Нанотехнології вдихнули нове життя у біоніку. На прохання читачів
24.10.2003, Пт, 18:10, Мск
В останнє десятиліття біоніка отримала сильний імпульс новому розвитку, оскільки сучасні технології дозволяють копіювати мініатюрні природні конструкції з небувалою раніше точністю. У той же час сучасна біоніка багато в чому пов'язана не з ажурними конструкціями минулого, а з розробкою нових матеріалів, що копіюють природні аналоги, робототехнікою та штучними органами.Концепція біоніки аж ніяк не нова. Наприклад, ще 3000 років тому китайці намагалися запозичити у комах спосіб виготовлення шовку. Але наприкінці ХХ століття біоніка набула другого дихання, сучасні технології дозволяють копіювати мініатюрні природні конструкції з небувалою раніше точністю. Так, кілька років тому вчені змогли проаналізувати ДНК павуків та створити штучний аналог шовкоподібної павутини – кевлар. У цьому оглядовому матеріалі перераховано кілька перспективних напрямів сучасної біоніки та наведено найвідоміші випадки запозичень у природи.
|
Головна відмінність людських інженерних конструкцій від тих, що створила природа, полягає у неймовірній енергоефективності останніх. Удосконалюючись та еволюціонуючи протягом мільйонів років, живі організми навчилися жити, пересуватися та розмножуватися з використанням мінімальної кількості енергії. Цей феномен заснований на унікальному метаболізмі тварин і оптимальному обміні енергією між різними формами життя. Таким чином, запозичуючи у природи інженерні рішення, можна суттєво підвищити енергоефективність сучасних технологій.
Природні матеріали наддешеві і поширені у величезній кількості, а їхня «якість» значно краща за ті, що зроблені людиною. Так, матеріал оленього рогу значно міцніший за найкращі зразки керамічного композиту, які вдається розробити людям. При цьому людина використовує досить «тупі» енергоємні процеси для отримання тих чи інших надміцних речовин, а природа робить їх набагато інтелектуальнішими та ефективнішими засобами. Для цього використовуються навколишні натуральні речовини (цукри, амінокислоти, солі), але із застосуванням «ноу-хау» — оригінальних дизайнерських та інженерних рішень, надефективних органічних каталізаторів, які в багатьох випадках поки що не доступні розумінню людини. Біоніка, у свою чергу, займається вивченням та копіюванням природних «ноу-хау».
Біоніка(англомовні назви – «біоміметика») – багатообіцяючий науково-технологічний напрям із запозичення у природи цінних ідей та реалізації їх у вигляді конструкторських та дизайнерських рішень, а також нових інформаційних технологій. Предмет біонікивідомий під різними назвами: наприклад, в Америці зазвичай використовується термін «біоміметика», але іноді говорять про біогенезі. Суть цього перспективного науково-технологічного напряму полягає в тому, щоб запозичувати у природи цінні ідеї та реалізовувати їх у вигляді оригінальних конструкторських та дизайнерських рішень, а також нових інформаційних технологій. Останнім десятиліттям біоніка отримала значний імпульс до нового розвитку. Це пов'язано з тим, що сучасні технології переходять на гіга- та нанорівень і дозволяють копіювати мініатюрні природні конструкції з небувалою точністю. Сучасна біоніка здебільшого пов'язана з розробкою нових матеріалів, що копіюють природні аналоги, робототехнікою та штучними органами. |
Дизайн природних конструкцій теж не йде в жодне порівняння зі спробами людини сконструювати щось претендує на природну ефективність. Форма біологічного об'єкта (наприклад, дорослого дерева) зазвичай створюється внаслідок тривалого адаптивного процесу, з урахуванням багаторічного впливу як дружніх (наприклад, підтримка з боку інших дерев у лісі), і агресивних чинників. Процеси зростання та розвитку включають інтерактивне регулювання на клітинному рівні. Все це разом забезпечує неймовірну міцність виробу протягом усього життєвого циклу. Така адаптивність у процесі формоутворення призводить до створення унікальної адаптивної структури, яка називається в біоніці. інтелектуальною системою. У той же час нашої промисловості поки що недоступні технології створення інтелектуальних систем, які взаємодіють із навколишнім середовищем та можуть пристосовуватися, змінюючи свої властивості.
В даний час вчені намагаються конструювати системи хоча б з мінімальною пристосовністю до навколишнього середовища. Наприклад, сучасні автомобілі обладнані численними сенсорами, які вимірюють навантаження на окремі вузли та можуть, наприклад, автоматично змінити тиск у шинах. Однак розробники та наука тільки на початку цього довгого шляху.
Перспективи інтелектуальних систем зачаровують. Ідеальна інтелектуальна система зможе самостійно вдосконалювати власний дизайн і змінювати свою форму найрізноманітнішими способами, наприклад, додаючи відсутній матеріал у певні частини конструкції, змінюючи хімічний склад окремих вузлів тощо. Але чи вистачить у людей спостережливості та розуму, щоб навчитися у природи?
|
Біоніка у житті людини
Кажуть, що раз на століття на Землі народжується геній. Таким генієм був Леонардо да Вінчі. Найбільший художник, скульптор, математик, інженер та анатом Леонардо да Вінчі прагнув знайти істину, пізнати та описати її.
"У наставниці собі я взяв природу - вчительку всіх вчителів".
Чому цей великий учений у вчителя собі взяв природу?
Життя у найпримітивнішій формі виникло Землі близько 2 млрд. років тому вони. Мільйони століть тривав нещадний природний відбір, внаслідок якого вижили найсильніші та найдосконаліші. Запозичити найкраще у природи, щоб розширити можливості людини першим і запропонував Леонардо да Вінчі. У 1485 році він створив механічний літальний апарат – орнітоптель, принцип роботи якого він скопіював у птахів. І хоч тоді людині не вдалося навчитися літати, але це започаткувало нову науку – біоніки. Біоніка – це симбіоз біології та техніки.
Якщо історію Землі – 4,5 млрд. років – уявити як один день, то вийде, що людина розумна з'явилася на планеті менше хвилини тому. Минули буквально частки секунди, а він уже уявив себе творцем і вже може створювати не гірше за природу. Донедавна, вигадуючи нове, людина не здогадувалася, що це вже існує. Треба тільки побачити та застосувати. 99% наукових відкриттів людина підглянула у природи. Все, що нас оточує, має свій природний аналог.
Біоніка(від Βίον - живе ) - прикладна про застосування в технічних пристроях та системах принципів організації, властивостей, функцій та структур . Простіше кажучи, біоніка - це поєднання і . Дата народження біоніки: 13 вересня 1960 року.Біоніка має символ: схрещені скальпель, паяльник і знак інтеграла. Цей союз біології, техніки та математики дозволяє сподіватися, що наука біоніка проникне туди, куди ще не проникав ніхто, і побачить те, чого не бачив ще ніхто.
Людина завжди мріяла підкорити небо. Але воно було доступне лише птахам. І саме птахи подарували людям ідею польоту.
Мрії про польоти та їхнє реальне втілення – це дуже різні речі. І незважаючи на сміливі ідеї, такі як у Леонардо да Вінчі, людство ще довгі століття залишалося б прикуто до землі. Вивчення птахів, будови їхніх крил і хвоста призвело до того, що людина винайшла літак. Будова ока людини започаткувала фотооб'єктив, будову суцвіття соняшника – сонячних батарей. Вичісуючи суцвіття реп'яха та вовни свого собаки після прогулянки, знаменитий дизайнер винайшов застібки-липучки. Комахи підказали вченим ідею про гелікоптери. Риби наштовхнули створення підводних човнів. Компанія MercedesBenz розробила біонічне транспортний засіб, скопійований з тропічної риби-кузовка. Незважаючи на свою валізу форму, машина має вкрай низький опір повітря.
Ми стикаємося щодня з біонічними винаходами, навіть не підозрюючи про це. Найчастіше принципи, прийняті у природи, трапляються в архітектурі. Наприклад, у конструкції знаменитої Ейфелевої вежі лежить будова стегнової кістки людини. На головці кістки є безліч опорних точок, завдяки їм навантаження на суглоб розподіляється рівномірно. Це дозволяє вигнутій стегнової кістки витримувати велику вагу тіла. Такі самі опорні точки можна знайти і в основі Ейфелевої вежі. Її конструкція вважається архітектурним зразком стійкості.
Природний аналог є і в іншої вежі – Останкінської. Її стрункий силует впізнаємо. Прототипом Останкінської вежі є стебло пшениці. Його здатність не ламатися під вагою суцвіття та лягли в основу вежі.
Архітектори все частіше звертаються до принципів функціонування живих організмів. Щоб зрозуміти, як це працює, конструктору доводиться вивчати біологію. Природними зразками архітектурних конструкцій стають риби, птахи, рослини і навіть людське тіло.
Біоніка не стоїть дома. Ця наука творить справжню революцію. Звичайне спостереження, моделювання здатне багато на що.Моя майбутня професія пов'язана із машинобудуванням. Машинобудівна галузь є найбільш роботизованою. Вперше своє практичне застосуванняпромислові роботиотримали завдяки американським інженерам Д. Деволу та Д. Енгельбергу наприкінці 50-х на початку 60-х років ХХ століття. Їх використовують до виконання різних технологічних процесів із підвищення ефективності діяльності підприємства.
У конструкції робот може містити один або кілька маніпуляторів, при цьому сам маніпулятор може мати різну вантажопідйомність, точність позиціонування, ступінь свободи. Під час створення промислового робота активно використовують біонічні моделі. Маніпулятор промислового робота складається з певної кількості рухомих з'єднаних один з одним ланок (осей). Він влаштований за принципом кінцівок членистоногих. Чим більше осей, тим універсальніша конструкція у робота.Розташування та гнучкість з'єднання осей робота були ретельно зроблені за людським зразком (сполучення суглобів). Регулювання осей маніпулятора відбувається за допомогою датчиків. Вони аналогічні органам почуттів і реагують світ, становище у просторі
Природа зберігає ще безліч загадок, гармонія її творінь завжди дивувала і дивуватиме світ людини. Але ось питання: «Чи встигнемо ми скористатися «патентами живої природи», що залишилися? Враховуючи темпи, з якими рослини та тварини зникають з лику землі, а статистика невблаганно констатує: щорічно – один вид тварин і щодня – один вид рослин – поставлене питання звучить дуже тривожно. У зв'язку з цим збереження рідкісних і зникаючих видів тварин і рослин, підтримання навколишнього середовища в умовах, сприятливих для життя всього живого на Землі, є насущною проблемою і запорукою подальшого розвитку людства.
Біоніка(Від грец. biоn- Елемент життя, буквально - живий), наука, прикордонна між біологією і технікою, що вирішує інженерні завдання на основі моделювання структури і життєдіяльності організмів.
Зовсім недавно народилася наука біоніка (1960 р.), мета якої — допомогти людині перейняти «секрети» у живої природи. Природа створила надзвичайно досконалі живі механізми. Вчених приваблює швидкість і принцип пересування дельфінів, китів, кальмарів, павуків, кротів, кенгуру, мистецтво польоту птахів і комах, особливості органів зору мух, жаб, органів слуху медузи, «секрети» ехолокаторів кажанів, термолокаторів гримучих змій і т.д. і т.п.
Біоніка знайшла застосування у таких сферах діяльності як літако- та кораблебудування, космонавтика, машинобудування, архітектура, навігаційне приладобудування, гірнича справа та ін.
Біоніка у будівництві та промисловості
Розглянемо деякі конкретні досягнення біоніки, які вже реалізовані в практичних цілях.
Пінгвіни пересуваються, ковзаючи снігом, відштовхуючись ластами. Снігохідна машина була розроблена за таким же принципому Горьківському політехнічному інституті. Лежачи на снігу широким днищем вона не утворює колію, не буксує і не вязне.
Суднобудівники в усьому світі давно вже звернули увагу на грушеподібну форму голови кита, більш пристосовану до переміщення у воді, ніж ножі носи сучасних суден. Порівняно зі звичайними суднами китоподібний пароплав виявився економічнішим.
Конусоподібні форми зустрічаються в конструкціях крон і стовбурів дерев, грибів. Саме таку форму мають вугледобувні комбайни. Це оптимальна форма для опору вітровим навантаженням та дії сили тяжіння. Архітектори нерідко використовують конусоподібні конструкції (Останкінська телевежа.)
Споруди, створені природою, набагато досконаліші за те, що поки що вміє робити людина.
Багатий і різноманітний світ тварин, що мешкають під землею. Дощові черв'яки, кроти мають дивовижні пристрої, за допомогою яких вони прокладають підземні ходи.
Вони представляють великий інтерес при створенні підземних агрегатів, що риють. Розроблено, наприклад, оригінальну модель, яка, рухаючись під землею подібно до крота, пробиває тунель з гладкими щільними стінками.
Біоніка взяла від земноводних принцип будови задньої кінцівки. Втіливши це у такому предметі, як ласти.
Це лише невеликий ряд прикладів того, як людина застосовує біологічні моделі. Але тварини мають і багато інших властивостей, які використовуються, або можуть бути використані людиною: ультразвукове бачення кажанів, ехолокація дельфінів (на відстані 20-30 м дельфін безпомилково вказує місце, де впала дробинка діаметром 4 мм).
Минулого року, під час виконання мого проекту на тему: «Моя школа №2 майбутнього», я зіткнувся з тим, як багато у сучасному світі будинків, будівель, споруд, які гармонійно зливаються із природою. І я почав пошук в Інтернеті таких проектів, і на свій подив зробив для себе відкриття, що є така наука, яка дозволяє поєднати живу природу з технікою, називається вона – біоніка.Біоніка (від грецького BION – живе) – наука, яка допомогла людині застосувати закони природи у технологічному прогресі. Прикладів цього багато, я переконався у цьому. Тепер прогулюючись містом, я точно знаю, де в якій споруді були застосовані знання про природу, наприклад, труби котельні за аналогією збігаються зі стеблом рослин, які при поривах вітру не ламаються.Крім того, я дізнався, що біоніку розрізняють за видами:
Біологічна біоніка, в якій людина вивчає природу, як все влаштовано в ній, чому і для чого саме так влаштовано;
Теоретичну біоніку, яка з допомогою математичних прикладів може розрахувати пристрій природи;
Технічну біоніку, яка застосовує теоретичну біоніку для побудови якогось креслення, наприклад, робота.
Взагалі, як я зрозумів, біоніка поєднала кілька наук – це біологія, креслення, фізика, хімія, математика, електроніка та ін. міг би літати. До речі, перший літальний апарат з крилами, що махають, зміг побудувати Леонардо да Вінчі. Креслення збереглися донині, а жив він у 15 столітті.Наука ця зовсім не нова, як ми бачимо з прикладів, людина у будь-якому своєму творі черпає натхнення з живої природи. Я також спробую створити свій проект, використовуючи знання біології.Вважаю, обрану мною тему є актуальною, бо, на мій погляд, люди повинні жити в гармонії та берегти природу для майбутнього покоління.
Методика дослідження
З розповідей Айгюль Мінірасимівни на уроках Навколишнього світу, я зробив висновок, що людина останнім часом варварськи ставилася до навколишнього середовища, не правильно використовувала природні ресурси, вирубувала ліси. Але коли я почав працювати на тему «Біоніка», побачив і переконався, що люди можуть жити, не нашкодивши природі та тваринам. Я вам розповім, з чого це зрозумів.
Архітектурна біоніка
Отже, трохи з історії, першим використав природні форми у будівництві Антоніо Гауді на початку 19 століття. Лише 1960 року на раді вчених у Дайтоні біоніку визнали як окрему науку. Вона має свій символ (див. дод.) – скальпель і паяльник, з'єднані знаком інтеграла. Скальпель – символ біології, паяльник – техніки, інтеграл – знак нескінченності.Як я говорив вище застосування біоніки в будівництві багато, але я вам покажу, на мій погляд найцікавіші:Архітектор Гауді задумав його в 1883 році, будівництво повинне закінчитися в 2026 році, через сто років після його смерті.Як бачимо, колони схожі дерева з гілками, які міцно тримають дах будівлі.Його дах оформлений у вигляді крил, які відкриваються та закриваються, захищаючи будівлю від яскравих сонячних променів. На створення цього проекту автора надихнуло поряд озеро Мічиган з численними човнами і вітрилами.Основою будівлі є екзоскелетна структура, завдяки якій повітря проходить крізь усю будівлю.Збудований у 2004 році. На мій погляд, це гармонійне злиття з природою. Будівля у вигляді труби плавно огинає нерівності ландшафту.Схожий на молюска, викинутого на берег. Оболонка будівлі нагадує шкіру тварини, яка переливається на сонце.Я вважаю цю будівлю майбутнього. Водорості всередині прозорого скла,
забезпечені поживними речовинами та вуглекислим газом. Саме вони виробляють біогаз за допомогою якого будівля забезпечується енергією та теплом.Є символом Австралії, з трьох боків оточений водою. Нагадує величезний корабель, що летить на всіх вітрилах на зустріч із вітром.Як бачимо з перелічених вище прикладів, будівлі справді або символізують живу природу, або воєдино злилися з місцевим ландшафтом. Цей факт підтверджує, що біоніка існує в архітектурі та будівництві, мало того вона робить світ навколо гармонійним та красивим нашому погляду.
Біоніка у дизайні
Застосування біоніки у дизайні дуже багато. Дизайнери прагнуть у сучасному світі зробити навколишній простір більш природним до людини, щоб було комфортно жити, відпочивати, працювати… Я знайшов кілька варіантів, як дизайнери застосовують знання про біоніку на ділі, ось деякі з них, більш менш прості:
Стілець у формі застиглого дубового листа, мені здається, він дуже зручний і красивий.
Абажур у формі гарбуза, по-домашньому затишний.
Інтер'єр оформлений у вигляді мальовничого лісу.
Я вибрав цей приклад не просто, мені здається це ідеальний варіант, тому що людина приходить додому відпочивати, і ось, виявляється, посередині галявини в лісі, навіть цей маленький столик нагадує деревце з гілками, зелений і білий колір розслабляють, роблять повітря прозорим. Навколо жива зелень робить атмосферу затишною.Завдяки відкриттю такої науки як біоніка люди почали черпати натхнення з природи. Поряд з будинком дерево, що стоїть, може навести на створення столу, стільця, шафи і т.д. Таким чином, до нас у будинок приходить настрій, затишок, кольори, які тішать наш погляд. Ми мимоволі відтворюємо навколо себе частинку природи, милий серцю куточок у кам'яних джунглях, живемо в гармонії з навколишнім середовищем, не порушуючи балансу.
Чудотехніка. Складне у простому
Я розповідав раніше, як люди ще в давні часи підглядали за живими організмами і намагалися зробити щось схоже, наприклад, крила, спів птахів, знаряддя за формою, що нагадує бивні і т.д.Так ось з того часу нічого не змінилося, людина й досі вивчає та підглядає за будовою живих істот, повторює все, що корисно для людей. У 1948 році ясним літнім днем винахідник Жорж де Местраль прогулювався зі своїм собакою. Після прогулянки він помітив у себе на штанах та на вихованці колючки, потім вирішив їх подивитися під мікроскопом і побачив безліч гачків, які зачепилися за нитки одягу та шерсть. Після де Местраль задумав зробити застібку, конструкція якої працювала б за таким принципом. Він порадився зі спеціалістами з тканин, але багато хто його не зрозумів. Все ж таки знайшовся один ткач і зіткав вручну дві смужки (одну з гачками, іншу з петлями). Ось так з'явилася знайома нам усім застібка-липун, яку ми щодня застібаємо та розстібаємо на куртці, шапці, взутті.
Проект
Ознайомившись із цією темою, я приступив до створення свого об'єкта. Навколо багато багатоквартирних будинків. Вони потрібні, тому що люди повинні десь жити і місця багато вони не займають. Тому я маю щось придумати, на зразок такого будинку, запозичивши щось із природи. І на думку мені спала думка - стільники бджіл. Чому ні? Незвичайно та практично. А що щодо форми шестикутника, то люди живу і в круглих будинках, і в трикутних. І я приступив до креслення. І ось що в мене вийшло.Мені здається, що такі будинки треба будувати там, де часто трапляються землетруси. На даху можна встановити сонячні батареї для забезпечення потреб будівлі та для того, щоб узимку сніг не накопичувався, а танув.
Результат
У ході проведеного мною дослідження, я прийшов до того, що нова наука біоніка існує в нашому житті повсюдно і має величезну користь для людей.Ми з моїм науковим керівником Айгюль Мінірасимівна вивчили позитивні та негативні сторони впливу біоніки на зовнішній світ і відобразили це у вигляді даної таблиці.
|
ВПЛИВ |
ЯКОСТІ |
|
На зовнішній вигляд фасадів, будов, будівель і т.д. |
+ + + |
|
На довкілля (у плані екології) |
+ + + |
|
На настрій людини |
+ + + |
|
На економічність у плані фінансових витрат |
+ - |
|
На гармонійність із довкіллям |
+ + + |
|
Різноманітність, на відміну від звичних погляду коробок - сірих будівель, квадратних столів, табуреток. |
+ + + |
|
На майбутнє світу (тобто. як світ виглядатиме за кілька років) |
+ + + |
З таблиці видно, що нова наука надає у більшості позитивних якостей на природу, на людину.
Опис презентації з окремих слайдів:
1 слайд
Опис слайду:
Виконала: Крюкова Олеся учениця 11 класу Керівник: Войтихіна Г.А. вчитель хімії та біології
2 слайд
Опис слайду:
Актуальність дослідження: У кожному творінні Природи бачимо високу ступінь доцільності, надійності, міцності, економічності, і водночас різноманітність форм і конструкцій природних творінь нескінченно. Цей синтез біології та людського розуму відкриває для нас світ рослин та тварин як невичерпне джерело нових ідей для різних форм моделювання.
3 слайд
Опис слайду:
4 слайд
Опис слайду:
Мета: вивчення Природи як геніального конструктора, інженера, художника та великого будівельника.
5 слайд
Опис слайду:
Завдання: Під час вивчення живої майстерні природи, з'ясувати, що вивчає наука біоніка. Історію її розвитку, символи, напрямки біоніки, перспективи розвитку науки. Вивчити літературу та Інтернет - ресурси з цього питання; Провести спостереження у природі, фотографування та вивчення природних об'єктів. Розвивати вміння знаходити необхідний матеріал у навчальних та довідкових виданнях, мережі Інтернет, грамотно викладати матеріал; Підготувати презентацію з цього питання та виступ на науковому форумі досліджень.
6 слайд
Опис слайду:
Що вивчає наука біоніка? Біоніки символ. Батько біоніки. Види біоніки. Моделювання живих організмів. Напрями біоніки. Приклади використання принципів роботи та улаштування біологічних об'єктів у біоніці. Упор біоніки на людиноподібних роботів. Урочистість біоніки – штучна рука. Перспективи розвитку біоніки Джерела інформації
7 слайд
Опис слайду:
Що вивчає наука біоніка? Біоніка - наука про використання в техніці знань про конструкцію, принцип і технологічний процес живого організму. Формальним роком народження біоніки прийнято вважати 1960
8 слайд
Опис слайду:
Символ біоніки Вчені – біоніки обрали своєю емблемою скальпель та паяльник, з'єднані знаком інтеграла, а девізом – «Живі прототипи – ключ до нової техніки». Цей союз біології, техніки та математики дозволяє сподіватися, що наука біоніка проникне туди, куди ще не проникав ніхто, і побачить те, чого не бачив ще ніхто.
9 слайд
Опис слайду:
Прародителем біоніки вважається Леонардо да Вінчі. Його креслення та схеми літальних апаратів були засновані на будові крила птиці. В наш час, за кресленнями Леонардо да Вінчі неодноразово здійснювали моделювання орнітоптера. Креслення аероплана, виконаний Леонардо да Вінчі
10 слайд
Опис слайду:
Орнітоптер Термін "орнітоптер" походить від грецьких слів абоортонів, що означає птах, і птеро - крило. Орнітоптер є літальним апаратом, що пересувається за рахунок маху крил. Згадки людей, здатних літати подібно до птахів за допомогою штучних крил, зустрічаються, наприклад, у міфах Стародавньої Греції.
11 слайд
Опис слайду:
Види біоніки: біологічна біоніка, що вивчає процеси, що відбуваються у біологічних системах; теоретична біоніка, що будує математичні моделі цих процесів; технічна біоніка, що застосовує моделі теоретичної біоніки на вирішення інженерних завдань. Повітряний дзвін павука-сріблянки Водолазний дзвін Галлея
12 слайд
Опис слайду:
Природа знає краще. В останні десятиліття біоніка отримала значний імпульс до нового розвитку. Це пов'язано з переходом сучасних технологій на гіга- та нанорівень і дозволяють копіювати природні конструкції з небувалою точністю. Саме в цій галузі, що межує на стику біології та техніки, відбуваються найбільші відкриття сучасності.
13 слайд
Опис слайду:
14 слайд
Опис слайду:
Архітектурна біоніка Архітектурно-будівельна біоніка вивчає закони формування та структуроутворення живих тканин, займається аналізом конструктивних систем живих організмів за принципом економії матеріалу, енергії та забезпечення надійності.
15 слайд
Опис слайду:
Що ж така споруда у біонічному стилі? Будинки хобітів збудовані за всіма законами біоніки. Будівлі в біонічному стилі вибиваються із правильної геометрії. У біоніці стіни подібні до живих мембран. Пластичні та протяжні стіни та вікна виявляють спрямовану зверху вниз силу навантаження та протидію їй силу опору матеріалів. Завдяки ритмічній грі мінливих увігнутих і опуклих поверхонь стін споруд здається, що будівля дихає. Тут стіна вже не просто перегородка, вона живе подібно до організму.
16 слайд
Опис слайду:
17 слайд
Опис слайду:
Нейробіоніка Основними напрямками нейробіоніки є вивчення нервової системи людини та тварин та моделювання нервових клітин-нейронів та нейронних мереж. Це дає можливість удосконалювати та розвивати електронну та обчислювальну техніку.
18 слайд
Опис слайду:
Біоніка знайшла своє широке застосування практично скрізь: у моді, в медицині, у пристрої деяких об'єктів, у танцювальному напрямку.
19 слайд
Опис слайду:
1. Застібка – блискавка. В останні роки біоніка підтверджує, що більшість людських винаходів вже "запатентовано" природою. Такий винахід XX століття, як застібки "блискавка" та "липучки", було зроблено на основі будови пера птаха. Борідки пера різних порядків, оснащені гачками, забезпечують надійне зчеплення. Приклади використання принципів роботи та влаштування біологічних об'єктів у біоніці
20 слайд
Опис слайду:
2. Винахід застібок «липучки» Інше знамените запозичення зробив швейцарський інженер Джордж де Местраль у 1955 році. Він часто гуляв зі своїм собакою і помітив, що до його вовни постійно прилипають якісь незрозумілі рослини. Втомившись постійно чистити собаку, інженер вирішив з'ясувати причину, через яку бур'яни прилипають до вовни. Дослідивши феномен, де Местраль визначив, що він можливий завдяки маленьким гачкам на плодах дурнишника (так називається це бур'ян). В результаті інженер усвідомив важливість зробленого відкриття і через вісім років запатентував зручну «липучку». Плід дурнишника на сорочці
21 слайд
Опис слайду:
3. Ейфелева вежа Конструкція Ейфелевої вежі ґрунтується на науковій роботі швейцарського професора анатомії Хермана фон Мейєра (Hermann Von Meyer). За 40 років до спорудження паризького інженерного дива професор досліджував кісткову структуру головки стегнової кістки там, де вона згинається і під кутом входить у суглоб. І при цьому кістка чомусь не ламається під вагою тіла. Кісткова структура Основа Ейфелевої вежі нагадує кісткову структуру головки стегнової кістки
22 слайд
Опис слайду:
4. Обшивка торпед Завдяки вивченню гідродинамічних особливостей китів і риб вдалося створити особливу обшивку торпед, яка при тій же потужності двигуна забезпечує підвищення швидкості на 20 - 25%.
23 слайд
Опис слайду:
5. Кітоподібне судно Японські інженери та біологи встановили в результаті численних експериментів, що форма тіла кита досконаліша за форму сучасних суден. Було збудовано велике океанське китоподібне судно, і переваги нової конструкції далися взнаки відразу. При потужності двигуна, зменшеної на чверть, швидкість та вантажопідйомність залишилися тими самими.
24 слайд
Опис слайду:
6. Снігохід «Пінгвін» Біонічний принцип покладено і в основу конструкції снігохідної машини «Пінгвін». Вона повністю виправдовує свою назву. Як рухаються по пухкому снігу пінгвіни? На череві, відштовхуючись від снігу ластами, як лижними ціпками. Так само, лежачи на снігу дном, ковзає по поверхні снігу і «Пінгвін» механічний.
25 слайд
Опис слайду:
6. Фабричні труби Стебла злакових рослин здатні витримувати великі навантаження і не ламатися під вагою суцвіття. Якщо вітер пригинає їх до землі, вони швидко відновлюють вертикальне положення. У чому ж секрет? Виявляється, їхня будова схожа на конструкцію сучасних висотних фабричних труб - одне з останніх досягнень інженерної думки. Обидві конструкції всередині порожнисті. Склеренхімні тяжі стебла рослини відіграють роль поздовжньої арматури. Міжвузля стебел – кільця жорсткості.
26 слайд
Опис слайду:
У Штутгарті створили новий експериментальний «біонічний автомобіль Mercedes», який точно схожий на рибу! Роботу над проектом мерседесівці розпочали з того, що запустили в акваріум тропічну рибу-кузовок (boxfish). Вивчивши її вздовж і впоперек, інженери зробили точну модель рибки і відправили на продування в аеродинамічній трубі. Інженери також звернули увагу на риб'ячу луску - шестикутні лусочки утворюють міцну поверхню за мінімальної ваги. Якщо подібну технологію застосувати, наприклад, при формуванні зовнішніх дверних панелей, їх жорсткість збільшиться на 40%. А якщо лускатим зробити весь кузов, то він стане на третину легшим за традиційне, не втративши при цьому в міцності! 7. «Біонічний автомобіль Mercedes»,
27 слайд
Опис слайду:
28 слайд
Опис слайду:
29 слайд
Опис слайду:
30 слайд
Опис слайду:
31 слайд
Опис слайду:
32 слайд
Опис слайду:
33 слайд
Опис слайду:
34 слайд
Опис слайду:
35 слайд
Опис слайду:
36 слайд
Опис слайду:
37 слайд
Опис слайду:
Біоніка наголошує на людиноподібних роботів Як відомо, найвідданіші адепти біоніки - це інженери, які конструюють роботів. Сьогодні серед розробників дуже популярна така точка зору, що в майбутньому роботи зможуть ефективно функціонувати лише в тому випадку, якщо вони максимально схожі на людей. Розробники-біоніки виходять з того, що роботам доведеться функціонувати в міських та домашніх умовах, тобто в «людському» середовищі – зі сходами, дверима та іншими перешкодами специфічного розміру. Тому, як мінімум, вони повинні відповідати людині за розміром та за принципами пересування. Іншими словами, у робота обов'язково мають бути ноги, а колеса, гусениці та інше зовсім не підходить для міста. І в кого копіювати конструкцію ніг, якщо не у тварин? Мініатюрний, довжиною близько 17 см, шестиногий робот (гексапод) зі Стенфордського університету вже бігає зі швидкістю 55 см/сек
Завантаження...