شعار
Bionics: "طبیعت بهتر می داند." این چه نوع علمی است؟ همین نام و چنین شعاری به ما می فهماند که بیونیک با طبیعت مرتبط است. بسیاری از ما روزانه با عناصر و نتایج علم بیونیک مواجه می شویم بدون اینکه حتی بدانیم.
آیا در مورد علم بیونیک شنیده اید؟
زیست شناسی دانش رایجی است که در مدرسه با آن آشنا می شویم. به دلایلی، بسیاری معتقدند که بیونیک یکی از زیربخش های زیست شناسی است. در واقع، این بیانیه کاملاً دقیق نیست. در واقع، در معنای محدود کلمه، بیونیک علمی است که به مطالعه موجودات زنده می پردازد. اما بیشتر اوقات، ما عادت داریم که چیز دیگری را با این آموزش مرتبط کنیم. بیونیک کاربردی علمی است که زیست‌شناسی و فناوری را ترکیب می‌کند.
موضوع و موضوع تحقیق بیونیک
بیونیک چه چیزی را مطالعه می کند؟ برای پاسخ به این سوال، باید تقسیم ساختاری خود آموزش را در نظر بگیریم.
بیونیک بیولوژیکی طبیعت را آنگونه که هست، بدون تلاش برای مداخله بررسی می کند. هدف مطالعه آن فرآیندهایی است که در داخل سیستم های بیولوژیکی رخ می دهد.
بیونیک نظری به مطالعه اصولی می پردازد که در طبیعت دیده شده اند و بر اساس آنها یک نظریه نظری ایجاد می کند.مدل، بیشتر در فناوری‌ها اعمال می‌شود.
بیونیک عملی (فنی) کاربرد مدل های نظری در عمل است. بنابراین، معرفی عملی طبیعت به دنیای فنی.
همه چیز از کجا شروع شد؟
لئوناردو داوینچی بزرگ را پدر علم بیونیک می نامند. در سوابق این نابغه می توان اولین تلاش ها را برای تجسم فنی مکانیسم های طبیعی یافت. نقاشی‌های داوینچی نشان‌دهنده تمایل او برای ایجاد هواپیمایی است که بتواند بال‌های خود را مانند پرنده‌ای در حال پرواز حرکت دهد. زمانی، چنین ایده هایی آنقدر جسورانه بود که مورد تقاضا نبود. آنها خیلی دیرتر توجه خود را به خود جلب کردند.
اولین کسی که اصول بیونیک را در معماری به کار برد، آنتونی گائودی و کورنت بود. نام او در تاریخ این علم استوار نقش بسته است. سازه های معماری طراحی شده توسط گائودی بزرگ در زمان ساختشان چشمگیر بودند و سال ها بعد همان لذت را در بین ناظران مدرن ایجاد کردند.
فرد بعدی که از ایده همزیستی طبیعت و فناوری حمایت کرد رودولف اشتاینر بود. تحت رهبری او، استفاده گسترده از اصول بیونیک در طراحی ساختمان ها آغاز شد.
تاسیس بیونیک به عنوان یک علم مستقل تنها در سال 1960 در یک سمپوزیوم علمی در دیتونا اتفاق افتاد.
توسعه فناوری رایانه و مدل‌سازی ریاضی به معماران مدرن این امکان را می‌دهد تا سرنخ‌های طبیعت را بسیار سریع‌تر و با دقت بیشتر در معماری و سایر صنایع تجسم کنند.
نمونه های اولیه طبیعی اختراعات فنی
ساده تریننمونه ای از تجلی علم بیونیک اختراع لولا است. یک پایه آشنا بر اساس اصل چرخش یک قسمت از سازه به دور دیگری. این اصل توسط صدف ها به منظور کنترل دو بال خود و در صورت لزوم باز یا بسته شدن آنها استفاده می شود. کاکلهای غول پیکر اقیانوس آرام به اندازه 15-20 سانتی متر می رسند. اصل لولا در اتصال پوسته آنها به وضوح با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است. نمایندگان کوچک این گونه از همان روش ثابت کردن دریچه ها استفاده می کنند.
در زندگی روزمره ما اغلب از انواع موچین استفاده می کنیم. منقار تیز و کنه مانند الهه به یک آنالوگ طبیعی چنین وسیله ای تبدیل می شود. این پرندگان از یک منقار نازک برای چسباندن آن به خاک نرم استفاده می کنند و سوسک های کوچک، کرم ها و غیره را بیرون می آورند.
بسیاری از دستگاه ها و دستگاه های مدرن مجهز به ساکشن کاپ هستند. به عنوان مثال، برای بهبود طراحی پایه های لوازم مختلف آشپزخانه به منظور جلوگیری از لیز خوردن آنها در حین کار استفاده می شود. همچنین کفش‌های مخصوص شیشه‌شوی ساختمان‌های بلندمرتبه مجهز به مکنده هستند تا از تثبیت ایمن آن اطمینان حاصل شود. این وسیله ساده نیز از طبیعت به عاریت گرفته شده است. قورباغه درختی که مکنده هایی روی پاهای خود دارد، به طرز غیرمعمولی از برگ های صاف و لغزنده گیاهان نگهداری می کند و اختاپوس برای تماس نزدیک با قربانیان خود به آنها نیاز دارد.
می توانید نمونه های زیادی از این دست پیدا کنید. بیونیک دقیقاً علمی است که به شخص کمک می کند تا برای اختراعات خود راه حل های فنی را از طبیعت قرض بگیرد.
اولین کیست - طبیعت یامردم؟
گاهی اوقات اتفاق می افتد که این یا آن اختراع بشر مدت هاست توسط طبیعت "اختراع" شده است. یعنی مخترعان، هنگام ایجاد چیزی، کپی نمی‌کنند، بلکه خودشان به یک فناوری یا یک اصل عملکرد می‌رسند، و بعداً معلوم می‌شود که این برای مدت طولانی در طبیعت وجود داشته است و می‌توان به سادگی نگاه کرد و اتخاذ کرد.
این اتفاق با نوار چسب معمولی که توسط شخص برای بستن لباس استفاده می شود اتفاق افتاد. ثابت شده است که در ساختار پرهای پرندگان، از قلاب ها نیز برای اتصال ریش های نازک به یکدیگر استفاده می شود، شبیه به ریش های موجود در نوار چسب.
در ساختار لوله های کارخانه مشابهی با ساقه های توخالی غلات وجود دارد. آرماتورهای طولی به کار رفته در لوله ها مشابه نوارهای اسکلرنشیم در ساقه است. حلقه های سفت کننده فولادی - بینا. پوست نازک در قسمت بیرونی ساقه شبیه به تقویت مارپیچی در ساختار لوله ها است. علیرغم شباهت عظیم ساختار، دانشمندان به طور مستقل دقیقاً چنین روشی را برای ساخت لوله های کارخانه اختراع کردند و تنها بعداً هویت چنین ساختاری را با عناصر طبیعی مشاهده کردند.
بیونیک و پزشکی
استفاده از بیونیک در پزشکی امکان نجات جان بسیاری از بیماران را فراهم می کند. بی وقفه، کار برای ایجاد اندام های مصنوعی که می توانند در همزیستی با بدن انسان عمل کنند، در جریان است.
Dane Dennis Aabo اولین کسی بود که یک پروتز بیونیک را آزمایش کرد. او نیمی از بازوی خود را از دست داد، اما اکنون با استفاده از اختراع پزشکان، توانایی درک اشیاء را با لمس دارد. پروتز اوبه انتهای عصبی اندام آسیب دیده متصل است. حسگرهای انگشت مصنوعی قادرند اطلاعات مربوط به لمس اجسام را جمع آوری کرده و به مغز منتقل کنند. این طرح در حال حاضر نهایی نشده است، بسیار حجیم است که استفاده از آن را در زندگی روزمره دشوار می کند، اما حتی اکنون نیز می توان این فناوری را یک کشف واقعی نامید.
تمام تحقیقات در این راستا کاملاً مبتنی بر کپی برداری از فرآیندها و مکانیسم های طبیعی و اجرای فنی آنها است. این بیونیک پزشکی است. بررسی های دانشمندان می گوید که به زودی کارهای آنها امکان تغییر اندام های زنده فرسوده انسان و استفاده از نمونه های اولیه مکانیکی را به جای آن ممکن می کند. این واقعاً بزرگترین پیشرفت در پزشکی خواهد بود.
بیونیک در معماری
بیونیک معماری و ساختمان شاخه خاصی از علم بیونیک است که وظیفه آن اتحاد مجدد ارگانیک معماری و طبیعت است. اخیراً، بیشتر و بیشتر هنگام طراحی ساختارهای مدرن، آنها به اصول بیونیک وام گرفته شده از موجودات زنده روی می آورند.
امروزه بیونیک معماری به یک سبک معماری جداگانه تبدیل شده است. از یک کپی برداری ساده از فرم ها متولد شد و اکنون وظیفه این علم اتخاذ اصول، ویژگی های سازمانی و اجرای فنی آنها شده است.
گاهی اوقات به این سبک معماری اکو سبک می گویند. این به این دلیل است که قوانین اساسی بیونیک عبارتند از:
- جستجوی راه حل های بهینه؛
- اصل صرفه جویی در مواد؛
- اصل حداکثر پایداری؛
- اصل صرفه جویی در انرژی.
همانطور که می بینید، بیونیک در معماری نه تنها اشکال چشمگیر است، بلکه فناوری های پیشرفته ای است که به شما امکان می دهد ساختاری ایجاد کنید که نیازهای مدرن را برآورده کند.
ویژگی های سازه های بیونیک معماری
بر اساس تجربیات گذشته در معماری و ساخت و ساز، می توان گفت که تمام سازه های انسانی در صورت عدم استفاده از قوانین طبیعت شکننده و کوتاه مدت هستند. ساختمان‌های بیونیک علاوه بر اشکال شگفت‌انگیز و راهکارهای معماری جسورانه، دارای دوام، توانایی مقاومت در برابر پدیده‌های ناگوار طبیعی و بلایای طبیعی هستند.
در نمای بیرونی ساختمان هایی که به این سبک ساخته شده اند، عناصری از نقش برجسته ها، اشکال، خطوط به چشم می خورد که به طرز ماهرانه ای توسط مهندسان طراح از اشیاء زنده و طبیعی کپی شده و به طرز ماهرانه ای توسط معماران-سازندگان تجسم یافته اند.
اگر به طور ناگهانی هنگام تأمل در یک شیء معماری، به نظر می رسد که به یک اثر هنری نگاه می کنید، به احتمال زیاد ساختمانی به سبک بیونیک دارید. نمونه‌هایی از این سازه‌ها را می‌توان تقریباً در تمام پایتخت‌های کشورها و شهرهای بزرگ از نظر فناوری پیشرفته دنیا مشاهده کرد.
ساخت هزاره جدید
در دهه 90 میلادی، یک تیم معمار اسپانیایی یک پروژه ساختمانی را بر اساس یک مفهوم کاملاً جدید ایجاد کردند. این ساختمان 300 طبقه است که ارتفاع آن بیش از 1200 متر خواهد بود و قرار است حرکت در امتداد این برج با کمک چهارصد آسانسور عمودی و افقی انجام شود که سرعت آن 15 متر بر ثانیه است. کشور،موافقت کرد برای حمایت از این پروژه، چین بود. پرجمعیت ترین شهر، شانگهای، برای ساخت و ساز انتخاب شد. اجرای طرح مشکل جمعیتی منطقه را حل می کند.
برج ساختاری کاملا بیونیک خواهد داشت. معماران معتقدند که تنها این می تواند استحکام و دوام سازه را تضمین کند. نمونه اولیه سازه درخت سرو است. ترکیب معماری نه تنها شکلی استوانه ای شبیه به تنه درخت، بلکه "ریشه" خواهد داشت - نوع جدیدی از پایه بیونیک.
پوشش بیرونی ساختمان یک ماده پلاستیکی و قابل تنفس است که از پوست درخت تقلید می کند. سیستم تهویه مطبوع این شهر عمودی مشابه عملکرد تنظیم حرارت پوست خواهد بود.
طبق پیش بینی دانشمندان و معماران، چنین ساختمانی تنها در نوع خود باقی نخواهد ماند. پس از اجرای موفقیت آمیز، تعداد ساختارهای بیونیک در معماری سیاره تنها افزایش می یابد.
ساختمان های بیونیک در اطراف ما
در چه آفرینش های معروفی از علم بیونیک استفاده شده است؟ نمونه هایی از چنین ساختارهایی را می توان به راحتی پیدا کرد. حداقل مراحل ساخت برج ایفل را در نظر بگیرید. مدت ها شایعه بود که این نماد 300 متری فرانسه بر اساس نقشه های یک مهندس ناشناس عرب ساخته شده است. بعدها، تشابه کامل آن با ساختار استخوان درشت نی انسان آشکار شد.
علاوه بر برج ایفل، نمونه های زیادی از ساختارهای بیونیک در سراسر جهان وجود دارد:
- خانه اپرای سیدنی مشابه گل نیلوفر آبی ساخته شد.
- پکنخانه اپرای ملی - تقلید از یک قطره آب.
- مجموعه شنا در پکن. از نظر ظاهری، ساختار کریستالی شبکه آب را تکرار می کند. یک راه حل طراحی شگفت انگیز، توانایی مفید سازه را برای انباشت انرژی خورشیدی و سپس استفاده از آن برای تامین انرژی تمام وسایل الکتریکی فعال در ساختمان ترکیب می کند.
- آسمان‌خراش Aqua شبیه یک جریان آب در حال سقوط است. واقع در شیکاگو.
- خانه بنیانگذار بیونیک معماری، آنتونی گائودی، یکی از اولین سازه های بیونیک است. تا به امروز، ارزش زیبایی شناختی خود را حفظ کرده و یکی از محبوب ترین مکان های گردشگری در بارسلونا باقی مانده است.
دانشی که همه به آن نیاز دارند
به طور خلاصه، می توان با خیال راحت گفت: هر چیزی که بیونیک مطالعه می کند برای توسعه جامعه مدرن مرتبط و ضروری است. همه باید با اصول علمی بیونیک آشنا شوند. بدون این علم، تصور پیشرفت تکنولوژی در بسیاری از زمینه های فعالیت انسانی غیرممکن است. بیونیک آینده ما در هماهنگی کامل با طبیعت است.
