Bionics-slogan: "De natuur weet het het beste." Wat is dit voor wetenschap? Alleen al de naam en zo'n motto doen ons begrijpen dat bionica verbonden is met de natuur. Velen van ons komen dagelijks de elementen en resultaten van de wetenschap van de bionica tegen zonder het zelfs maar te weten.
Heb je gehoord van de wetenschap van bionica?
Biologie is een populaire kennis waarmee we op school kennismaken. Om de een of andere reden geloven velen dat bionica een van de subsecties van de biologie is. In feite is deze verklaring niet helemaal juist. In de enge zin van het woord is bionica inderdaad een wetenschap die levende organismen bestudeert. Maar vaker wel dan niet, zijn we gewend om iets anders met deze leer te associëren. Toegepaste bionica is een wetenschap die biologie en technologie combineert.
Onderwerp en object van bionisch onderzoek
Wat bestudeert bionica? Om deze vraag te beantwoorden, moeten we kijken naar de structurele indeling van het onderwijs zelf.
Biologische bionica verkent de natuur zoals die is, zonder te proberen tussenbeide te komen. Het object van zijn studie zijn de processen die plaatsvinden in biologische systemen.
Theoretische bionica houdt zich bezig met de studie van die principes die in de natuur zijn gezien en creëert op basis daarvan een theoretischemodel, verder toegepast in technologieën.
Praktische (technische) bionica is het toepassen van theoretische modellen in de praktijk. Om zo te zeggen, de praktische introductie van de natuur in de technische wereld.
Waar is het allemaal begonnen?
De grote Leonardo da Vinci wordt de vader van de bionica genoemd. In de archieven van dit genie vindt men de eerste pogingen tot de technische belichaming van natuurlijke mechanismen. Da Vinci's tekeningen illustreren zijn verlangen om een vliegtuig te maken dat zijn vleugels kan bewegen als een vogel tijdens de vlucht. Ooit waren dergelijke ideeën te gedurfd om gewild te zijn. Ze vestigden veel later de aandacht op zichzelf.
De eerste die de principes van bionica toepaste in de architectuur was Antoni Gaudí y Curnet. Zijn naam staat stevig in de geschiedenis van deze wetenschap gedrukt. De architecturale constructies ontworpen door de grote Gaudi waren indrukwekkend op het moment van hun constructie, en ze zorgen vele jaren later voor hetzelfde genot onder moderne waarnemers.
De volgende persoon die het idee van symbiose van natuur en technologie ondersteunde, was Rudolf Steiner. Onder zijn leiding begon het wijdverbreide gebruik van bionische principes bij het ontwerpen van gebouwen.
De oprichting van bionica als onafhankelijke wetenschap gebeurde pas in 1960 op een wetenschappelijk symposium in Daytona.
De ontwikkeling van computertechnologie en wiskundige modellering stelt moderne architecten in staat om de aanwijzingen van de natuur veel sneller en nauwkeuriger te belichamen in architectuur en andere industrieën.
Natuurlijke prototypes van technische uitvindingen
Makkelijksteeen voorbeeld van de manifestatie van de wetenschap van bionica is de uitvinding van scharnieren. Een bekende montage gebaseerd op het principe van rotatie van het ene deel van de constructie rond het andere. Dit principe wordt door schelpen gebruikt om hun twee vleugels te besturen en, indien nodig, te openen of te sluiten. Grote Pacifische kokkels bereiken afmetingen van 15-20 cm. Het scharnierprincipe bij het verbinden van hun schelpen is duidelijk zichtbaar voor het blote oog. Kleine vertegenwoordigers van deze soort gebruiken dezelfde methode om de kleppen te bevestigen.
In het dagelijks leven gebruiken we vaak verschillende pincetten. De scherpe en teekachtige snavel van de grutto wordt een natuurlijke analoog van zo'n apparaat. Deze vogels gebruiken een dunne snavel om hem in zachte grond te steken en kleine kevers, wormen, enz. te verwijderen.
Veel moderne apparaten en apparaten zijn uitgerust met zuignappen. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt om het ontwerp van de poten van verschillende keukenapparatuur te verbeteren om te voorkomen dat ze tijdens het gebruik wegglijden. Ook zijn speciale schoenen voor glazenwassers van hoogbouw uitgerust met zuignappen om een veilige bevestiging te garanderen. Ook dit eenvoudige apparaat is ontleend aan de natuur. De boomkikker, met zuignappen aan zijn poten, houdt ongewoon behendig gladde en gladde bladeren van planten vast, en de octopus heeft ze nodig voor nauw contact met zijn slachtoffers.
Je kunt veel van dergelijke voorbeelden vinden. Bionics is precies de wetenschap die iemand helpt om technische oplossingen van de natuur te lenen voor zijn uitvindingen.
Wie is de eerste - natuur ofmensen?
Soms gebeurt het dat deze of gene uitvinding van de mensheid al lang door de natuur is "gepatenteerd". Dat wil zeggen, uitvinders kopiëren bij het maken van iets niet, maar komen zelf met een technologie of een werkingsprincipe, en later blijkt dat dit al heel lang in de natuur bestaat en dat je gewoon kunt gluren en adopteren.
Dit gebeurde met het gebruikelijke klittenband, dat door een persoon wordt gebruikt om kleding vast te maken. Het is bewezen dat in de structuur van vogelveren ook haken worden gebruikt om dunne baarden met elkaar te verbinden, vergelijkbaar met die op klittenband.
In de structuur van fabriekspijpen is er een analogie met de holle stengels van granen. De langsversterking die in de pijpen wordt gebruikt, is vergelijkbaar met de sclerenchymbanden in de stengel. Stalen verstevigingsringen - tussenruimten. De dunne huid aan de buitenkant van de steel is een analoog van spiraalversterking in de structuur van pijpen. Ondanks de kolossale gelijkenis van de structuur, hebben wetenschappers onafhankelijk zo'n methode uitgevonden om fabrieksleidingen te bouwen, en pas later zagen ze de identiteit van een dergelijke structuur met natuurlijke elementen.
Bionica en medicijnen
Het gebruik van bionica in de geneeskunde maakt het mogelijk om het leven van veel patiënten te redden. Er wordt onophoudelijk gewerkt aan het creëren van kunstmatige organen die kunnen functioneren in symbiose met het menselijk lichaam.
Deen Dennis Aabo was de eerste die een bionische prothese testte. Hij verloor de helft van zijn arm, maar nu heeft hij het vermogen om objecten door aanraking waar te nemen met behulp van de uitvinding van artsen. zijn protheseverbonden met de zenuwuiteinden van de aangedane ledemaat. Kunstmatige vingersensoren kunnen informatie over het aanraken van objecten verzamelen en doorgeven aan de hersenen. Het ontwerp is op dit moment nog niet definitief, het is erg omvangrijk, waardoor het moeilijk is om het in het dagelijks leven te gebruiken, maar zelfs nu kan deze technologie een echte ontdekking worden genoemd.
Al het onderzoek in deze richting is volledig gebaseerd op het kopiëren van natuurlijke processen en mechanismen en hun technische implementatie. Dit is medische bionica. Recensies van wetenschappers zeggen dat hun werken het binnenkort mogelijk zullen maken om versleten levende menselijke organen te veranderen en in plaats daarvan mechanische prototypen te gebruiken. Dit wordt echt de grootste doorbraak in de geneeskunde.
Bionica in de architectuur
Architectuur- en bouwbionica is een bijzondere tak van de bionische wetenschap, met als taak de organische hereniging van architectuur en natuur. De laatste tijd wenden ze zich bij het ontwerpen van moderne structuren steeds vaker tot bionische principes die zijn geleend van levende organismen.
Tegenwoordig is architecturale bionica een aparte bouwstijl geworden. Het is ontstaan uit het eenvoudig kopiëren van formulieren, en nu is het de taak van deze wetenschap om de principes, organisatorische kenmerken over te nemen en deze technisch te implementeren.
Soms wordt deze bouwstijl ecostijl genoemd. Dit komt omdat de basisregels van bionica zijn:
- zoek naar optimale oplossingen;
- principe van materiaalbesparing;
- principe van maximale duurzaamheid;
- energiebesparende principe.
Zoals je kunt zien, bestaat bionica in de architectuur niet alleen uit indrukwekkende vormen, maar ook uit geavanceerde technologieën waarmee je een structuur kunt creëren die aan moderne eisen voldoet.
Kenmerken van architecturale bionische structuren
Op basis van ervaringen uit het verleden in architectuur en constructie, kunnen we zeggen dat alle menselijke structuren kwetsbaar en van korte duur zijn als ze geen gebruik maken van de natuurwetten. Bionische gebouwen hebben, naast verbazingwekkende vormen en gedurfde architecturale oplossingen, duurzaamheid, het vermogen om ongunstige natuurlijke fenomenen en rampen te weerstaan.
In de buitenkant van gebouwen die in deze stijl zijn gebouwd, zijn elementen van reliëfs, vormen, contouren te zien, vakkundig gekopieerd door ontwerpingenieurs van levende, natuurlijke objecten en meesterlijk belichaamd door architecten-bouwers.
Als het plotseling lijkt dat je bij het aanschouwen van een architectonisch object naar een kunstwerk kijkt, dan heb je met grote waarschijnlijkheid een gebouw in de bionische stijl. Voorbeelden van dergelijke structuren zijn te zien in bijna alle hoofdsteden van landen en grote technologisch geavanceerde steden van de wereld.
De bouw van het nieuwe millennium
In de jaren 90 creëerde een Spaans architectenteam een bouwproject op basis van een volledig nieuw concept. Dit is een gebouw van 300 verdiepingen met een hoogte van meer dan 1200 m. Het is de bedoeling dat de beweging langs deze toren zal plaatsvinden met behulp van vierhonderd verticale en horizontale liften, met een snelheid van 15 m/s. land,overeengekomen om dit project te sponsoren, was China. De meest dichtbevolkte stad, Shanghai, werd gekozen voor de bouw. De uitvoering van het project zal het demografische probleem van de regio oplossen.
De toren zal een volledig bionische structuur hebben. Architecten zijn van mening dat alleen dit de sterkte en duurzaamheid van de constructie kan garanderen. Het prototype van de structuur is een cipresboom. De architecturale compositie zal niet alleen een cilindrische vorm hebben die lijkt op een boomstam, maar ook "wortels" - een nieuw soort bionische basis.
De buitenbekleding van het gebouw is een plastic en ademend materiaal dat de schors van een boom imiteert. Het airconditioningsysteem van deze verticale stad zal analoog zijn aan de warmteregulerende functie van de huid.
Volgens de voorspellingen van wetenschappers en architecten zal zo'n gebouw niet het enige in zijn soort blijven. Na succesvolle implementatie zal het aantal bionische structuren in de architectuur van de planeet alleen maar toenemen.
Bionische gebouwen om ons heen
In welke beroemde creaties werd de wetenschap van de bionica gebruikt? Voorbeelden van dergelijke constructies zijn gemakkelijk te vinden. Neem in ieder geval het proces van het maken van de Eiffeltoren. Lange tijd gingen er geruchten dat dit 300 meter hoge symbool van Frankrijk was gebouwd volgens de tekeningen van een onbekende Arabische ingenieur. Later werd zijn volledige analogie met de structuur van het menselijke scheenbeen onthuld.
Naast de Eiffeltoren zijn er veel voorbeelden van bionische structuren over de hele wereld:
- Het Sydney Opera House is op dezelfde manier gebouwd als een lotusbloem.
- BeijingNational Opera House - imitatie van een waterdruppel.
- Zwemcomplex in Peking. Uiterlijk herha alt het de kristalstructuur van het waterrooster. Een verbazingwekkende ontwerpoplossing combineert het nuttige vermogen van de structuur om zonne-energie te accumuleren en deze vervolgens te gebruiken om alle elektrische apparaten in het gebouw van stroom te voorzien.
- De Aqua-wolkenkrabber ziet eruit als een stroom vallend water. Gelegen in Chicago.
- Het huis van de grondlegger van de architecturale bionica, Antoni Gaudí, is een van de eerste bionische structuren. Tot op de dag van vandaag heeft het zijn esthetische waarde behouden en blijft het een van de meest populaire toeristische trekpleisters in Barcelona.
Kennis die iedereen nodig heeft
Samenvattend kunnen we gerust zeggen: alles wat bionica bestudeert is relevant en noodzakelijk voor de ontwikkeling van de moderne samenleving. Iedereen zou vertrouwd moeten raken met de wetenschappelijke principes van bionica. Zonder deze wetenschap is het onmogelijk om zich technologische vooruitgang voor te stellen op veel gebieden van menselijke activiteit. Bionics is onze toekomst in volledige harmonie met de natuur.
