Слоган
Bionics: "Природата знае най-добре." Що за наука е това? Самото име и подобно мото ни карат да разберем, че биониката е свързана с природата. Много от нас ежедневно се сблъскват с елементите и резултатите от науката за биониката, без дори да знаят.
Чували ли сте за науката бионика?
Биологията е популярно знание, с което ни запознават в училище. По някаква причина мнозина смятат, че биониката е един от подразделите на биологията. Всъщност това твърдение не е съвсем точно. Всъщност, в тесния смисъл на думата, биониката е наука, която изучава живите организми. Но по-често, отколкото не, ние сме свикнали да свързваме нещо друго с това учение. Приложната бионика е наука, която съчетава биология и технология.
Предмет и обект на бионическо изследване
Какво изучава биониката? За да отговорим на този въпрос, трябва да разгледаме структурното разделение на самото учение.
Биологичната бионика изследва природата такава, каквато е, без да се опитва да се намесва. Обект на неговото изследване са процесите, протичащи вътре в биологичните системи.
Теоретичната бионика се занимава с изучаването на тези принципи, които са били наблюдавани в природата, и на тяхна основа създава теоретичнамодел, допълнително приложен в технологиите.
Практическата (техническа) бионика е прилагането на теоретични модели на практика. Така да се каже, практическото въвеждане на природата в техническия свят.
Откъде започна всичко?
Великият Леонардо да Винчи се нарича бащата на биониката. В записите на този гений могат да се намерят първите опити за техническо въплъщение на природни механизми. Рисунките на Да Винчи илюстрират желанието му да създаде самолет, способен да движи крилете си като птица в полет. Едно време подобни идеи бяха твърде смели, за да бъдат търсени. Те привлякоха вниманието към себе си много по-късно.
Първият, приложил принципите на биониката в архитектурата, е Антони Гауди и Кернет. Името му е здраво запечатано в историята на тази наука. Архитектурните конструкции, проектирани от великия Гауди, са впечатляващи по време на тяхното построяване и предизвикват същата наслада много години по-късно сред съвременните наблюдатели.
Следващият човек, който подкрепи идеята за симбиоза на природата и технологиите, беше Рудолф Щайнер. Под негово ръководство започва широкото използване на бионичните принципи в проектирането на сгради.
Утвърждаването на биониката като независима наука се случи едва през 1960 г. на научен симпозиум в Дейтона.
Развитието на компютърните технологии и математическото моделиране позволява на съвременните архитекти да въплъщават уликите на природата много по-бързо и с по-голяма точност в архитектурата и други индустрии.
Естествени прототипи на технически изобретения
Най-леснопример за проявление на науката бионика е изобретяването на пантите. Познат монтаж, базиран на принципа на въртене на една част от конструкцията около друга. Този принцип се използва от мидите, за да контролират двете си крила и, ако е необходимо, да ги отварят или затварят. Тихоокеанските гигантски кокалчета достигат размери от 15-20 см. Принципът на шарнира при свързването на черупките им е ясно видим с просто око. Малките представители на този вид използват същия метод за фиксиране на клапаните.
В ежедневието често използваме различни пинсети. Острият и наподобяващ кърлеж клюн на богослова се превръща в естествен аналог на такова устройство. Тези птици използват тънък клюн, за да го забодят в мека почва и да извадят малки бръмбари, червеи и др.
Много съвременни устройства и устройства са оборудвани с вендузи. Например, те се използват за подобряване на дизайна на краката на различни кухненски уреди, за да се предотврати изплъзването им по време на работа. Също така, специални обувки за почистване на прозорци на многоетажни сгради са оборудвани с вендузи, за да се гарантира безопасното им фиксиране. Това просто устройство също е заимствано от природата. Дървесната жаба, която има смукалки на краката си, необичайно ловко се държи на гладки и хлъзгави листа на растенията, а октоподът се нуждае от тях за близък контакт с жертвите си.
Можете да намерите много такива примери. Биониката е точно науката, която помага на човек да заимства технически решения от природата за своите изобретения.
Кой е първият - природата илихора?
Понякога се случва това или онова изобретение на човечеството отдавна да е "патентовано" от природата. Тоест изобретателите, когато създават нещо, не копират, а сами измислят технология или принцип на действие, а по-късно се оказва, че това съществува в природата от дълго време и човек може просто да надникне и да приеме.
Това се случи с обичайното велкро, което се използва от човек за закопчаване на дрехи. Доказано е, че в структурата на перата на птиците куките се използват и за свързване на тънки бради една с друга, подобно на тези, които се намират на велкро.
В структурата на фабричните тръби има аналогия с кухите стъбла на зърнените култури. Надлъжната армировка, използвана в тръбите, е подобна на склеренхимните ленти в стъблото. Стоманени усилващи пръстени - междинни отвори. Тънката кожа от външната страна на стъблото е аналог на спиралната армировка в структурата на тръбите. Въпреки колосалното сходство на структурата, учените независимо изобретиха точно такъв метод за изграждане на фабрични тръби и едва по-късно видяха идентичността на такава структура с естествени елементи.
Бионика и медицина
Използването на биониката в медицината прави възможно спасяването на живота на много пациенти. Непрекъснато се работи за създаване на изкуствени органи, които могат да функционират в симбиоза с човешкото тяло.
Датчанинът Денис Аабо беше първият, който тества бионична протеза. Той загуби половината от ръката си, но сега има способността да възприема предмети чрез докосване, използвайки изобретението на лекарите. Неговата протезасвързан с нервните окончания на засегнатия крайник. Изкуствените сензори за пръсти са в състояние да събират информация за докосване на предмети и да я предават на мозъка. Дизайнът все още не е финализиран в момента, той е много обемист, което затруднява използването му в ежедневието, но дори и сега тази технология може да се нарече истинско откритие.
Всички изследвания в тази посока се основават изцяло на копиране на естествени процеси и механизми и тяхното техническо изпълнение. Това е медицинска бионика. Отзивите на учени казват, че скоро техните разработки ще позволят да се променят износените живи човешки органи и вместо това да се използват механични прототипи. Това наистина ще бъде най-големият пробив в медицината.
Биониката в архитектурата
Архитектурната и строителна бионика е специален клон на биониката, чиято задача е органичното обединение на архитектурата и природата. Напоследък все по-често при проектирането на съвременни структури те се обръщат към бионичните принципи, заимствани от живите организми.
Днес архитектурната бионика се превърна в отделен архитектурен стил. Тя се роди от просто копиране на формуляри и сега задачата на тази наука се превърна в възприемане на принципите, организационни характеристики и техническата им реализация.
Понякога този архитектурен стил се нарича еко-стил. Това е така, защото основните правила на биониката са:
- търсете оптимални решения;
- принцип за пестене на материали;
- принцип за максимална устойчивост;
- принцип за пестене на енергия.
Както можете да видите, биониката в архитектурата е не само впечатляващи форми, но и модерни технологии, които ви позволяват да създавате структура, която отговаря на съвременните изисквания.
Характеристики на архитектурните бионични структури
Въз основа на минал опит в архитектурата и строителството, можем да кажем, че всички човешки структури са крехки и краткотрайни, ако не използват законите на природата. Бионичните сгради, освен невероятни форми и смели архитектурни решения, имат издръжливост, способност да издържат на неблагоприятни природни явления и катаклизми.
В екстериора на сгради, изградени в този стил, се виждат елементи от релефи, форми, контури, умело копирани от проектантите от живи, природни обекти и майсторски въплътени от архитекти-строители.
Ако изведнъж, когато съзерцавате архитектурен обект, ви се стори, че гледате произведение на изкуството, с голяма вероятност имате сграда в бионичен стил. Примери за такива структури могат да се видят в почти всички столици на държави и големи технологично напреднали градове по света.
Изграждането на новото хилядолетие
Назад през 90-те години испански екип от архитекти създаде проект за сграда, базиран на напълно нова концепция. Това е 300-етажна сграда, чиято височина ще надхвърли 1200 м. Предвижда се движението по тази кула да става с помощта на четиристотин вертикални и хоризонтални асансьора, чиято скорост е 15 м/сек. държава,се съгласи да спонсорира този проект, беше Китай. За строеж е избран най-гъсто населеният град Шанхай. Реализацията на проекта ще реши демографския проблем на региона.
Кулата ще има напълно бионична структура. Архитектите смятат, че само това може да гарантира здравината и издръжливостта на конструкцията. Прототипът на структурата е кипарис. Архитектурната композиция ще има не само цилиндрична форма, подобна на ствол на дърво, но и "корени" - нов вид бионична основа.
Външното покритие на сградата е пластмасов и дишащ материал, който имитира кората на дърво. Климатичната система на този вертикален град ще бъде аналогична на функцията за регулиране на топлината на кожата.
Според прогнозите на учени и архитекти подобна сграда няма да остане единствена по рода си. След успешно внедряване, броят на бионичните структури в архитектурата на планетата само ще се увеличава.
Бионични сгради около нас
В какви известни творения е използвана науката за биониката? Примери за такива структури са лесни за намиране. Вземете поне процеса на създаване на Айфеловата кула. Дълго време се носят слухове, че този 300-метров символ на Франция е построен по чертежи на неизвестен арабски инженер. По-късно беше разкрита пълната му аналогия със структурата на човешкия пищял.
В допълнение към Айфеловата кула, има много примери за бионични структури по целия свят:
- Сиднейската опера е построена подобно на цвете лотос.
- ПекинНационална опера - имитация на водна капка.
- Плувен комплекс в Пекин. Външно той повтаря кристалната структура на водната решетка. Едно невероятно дизайнерско решение съчетава полезната способност на конструкцията да акумулира слънчева енергия и след това да я използва за захранване на всички електрически уреди, работещи в сградата.
- Небостъргачът Aqua изглежда като поток от падаща вода. Намира се в Чикаго.
- Къщата на основателя на архитектурната бионика Антони Гауди е една от първите бионични структури. До днес той е запазил своята естетическа стойност и остава един от най-популярните туристически обекти в Барселона.
Знания, от които всеки се нуждае
Обобщавайки, можем спокойно да кажем: всичко, което изучава биониката, е уместно и необходимо за развитието на съвременното общество. Всеки трябва да се запознае с научните принципи на биониката. Без тази наука е невъзможно да си представим технологичния прогрес в много области на човешката дейност. Биониката е нашето бъдеще в пълна хармония с природата.
