Bionics slogan: "Nature knows best." Anong uri ng agham ito? Ang mismong pangalan at tulad ng isang motto ay nagpapaunawa sa atin na ang bionics ay konektado sa kalikasan. Marami sa atin ang araw-araw na nakakatagpo ng mga elemento at resulta ng agham ng bionics nang hindi man lang ito nalalaman.
Narinig mo na ba ang tungkol sa agham ng bionics?
Ang
Biology ay isang tanyag na kaalaman na ipinakilala sa atin sa paaralan. Sa ilang kadahilanan, marami ang naniniwala na ang bionics ay isa sa mga subsection ng biology. Sa katunayan, ang pahayag na ito ay hindi ganap na tumpak. Sa katunayan, sa makitid na kahulugan ng salita, ang bionics ay isang agham na nag-aaral ng mga buhay na organismo. Ngunit mas madalas kaysa sa hindi, nakasanayan nating iugnay ang ibang bagay sa pagtuturo na ito. Ang Applied bionics ay isang agham na pinagsasama ang biology at teknolohiya.
Subject at object ng bionic research
Ano ang pinag-aaralan ng bionics? Upang masagot ang tanong na ito, kailangan nating isaalang-alang ang istrukturang dibisyon ng pagtuturo mismo.
Ang biological bionics ay nag-explore ng kalikasan kung ano ito, nang hindi sinusubukang manghimasok. Ang layunin ng pag-aaral nito ay ang mga prosesong nagaganap sa loob ng mga biological system.
Theoretical bionics ay tumatalakay sa pag-aaral ng mga prinsipyong iyon na nakita sa kalikasan, at sa kanilang batayan ay lumilikha ng isang teoretikalmodelo, higit pang inilapat sa mga teknolohiya.
Ang
Practical (teknikal) bionics ay ang paglalapat ng mga teoretikal na modelo sa pagsasanay. Kung sabihin, ang praktikal na pagpapakilala ng kalikasan sa teknikal na mundo.
Saan nagsimula ang lahat?
Ang dakilang Leonardo da Vinci ay tinawag na ama ng bionics. Sa mga talaan ng henyong ito, mahahanap ng isa ang mga unang pagtatangka sa teknikal na sagisag ng mga natural na mekanismo. Ang mga guhit ni Da Vinci ay naglalarawan ng kanyang pagnanais na lumikha ng isang sasakyang panghimpapawid na may kakayahang ilipat ang mga pakpak nito tulad ng isang ibon na lumilipad. Sa isang pagkakataon, ang gayong mga ideya ay masyadong matapang upang ma-demand. Nakuha nila ang pansin sa kanilang sarili nang maglaon.
Ang unang naglapat ng mga prinsipyo ng bionics sa arkitektura ay si Antoni Gaudí y Curnet. Ang kanyang pangalan ay matatag na nakatatak sa kasaysayan ng agham na ito. Ang mga istrukturang arkitektura na idinisenyo ng dakilang Gaudi ay kahanga-hanga sa panahon ng kanilang pagtatayo, at ang mga ito ay nagdulot ng parehong kagalakan pagkaraan ng maraming taon sa mga modernong tagamasid.
Ang susunod na tao na sumuporta sa ideya ng symbiosis ng kalikasan at teknolohiya ay si Rudolf Steiner. Sa ilalim ng kanyang pamumuno, nagsimula ang malawakang paggamit ng bionic na mga prinsipyo sa disenyo ng mga gusali.
Ang pagtatatag ng bionics bilang isang independiyenteng agham ay nangyari lamang noong 1960 sa isang siyentipikong symposium sa Daytona.
Ang pag-unlad ng teknolohiya ng computer at pagmomodelo ng matematika ay nagbibigay-daan sa mga modernong arkitekto na isama ang mga pahiwatig ng kalikasan nang mas mabilis at may higit na katumpakan sa arkitektura at iba pang mga industriya.
Mga likas na prototype ng mga teknikal na imbensyon
Pinakamadaliisang halimbawa ng pagpapakita ng agham ng bionics ay ang pag-imbento ng mga bisagra. Isang pamilyar na bundok batay sa prinsipyo ng pag-ikot ng isang bahagi ng istraktura sa paligid ng isa pa. Ang prinsipyong ito ay ginagamit ng mga seashell upang makontrol ang kanilang dalawang pakpak at, kung kinakailangan, buksan o isara ang mga ito. Ang Pacific giant cockles ay umabot sa mga sukat na 15-20 cm. Ang prinsipyo ng bisagra sa pagkonekta sa kanilang mga shell ay malinaw na nakikita ng mata. Ginagamit ng maliliit na kinatawan ng species na ito ang parehong paraan ng pag-aayos ng mga balbula.
Sa pang-araw-araw na buhay ay madalas tayong gumagamit ng iba't ibang sipit. Ang matalim at parang tik na tuka ng godwit ay nagiging natural na analogue ng naturang aparato. Ang mga ibong ito ay gumagamit ng manipis na tuka para idikit ito sa malambot na lupa at kumuha ng maliliit na salagubang, bulate, atbp.
Maraming modernong device at device ang nilagyan ng mga suction cup. Halimbawa, ginagamit ang mga ito upang mapabuti ang disenyo ng mga binti ng iba't ibang kagamitan sa kusina upang maiwasan ang mga ito na madulas sa panahon ng operasyon. Gayundin, ang mga espesyal na sapatos para sa mga tagapaglinis ng bintana ng mga matataas na gusali ay nilagyan ng mga suction cup upang matiyak ang kanilang ligtas na pagkakaayos. Ang simpleng kagamitang ito ay hiniram din sa kalikasan. Ang punong palaka, na may mga sucker sa kanyang mga paa, ay hindi karaniwan na nananatili sa makinis at madulas na mga dahon ng mga halaman, at kailangan ito ng octopus para sa malapit na pakikipag-ugnayan sa mga biktima nito.
Makikita mo ang maraming tulad na mga halimbawa. Ang Bionics ay eksaktong agham na tumutulong sa isang tao na humiram ng mga teknikal na solusyon mula sa kalikasan para sa kanyang mga imbensyon.
Sino ang una - kalikasan otao?
Minsan nangyayari na ito o iyon na imbensyon ng sangkatauhan ay matagal nang "patent" ng kalikasan. Iyon ay, ang mga imbentor, kapag lumilikha ng isang bagay, huwag kopyahin, ngunit makabuo ng isang teknolohiya o isang prinsipyo ng pagpapatakbo sa kanilang sarili, at sa paglaon ay lumalabas na ito ay umiral sa kalikasan sa loob ng mahabang panahon, at ang isa ay maaaring sumilip lamang at magpatibay.
Nangyari ito sa karaniwang Velcro, na ginagamit ng isang tao sa pagsasabit ng mga damit. Napatunayan na sa istruktura ng mga balahibo ng ibon, ginagamit din ang mga kawit upang ikonekta ang manipis na balbas sa isa't isa, katulad ng makikita sa Velcro.
Sa istraktura ng mga tubo ng pabrika mayroong isang pagkakatulad sa mga guwang na tangkay ng mga cereal. Ang longitudinal reinforcement na ginamit sa mga tubo ay katulad ng sclerenchyma bands sa stem. Steel stiffening rings - interstices. Ang manipis na balat sa labas ng tangkay ay isang analogue ng spiral reinforcement sa istraktura ng mga tubo. Sa kabila ng napakalaking pagkakatulad ng istraktura, ang mga siyentipiko ay nakapag-iisa na nag-imbento ng ganoong paraan ng paggawa ng mga tubo ng pabrika, at nang maglaon ay nakita ang pagkakakilanlan ng naturang istraktura na may mga natural na elemento.
Bionics at gamot
Ang paggamit ng bionics sa medisina ay ginagawang posible upang mailigtas ang buhay ng maraming pasyente. Walang tigil, ginagawa ang paggawa ng mga artipisyal na organo na maaaring gumana sa symbiosis sa katawan ng tao.
Si Dane Dennis Aabo ang unang sumubok ng bionic prosthesis. Nawala ang kalahati ng kanyang braso, ngunit ngayon ay may kakayahan na siyang madama ang mga bagay sa pamamagitan ng pagpindot gamit ang imbensyon ng mga manggagamot. Ang kanyang prosthesiskonektado sa mga nerve endings ng apektadong paa. Ang mga artipisyal na sensor ng daliri ay nakakakuha ng impormasyon tungkol sa pagpindot sa mga bagay at ipinadala ito sa utak. Ang disenyo ay hindi pa pinal sa ngayon, ito ay napakalaki, na nagpapahirap sa paggamit nito sa pang-araw-araw na buhay, ngunit kahit ngayon ang teknolohiyang ito ay matatawag na isang tunay na pagtuklas.
Lahat ng pananaliksik sa direksyong ito ay ganap na nakabatay sa pagkopya ng mga natural na proseso at mekanismo at ang kanilang teknikal na pagpapatupad. Ito ay medikal na bionics. Ang mga pagsusuri ng mga siyentipiko ay nagsasabi na sa lalong madaling panahon ang kanilang mga gawa ay gagawing posible na baguhin ang pagod na buhay na mga organo ng tao at gumamit ng mga mekanikal na prototype sa halip. Ito talaga ang magiging pinakamalaking tagumpay sa medisina.
Bionics sa arkitektura
Ang
Bonics ng arkitektura at gusali ay isang espesyal na sangay ng bionic science, na ang gawain ay ang organic reunification ng arkitektura at kalikasan. Kamakailan, mas at mas madalas, kapag nagdidisenyo ng mga modernong istruktura, bumaling sila sa mga prinsipyong bionic na hiniram mula sa mga buhay na organismo.
Ngayon ang architectural bionics ay naging isang hiwalay na istilo ng arkitektura. Ito ay isinilang mula sa isang simpleng pagkopya ng mga form, at ngayon ang gawain ng agham na ito ay napagtibay ang mga prinsipyo, mga tampok ng organisasyon at teknikal na ipatupad ang mga ito.
Minsan ang istilong arkitektura na ito ay tinatawag na eco-style. Ito ay dahil ang mga pangunahing panuntunan ng bionics ay:
- hanapin ang pinakamainam na solusyon;
- prinsipyo ng pagtitipid ng mga materyales;
- principle of maximum sustainability;
- prinsipyo sa pagtitipid ng enerhiya.
Tulad ng nakikita mo, ang bionics sa arkitektura ay hindi lamang mga kahanga-hangang anyo, kundi pati na rin ang mga advanced na teknolohiya na nagbibigay-daan sa iyong lumikha ng istraktura na nakakatugon sa mga modernong kinakailangan.
Mga katangian ng architectural bionic structures
Batay sa nakaraang karanasan sa arkitektura at konstruksyon, masasabi nating lahat ng istruktura ng tao ay marupok at maikli ang buhay kung hindi nila gagamitin ang mga batas ng kalikasan. Ang mga bionic na gusali, bilang karagdagan sa mga kamangha-manghang hugis at matatapang na solusyon sa arkitektura, ay may tibay, ang kakayahang makatiis ng mga salungat na natural na phenomena at cataclysms.
Sa labas ng mga gusaling itinayo sa ganitong istilo, makikita ang mga elemento ng mga relief, mga hugis, mga contour, na mahusay na kinopya ng mga inhinyero ng disenyo mula sa mga buhay, natural na mga bagay at mahusay na isinama ng mga arkitekto-tagabuo.
Kung biglang, kapag nag-iisip ng isang bagay na arkitektura, tila tumitingin ka sa isang gawa ng sining, na may mataas na posibilidad na mayroon kang isang gusali sa istilong bionic. Ang mga halimbawa ng gayong mga istruktura ay makikita sa halos lahat ng mga kabisera ng mga bansa at malalaking teknolohikal na advanced na mga lungsod sa mundo.
Ang pagtatayo ng bagong milenyo
Noong 90s, isang Spanish team ng mga arkitekto ang lumikha ng isang proyekto sa pagtatayo batay sa isang ganap na bagong konsepto. Ito ay isang 300-palapag na gusali, ang taas nito ay lalampas sa 1200 m. Pinaplano na ang paggalaw sa kahabaan ng tore na ito ay magaganap sa tulong ng apat na raang patayo at pahalang na elevator, ang bilis nito ay 15 m/s. bansa,pumayag na i-sponsor ang proyektong ito, ay ang China. Ang lungsod na may pinakamakapal na populasyon, ang Shanghai, ay pinili para sa pagtatayo. Ang pagpapatupad ng proyekto ay malulutas ang demograpikong problema ng rehiyon.
Ang tore ay magkakaroon ng ganap na bionic na istraktura. Naniniwala ang mga arkitekto na ito lamang ang makakasiguro sa lakas at tibay ng istraktura. Ang prototype ng istraktura ay isang puno ng cypress. Ang komposisyon ng arkitektura ay magkakaroon hindi lamang ng isang cylindrical na hugis na katulad ng isang puno ng kahoy, kundi pati na rin ang "mga ugat" - isang bagong uri ng bionic na pundasyon.
Ang panlabas na takip ng gusali ay isang plastic at breathable na materyal na ginagaya ang balat ng isang puno. Ang air conditioning system ng patayong lungsod na ito ay magiging kahalintulad sa heat-regulating function ng balat.
Ayon sa mga pagtataya ng mga siyentipiko at arkitekto, ang naturang gusali ay hindi mananatiling isa lamang sa uri nito. Pagkatapos ng matagumpay na pagpapatupad, tataas lamang ang bilang ng mga bionic na istruktura sa arkitektura ng planeta.
Bionic na gusali sa paligid natin
Sa anong mga sikat na likha ginamit ang agham ng bionika? Ang mga halimbawa ng gayong mga istraktura ay madaling mahanap. Kunin ang hindi bababa sa proseso ng paglikha ng Eiffel Tower. Sa loob ng mahabang panahon ay may mga alingawngaw na ang 300-meter na simbolo ng France na ito ay itinayo ayon sa mga guhit ng isang hindi kilalang Arab engineer. Nang maglaon, nahayag ang kumpletong pagkakatulad nito sa istraktura ng tibia ng tao.
Bukod sa Eiffel Tower, maraming halimbawa ng bionic structures sa buong mundo:
- Ang Sydney Opera House ay itinayo katulad ng isang lotus flower.
- BeijingNational Opera House - imitasyon ng patak ng tubig.
- Swimming complex sa Beijing. Sa panlabas, inuulit nito ang kristal na istraktura ng lattice ng tubig. Pinagsasama ng isang kamangha-manghang solusyon sa disenyo ang kapaki-pakinabang na kakayahan ng istraktura na makaipon ng solar energy at pagkatapos ay gamitin ito para mapagana ang lahat ng mga electrical appliances na tumatakbo sa gusali.
- Ang Aqua skyscraper ay tila batis ng bumabagsak na tubig. Matatagpuan sa Chicago.
- Ang bahay ng tagapagtatag ng architectural bionics, si Antoni Gaudí, ay isa sa mga unang bionic na istruktura. Hanggang ngayon, napanatili nito ang aesthetic value at nananatiling isa sa pinakasikat na tourist site sa Barcelona.
Kaalaman na kailangan ng lahat
Sa pagbubuod, ligtas nating masasabi: lahat ng pinag-aaralan ng bionics ay may kaugnayan at kinakailangan para sa pag-unlad ng modernong lipunan. Ang bawat isa ay dapat maging pamilyar sa mga siyentipikong prinsipyo ng bionics. Kung wala ang agham na ito, imposibleng isipin ang pag-unlad ng teknolohiya sa maraming lugar ng aktibidad ng tao. Ang Bionics ay ang ating kinabukasan na ganap na naaayon sa kalikasan.
