Nanotehnologija je bionici udahnula novi život. Na zahtjev čitatelja

24.10.2003, pet, 18:10, moskovsko vrijeme

U posljednjem desetljeću bionika je dobila snažan poticaj za novi razvoj, budući da moderne tehnologije omogućuju kopiranje minijaturnih prirodnih struktura s neviđenom točnošću. Istodobno, moderna bionika uvelike nije povezana s ažurnim dizajnom iz prošlosti, već s razvojem novih materijala koji kopiraju prirodne analoge, robotiku i umjetne organe.

Koncept bionike nije nimalo nov. Na primjer, prije 3000 godina Kinezi su pokušali usvojiti metodu izrade svile od insekata. Ali krajem dvadesetog stoljeća bionika je pronašla drugi vjetar; moderne tehnologije omogućuju kopiranje minijaturnih prirodnih struktura s neviđenom točnošću. Tako su prije nekoliko godina znanstvenici uspjeli analizirati DNK pauka i stvoriti umjetni analog svilene mreže - Kevlar. Ovaj pregledni materijal navodi nekoliko obećavajućih područja moderne bionike i predstavlja najpoznatije slučajeve posuđivanja iz prirode.

Pametna priroda

Glavna razlika između ljudskih inženjerskih struktura i onih koje je stvorila priroda je nevjerojatna energetska učinkovitost potonjih. Poboljšavajući se i razvijajući se milijunima godina, živi organizmi naučili su živjeti, kretati se i razmnožavati koristeći minimalnu količinu energije. Ovaj fenomen temelji se na jedinstvenom metabolizmu životinja i optimalnoj razmjeni energije između različitih oblika života. Dakle, posuđivanjem inženjerskih rješenja iz prirode, moguće je značajno povećati energetsku učinkovitost suvremenih tehnologija.

Prirodni materijali su ultra jeftini i količinski ih ima u izobilju, a njihova je “kvaliteta” mnogo bolja od onih koje su izradili ljudi. Stoga je materijal jelenjeg roga puno jači od najboljih primjeraka keramičkih kompozita koje su ljudi uspjeli razviti. Istovremeno, ljudi koriste prilično „glupe“ energetski intenzivne procese kako bi dobili određene superjake tvari, a priroda ih stvara na puno inteligentnije i učinkovitije načine. U tu svrhu koriste se okolne prirodne tvari (šećeri, aminokiseline, soli), ali uz korištenje “know-how” - originalnih dizajnerskih i inženjerskih rješenja, ultra učinkovitih organskih katalizatora, koji u mnogim slučajevima još nisu dostupni ljudsko razumijevanje. Bionika pak proučava i kopira prirodno znanje i iskustvo.

Bionika(Engleska imena - "biomimetika") je perspektivan znanstveni i tehnološki smjer za posuđivanje vrijednih ideja iz prirode i njihovu implementaciju u obliku inženjerskih i dizajnerskih rješenja, kao i novih informacijskih tehnologija.

Artikal bionika poznat pod različitim nazivima: na primjer, u Americi se taj izraz uobičajeno koristi "biomimetika", ali ponekad razgovaraju o biogeneza. Bit ovog perspektivnog znanstveno-tehnološkog smjera je posuditi vrijedne ideje iz prirode i implementirati ih u obliku originalnih inženjerskih i dizajnerskih rješenja, kao i novih informacijskih tehnologija.

U posljednjem desetljeću bionika je dobila značajan poticaj za novi razvoj. To je zbog činjenice da moderne tehnologije prelaze na giga- i nanorazinu i omogućuju kopiranje minijaturnih prirodnih struktura s dosad neviđenom točnošću. Suvremena bionika uglavnom je povezana s razvojem novih materijala koji kopiraju prirodne analoge, robotiku i umjetne organe.

Dizajn prirodnih struktura također se ne može usporediti s ljudskim pokušajima da dizajniraju nešto što tvrdi da je prirodno učinkovito. Oblik biološkog objekta (na primjer, zrelo stablo) obično se stvara kao rezultat dugotrajnog procesa prilagodbe, uzimajući u obzir dugogodišnju izloženost i prijateljskim (na primjer, podrška drugih stabala u šumi) i agresivnim čimbenici. Procesi rasta i razvoja uključuju interaktivnu regulaciju na staničnoj razini. Sve to zajedno osigurava nevjerojatnu trajnost proizvoda kroz cijeli životni ciklus. Takva prilagodljivost u procesu oblikovanja dovodi do stvaranja jedinstvene adaptivne strukture, u bionici nazvane inteligentni sustav. Istodobno, naša industrija još nema pristup tehnologijama za stvaranje inteligentnih sustava koji su u interakciji s okolinom i koji se mogu prilagoditi promjenom svojih svojstava.

Trenutno znanstvenici pokušavaju dizajnirati sustave s barem minimalnom prilagodljivošću okolini. Na primjer, moderni automobili opremljeni su brojnim senzorima koji mjere opterećenje pojedinih komponenti i mogu, primjerice, automatski mijenjati tlak u gumama. Međutim, programeri i znanost tek su na početku ovog dugog puta.

Obećanja inteligentnih sustava su uzbudljiva. Idealan inteligentni sustav moći će samostalno poboljšavati vlastiti dizajn i mijenjati svoj oblik na najrazličitije načine, primjerice dodavanjem materijala koji nedostaje određenim dijelovima strukture, promjenom kemijskog sastava pojedinih komponenti itd. Ali imaju li ljudi dovoljno zapažanja i inteligencije da uče od prirode?

Drugi programeri usredotočeni su na proučavanje prirodnih organizama. Na primjer, istraživači iz Bell Labs (Lucent Corporation) nedavno su otkrili visokokvalitetna optička vlakna u tijelu dubokomorskih spužvi iz roda Euplectellas (). Prema rezultatima ispitivanja pokazalo se da materijal iz kostura ovih 20-centimetarskih spužvi može prenijeti digitalni signal ništa lošije od modernih komunikacijskih kabela, dok je prirodno optičko vlakno mnogo jače od ljudskog vlakna zbog prisutnosti organskih vlakana. ljuska. Druga značajka koja je iznenadila znanstvenike je mogućnost formiranja takve tvari na temperaturi od oko nula stupnjeva Celzijusa, dok tvornice Lucent u tu svrhu koriste obradu na visokim temperaturama. Sada znanstvenici razmišljaju o tome kako povećati duljinu novog materijala, budući da kosturi morskih spužvi ne prelaze 15 cm.

Osim razvoja novih materijala, znanstvenici neprestano izvještavaju o tehnološkim otkrićima koja se temelje na “intelektualnom potencijalu” prirode. Na primjer, u listopadu 2003., istraživački centar Xerox Palo Alto razvio je novu tehnologiju mehanizma za uvlačenje za fotokopirne strojeve i pisače.

U uređaju AirJet programeri su kopirali ponašanje roja termita, gdje svaki termit samostalno odlučuje, ali se roj kreće prema zajedničkom cilju, kao što je izgradnja gnijezda.

Dizajniran u Palo Altu, tiskani krug ima višestruke zračne mlaznice, od kojih svaka radi neovisno bez naredbi iz središnjeg procesora, ali u isto vrijeme pridonosi cjelokupnom zadatku pomicanja papira. Uređaj nema pokretnih dijelova, što smanjuje troškove proizvodnje. Svaki tiskani krug sadrži 144 kompleta od 4 mlaznice usmjerene u različitim smjerovima, kao i 32 tisuće optičkih senzora i mikrokontrolera.

Ali najodaniji pristaše bionike su inženjeri koji dizajniraju robote. Danas je među programerima vrlo popularno stajalište da će u budućnosti roboti (više detalja) moći učinkovito djelovati samo ako budu što sličniji ljudima. Znanstvenici i inženjeri pretpostavljaju da će morati funkcionirati u urbanom i kućnom okruženju, odnosno u “ljudskom” interijeru - sa stepenicama, vratima i drugim preprekama točno određene veličine. Stoga minimalno moraju odgovarati osobi po veličini i principima kretanja. Drugim riječima, robot mora imati noge (kotači, gusjenice i sl. nisu prikladni za grad). Ali od koga kopirati dizajn nogu ako ne od životinja? U smjeru stvaranja uspravnih dvonožnih robota najdalje su odmakli znanstvenici sa Sveučilišta Stanford. Oni su gotovo tri godine eksperimentirali s minijaturnim šesteronožnim robotom, heksapodom, na temelju rezultata proučavanja sustava kretanja žohara.

Prvi heksapod konstruiran je 25. siječnja 2000. Sada dizajn radi vrlo brzo - brzinom od 55 cm (više od tri vlastite duljine) u sekundi - i također uspješno svladava prepreke.

Stanford je također razvio monopod za skakanje s jednom nogom veličine čovjeka koji je sposoban održavati nestabilnu ravnotežu tijekom neprestanog skakanja. Kao što znate, čovjek se kreće "padajući" s jedne noge na drugu i većinu vremena provodi na jednoj nozi. U budućnosti se znanstvenici sa Stanforda nadaju stvoriti dvonožnog robota sa sustavom hodanja poput ljudskog.

Prvi primjeri bionike

Gotovo svaki tehnološki problem s kojim se susreću dizajneri ili inženjeri odavno su uspješno riješila druga živa bića. Na primjer, proizvođači bezalkoholnih pića neprestano traže nove načine pakiranja svojih proizvoda. U isto vrijeme, obično stablo jabuke davno je riješilo ovaj problem. Jabuka se sastoji od 97% vode, nije upakirana u drveni karton, već u jestivu koru koja je dovoljno ukusna da privuče životinje da jedu voće i distribuiraju zrna.

Stručnjaci za bioniku razmišljaju na ovaj način. Kada naiđu na inženjerski ili dizajnerski problem, traže rješenje u neograničenoj veličini "znanstvene baze" životinja i biljaka.

Gustav Eiffel napravio je otprilike istu stvar kada je 1889. godine nacrtao crtež Eiffelovog tornja. Ova se struktura smatra jednim od najranijih jasnih primjera korištenja bionike u inženjerstvu.

Dizajn Eiffelovog tornja temelji se na znanstvenom radu švicarskog profesora anatomije Hermanna Von Meyera. Profesor je 40 godina prije izgradnje pariškog inženjerskog čuda pregledao strukturu kosti glave bedrene kosti na mjestu gdje se ona savija i pod kutom ulazi u zglob. Pa ipak, iz nekog razloga kost se ne lomi pod težinom tijela.

Von Meyer je otkrio da je glava kosti prekrivena zamršenom mrežom minijaturnih kostiju, zahvaljujući kojima se opterećenje nevjerojatno preraspoređuje po kosti. Ova mreža je imala strogu geometrijsku strukturu, što je profesor dokumentirao.

Godine 1866. švicarski inženjer Carl Cullman dao je teorijsku osnovu za von Meyerovo otkriće, a 20 godina kasnije prirodnu raspodjelu opterećenja pomoću zakrivljenih čeljusti koristio je Eiffel.

Još jednu poznatu posudbu napravio je švicarski inženjer Georges de Mestral 1955. Često je šetao sa svojim psom i primijetio da mu se na krzno stalno lijepe neke čudne biljke. Umoran od stalnog četkanja psa, inženjer je odlučio otkriti razlog zašto se korov lijepi za pseće krzno. Proučavajući fenomen, de Mestral je utvrdio da je to moguće zahvaljujući malim kukicama na plodovima kukolja (ime ovog korova). Kao rezultat toga, inženjer je shvatio važnost svog otkrića i osam godina kasnije patentirao je praktičan čičak, koji se danas naširoko koristi u proizvodnji ne samo vojne, već i civilne odjeće.

Priroda nudi inženjerima i znanstvenicima beskrajne mogućnosti za posuđivanje tehnologija i ideja. Prije ljudi nisu mogli vidjeti ono što im je doslovno pred nosom, no suvremena tehnička sredstva i računalno modeliranje pomažu nam da barem malo shvatimo kako svijet oko nas funkcionira i pokušamo kopirati neke detalje iz njega za vlastite potrebe .

Bionika u ljudskom životu

Kažu da se jednom u svakom stoljeću na Zemlji rodi genij. Takav genij bio je Leonardo da Vinci. Najveći umjetnik, kipar, matematičar, inženjer i anatom Leonardo da Vinci nastojao je pronaći istinu, spoznati je i opisati.

“Prirodu sam uzeo za mentora, učitelja svih učitelja.”

Zašto je ovaj veliki znanstvenik prirodu uzeo za svog učitelja?

Život u svom najprimitivnijem obliku pojavio se na Zemlji prije otprilike 2 milijarde godina. Nemilosrdna prirodna selekcija trajala je milijunima stoljeća, zahvaljujući kojoj su preživjeli najjači i najsavršeniji. Leonardo da Vinci prvi je predložio posuđivanje najboljeg iz prirode kako bi se proširile ljudske sposobnosti. Godine 1485. stvorio je mehanički leteći stroj - ornitoptel, čiji je princip rada preslikao od ptica. I premda čovjek tada nije uspio naučiti letjeti, to je označilo početak nove znanosti - bionike. Bionika je simbioza biologije i tehnologije.

Ako se povijest Zemlje - 4,5 milijardi godina - predstavi kao jedan dan, onda se ispostavlja da se Homo sapiens pojavio na planetu prije manje od minute. Doslovno je prošao djelić sekunde, a on se već zamišlja kao kreator i već može stvarati ništa gore od prirode. Sve donedavno, kad su izmišljali nešto novo, ljudi nisu imali pojma da to već postoji. Vi samo trebate vidjeti i primijeniti. Čovjek je 99% znanstvenih otkrića otkrio iz prirode. Sve što nas okružuje ima svoj prirodni analog.

Bionika(iz Βίον - život ) - primijenjeno o primjeni organizacijskih načela, svojstava, funkcija i struktura u tehničkim uređajima i sustavima . Jednostavno rečeno, bionika je veza I . Datum rođenja bionike: 13. rujna 1960.Bionika ima simbol: prekriženi skalpel, lemilo i integralni znak. Ovaj spoj biologije, tehnologije i matematike daje nam nadu da će znanost bionike prodrijeti tamo gdje nitko prije nije prodro i vidjeti ono što nitko prije nije vidio.

Čovjek je oduvijek sanjao o osvajanju neba. Ali bio je dostupan samo pticama. A ptice su bile te koje su ljudima dale ideju o letu.

Snovi o letenju i njihova stvarna realizacija vrlo su različite stvari. I unatoč hrabrim idejama, poput onih Leonarda da Vincija, čovječanstvo će ostati prikovano za zemlju još mnoga stoljeća. Proučavanje ptica, strukture njihovih krila i repa, dovelo je do izuma aviona. Građa ljudskog oka postavila je temelj za fotografski objektiv, a struktura cvata suncokreta dala je početak solarnim pločama. Dok je nakon šetnje češljao cvatove čička i krzno svog psa, slavni je dizajner izmislio čičak kopče. Insekti su znanstvenicima dali ideju o helikopterima. Ribe su inspirirale stvaranje podmornica. Korporacija MercedesBenz razvila je bioničko vozilo po uzoru na tijelo tropske ribe. Unatoč obliku kofera, stroj ima izuzetno nizak otpor zraka.

Svaki dan nailazimo na bioničke izume, a da toga nismo ni svjesni. U arhitekturi se najčešće nalaze principi preuzeti iz prirode. Na primjer, dizajn poznatog Eiffelovog tornja temelji se na strukturi ljudske bedrene kosti. Na glavi kosti ima mnogo potpornih točaka, zahvaljujući kojima se opterećenje na zglobu ravnomjerno raspoređuje. To omogućuje da zakrivljena femur nosi veliku tjelesnu težinu. Iste referentne točke mogu se naći u podnožju Eiffelovog tornja. Njegov dizajn smatra se arhitektonskim mjerilom za održivost.

Drugi toranj, Ostankino, također ima prirodni analog. Prepoznatljiva je njezina vitka silueta. Prototip Ostankinskog tornja je stabljika pšenice. Njegova sposobnost da se ne slomi pod težinom cvata činila je osnovu tornja.

Arhitekti se sve više okreću principima funkcioniranja živih organizama. Da bi razumio kako to funkcionira, dizajner mora proučiti biologiju. Ribe, ptice, biljke, pa čak i ljudsko tijelo postaju prirodni prototipovi arhitektonskih struktura.

Bionika ne stoji mirno. Ova znanost stvara pravu revoluciju. Obično promatranje i modeliranje može puno učiniti.Moje buduće zanimanje vezano je za strojarstvo. Strojarska industrija je najrobotiziranija. Po prvi put njegova praktična primjenaindustrijski robotidobio zahvaljujući američkim inženjerima D. Devolu i D. Engelbergu kasnih 50-ih i ranih 60-ih godina XX. stoljeća. Koriste se za izvođenje različitih tehnoloških procesa u cilju povećanja učinkovitosti poduzeća.

Dizajn robota može sadržavati jedan ili više manipulatora, dok sam manipulator može imati različitu nosivost, točnost pozicioniranja i stupanj slobode. Pri izradi industrijskog robota aktivno se koriste bionički modeli. Manipulator industrijskog robota sastoji se od određenog broja pomičnih karika (osovina) međusobno povezanih. Dizajniran je na principu udova člankonožaca. Što je više osi, to je dizajn robota svestraniji.Raspored i fleksibilnost spoja osi robota pomno su napravljeni prema ljudskom modelu (zglobni spoj). Osi manipulatora podešavaju se pomoću senzora. Slični su osjetilnim organima i reagiraju na svjetlost, položaj u prostoru

Priroda još uvijek čuva mnoge misterije, sklad njezinih kreacija uvijek je iznenađivao i iznenađivat će ljudski svijet. Ali pitanje je: “Hoćemo li imati vremena iskoristiti preostale “patente za divlje životinje”? S obzirom na brzinu kojom biljke i životinje nestaju s lica zemlje, a statistika neumoljivo kaže: godišnje - jedna vrsta životinja i dnevno - jedna vrsta biljaka - postavljeno pitanje zvuči vrlo alarmantno. U tom smislu, očuvanje rijetkih i ugroženih vrsta životinja i biljaka, održavanje okoliša u uvjetima povoljnim za život cjelokupnog života na Zemlji hitan je problem i ključ daljnjeg razvoja čovječanstva.

Bionika(od grčkog bion- element života, doslovno - živi), znanost koja graniči s biologijom i tehnologijom, rješava inženjerske probleme na temelju modeliranja strukture i vitalnih funkcija organizama.

U novije vrijeme rođena je znanost bionika (1960.), čiji je cilj pomoći ljudima da upoznaju “tajne” žive prirode. Priroda je stvorila neobično savršene životne mehanizme. Znanstvenike privlači brzina i princip kretanja dupina, kitova, lignji, pauka, krtice, klokana, umijeće leta ptica i kukaca, osobitosti organa vida muha, žaba, organa sluha meduza, “tajne” eholokatora šišmiša, termolokatora čegrtuša itd. i tako dalje.

Bionika je našla primjenu u područjima kao što su zrakoplovi i brodogradnja, astronautika, strojarstvo, arhitektura, izrada navigacijskih instrumenata, rudarstvo itd.

Bionika u građevinarstvu i industriji

Razmotrimo neka specifična postignuća bionike koja su već implementirana u praktične svrhe.

Pingvini se kreću kližući kroz snijeg, odgurujući se perajama. Motorne sanke razvijene su na istom principu na Politehničkom institutu Gorki. Ležeći na snijegu sa širokim dnom, ne stvara kolotečinu, ne klizi i ne zapinje.

Brodograditelji diljem svijeta već dugo obraćaju pažnju na kruškoliki oblik glave kita, koji je prilagođeniji kretanju u vodi nego pramci modernih brodova u obliku noža. U usporedbi s konvencionalnim brodovima, parobrod cetacean pokazao se ekonomičnijim.

Konusni se nalaze u strukturama kruna i debla drveća, gljiva. Upravo takav oblik imaju kombajni za iskopavanje ugljena. Ovo je optimalan oblik za otpornost na opterećenje vjetrom i gravitaciju. Arhitekti često koriste strukture u obliku stošca (TV toranj Ostankino.)

Strukture koje je stvorila priroda mnogo su savršenije od onoga što ljudi do sada mogu učiniti.

Svijet životinja koje žive pod zemljom je bogat i raznolik. Gliste i krtice imaju nevjerojatne prilagodbe pomoću kojih prave podzemne prolaze.

Oni su od velikog interesa pri stvaranju podzemnih jedinica za kopanje. Na primjer, razvijen je originalni model koji, krećući se pod zemljom poput krtice, probija tunel s glatkim, gustim zidovima.

Bionika je preuzela princip strukture stražnjeg uda od vodozemaca. Utjelovljujući to u predmetu kao što su peraje.

Ovo je samo nekoliko primjera kako ljudi primjenjuju biološke modele. Ali životinje imaju i mnoga druga svojstva koja koriste ili mogu koristiti ljudi: ultrazvučni vid šišmiša, eholokacija dupina (na udaljenosti od 20-30 m dupin točno pokazuje mjesto gdje je upala kuglica promjera 4 mm pao).

Prošle godine, dok sam dovršavao svoj projekt na temu: „Moja škola br. 2 budućnosti“, suočio sam se s koliko kuća, zgrada i građevina u suvremenom svijetu ima koji se skladno stapaju s prirodom. Počeo sam tražiti takve projekte na Internetu i na moje iznenađenje otkrio sam da postoji znanost koja vam omogućuje spajanje žive prirode s tehnologijom, zove se bionika.Bionika (od grčkog BION - živi) je znanost koja je pomogla čovjeku da primijeni prirodne zakone u tehnološkom napretku. Mnogo je primjera za to, u to sam uvjeren. Sada, hodajući gradom, točno znam gdje je u kojoj strukturi primijenjeno znanje o prirodi, na primjer, cijevi kotlovnice (vidi dodatak) po analogiji se poklapaju sa stabljikama biljaka koje se ne lome kad su udari vjetra.Osim toga, naučio sam da se bionika dijeli na vrste:

Biološka bionika, u kojoj čovjek proučava prirodu, kako je sve u njoj uređeno, zašto i za koju svrhu je tako uređeno;

Teorijska bionika, koja pomoću matematičkih primjera može izračunati strukturu prirode;

Tehnička bionika, koja koristi teorijsku bioniku za izgradnju neke vrste nacrta, na primjer, robota.

Općenito, koliko ja razumijem, bionika je kombinirala nekoliko znanosti - biologiju, crtanje, fiziku, kemiju, matematiku, elektroniku itd. Da bi izgradio avion, osoba je morala dugo promatrati ptice, proučavati strukturu njihovih krila, proučavati strukturu njihovih krila zatim nacrtajte i dizajnirajte takav aparat koji bi mogao letjeti. Usput, Leonardo da Vinci uspio je izgraditi prvi leteći stroj s mahanjem krila. Crteži su preživjeli do danas, a živio je u 15. stoljeću.Ova znanost nije nimalo nova, kao što vidimo iz primjera, čovjek u svim svojim kreacijama crpi inspiraciju iz žive prirode. Također ću pokušati izraditi vlastiti projekt koristeći znanje iz biologije.Mislim da je tema koju sam odabrao relevantna, jer, po mom mišljenju, ljudi trebaju živjeti u skladu i čuvati prirodu za buduće generacije.

Metodologija istraživanja

Iz priča Ajgul Minirasimovne u lekcijama Svijet oko nas zaključio sam da su se ljudi u posljednje vrijeme barbarski odnosili prema okolišu, zlorabili prirodne resurse i sjekli šume. Ali kada sam počeo raditi na temi “Bionika”, vidio sam i uvjerio se da ljudi mogu živjeti bez štete prirodi i životinjama. Reći ću vam kako sam ja ovo shvatio.

Arhitektonska bionika

Dakle, malo povijesti: prvi je prirodne oblike u gradnji koristio Antonio Gaudi početkom 19. stoljeća. Tek 1960. godine na Vijeću znanstvenika u Daytoni bionika je priznata kao posebna znanost. Ima svoj simbol (vidi prilog) - skalpel i lemilo, povezani integralnim znakom. Skalpel je simbol biologije, lemilo je simbol tehnike, a integral je znak beskonačnosti.Kao što sam rekao gore, postoje mnoge primjene bionike u građevinarstvu, ali ja ću vam pokazati, po mom mišljenju, najzanimljivije:Arhitekt Gaudi zamislio ga je 1883., gradnja bi trebala biti dovršena 2026., sto godina nakon njegove smrti.Kao što vidimo, stupovi su poput stabala s granama koje čvrsto drže krov zgrade.Njegov krov je dizajniran u obliku krila koja se otvaraju i zatvaraju, štiteći zgradu od jakog sunčevog svjetla. Autora je na ovaj projekt inspiriralo obližnje jezero Michigan s brojnim brodovima i jedrima.Osnova strukture je egzoskeletna struktura, zahvaljujući kojoj zrak prolazi kroz cijelu zgradu.Izgrađena 2004. godine. Po meni, ovo je najskladniji spoj s prirodom. Zgrada u obliku cijevi glatko se savija oko neravnina krajolika.Izgleda kao da je školjku izbacilo na obalu. Ljuska zgrade nalikuje koži životinje koja svjetluca na suncu.iMislim da je ovo zgrada budućnosti. Alge unutar prozirnih stakala,

opskrbljen hranjivim tvarima i ugljičnim dioksidom. Oni proizvode bioplin kojim se zgrada opskrbljuje energijom i toplinom.Simbol je Australije, s tri strane okružena vodom. Podsjeća na ogroman brod koji punim jedrima leti u susret vjetru.Kao što možemo vidjeti iz gore navedenih primjera, zgrade doista ili simboliziraju divlje životinje ili su se stopile s lokalnim krajolikom. Ova činjenica potvrđuje da bionika postoji u arhitekturi i građevinarstvu, štoviše, ona čini svijet oko nas skladnim i lijepim našim očima.

Bionika u dizajnu

Postoje mnoge primjene bionike u dizajnu. U suvremenom svijetu dizajneri nastoje prostor oko nas učiniti što prirodnijim za čovjeka, kako bi u njemu bilo ugodno živjeti, opuštati se, raditi... Pronašao sam nekoliko opcija kako dizajneri primijeniti znanje o bionici u praksi, evo nekih od njih njih, više ili manje jednostavno:

Stolica u obliku smrznutog hrastovog lista, mislim da je vrlo udobna i lijepa.

Abažur u obliku bundeve, domaći i ugodan.

Unutrašnjost je uređena u obliku slikovite šume.

Izabrao sam ovaj primjer s razlogom, čini mi se da je to idealna opcija, jer čovjek dođe kući da se odmori, a ispada da usred šumske čistine čak i ovaj mali stol podsjeća na stablo s grane, zelene i bijele boje opuštaju, čine zrak prozirnim. Živo zelenilo okolo čini atmosferu ugodnijom.Zahvaljujući otkriću znanosti bionike, ljudi su počeli crpiti inspiraciju iz prirode. Drvo koje stoji pored kuće može dovesti do stvaranja stola, stolice, ormarića itd. Tako u naš dom dolazi raspoloženje, udobnost i boje koje oduševljavaju naše oči. Nehotično oko sebe reproduciramo djelić prirode, dragi kutak u betonskoj džungli, živimo u skladu s okolinom ne narušavajući ravnotežu.

Čudesna tehnologija. Složeno u jednostavnom

Ranije sam rekao kako su ljudi još u davnim vremenima špijunirali žive organizme i pokušavali napraviti nešto slično, na primjer, krila, pjev ptica, alate u obliku kljova itd.Dakle, ništa se nije promijenilo od tada, čovjek do danas proučava i špijunira građu živih bića, ponavlja sve što je korisno za ljude. Jednog vedrog ljetnog dana 1948. izumitelj Georges de Mestral šetao je sa svojim psom. Nakon šetnje primijetio je bodlje na svojim hlačama i svom ljubimcu, a onda ih je odlučio pogledati pod mikroskopom i ugledao mnogo kukica koje su se zakačile za niti odjeće i vune. Nakon toga, de Mestral je odlučio napraviti kopču čiji bi dizajn funkcionirao po ovom principu. Konzultirao se s tekstilnim stručnjacima, no mnogi ga nisu razumjeli. Napokon se našao jedan tkalac koji je ručno ispleo dvije trake (jednu s kukama, drugu s petljama). Tako se pojavila poznata čičak kopča koju svakodnevno zakopčavamo i otkopčavamo na jakni, kapi i cipelama.

Projekt

Nakon što sam se upoznao s ovom temom, počeo sam stvarati vlastiti objekt. Okolo je veliki broj stambenih zgrada. Oni su neophodni jer ljudi moraju negdje živjeti i ne zauzimaju puno prostora. Stoga moram smisliti nešto, poput takve kuće, posuditi nešto od prirode. I na pamet mi je pala misao - saće pčela. Zašto ne? Neobično i praktično. Što je s oblikom šesterokuta? Ljudi žive i u okruglim i u trokutastim kućama. I počela sam crtati. I ovo je ono što sam dobio.Čini mi se da takve kuće treba graditi tamo gdje se često događaju potresi. Solarni paneli se mogu postaviti na krov kako bi zadovoljili potrebe zgrade i spriječili nakupljanje snijega zimi, već topljenje.

Proizlaziti

Tijekom svog istraživanja došao sam do zaključka da nova znanost bionike postoji posvuda u našim životima i ima velike koristi za ljude.Moja supervizorica Aigul Minirasimovna i ja proučavale smo pozitivne i negativne aspekte utjecaja bionike na vanjski svijet i odrazile to u obliku ove tablice.

UTJECAJ	KVALITETE
O izgledu fasada, zgrada, zgrada i sl.	+ + +
O okolišu (u smislu ekologije)	+ + +
Na raspoloženje osobe	+ + +
Za učinkovitost u smislu financijskih troškova	+ -
Biti u skladu s okolinom	+ + +
Raznolikost, razlika u odnosu na uobičajene kutije - sive zgrade, četvrtasti stolovi, taburei...	+ + +
O budućnosti svijeta (tj. kako će svijet izgledati za nekoliko godina)	+ + +

Iz tablice je vidljivo da nova znanost ima uglavnom pozitivne učinke na prirodu i ljude.

Opis prezentacije po pojedinačnim slajdovima:

1 slajd

Opis slajda:

Izvršila: Olesya Kryukova, učenica 11. razreda Voditelj: G. A. Voitikhina profesorica kemije i biologije

2 slajd

Opis slajda:

Relevantnost studije: U svakoj tvorevini Prirode vidimo najviši stupanj svrhovitosti, pouzdanosti, snage, ekonomičnosti, a pritom je raznolikost oblika i dizajna prirodnih tvorevina beskrajna. Ova sinteza biologije i ljudskog uma otkriva nam svijet biljaka i životinja kao neiscrpan izvor novih ideja za razne oblike modeliranja.

3 slajd

Opis slajda:

4 slajd

Opis slajda:

Cilj: proučavanje prirode kao briljantnog dizajnera, inženjera, umjetnika i velikog graditelja.

5 slajd

Opis slajda:

Ciljevi: Dok proučavate živuću radionicu prirode, saznajte što proučava znanost bionike. Povijest njegovog razvoja, simboli, pravci bionike, izgledi za razvoj znanosti. Proučiti literaturu i internetske izvore o ovoj problematici; Provoditi promatranje u prirodi, fotografirati i proučavati prirodne objekte. Razviti sposobnost pronalaženja potrebnog materijala u obrazovnim i referentnim publikacijama, Internetu i pravilno prezentirati materijal; Pripremite izlaganje o ovoj problematici i govor na znanstvenoistraživačkoj tribini.

6 slajd

Opis slajda:

Sadržaj projekta: Što proučava bionika? Bionički simbol. Rodonačelnik bionike. Vrste bionike. Modeliranje živih organizama. Smjerovi bionike. Primjeri korištenja principa rada i dizajna bioloških objekata u bionici. Bionički naglasak na humanoidnim robotima. Trijumf bionike - umjetna ruka. Izgledi za razvoj bionike. Izvori informacija

7 slajd

Opis slajda:

Što proučava bionika? Bionika je znanost o korištenju znanja o dizajnu, principu i tehnološkom procesu živog organizma u tehnici. Formalna godina rođenja bionike smatra se 1960.

8 slajd

Opis slajda:

Simbol bionike Bionički znanstvenici odabrali su za svoj amblem skalpel i lemilicu, spojene integralnim znakom, a njihov je moto bio “Živi prototipovi - ključ nove tehnologije”. Ovaj spoj biologije, tehnologije i matematike daje nam nadu da će znanost bionike prodrijeti tamo gdje nitko prije nije prodro i vidjeti ono što nitko prije nije vidio.

Slajd 9

Opis slajda:

Leonardo da Vinci smatra se rodonačelnikom bionike. Njegovi crteži i dijagrami zrakoplova temeljili su se na strukturi ptičjeg krila. U naše vrijeme, prema crtežima Leonarda da Vincija, ornitopter je više puta modeliran. Crtež aviona Leonarda da Vincija

10 slajd

Opis slajda:

Ornitopter Pojam "ornitopter" dolazi od grčkih riječi ornithos, što znači ptica, i pteron, što znači krilo. Ornitopter je letjelica koja se kreće mahanjem krilima. Spominjanja ljudi koji su sposobni letjeti poput ptica uz pomoć umjetnih krila nalaze se, na primjer, u mitovima drevne Grčke.

11 slajd

Opis slajda:

Vrste bionike: biološka bionika, koja proučava procese koji se odvijaju u biološkim sustavima; teorijska bionika, koja gradi matematičke modele tih procesa; tehnička bionika, koja primjenjuje teorijske modele bionike za rješavanje inženjerskih problema. Srebrno paukovo zračno zvono Halleyevo ronilačko zvono

12 slajd

Opis slajda:

Priroda zna najbolje. U posljednjem desetljeću bionika je dobila značajan poticaj za novi razvoj. To je zbog prijelaza modernih tehnologija na giga- i nano-razinu i omogućuje kopiranje prirodnih struktura s neviđenom točnošću. Upravo u tom području, koje graniči sa sjecištem biologije i tehnologije, dolazi do najvećih otkrića našeg vremena.

Slajd 13

Opis slajda:

Slajd 14

Opis slajda:

Arhitektonska bionika Arhitektonska i građevinska bionika proučava zakonitosti nastanka i formiranja strukture živih tkiva, analizira strukturne sustave živih organizama na principu uštede materijala, energije i osiguranja pouzdanosti.

15 slajd

Opis slajda:

Što je zgrada u bioničkom stilu? Hobitske kuće izgrađene su prema svim zakonima bionike. Zgrade u bioničkom stilu su izvan pravilne geometrije. U bionici su zidovi poput živih membrana. Plastični i produženi zidovi i prozori otkrivaju silu opterećenja usmjerenu odozgo prema dolje i silu otpora materijala koji joj se suprotstavlja. Zahvaljujući ritmičkoj igri izmjenjivanja konkavnih i konveksnih površina zidova zgrada, čini se da zgrada diše. Ovdje zid više nije samo pregrada, on živi kao organizam.

16 slajd

Opis slajda:

Slajd 17

Opis slajda:

Neurobionika Glavna područja neurobionike su proučavanje živčanog sustava ljudi i životinja te modeliranje živčanih stanica-neurona i neuronskih mreža. To omogućuje poboljšanje i razvoj elektroničke i računalne tehnologije.

18 slajd

Opis slajda:

Bionika je svoju široku primjenu našla gotovo posvuda: u modi, u medicini, u dizajnu određenih predmeta, u plesu.

Slajd 19

Opis slajda:

1. Zatvarač. Posljednjih godina bionika je potvrdila da je većinu ljudskih izuma priroda već "patentirala". Takvi izumi 20. stoljeća kao što su patentni zatvarači i čičak kopče napravljeni su na temelju strukture ptičjeg pera. Pernate brade različitih redova, opremljene kukama, pružaju pouzdano prianjanje. Primjeri korištenja principa rada i dizajna bioloških objekata u bionici

20 slajd

Opis slajda:

2. Izum čičak spojki Još jednu poznatu posudbu napravio je švicarski inženjer George de Mestral 1955. godine. Često je šetao sa svojim psom i primijetio da mu se na krzno stalno lijepe neke čudne biljke. Umoran od stalnog četkanja psa, inženjer je odlučio otkriti razlog zašto se korov lijepi za pseće krzno. Proučavajući fenomen, de Mestral je utvrdio da je to moguće zahvaljujući malim kukicama na plodovima kukolja (ime ovog korova). Kao rezultat toga, inženjer je shvatio važnost svog otkrića i osam godina kasnije patentirao je praktičan "Velcro" plod Cocklebur na čičak kopči za košulju

21 slajd

Opis slajda:

3. Eiffelov toranj Dizajn Eiffelovog tornja temelji se na znanstvenom radu švicarskog profesora anatomije Hermanna Von Meyera. Profesor je 40 godina prije izgradnje pariškog inženjerskog čuda pregledao strukturu kosti glave bedrene kosti na mjestu gdje se ona savija i pod kutom ulazi u zglob. Pa ipak, iz nekog razloga kost se ne lomi pod težinom tijela. Struktura kosti Baza Eiffelovog tornja podsjeća na strukturu kostiju glave bedrene kosti

22 slajd

Opis slajda:

4. Kućište torpeda Zahvaljujući proučavanju hidrodinamičkih karakteristika kitova i riba, bilo je moguće stvoriti posebno kućište torpeda, koje uz istu snagu motora omogućuje povećanje brzine za 20 - 25%.

Slajd 23

Opis slajda:

5. Brod nalik kitu Japanski inženjeri i biolozi su brojnim eksperimentima utvrdili da je oblik tijela kita savršeniji od oblika modernih brodova. Izgrađeno je veliko oceansko plovilo nalik kitu, a prednosti novog dizajna su se odmah osjetile. Uz smanjenje snage motora za četvrtinu, brzina i nosivost ostali su isti.

24 slajd

Opis slajda:

6. Motorne sanke “Pingvin” Bionički princip također je osnova za dizajn motornih sanjki “Pingvin”. U potpunosti opravdava svoje ime. Kako se pingvini kreću kroz rahli snijeg? Na trbuhu, odgurujući se od snijega perajama, poput skijaških štapova. Također, ležeći na snijegu svojim dnom, mehanički "Pingvin" klizi po površini snijega.

25 slajd

Opis slajda:

6. Tvorničke cijevi Stabljike žitarica mogu izdržati velika opterećenja, a da se ne slome pod težinom cvata. Ako ih vjetar savije prema tlu, brzo vraćaju svoj okomiti položaj. u cemu je tajna Ispada da je njihova struktura slična dizajnu modernih visokih tvorničkih cijevi - jedno od najnovijih dostignuća inženjerstva. Obje strukture su iznutra šuplje. Niti sklerenhima stabljike biljke djeluju kao uzdužno pojačanje. Internodije stabljika su prstenovi krutosti.

26 slajd

Opis slajda:

U Stuttgartu je kreiran novi eksperimentalni “bionički Mercedesov automobil” koji izgleda točno poput ribe! Mercedesov tim započeo je rad na projektu uvođenjem tropske ribice u akvarij. Nakon što su je proučili iznutra i izvana, inženjeri su napravili točan model ribe i poslali ga u zračni tunel na puhanje. Inženjeri su također obratili pozornost na riblje ljuske - šesterokutne ljuske tvore izdržljivu površinu s minimalnom težinom. Ako se primijeni slična tehnologija, na primjer, kod oblikovanja vanjskih ploča vrata, njihova krutost će se povećati za 40%. A ako cijelo tijelo učinite ljuskavim, postat će za trećinu lakši od tradicionalnog, bez gubitka snage! 7. “Bionički Mercedesov automobil”,

Slajd 27

Opis slajda:

28 slajd

Opis slajda:

Slajd 29

Opis slajda:

30 slajd

Opis slajda:

31 slajd

Opis slajda:

32 slajd

Opis slajda:

Slajd 33

Opis slajda:

Slajd 34

Opis slajda:

35 slajd

Opis slajda:

36 slajd

Opis slajda:

Slajd 37

Opis slajda:

Bionika se fokusira na humanoidne robote Kao što znate, najodaniji pristaše bionike su inženjeri koji dizajniraju robote. Danas je vrlo popularno gledište među programerima da će roboti u budućnosti moći učinkovito funkcionirati samo ako budu što sličniji ljudima. Programeri bionike polaze od činjenice da će roboti morati funkcionirati u urbanim i kućnim uvjetima, odnosno u "ljudskom" okruženju - sa stepenicama, vratima i drugim preprekama određene veličine. Stoga minimalno moraju odgovarati osobi po veličini i principima kretanja. Drugim riječima, robot mora imati noge, a kotači, gusjenice i sl. nisu nimalo prikladni za grad. A od koga da kopiramo dizajn nogu, ako ne od životinja? Minijaturni, oko 17 cm dug šesteronožni robot (heksapod) sa Sveučilišta Stanford već trči brzinom od 55 cm/s