar redan har "patentats" av naturen. Sådana uppfinningar från 1900-talet som blixtlås och kardborrefästen gjordes baserat på strukturen av en fågelfjäder. Fjäderskägg av olika ordning, utrustade med krokar, ger tillförlitligt grepp. Exempel på användning av principerna för drift och design av biologiska objekt i bionik
20 rutschkana
Bildbeskrivning:
2. Uppfinning av kardborrefästen Ett annat känt lån gjordes av den schweiziska ingenjören George de Mestral 1955. Han gick ofta med sin hund och märkte att några konstiga växter hela tiden fastnade i pälsen. Trött på att ständigt borsta hunden bestämde sig ingenjören för att ta reda på orsaken till att ogräs fastnar i hundens päls. Efter att ha studerat fenomenet, bestämde de Mestral att det var möjligt tack vare de små krokarna på frukterna av cocklebur (namnet på detta ogräs). Som ett resultat insåg ingenjören vikten av sin upptäckt och åtta år senare patenterade han en bekväm "Velcro" Cocklebur-frukt på en skjortkardborre.
21 bilder
Bildbeskrivning:
3. Eiffeltornet Eiffeltornets design är baserad på den schweiziska anatomiprofessorn Hermann Von Meyers vetenskapliga arbete. 40 år före byggandet av det parisiska tekniska miraklet undersökte professorn benstrukturen på lårbenshuvudet på den plats där det böjer sig och går in i leden i en vinkel. Och ändå av någon anledning går inte benet sönder under kroppens vikt. Benstruktur Eiffeltornets bas liknar benstrukturen på lårbenshuvudet
22 rutschkana
Bildbeskrivning:
4. Torpedhölje Tack vare studiet av de hydrodynamiska egenskaperna hos valar och fiskar var det möjligt att skapa ett speciellt torpedhölje, som med samma motorkraft ger en hastighetsökning med 20 - 25%.
Bild 23
Bildbeskrivning:
5. Valliknande skepp Japanska ingenjörer och biologer har genom många experiment fastställt att formen på valens kropp är mer perfekt än formen på moderna skepp. Ett stort havsgående valliknande fartyg byggdes, och fördelarna ny design påverkas omedelbart. Med reducerad motoreffekt med en fjärdedel förblev hastigheten och lastkapaciteten densamma.
24 rutschkana
Bildbeskrivning:
6. Snöskoter “Penguin” Den bioniska principen är också grunden för designen av snöskotern “Penguin”. Den lever helt upp till sitt namn. Hur rör sig pingviner genom lös snö? På magen, trycka bort snön med simfötter, som skidstavar. När den ligger på snön med botten glider den mekaniska "Pingvinen" längs snöytan.
25 rutschkana
Bildbeskrivning:
6. Fabriksrör Stjälkarna på spannmålsväxter tål tunga belastningar utan att gå sönder under blomställningens vikt. Om vinden böjer dem till marken återställer de snabbt sin vertikala position. Vad är hemligheten? Det visar sig att deras struktur liknar designen av moderna höghus fabriksrör - en av de senaste framgångarna inom ingenjörskonst. Båda strukturerna är ihåliga inuti. Växtstammens sclerenkymsträngar fungerar som längsgående förstärkning. Stjälkarnas internoder är ringar av styvhet.
26 rutschkana
Bildbeskrivning:
En ny experimentell "bionic Mercedes-bil" har skapats i Stuttgart, som ser exakt ut som en fisk! Mercedes-teamet började arbetet med projektet genom att introducera en tropisk lådfisk i akvariet. Efter att ha studerat den inifrån och ut, gjorde ingenjörerna en exakt modell av fisken och skickade den till en vindtunnel för att blåsa. Ingenjörer uppmärksammade också fiskfjäll - sexkantiga fjäll bildas hållbar yta med minimal vikt. Om en liknande teknik används, till exempel vid formning av ytterdörrpaneler, kommer deras styvhet att öka med 40 %. Och om du gör hela kroppen fjällande blir den en tredjedel lättare än den traditionella, utan att tappa någon styrka! 7. "Mercedes Bionic Car"
Bild 27
Bildbeskrivning:
28 rutschkana
Bildbeskrivning:
Bild 29
Bildbeskrivning:
30 rutschkana
Bildbeskrivning:
31 bilder
Bildbeskrivning:
32 rutschkana
Bildbeskrivning:
Bild 33
Bildbeskrivning:
Bild 34
Bildbeskrivning:
35 rutschkana
Bildbeskrivning:
36 rutschkana
Bildbeskrivning:
Bild 37
Bildbeskrivning:
Bionics fokuserar på humanoida robotar Som ni vet är de mest hängivna anhängarna av bionik ingenjörer som designar robotar. Idag är en mycket populär synpunkt bland utvecklare att robotar i framtiden kommer att kunna fungera effektivt bara om de är så lika människor som möjligt. Utvecklare av bionik utgår från det faktum att robotar måste fungera i stads- och hemförhållanden, det vill säga i en "mänsklig" miljö - med trappor, dörrar och andra hinder av en viss storlek. Därför måste de åtminstone motsvara en person i storlek och när det gäller rörelseprinciper. Roboten måste med andra ord ha ben, och hjul, spår etc är inte alls lämpliga för staden. Och vem ska vi kopiera designen av ben från, om inte djur? En miniatyr, cirka 17 cm lång, sexbent robot (hexapod) från Stanford University går redan i en hastighet av 55 cm/sek.
