La nanotecnología ha dado nueva vida a la biónica. A petición de los lectores.

24/10/2003, viernes, 18:10, Msk

En la última década, la biónica ha recibido un fuerte impulso para nuevos desarrollos, ya que las tecnologías modernas permiten copiar estructuras naturales en miniatura con una precisión sin precedentes. Al mismo tiempo, la biónica moderna se asocia en gran medida no con las estructuras caladas del pasado, sino con el desarrollo de nuevos materiales que copian sus homólogos naturales, la robótica y los órganos artificiales.

El concepto de biónica no es en absoluto nuevo. Por ejemplo, hace ya 3.000 años, los chinos intentaron adoptar el método de fabricar seda a partir de insectos. Pero a finales del siglo XX, la biónica cobró un nuevo aire y las tecnologías modernas permiten copiar estructuras naturales en miniatura con una precisión sin precedentes. Entonces, hace unos años, los científicos pudieron analizar el ADN de las arañas y crear un análogo artificial de la telaraña sedosa: el Kevlar. Este material de revisión enumera varias áreas prometedoras de la biónica moderna y presenta los casos más famosos de préstamos de la naturaleza.

naturaleza inteligente

La principal diferencia entre las estructuras de ingeniería humana y las creadas por la naturaleza radica en la increíble eficiencia energética de estas últimas. Mejorando y evolucionando a lo largo de millones de años, los organismos vivos han aprendido a vivir, moverse y reproducirse utilizando una cantidad mínima de energía. Este fenómeno se basa en el metabolismo único de los animales y en el intercambio óptimo de energía entre diferentes formas de vida. Así, tomando prestadas soluciones de ingeniería de la naturaleza, es posible aumentar significativamente la eficiencia energética de las tecnologías modernas.

Los materiales naturales son súper baratos y abundantes, y su "calidad" es mucho mejor que los fabricados por el hombre. Entonces, el material de la asta de ciervo es mucho más resistente que los mejores ejemplos de compuestos cerámicos que la gente logra desarrollar. Al mismo tiempo, una persona utiliza procesos bastante "estúpidos" que consumen mucha energía para obtener ciertas sustancias superfuertes, y la naturaleza las fabrica de maneras mucho más inteligentes y eficientes. Para ello se utilizan las sustancias naturales circundantes (azúcares, aminoácidos, sales), pero con el uso de "know-how": soluciones originales de diseño e ingeniería, catalizadores orgánicos ultraeficientes, que en muchos casos aún no son accesibles para comprensión humana. La biónica, a su vez, se ocupa del estudio y copia del "saber hacer" natural.

Biónica(títulos en inglés - "biomimética") es una dirección científica y tecnológica prometedora para tomar prestadas ideas valiosas de la naturaleza e implementarlas en forma de diseño y soluciones de diseño, así como nuevas tecnologías de la información.

Artículo biónica conocido por varios nombres: por ejemplo, en Estados Unidos el término se usa comúnmente "biomimética" pero a veces hablan de biogénesis. La esencia de esta prometedora dirección científica y tecnológica es tomar prestadas ideas valiosas de la naturaleza e implementarlas en forma de diseños originales y soluciones de diseño, así como nuevas tecnologías de la información.

En la última década, la biónica ha recibido un importante impulso hacia nuevos desarrollos. Esto se debe al hecho de que las tecnologías modernas están avanzando al nivel giga y nano y permiten copiar estructuras naturales en miniatura con una precisión sin precedentes. La biónica moderna se asocia principalmente con el desarrollo de nuevos materiales que copian análogos naturales, la robótica y los órganos artificiales.

El diseño de estructuras naturales tampoco puede compararse con los intentos humanos de construir algo que pretenda ser eficiencia natural. La forma de un objeto biológico (por ejemplo, un árbol maduro) generalmente se crea como resultado de un largo proceso de adaptación, teniendo en cuenta muchos años de exposición tanto a factores amigables (por ejemplo, el apoyo de otros árboles en el bosque) como agresivos. factores. Los procesos de crecimiento y desarrollo implican una regulación interactiva a nivel celular. Todo esto en conjunto proporciona una increíble durabilidad del producto durante todo el ciclo de vida. Esta adaptabilidad en el proceso de formación conduce a la creación de una estructura adaptativa única, llamada en biónica. sistema inteligente. Al mismo tiempo, nuestra industria aún no dispone de tecnologías para crear sistemas inteligentes que interactúen con el medio ambiente y puedan adaptarse cambiando sus propiedades.

Actualmente, los científicos están intentando diseñar sistemas con al menos una mínima adaptabilidad al medio ambiente. Por ejemplo, los automóviles modernos están equipados con numerosos sensores que miden la carga sobre componentes individuales y pueden, por ejemplo, cambiar automáticamente la presión de los neumáticos. Sin embargo, los desarrolladores y la ciencia sólo se encuentran en el comienzo de este largo viaje.

Las perspectivas de los sistemas inteligentes son fascinantes. Un sistema inteligente ideal podrá mejorar de forma independiente su propio diseño y cambiar su forma de diversas formas, por ejemplo, agregando material faltante a ciertas partes de la estructura, cambiando la composición química de los componentes individuales, etc. ¿Pero la gente tendrá suficiente observación e inteligencia para aprender de la naturaleza?

Otros desarrolladores se concentran en el estudio de organismos naturales. Por ejemplo, investigadores de Bell Labs (Lucent Corporation) descubrieron recientemente una fibra óptica de alta calidad () en el cuerpo de esponjas de aguas profundas del género Euplectellas. Según los resultados de las pruebas, resultó que el material del esqueleto de estas esponjas de 20 cm puede transmitir una señal digital no peor que los cables de comunicación modernos, mientras que la fibra natural es mucho más fuerte que la humana debido a la presencia de una capa orgánica. La segunda característica que sorprendió a los científicos es la posibilidad de formar dicha sustancia a una temperatura de aproximadamente cero grados centígrados, mientras que en las fábricas de Lucent se utiliza el procesamiento a alta temperatura para este fin. Ahora los científicos están pensando en cómo aumentar la longitud del nuevo material, ya que los esqueletos de las esponjas marinas no superan los 15 cm.

Además del desarrollo de nuevos materiales, los científicos informan constantemente sobre descubrimientos tecnológicos que se basan en el "potencial intelectual" de la naturaleza. Por ejemplo, en octubre de 2003, el Centro de Investigación Xerox de Palo Alto desarrolló una nueva tecnología de alimentación para fotocopiadoras e impresoras.

En el dispositivo AirJet, los desarrolladores copiaron el comportamiento de un enjambre de termitas, donde cada termita toma decisiones independientes, pero al mismo tiempo el enjambre avanza hacia un objetivo común, como construir un nido.

Diseñado en Palo Alto, el circuito impreso está equipado con muchas boquillas de aire, cada una de las cuales funciona de forma independiente, sin comandos del procesador central, pero al mismo tiempo contribuyen a la tarea general de hacer avanzar el papel. No hay piezas móviles en el dispositivo, lo que permite reducir el coste de producción. Cada circuito impreso contiene 144 juegos de 4 boquillas dirigidas en diferentes direcciones, así como 32.000 sensores ópticos y microcontroladores.

Pero los partidarios más devotos de la biónica son los ingenieros que diseñan robots. Hoy en día, entre los desarrolladores es muy popular el punto de vista de que en el futuro los robots (más) podrán funcionar eficazmente sólo si son lo más similares posible a las personas. Los científicos e ingenieros parten del hecho de que tendrán que funcionar en condiciones urbanas y domésticas, es decir, en un interior "humano", con escaleras, puertas y otros obstáculos de un tamaño específico. Por lo tanto, como mínimo, deben corresponder a una persona en tamaño y principios de movimiento. Es decir, el robot debe tener patas (ruedas, orugas, etc. no son aptas para la ciudad). ¿Pero de quién copiar el diseño de las piernas, si no de los animales? Los científicos de la Universidad de Stanford son los que más han avanzado en la creación de robots bípedos erguidos. Llevan casi tres años experimentando con un robot en miniatura de seis patas, un hexápodo, construido a partir del estudio del sistema de locomoción de una cucaracha.

El primer hexápodo fue diseñado el 25 de enero de 2000. Ahora la estructura corre muy rápido, a una velocidad de 55 cm (más de tres longitudes propias) por segundo, y también supera obstáculos con éxito.

Stanford también ha desarrollado un monopié de salto de tamaño humano con una sola pierna que es capaz de mantener un equilibrio inestable saltando constantemente. Como sabes, una persona se mueve "cayendo" de una pierna a otra y pasa la mayor parte del tiempo sobre una pierna. En el futuro, los científicos de Stanford esperan crear un robot bípedo con un sistema de marcha humano.

Primeros ejemplos de biónica

Casi cualquier problema tecnológico al que se enfrentan los diseñadores o ingenieros ha sido resuelto con éxito durante mucho tiempo por otros seres vivos. Por ejemplo, los fabricantes de refrescos buscan constantemente nuevas formas de envasar sus productos. Al mismo tiempo, un manzano común resolvió este problema hace mucho tiempo. Una manzana está compuesta en un 97% por agua y no está envasada en cajas de madera, sino en una cáscara comestible lo suficientemente apetitosa como para atraer a los animales que comen la fruta y esparcen los granos.

Los expertos en biónica argumentan de esta manera. Cuando se enfrentan a un problema de ingeniería o diseño, buscan una solución en la "base científica" de tamaño ilimitado que pertenece a los animales y las plantas.

Gustav Eiffel, que en 1889 construyó un dibujo de la Torre Eiffel, hizo más o menos lo mismo. Esta estructura se considera uno de los primeros ejemplos claros del uso de la biónica en ingeniería.

El diseño de la Torre Eiffel se basa en el trabajo científico del profesor de anatomía suizo Hermann Von Meyer. Cuarenta años antes de la construcción del milagro de la ingeniería parisina, el profesor estudió la estructura ósea de la cabeza femoral en el punto donde se dobla y entra en ángulo en la articulación. Y al mismo tiempo, por alguna razón, el hueso no se rompe bajo el peso del cuerpo.

Von Meyer descubrió que la cabeza del hueso está cubierta por una intrincada red de huesos en miniatura, gracias a la cual la carga se redistribuye de forma sorprendente sobre el hueso. Esta red tenía una estructura geométrica estricta, que el profesor documentó.

En 1866, el ingeniero suizo Carl Cullman proporcionó una base teórica para el descubrimiento de von Meyer, y 20 años más tarde, Eiffel utilizó la distribución natural de la carga mediante pinzas curvas.

Otro préstamo famoso lo hizo el ingeniero suizo Georges de Mestral en 1955. A menudo caminaba con su perro y notaba que algunas plantas incomprensibles se pegaban constantemente a su pelaje. Cansado de limpiar constantemente al perro, el ingeniero decidió averiguar el motivo por el cual las malas hierbas se pegan al pelaje. Tras investigar el fenómeno, de Mestral determinó que era posible gracias a los pequeños ganchos que se encuentran en los frutos de la berberecha (así se llama esta maleza). Como resultado, el ingeniero se dio cuenta de la importancia de su descubrimiento y ocho años después patentó el práctico velcro, que ahora se utiliza ampliamente en la fabricación no solo de ropa militar sino también civil.

La naturaleza abre infinitas oportunidades para que ingenieros y científicos tomen prestadas tecnologías e ideas. Anteriormente, las personas no podían ver lo que estaba literalmente frente a sus narices, pero las herramientas técnicas modernas y los modelos informáticos ayudan a comprender al menos un poco cómo funciona el mundo y a intentar copiar algunos detalles de él para sus propias necesidades.

Biónica en la vida humana.

Dicen que una vez por siglo nace un genio en la Tierra. Leonardo da Vinci fue un genio. El mayor artista, escultor, matemático, ingeniero y anatomista Leonardo da Vinci se esforzó por encontrar la verdad, conocerla y describirla.

“Tomé a la naturaleza como mi mentora, la maestra de todos los maestros”.

¿Por qué este gran científico tomó a la naturaleza como su maestra?

La vida en su forma más primitiva surgió en la Tierra hace unos 2 mil millones de años. La selección natural despiadada duró millones de siglos, como resultado de lo cual sobrevivieron los más fuertes y perfectos. Tomar prestado lo mejor de la naturaleza para potenciar primero al hombre y sugirió Leonardo da Vinci. En 1485 creó un avión mecánico, el ornitóptel, cuyo principio copió de los pájaros. Y aunque entonces una persona no logró aprender a volar, esto sentó las bases para una nueva ciencia: la biónica. La biónica es una simbiosis de biología y tecnología.

Si la historia de la Tierra (4.500 millones de años) se presenta como un día, resulta que un hombre inteligente apareció en el planeta hace menos de un minuto. Pasó literalmente una fracción de segundo y ya se imaginaba a sí mismo como un creador y ya no podía crear nada peor que la naturaleza. Hasta hace poco, cuando se inventaba algo nuevo, la gente no se daba cuenta de que ya existía. Sólo necesitas ver y aplicar. El 99% de los descubrimientos científicos el hombre los ha espiado a la naturaleza. Todo lo que nos rodea tiene su contrapartida natural.

Biónica(de Βίον - viviendo ) - aplicado sobre la aplicación en dispositivos y sistemas técnicos de los principios de organización, propiedades, funciones y estructuras. . En pocas palabras, la biónica es una conexión. Y . Fecha de Nacimiento de Bionics: 13 de septiembre de 1960.La biónica tiene un símbolo: un bisturí cruzado, un soldador y un signo integral. Esta unión de biología, tecnología y matemáticas nos permite esperar que la ciencia de la biónica penetrará donde nadie ha penetrado todavía y verá lo que nadie ha visto todavía.

El hombre siempre ha soñado con conquistar el cielo. Pero sólo estaba disponible para los pájaros. Y fueron los pájaros los que dieron a la gente la idea de volar.

Los sueños de volar y su realización real son cosas muy diferentes. Y a pesar de ideas audaces, como las de Leonardo da Vinci, la humanidad seguiría encadenada a la tierra durante muchos siglos. El estudio de las aves, la estructura de sus alas y cola, llevó a que el hombre inventara el avión. La estructura del ojo humano sentó las bases para la lente fotográfica, la estructura de la inflorescencia del girasol, para los paneles solares. Peinando las inflorescencias de bardana y el pelo de un perro búho después de un paseo, el famoso diseñador inventó los cierres de velcro. Los insectos dieron a los científicos la idea de los helicópteros. Los peces impulsaron la creación de submarinos. MercedesBenz Corporation ha desarrollado un vehículo biónico copiado de un pez tropical. A pesar de su forma de maleta, la máquina tiene una resistencia al aire extremadamente baja.

Todos los días nos enfrentamos a inventos biónicos sin siquiera saberlo. Muy a menudo, los principios adoptados de la naturaleza se encuentran en la arquitectura. Por ejemplo, en el diseño de la famosa Torre Eiffel se encuentra la estructura del fémur humano. Hay muchos puntos de apoyo en la cabeza del hueso, gracias a ellos la carga sobre la articulación se distribuye uniformemente. Esto permite que el fémur curvado soporte un gran peso corporal. Los mismos puntos de referencia se encuentran en la base de la Torre Eiffel. Su diseño es considerado un referente arquitectónico de sostenibilidad.

Otra torre, Ostankinskaya, también tiene un análogo natural. Su esbelta silueta es reconocible. El prototipo de la Torre Ostankino es un tallo de trigo. Su capacidad de no romperse bajo el peso de la inflorescencia formó la base de la torre.

Los arquitectos recurren cada vez más a los principios del funcionamiento de los organismos vivos. Para entender cómo funciona, el diseñador tiene que estudiar biología. Los peces, los pájaros, las plantas e incluso el cuerpo humano se convierten en prototipos naturales de estructuras arquitectónicas.

La biónica no se queda quieta. Esta ciencia crea una verdadera revolución. Observación ordinaria, el modelado es capaz de mucho.Mi futura profesión está relacionada con la ingeniería mecánica. La industria de la ingeniería es la más robótica. Por primera vez su aplicación prácticarobots industrialesrecibido gracias a los ingenieros estadounidenses D. Devol y D. Engelberg a finales de los años 50 y principios de los 60 del siglo XX. Se utilizan para realizar diversos procesos tecnológicos con el fin de aumentar la eficiencia de la empresa.

El diseño del robot puede contener uno o más manipuladores, mientras que el propio manipulador puede tener diferentes capacidades de carga, precisión de posicionamiento y grados de libertad. Al crear un robot industrial, se utilizan activamente modelos biónicos. El manipulador de un robot industrial consta de un cierto número de eslabones móviles (ejes) conectados entre sí. Está organizado según el principio de las extremidades de artrópodos. Cuantos más ejes, más versátil será el diseño del robot.La ubicación y flexibilidad de la conexión de los ejes del robot se realizó cuidadosamente según el modelo humano (conexión de las articulaciones). Los ejes del manipulador están controlados por sensores. Son similares a los órganos de los sentidos y reaccionan a la luz, posición en el espacio.

La naturaleza aún guarda muchos misterios, la armonía de sus creaciones siempre ha sorprendido y seguirá sorprendiendo al mundo humano. Pero la pregunta es: “¿Tendremos tiempo para utilizar las “patentes de vida silvestre” restantes? Teniendo en cuenta el ritmo con el que las plantas y los animales están desapareciendo de la faz de la tierra, y las estadísticas dicen inexorablemente: anualmente - una especie de animal y diariamente - una especie de planta, la pregunta planteada suena muy alarmante. En este sentido, la preservación de especies de animales y plantas raras y en peligro de extinción, manteniendo el medio ambiente en condiciones favorables para la vida de toda la vida en la Tierra es un problema urgente y una garantía de un mayor desarrollo de la humanidad.

Biónica(del griego. bión- elemento de la vida, literalmente - vivo), una ciencia que roza la biología y la tecnología, resolviendo problemas de ingeniería a partir del modelado de la estructura y la vida de los organismos.

Más recientemente, nació la ciencia de la biónica (en 1960), cuyo objetivo es ayudar a la persona a aprender los "secretos" de la naturaleza viva. La naturaleza ha creado mecanismos de vida inusualmente perfectos. Los científicos se sienten atraídos por la velocidad y el principio de movimiento de los delfines, ballenas, calamares, arañas, topos, canguros, el arte de volar de aves e insectos, las peculiaridades de los órganos de visión de las moscas, las ranas y los órganos auditivos de las medusas. , los "secretos" de los ecolocalizadores de murciélagos, los termolocalizadores de serpientes de cascabel, etc. etcétera.

La biónica ha encontrado aplicación en áreas como la construcción de aviones y barcos, la astronáutica, la ingeniería mecánica, la arquitectura, la instrumentación de navegación, la minería, etc.

Biónica en la construcción y la industria.

Consideremos algunos logros concretos de la biónica que ya se han realizado con fines prácticos.

Los pingüinos se mueven deslizándose sobre la nieve y empujándose con aletas. La moto de nieve fue diseñada según el mismo principio. en el Instituto Politécnico de Gorki. Tumbado sobre la nieve con un fondo ancho, no forma surcos, no resbala y no se atasca.

Los constructores navales de todo el mundo llevan mucho tiempo llamando la atención sobre la cabeza de ballena en forma de pera, que está más adaptada a moverse en el agua que las narices en forma de cuchillo de los barcos modernos. En comparación con los barcos convencionales, el vapor ballenero resultó ser más económico.

Las formas en forma de cono se encuentran en los diseños de copas y troncos de árboles y hongos. Esta es la forma que tienen las cosechadoras de minería del carbón. Esta es la forma óptima para resistir las cargas del viento y la gravedad. Los arquitectos suelen utilizar estructuras en forma de cono (torre de televisión Ostankino).

Las estructuras creadas por la naturaleza son mucho más perfectas de lo que el hombre puede hacer hasta ahora.

El mundo de los animales que viven bajo tierra es rico y diverso. Las lombrices de tierra y los topos tienen adaptaciones asombrosas con las que construyen pasajes subterráneos.

Son de gran interés en la creación de unidades de excavación subterránea. Por ejemplo, se ha desarrollado un modelo original que, moviéndose bajo tierra como un topo, atraviesa un túnel de paredes lisas y densas.

La biónica tomó de los anfibios el principio de estructura de las extremidades traseras. Al incorporar esto en un objeto como las aletas.

Estos son sólo unos pocos ejemplos de cómo los humanos aplican modelos biológicos. Pero los animales también tienen muchas otras propiedades que los humanos utilizan o pueden utilizar: la visión ultrasónica de los murciélagos, la ecolocalización de los delfines (a una distancia de 20 a 30 m, un delfín indica con precisión el lugar donde se encuentra una bolita con un diámetro de 4 mm cayeron).

El año pasado, mientras realizaba mi proyecto sobre el tema: “Mi escuela número 2 del futuro”, me encontré con cuántas casas, edificios y estructuras en el mundo moderno se fusionan armoniosamente con la naturaleza. Y comencé a buscar proyectos similares en Internet y, para mi sorpresa, descubrí por mí mismo que existe una ciencia que permite combinar la vida silvestre con la tecnología, se llama biónica.La biónica (del griego BION - vivir) es una ciencia que ha ayudado al hombre a aplicar las leyes de la naturaleza en el progreso tecnológico. Hay muchos ejemplos de esto, estaba convencido de ello. Ahora, caminando por la ciudad, sé exactamente en qué edificio se aplicó el conocimiento de la naturaleza, por ejemplo, las tuberías de la sala de calderas (ver apéndice) coinciden por analogía con los tallos de las plantas que no se rompen con el viento. ráfagas.Además, aprendí que la biónica se distingue por tipos:

Biónica biológica, en la que una persona estudia la naturaleza, cómo funciona todo en ella, por qué y para qué está diseñado exactamente;

Biónica teórica que, con la ayuda de ejemplos matemáticos, puede calcular la estructura de la naturaleza;

Biónica técnica, que utiliza la biónica teórica para construir algún tipo de modelo, por ejemplo, un robot.

En general, según tengo entendido, la biónica combina varias ciencias: biología, dibujo, física, química, matemáticas, electrónica, etc. Para construir un avión, una persona tenía que observar las aves durante mucho tiempo, estudiar la estructura de sus alas, luego dibuje y diseñe un aparato que pueda volar. Por cierto, Leonardo da Vinci pudo construir el primer avión con alas batientes. Los dibujos han sobrevivido hasta el día de hoy y vivió en el siglo XV.Esta ciencia no es nada nueva, como vemos en los ejemplos, una persona en cualquiera de sus creaciones se inspira en la vida silvestre. También intentaré crear mi propio proyecto, aplicando los conocimientos de biología.Creo que el tema que he elegido es relevante porque, en mi opinión, la gente debería vivir en armonía y proteger la naturaleza para la generación futura.

Metodología de investigación

De las historias de Aygyul Minirasimovna sobre las lecciones del mundo que me rodea, llegué a la conclusión de que recientemente una persona ha tratado bárbaramente el medio ambiente, no ha utilizado adecuadamente los recursos naturales y ha talado bosques. Pero cuando comencé a trabajar en el tema "Biónica", vi y me convencí de que las personas pueden vivir sin dañar la naturaleza y los animales. Te diré cómo lo conseguí.

biónica arquitectónica

Entonces, un poco de historia, el primero en utilizar formas naturales en la construcción de Antonio Gaudí a principios del siglo XIX. Recién en 1960, en el consejo de científicos de Daytona, la biónica fue reconocida como una ciencia separada. Tiene su propio símbolo (ver apéndice): un bisturí y un soldador, conectados por un signo integral. Un bisturí es un símbolo de la biología, un soldador es una técnica, una integral es un signo de infinito.Como dije anteriormente, hay muchas aplicaciones de la biónica en la construcción, pero te mostraré, en mi opinión, las más interesantes:El arquitecto Gaudí lo concibió en 1883, la construcción debería estar terminada en 2026, cien años después de su muerte.Como podemos ver, las columnas parecen árboles con ramas que sujetan firmemente el techo del edificio.Su techo está diseñado en forma de alas que se abren y cierran, protegiendo el edificio de la luz solar intensa. El autor se inspiró para crear este proyecto en el cercano lago Michigan con numerosos barcos y velas.La base del edificio es una estructura exoesqueleto, gracias a la cual el aire atraviesa todo el edificio.Construido en 2004. En mi opinión, esta es la fusión más armoniosa con la naturaleza. El edificio en forma de tubería se curva suavemente alrededor del desnivel del paisaje.Parece una almeja arrastrada a la orilla. El armazón del edificio se asemeja a la piel de un animal que brilla al sol.Creo que este es el edificio del futuro. Algas dentro de vasos transparentes,

provisto de nutrientes y dióxido de carbono. Son ellos quienes producen biogás, con cuya ayuda el edificio recibe energía y calor.Es un símbolo de Australia, rodeado de agua por tres lados. Parece un barco enorme que vuela a toda vela para enfrentar el viento.Como podemos ver en los ejemplos anteriores, los edificios realmente simbolizan la vida silvestre o se han fusionado con el paisaje local. Este hecho confirma que la biónica existe en la arquitectura y la construcción, además, hace que el mundo que nos rodea sea armonioso y hermoso a nuestros ojos.

Biónica en el diseño.

Hay muchas aplicaciones de la biónica en el diseño. En el mundo moderno, los diseñadores se esfuerzan por hacer que el espacio que nos rodea sea más natural para una persona, para que sea cómodo vivir, relajarse, trabajar ... Encontré varias opciones sobre cómo los diseñadores aplican el conocimiento sobre la biónica en la práctica, aquí están algunos de ellos, más o menos sencillos:

Una silla en forma de hoja de roble congelada, me parece muy cómoda y bonita.

Pantalla en forma de calabaza, acogedora y hogareña.

El interior, decorado en forma de un pintoresco bosque.

Elegí este ejemplo por una razón, me parece que es una opción ideal, porque una persona llega a casa para descansar, y ahora resulta que, en medio de un claro del bosque, incluso esta pequeña mesa se parece a una árbol con ramas, colores verde y blanco relajan, hacen que el aire sea transparente. La presencia de vegetación a nuestro alrededor hace que el ambiente sea más acogedor.Gracias al descubrimiento de una ciencia como la biónica, la gente empezó a inspirarse en la naturaleza. Un árbol en pie al lado de la casa puede dar lugar a la creación de una mesa, silla, armario, etc. Así, llegan a nuestra casa el humor, el confort, los colores que deleitan nuestra vista. Reproducimos involuntariamente a nuestro alrededor un pedazo de naturaleza, un dulce rincón en la jungla de piedra, vivimos en armonía con el medio ambiente sin perturbar el equilibrio.

Tecnología milagrosa. Complejo en simple

Anteriormente conté cómo la gente en la antigüedad observaba los organismos vivos y trataba de hacer algo similar, por ejemplo, alas, cantos de pájaros, un instrumento parecido a los colmillos, etc.Entonces, nada ha cambiado desde entonces, el hombre hasta el día de hoy estudia y observa la estructura de los seres vivos, repite todo lo que es útil para las personas. En 1948, un claro día de verano, el inventor Georges de Mestral paseaba a su perro. Después de una caminata, notó espinas en sus pantalones y en su mascota, luego decidió mirarlas con un microscopio y vio muchos ganchos que se enganchaban en hilos de ropa y lana. Después de eso, De Mestral decidió fabricar un sujetador cuyo diseño funcionaría según este principio. Consultó con expertos en tejidos, pero muchos no lo entendieron. Sin embargo, se encontró un tejedor y tejió dos tiras a mano (una con ganchos y la otra con presillas). Así apareció el cierre lipun que todos conocemos, que nos abrochamos y desabrochamos todos los días en una chaqueta, sombrero, zapatos.

Proyecto

Habiéndose familiarizado con este tema, comencé a crear mi propio objeto. Alrededor de una gran cantidad de edificios de apartamentos. Son necesarios porque la gente tiene que vivir en algún lugar y no ocupan mucho espacio. Por lo tanto, tengo que idear algo como una casa así, tomando algo prestado de la naturaleza. Y me vino a la mente un pensamiento: panales de abejas. ¿Por qué no? Inusual y práctico. ¿Y qué pasa con la forma de un hexágono? Entonces la gente vive en casas redondas y triangulares. Y comencé a dibujar. Y esto es lo que tengo.Me parece que estas casas deberían construirse donde ocurren frecuentemente los terremotos. Se pueden instalar paneles solares en el tejado para cubrir las necesidades del edificio y para que en invierno la nieve no se acumule, sino que se derrita.

Resultado

Durante mi investigación llegué a la conclusión de que la nueva ciencia de la biónica existe en nuestras vidas en todas partes y es de gran beneficio para las personas.Mi supervisora ​​Aigul Minirasimovna y yo estudiamos los aspectos positivos y negativos de la influencia de la biónica en el mundo exterior y los reflejamos en esta tabla.

INFLUENCIA

CUALIDADES

Sobre el aspecto de fachadas, estructuras, edificios, etc.

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Sobre el medio ambiente (en términos de ecología)

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Sobre el estado de ánimo de una persona

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Económico en términos de costes financieros.

+ -

En armonía con el medio ambiente

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Variedad, diferencia con el aspecto habitual de las cajas: edificios grises, mesas cuadradas, taburetes...

+ + +

Para el futuro del mundo (es decir, cómo será el mundo dentro de unos años)

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Se puede ver en la tabla que la nueva ciencia tiene en su mayoría cualidades positivas para la naturaleza, para el hombre.

Descripción de la presentación en diapositivas individuales:

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Completado por: Olesya Kryukova, estudiante de 11º grado Líder: Voytikhina G.A. profesora de quimica y biologia

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Relevancia de la investigación: En cada creación de la Naturaleza, vemos el más alto grado de conveniencia, confiabilidad, fuerza, economía y, al mismo tiempo, la variedad de formas y diseños de las creaciones naturales es infinita. Esta síntesis de la biología y la mente humana nos abre el mundo de las plantas y los animales como una fuente inagotable de nuevas ideas para diversas formas de modelado.

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Propósito: el estudio de la Naturaleza como brillante diseñador, ingeniero, artista y gran constructor.

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Tareas: Al estudiar el taller viviente de la naturaleza, descubra qué estudia la ciencia de la biónica. La historia de su desarrollo, símbolos, direcciones de la biónica, perspectivas de desarrollo de la ciencia. Estudiar literatura e Internet: recursos sobre este tema; Realizar observaciones en la naturaleza, fotografiar y estudiar objetos naturales. Desarrollar la capacidad de encontrar el material necesario en publicaciones educativas y de referencia, Internet, presentar correctamente el material; Preparar una presentación sobre este tema y una presentación en un foro científico de trabajos de investigación.

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Contenido del proyecto: ¿Qué estudia la ciencia de la biónica? Símbolo biónico. Progenitor de la biónica. Tipos de biónica. Modelado de organismos vivos. Direcciones de la biónica. Ejemplos de uso de los principios de funcionamiento y disposición de objetos biológicos en biónica. El énfasis de la biónica en los robots humanoides. El triunfo de la biónica: una mano artificial. Perspectivas para el desarrollo de la biónica. Fuentes de información

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¿Qué estudia la ciencia de la biónica? La biónica es la ciencia que utiliza el conocimiento sobre el diseño, el principio y el proceso tecnológico de un organismo vivo en tecnología. Se considera que el año de nacimiento formal de la biónica es 1960.

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Símbolo de la biónica Los científicos de la biónica han elegido como emblema un bisturí y un soldador conectados por un signo integral, y como lema: "Prototipos vivientes: la clave para las nuevas tecnologías". Esta unión de biología, tecnología y matemáticas nos permite esperar que la ciencia de la biónica penetrará donde nadie ha penetrado todavía y verá lo que nadie ha visto todavía.

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El progenitor de la biónica es Leonardo da Vinci. Sus dibujos y diagramas de aviones se basaron en la estructura del ala de un pájaro. Hoy en día, según los dibujos de Leonardo da Vinci, el ornitóptero ha sido modelado repetidamente. Dibujo de avión de Leonardo da Vinci

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Ornitóptero El término "ornitóptero" proviene de las palabras griegas ornithos que significa pájaro y pteron que significa ala. Un ornitóptero es un avión que se mueve batiendo sus alas. Las menciones de personas capaces de volar como pájaros con la ayuda de alas artificiales se encuentran, por ejemplo, en los mitos de la antigua Grecia.

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Tipos de biónica: biónica biológica, que estudia los procesos que ocurren en los sistemas biológicos; biónica teórica, que construye modelos matemáticos de estos procesos; Biónica técnica, que utiliza modelos de biónica teórica para resolver problemas de ingeniería. Campana de aire de araña plateada Campana de buceo de Halley

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La naturaleza sabe más. En la última década, la biónica ha recibido un importante impulso hacia nuevos desarrollos. Esto se debe a la transición de las tecnologías modernas al nivel giga y nano y permiten copiar estructuras naturales con una precisión sin precedentes. Es en este ámbito, en el límite entre la biología y la tecnología, donde se están realizando los mayores descubrimientos de nuestro tiempo.

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Biónica arquitectónica La biónica arquitectónica y de la construcción estudia las leyes de formación y formación de estructuras de los tejidos vivos, se ocupa del análisis de los sistemas estructurales de los organismos vivos según el principio de ahorrar material, energía y garantizar la confiabilidad.

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¿Qué es un edificio biónico? Las casas hobbits se construyen según todas las leyes de la biónica. Los edificios de estilo biónico están eliminados de la geometría correcta. En biónica, las paredes son como membranas vivas. Las paredes y ventanas de plástico y extendidas revelan la fuerza de carga dirigida de arriba a abajo y la fuerza de resistencia de los materiales que se oponen a ella. Gracias al juego rítmico de las cambiantes superficies cóncavas y convexas de las paredes de las estructuras, parece que el edificio respira. Aquí el muro ya no es sólo un tabique, sino que vive como un organismo.

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Neurobiónica Las principales áreas de la neurobiónica son el estudio del sistema nervioso de humanos y animales y el modelado de células nerviosas, neuronas y redes neuronales. Esto permite mejorar y desarrollar la tecnología electrónica e informática.

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La biónica ha encontrado su amplia aplicación en casi todas partes: en la moda, en la medicina, en la disposición de algunos objetos, en la dirección de la danza.

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1. Sujetador - rayo. En los últimos años, la biónica ha confirmado que la mayoría de los inventos humanos ya están "patentados" por la naturaleza. Un invento del siglo XX como las cremalleras y el velcro se creó a partir de la estructura de una pluma de pájaro. Las púas de plumas de varios órdenes, equipadas con ganchos, proporcionan un agarre confiable. Ejemplos de uso de los principios de funcionamiento y disposición de objetos biológicos en biónica.

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2. Invención de los cierres de velcro Otro préstamo famoso lo hizo el ingeniero suizo George de Mestral en 1955. A menudo caminaba con su perro y notaba que algunas plantas incomprensibles se pegaban constantemente a su pelaje. Cansado de limpiar constantemente al perro, el ingeniero decidió averiguar el motivo por el cual las malas hierbas se pegan al pelaje. Tras investigar el fenómeno, de Mestral determinó que era posible gracias a los pequeños ganchos que se encuentran en los frutos de la berberecha (así se llama esta maleza). Como resultado, el ingeniero se dio cuenta de la importancia de su descubrimiento y ocho años más tarde patentó un práctico velcro: la fruta de berberecho en una camisa con cierre de velcro.

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3. Torre Eiffel El diseño de la Torre Eiffel se basa en el trabajo científico del profesor de anatomía suizo Hermann Von Meyer. Cuarenta años antes de la construcción del milagro de la ingeniería parisina, el profesor estudió la estructura ósea de la cabeza femoral en el punto donde se dobla y entra en ángulo en la articulación. Y al mismo tiempo, por alguna razón, el hueso no se rompe bajo el peso del cuerpo. Estructura ósea La base de la Torre Eiffel se asemeja a la estructura ósea de la cabeza femoral.

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4. Revestimiento de torpedos Gracias al estudio de las características hidrodinámicas de ballenas y peces, fue posible crear un revestimiento de torpedos especial que, con la misma potencia del motor, proporciona un aumento de velocidad entre un 20 y un 25%.

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5. Barco parecido a una ballena Los ingenieros y biólogos japoneses han demostrado mediante numerosos experimentos que la forma del cuerpo de una ballena es más perfecta que la de los barcos modernos. Se construyó un gran barco oceánico parecido a una ballena y los beneficios del nuevo diseño fueron inmediatos. Con la potencia del motor reducida en una cuarta parte, la velocidad y la carga útil se mantuvieron iguales.

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6. Moto de nieve "Penguin" El principio biónico es también la base del diseño de la moto de nieve "Penguin". Justifica plenamente su nombre. ¿Cómo se mueven los pingüinos sobre la nieve suelta? Boca abajo, empujando la nieve con aletas, como bastones de esquí. Además, al tumbarse en el fondo de la nieve, se desliza sobre la superficie de la nieve y el “Pingüino” es mecánico.

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6. Chimeneas de fábrica Los tallos de las plantas de cereales son capaces de soportar cargas pesadas y al mismo tiempo no romperse bajo el peso de la inflorescencia. Si el viento los inclina hacia el suelo, rápidamente recuperan su posición vertical. ¿Cuál es el secreto? Resulta que su estructura es similar al diseño de las modernas tuberías de las fábricas de gran altura, uno de los últimos logros de la ingeniería. Ambos diseños son huecos por dentro. Las hebras de esclerénquima del tallo de la planta desempeñan el papel de refuerzo longitudinal. Los entrenudos de los tallos son anillos rígidos.

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En Stuttgart crearon un nuevo "coche Mercedes biónico" experimental que se parece exactamente a un pez. Mercedes empezó a trabajar en el proyecto introduciendo un pez cofre tropical en el acuario. Después de estudiarlo de arriba abajo, los ingenieros hicieron un modelo exacto del pez y lo enviaron al túnel de viento para que lo soplara. Los ingenieros también prestaron atención a las escamas de pescado: las escamas hexagonales forman una superficie resistente con un peso mínimo. Si se aplica esta tecnología, por ejemplo, al moldear paneles exteriores de puertas, su rigidez aumentará en un 40%. Y si haces escamas todo el cuerpo, quedará un tercio más ligero que el tradicional, ¡sin perder fuerza! 7. "Coche biónico Mercedes",

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La biónica se centra en los robots humanoides. Como saben, los partidarios más devotos de la biónica son los ingenieros que diseñan robots. Hoy en día existe una opinión muy popular entre los desarrolladores de que en el futuro los robots sólo podrán funcionar eficazmente si son lo más parecidos posible a las personas. Los desarrolladores de Bionic parten del hecho de que los robots deberán funcionar en condiciones urbanas y domésticas, es decir, en un entorno "humano", con escaleras, puertas y otros obstáculos de un tamaño específico. Por lo tanto, como mínimo, deben corresponder a una persona en tamaño y principios de movimiento. Es decir, el robot debe tener patas, y ruedas, orugas, etc. no son nada aptas para la ciudad. ¿Y de quién copiar el diseño de las piernas, si no de los animales? Un robot en miniatura de seis patas (hexápodo) de la Universidad de Stanford, de unos 17 cm de largo, ya corre a una velocidad de 55 cm/s.

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