Біёніка - гэта нейкая навука? Што вывучае біёніка? прымяненне біёніка

Лозунг біёніка: «Прырода ведае лепш». Што ж гэта за навука такая? Ужо сама назва і такі дэвіз даюць нам зразумець, што біёніка звязана з прыродай. Шмат хто з нас штодня сутыкаюцца з элементамі і вынікамі дзейнасці навукі біёніка, нават не падазраючы пра гэта.

Вы чулі пра такую навуцы, як біёніка?

Біялогія - папулярнае веданне, з якім нас знаёмяць яшчэ ў школе. Чамусьці многія лічаць, што біёніка - адзін з падраздзелаў біялогіі. На самай справе гэта сцвярджэнне не зусім дакладнае. Сапраўды, у вузкім сэнсе слова біёніка - гэта навука, якая вывучае жывыя арганізмы. Але часцей за ўсё мы прывыклі асацыяваць з гэтым вучэннем нешта іншае. Прыкладная біёніка - навука, якая спалучае ў сабе біялогію і тэхніку.

Прадмет і аб'ект бионических даследаванняў

Што вывучае біёніка? Каб адказаць на гэтае пытанне, трэба разгледзець структурнае дзяленне самага вучэнні.

Біялагічная біёніка даследуе прыроду такой, якая яна ёсць, без спробы ўмяшання. Аб'ектам яе вывучэння з'яўляюцца працэсы, якія адбываюцца ўнутры біялагічных сістэм.

Тэарэтычная біёніка займаецца вывучэннем тых прынцыпаў, якія былі заўважаныя ў прыродзе, і на іх аснове стварае тэарэтычную мадэль, у далейшым ужывальную ў тэхналогіях.

Практычная (тэхнічная) біёніка - гэта прымяненне тэарэтычных мадэляў на практыцы. Так бы мовіць, практычнае ўкараненне прыроды ў тэхнічны свет.

Адкуль усё пачыналася?

Бацькам біёніка называюць вялікага Леанарда да Вінчы. У запісах гэтага генія можна знайсці першыя спробы тэхнічнага ўвасаблення прыродных механізмаў. Чарцяжы да Вінчы ілюструюць яго імкненне стварыць лятальны апарат, здольны рухаць крыламі, як пры палёце птушкі. У свой час такія ідэі былі занадта дзёрзкімі, каб стаць запатрабаванымі. Яны прымусілі звярнуць на сябе ўвагу значна пазней.

Першым, хто стаў ужываць прынцыпы біёніка ў архітэктуры, быў Антоні Гаўдзі-і-Курнет. Яго імя трывала надрукаваны на гісторыю гэтай навукі. Архітэктурныя збудаванні па праектах вялікага Гаўдзі ўражвалі ў момант іх збудаванні, і такое жа захапленне яны выклікаюць праз шмат гадоў у сучасных назіральнікаў.

Наступным, хто падтрымаў ідэю сімбіёзу прыроды і тэхналогій, стаў Рудольф Штайнер. Пад яго кіраўніцтвам пачалося шырокае прымяненне бионических прынцыпаў у праектаванні будынкаў.

Зацвярджэнне біёніка як самастойнай навукі адбылося толькі ў 1960 годзе на навуковым сімпозіуме ў Дайтоне.

Развіццё камп'ютэрнай тэхнікі і матэматычнага мадэлявання дазваляюць сучасным архітэктарам нашмат хутчэй і з большай дакладнасцю ўвасабляць у архітэктуры і іншых галінах падказкі прыроды.

Прыродныя прататыпы тэхнічных вынаходак

Самым простым прыкладам праявы навукі біёніка з'яўляецца вынаходніцтва шарніраў. Усім знаёмае мацаванне, заснаванае на прынцыпе кручэння адной часткі канструкцыі вакол іншай. Такі прынцып выкарыстоўваюць марскія ракавінкі, для таго каб кіраваць двума сваімі створкамі і па патрэбе адкрываць іх ці зачыняць. Ціхаакіянскія сердцевидки-волаты дасягаюць памераў 15-20 гл. Шарнірныя прынцып ў злучэнні іх ракавінак добра праглядаецца няўзброеным вокам. Дробныя прадстаўнікі гэтага віду ўжываюць такі ж спосаб фіксацыі створак.

У побыце мы часта выкарыстоўваем разнастайныя пінцэты. Прыродным аналагам такога прыбора становіцца востры і клещеобразный дзюбу вераценнік. Гэтыя птушкі ўжываюць тонкі дзюбу, утыкаючы яго ў мяккую глебу і дастаючы адтуль дробных жукоў, чарвякоў і іншае.

Многія сучасныя прыборы і прыстасаванні аснашчаны прысоскамі. Напрыклад, іх выкарыстоўваюць для ўдасканалення канструкцый ножак розных кухонных прыстасаванняў, каб пазбегнуць іх слізгацення падчас працы. Таксама прысоскамі абсталёўваюць адмысловы абутак мыйшчыкам вокнаў вышынных будынкаў для забеспячэння іх бяспечнай фіксацыі. Гэта няхітрая прынада таксама запазычана ў прыроды. Квакша, маючы на нагах прысоскі, незвычайна спрытна трымаецца на гладкіх і слізкіх лісці раслін, а васьміногу яны неабходныя для цеснага кантакту са сваімі ахвярамі.

Можна знайсці мноства такіх прыкладаў. Біёніка - гэта як раз тая навука, якая дапамагае чалавеку пазычаць у прыроды тэхнічныя рашэнні для сваіх вынаходак.

Хто першы - прырода ці людзі?

Часам здараецца, што тое ці іншае вынаходніцтва чалавецтва ўжо даўно «запатэнтавана» прыродай. Гэта значыць вынаходнікі, ствараючы нешта, не капіруюць, а прыдумляюць самі тэхналогію або прынцып працы, а пазней аказваецца, што ў натуральнай прыродзе гэта ўжо даўно існуе, і можна было проста падгледзець і пераняць.

Так адбылося з звычайнай ліпучыя зашпільку, якая выкарыстоўваецца чалавекам для зашпільванне адзення. Было даказана, што ў будынку пёраў птушак для счаплення тонкіх бородочек паміж сабой таксама прымяняюцца крючочков, падобна тым, якія ёсць на зашпількі-ліпучцы.

У будынку фабрычных труб назіраецца аналогія з полымі сцебламі травы. Падоўжная арматура, якая выкарыстоўваецца ў трубах, падобная са склеренхимными атосамі ў сцябле. Сталёвыя кольцы калянасці - міжвузеллі. Тонкая скурка з вонкавага боку сцябла - гэта аналаг спіральнай арматуры ў будынку труб. Нягледзячы на каласальнае падабенства структуры, навукоўцы самастойна вынайшлі менавіта такі метад пабудовы фабрычных труб, а ўжо пазней ўбачылі тоеснасць такога будынка з прыроднымі элементамі.

Біёніка і медыцына

Прымяненне біёніка ў медыцыне дае магчымасць выратаваць жыццё многім пацыентам. Не спыняючыся, вядуцца работы па стварэнні штучных органаў, здольных функцыянаваць у сімбіёзе з арганізмам чалавека.

Першым пашчасціла выпрабаваць бионический пратэз датчаніну Дэнісу Аабо. Ён страціў палову рукі, але цяпер мае магчымасць ўспрымаць прадметы на навобмацак з дапамогай вынаходкі медыкаў. Яго пратэз падлучаны да нервовых канчаткаў пацярпелай канечнасці. Сэнсары штучных пальцаў здольныя збіраць інфармацыю аб дакрананні да прадметаў і перадаваць яе ў мозг. Канструкцыя на дадзены момант яшчэ не дапрацавана, яна вельмі грувасткая, што абцяжарвае яе выкарыстанне ў побыце, але ўжо цяпер можна назваць такую тэхналогію сапраўдным адкрыццём.

Усе даследаванні ў гэтым напрамку цалкам грунтуюцца на капіяванні прыродных працэсаў і механізмаў і іх тэхнічным выкананні. Гэта і ёсць медыцынская біёніка. Водгукі навукоўцаў абвяшчаюць, што ў хуткім часе іх працы дадуць магчымасць мяняць зносам жывыя органы чалавека і замест іх выкарыстоўваць механічныя прататыпы. Гэта сапраўды стане найвялікшым прарывам у медыцыне.

Біёніка ў архітэктуры

Архітэктурна-будаўнічая біёніка - адмысловая галіна бионической навукі, задачай якой становіцца арганічнае ўз'яднанне архітэктуры і прыроды. Апошнім часам ўсё часцей пры праектаванні сучасных канструкцый звяртаюцца да бионическим прынцыпам, запазычаным у жывых арганізмаў.

Сёння архітэктурная біёніка стала асобным архітэктурным стылем. Нараджалася яна з простага капіявання формаў, а цяпер задачай гэтай навукі стала пераняць прынцыпы, арганізацыйныя асаблівасці і тэхнічна іх ўвасобіць.

Часам такі архітэктурны стыль называюць экостилем. Усё таму, што асноўныя правілы біёніка - гэта:

• пошук аптымальных рашэнняў;
• прынцып эканоміі матэрыялаў;
• прынцып максімальнай экалагічнасці;
• прынцып эканоміі энергіі.

Як бачыце, біёніка ў архітэктуры - гэта не толькі ўражлівыя формы, але і прагрэсіўныя тэхналогіі, якія дазваляюць ствараць збудаванне, якія адказваюць сучасным патрабаванням.

Характарыстыкі архітэктурных бионических будынкаў

Абапіраючыся на былой вопыт у архітэктуры і будаўніцтве, можна сказаць, што ўсе збудаванні чалавека нетрывалыя і недаўгавечныя, калі яны не выкарыстоўваюць законы прыроды. Бионические будынка, акрамя дзіўных формаў і смелых архітэктурных рашэнняў, валодаюць устойлівасцю, здольнасцю вытрымліваць неспрыяльныя прыродныя з'явы і катаклізмы.

У экстэр'еры будынкаў, пабудаваных у гэтым стылі, могуць праглядацца элементы рэльефаў, формаў, контураў, умела скапіраваныя інжынерамі-праекціроўшчыкамі з жывых, прыродных аб'ектаў і віртуозна увасобленыя архітэктарамі-будаўнікамі.

Калі раптам пры сузіранні архітэктурнага аб'екта падасца, што вы глядзіце на твор мастацтва, з вялікай верагоднасцю перад вамі будынак у стылі біёніка. Прыклады такіх канструкцый можна ўбачыць практычна ва ўсіх сталіцах краін і вялікіх тэхналагічна развітых гарадах свету.

Канструкцыя новага тысячагоддзя

Яшчэ ў 90-х гадах іспанскай камандай архітэктараў быў створаны праект будынка, які заснаваны на зусім новай канцэпцыі. Гэта 300-павярховы будынак, вышыня якога будзе перавышаць 1200 м. Задумана, што перасоўванне па гэтай вежы будзе адбывацца з дапамогай чатырох сотняў вертыкальных і гарызантальных ліфтаў, хуткасць якіх - 15 м / с. Краінай, згадзілася спансіраваць дадзены праект, апынуўся Кітай. Для будаўніцтва быў абраны самы густанаселены горад - Шанхай. Ўвасабленне праекта дасць магчымасць вырашыць дэмаграфічную праблему рэгіёна.

Вежа будзе мець цалкам бионическую структуру. Архітэктары лічаць, што толькі гэта зможа забяспечыць трываласць і даўгавечнасць канструкцыі. Прататыпам будынка з'яўляецца дрэва кіпарыс. Архітэктурная кампазіцыя будзе мець не толькі цыліндрычную форму, падобную на ствол дрэва, але і «карані» - новы выгляд бионического падмурка.

Вонкавае пакрыццё будынка - гэта пластычны і воздухопроницаемый матэрыял, які імітуе кару дрэва. Сістэма кандыцыянавання гэтага слаба горада будзе аналагам теплорегулирующей функцыі скуры.

Па прагнозах навукоўцаў і архітэктараў, такое будынак не застанецца адзіным у сваім родзе. Пасля паспяховага ўвасаблення колькасць бионических будынкаў у архітэктуры планеты будзе толькі павялічвацца.

Бионические будынка вакол нас

У якіх вядомых творах была выкарыстаная навука біёніка? Прыклады такіх збудаванняў нескладана адшукаць. Узяць хаця б працэс стварэння Эйфелевай вежы. Доўгі час хадзілі чуткі, што гэты 300-метровы сімвал Францыі пабудаваны па чарцяжах невядомага арабскага інжынера. Пазней была выяўлена поўная яе аналогія з будынкам вялікі галёначнай косткі чалавека.

Акрамя вежы Эйфеля ва ўсім свеце можна знайсці мноства прыкладаў бионических збудаванняў:

• Сіднэйскай опера ўзводзілася па аналогіі з кветкай лотаса.
• Пекінскі нацыянальны оперны тэатр - імітацыя вадзяной кроплі.
• Плавальны комплекс у Пекіне. Вонкава паўтарае крышталічную структуру рашоткі вады. Дзіўнае дызайнерскае рашэнне сумяшчае і карысную магчымасць канструкцыі акумуляваць энергію сонца і ў далейшым выкарыстоўваць яе для харчавання ўсіх электрапрыбораў, якія працуюць у будынку.
• Хмарачос "Аква" знешне падобны на паток падаючай вады. Знаходзіцца ў Чыкага.
• Дом заснавальніка архітэктурнай біёніка Антоніа Гаўдзі - гэта адно з першых бионических збудаванняў. Да сённяшняга дня ён захаваў сваю эстэтычную каштоўнасць і застаецца адным з самых папулярных турыстычных аб'ектаў у Барселоне.

Веды, неабходныя кожнаму

Падводзячы вынікі, можна смела заявіць: усё, што вывучае біёніка, актуальна і трэба для развіцця сучаснага грамадства. Кожны павінен азнаёміцца з навуковымі прынцыпамі біёніка. Без гэтай навукі немагчыма ўявіць тэхнічны прагрэс у многіх сферах дзейнасці чалавека. Біёніка - гэта наша будучыня ў поўнай гармоніі з прыродай.