Application de la bionique. La bionique : de quel genre de science s'agit-il ? Qu'étudie la bionique ? Application de la bionique Avantages et inconvénients du métier

Début:⃏39000 par mois

Expérimenté: 50000 ⃏ par mois

Professionnel: 65000 ⃏ par mois

Demande pour le métier

Actuellement, de nombreuses entreprises s'intéressent à des spécialistes dans le domaine de la bionique. Par conséquent, un bioniciste professionnel ne se retrouvera pas sans emploi. Les recherches dans ce domaine se poursuivent.

Où étudier pour la profession de bionique à Moscou

A qui s'adresse le métier ?

Qualités personnelles importantes :

• la pensée créative
• bonne mémoire
• attention
• capacités de l'inventeur
• responsabilité

Carrière

En règle générale, les entreprises développant de nouvelles technologies souhaitent stimuler le travail de leurs employés et les récompenser pour de nouvelles idées et propositions. Un bioniciste peut donc prétendre à un salaire élevé.

Responsabilités

• étudier le système nerveux des humains et des animaux et modéliser les cellules nerveuses (neurones) et les réseaux neuronaux pour améliorer davantage la technologie informatique et développer de nouveaux éléments et dispositifs d'automatisation et de télémécanique (neurobionique);
• recherche sur les organes sensoriels et autres systèmes de perception des organismes vivants afin de développer de nouveaux capteurs et systèmes de détection ;
• étudier les principes d'orientation, de localisation et de navigation chez divers animaux pour l'utilisation de ces principes en technologie ;
• étude des caractéristiques morphologiques, physiologiques, biochimiques des organismes vivants pour proposer de nouvelles idées techniques et scientifiques.

Évaluez le métier : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Spécialiste dans le domaine de la bionique (discipline scientifique liée à la recherche de solutions à divers problèmes d'ingénierie basées sur l'analyse de la structure et des fonctions vitales des organismes).

Responsabilités professionnelles

La bionique est donc étroitement liée à la fois aux disciplines de la biologie, de la physique, de la chimie, de la cybernétique et de l’ingénierie – électronique, communications, navigation, etc. Parmi les principaux domaines de travail en bionique figurent l'étude du système nerveux et la modélisation des cellules nerveuses et des connexions entre elles afin d'améliorer la technologie informatique et de développer de nouveaux éléments et dispositifs d'automatisation et de télémécanique (neurobionique) ; recherche d'organes sensoriels afin de créer divers capteurs et systèmes de détection ; étudier les principes d'orientation, de localisation et de navigation chez les animaux pour leur utilisation en technologie. Une place importante en bionique est accordée à l'étude des caractéristiques morphologiques des organismes vivants afin de proposer de nouvelles idées techniques et scientifiques - par exemple, l'étude de la peau d'animaux aquatiques à grande vitesse (par exemple un dauphin) réalisée il est possible de créer un skin spécial pour les navires et ainsi d'augmenter leur vitesse de 15 à 20 % . En étudiant le vol des oiseaux et des insectes, les mouvements des animaux sauteurs, la structure des articulations, etc., les bioniciens développent de nouveaux principes de vol, de mouvement sans roue, de construction de roulements et de divers manipulateurs. L'éventail des méthodes utilisées par la bionique est donc extrêmement large - depuis les méthodes classiques de préparation anatomique jusqu'à la création de modèles mathématiques des phénomènes et des structures étudiés. Les bioniciens doivent travailler avec un scalpel et un fer à souder, un filet entomologique et une règle à calcul. Leur large érudition générale en biologie et éthologie doit être combinée à une formation mathématique approfondie, à la capacité de trouver des solutions d'ingénierie extraordinaires et à un goût pour la conception technique.

Le slogan de la bionique est : « La nature sait mieux ». De quel genre de science s’agit-il ? Le nom lui-même et cette devise nous font comprendre que la bionique est liée à la nature. Beaucoup d’entre nous découvrent chaque jour des éléments et des résultats de la science bionique sans même le savoir.

Avez-vous entendu parler d'une science telle que la bionique ?

La biologie est un savoir populaire que l’on découvre à l’école. Pour une raison quelconque, beaucoup de gens croient que la bionique est l'un des sous-domaines de la biologie. En fait, cette affirmation n’est pas tout à fait exacte. En effet, au sens étroit du terme, la bionique est une science qui étudie les organismes vivants. Mais le plus souvent nous avons l’habitude d’associer autre chose à cet enseignement. La bionique appliquée est une science qui combine biologie et technologie.

Sujet et objet de la recherche bionique

Qu'étudie la bionique ? Pour répondre à cette question, il faut considérer la division structurelle de l’enseignement lui-même.

Bionique biologique explore la nature telle qu'elle est, sans chercher à interférer. L'objet de son étude est les processus qui se produisent à l'intérieur

Bionique théorique traite de l'étude des principes qui ont été remarqués dans la nature et, sur cette base, crée un modèle théorique, qui est ensuite utilisé dans la technologie.

Bionique pratique (technique) est l’application de modèles théoriques dans la pratique. Pour ainsi dire, l'introduction pratique de la nature dans le monde technique.

Où tout a commencé ?

Le grand Léonard de Vinci est appelé le père de la bionique. Dans les notes de ce génie, on trouve les premières tentatives de mise en œuvre technique des mécanismes naturels. Les dessins de Léonard illustrent sa volonté de créer un avion capable de bouger ses ailes, comme un oiseau qui vole. À une époque, de telles idées étaient trop audacieuses pour devenir populaires. Ils ont attiré l’attention bien plus tard.

Le premier à appliquer les principes de la bionique à l'architecture fut Antoni Gaudí i Cournet. Son nom est fermement imprimé dans l’histoire de cette science. Les structures architecturales conçues par le grand Gaudi étaient impressionnantes au moment de leur construction et suscitent le même plaisir plusieurs années plus tard parmi les observateurs modernes.

La prochaine personne à soutenir l'idée de la symbiose de la nature et de la technologie fut Sous sa direction, l'utilisation généralisée des principes bioniques dans la conception des bâtiments a commencé.

L'établissement de la bionique en tant que science indépendante n'a eu lieu qu'en 1960, lors d'un symposium scientifique à Daytona.

Le développement de la technologie informatique et de la modélisation mathématique permet aux architectes modernes de mettre en œuvre les signaux de la nature dans l’architecture et dans d’autres secteurs beaucoup plus rapidement et avec une plus grande précision.

Prototypes naturels d'inventions techniques

L’exemple le plus simple de la science bionique est l’invention des charnières. La fixation est familière à tous, basée sur le principe de rotation d'une partie de la structure autour d'une autre. Ce principe est utilisé par les coquillages afin de contrôler leurs deux valves et de les ouvrir ou fermer selon les besoins. Les poissons-cœurs géants du Pacifique atteignent des tailles de 15 à 20 cm. Le principe articulé de liaison de leurs coquilles est clairement visible à l'œil nu. Les petits représentants de cette espèce utilisent la même méthode de fixation des valves.

Dans la vie de tous les jours, nous utilisons souvent diverses pinces à épiler. Le bec pointu et en forme de pince de la barge devient un analogue naturel d'un tel appareil. Ces oiseaux utilisent un bec fin, l'enfonçant dans un sol mou et éliminant les petits coléoptères, les vers, etc.

De nombreux appareils et appareils modernes sont équipés de ventouses. Par exemple, ils sont utilisés pour améliorer la conception des pieds de divers appareils de cuisine afin d'éviter qu'ils ne glissent pendant le fonctionnement. Des ventouses sont également utilisées pour équiper les chaussures spéciales des laveurs de vitres dans les immeubles de grande hauteur afin d'assurer leur fixation en toute sécurité. Cet appareil simple est également emprunté à la nature. La rainette, dotée de ventouses sur ses pattes, reste inhabituellement adroite sur les feuilles lisses et glissantes des plantes, et la pieuvre en a besoin pour un contact étroit avec ses victimes.

Vous pouvez trouver de nombreux exemples de ce type. La bionique est précisément la science qui aide les gens à emprunter à la nature des solutions techniques pour leurs inventions.

Qui vient en premier : la nature ou les gens ?

Il arrive parfois que telle ou telle invention de l'humanité soit depuis longtemps « brevetée » par la nature. Autrement dit, les inventeurs, lorsqu'ils créent quelque chose, ne copient pas, mais inventent eux-mêmes la technologie ou le principe de fonctionnement, et plus tard, il s'avère qu'il existe dans la nature depuis longtemps et qu'on pourrait simplement l'espionner et l'adopter. .

Cela s'est produit avec la fermeture Velcro habituelle, utilisée par une personne pour attacher ses vêtements. Il a été prouvé que des crochets, similaires à ceux trouvés sur le Velcro, sont également utilisés pour relier de fines barbes entre elles.

La structure des cheminées d’usine est semblable aux tiges creuses des céréales. Le renforcement longitudinal utilisé dans les tuyaux est similaire aux brins de sclérenchyme de la tige. Anneaux de raidissement en acier - interstices. La fine peau à l’extérieur de la tige est un analogue du renforcement en spirale dans la structure des tuyaux. Malgré la similitude colossale de la structure, les scientifiques ont inventé indépendamment une telle méthode de construction de tuyaux d'usine et n'ont vu que plus tard l'identité d'une telle structure avec des éléments naturels.

Bionique et médecine

L’utilisation de la bionique en médecine permet de sauver la vie de nombreux patients. Sans arrêt, des travaux sont en cours pour créer des organes artificiels capables de fonctionner en symbiose avec le corps humain.

Le Danois Dennis Aabo a été le premier à le tester. Il a perdu la moitié de son bras, mais il a désormais la capacité de percevoir des objets au toucher grâce à une invention médicale. Sa prothèse est reliée aux terminaisons nerveuses du membre blessé. Les capteurs de doigts artificiels sont capables de collecter des informations sur les objets touchés et de les transmettre au cerveau. Le design n'est pas encore finalisé ; il est très volumineux, ce qui le rend difficile à utiliser au quotidien, mais on peut désormais qualifier cette technologie de véritable découverte.

Toutes les recherches dans ce sens reposent entièrement sur la copie de processus et de mécanismes naturels et sur leur mise en œuvre technique. C'est de la bionique médicale. Les critiques des scientifiques indiquent que leurs travaux permettront bientôt de remplacer les organes humains vivants usés et d'utiliser à la place des prototypes mécaniques. Ce sera véritablement la plus grande avancée de la médecine.

La bionique en architecture

La bionique architecturale et de construction est une branche particulière de la science bionique dont la tâche est la réunification organique de l'architecture et de la nature. Récemment, de plus en plus souvent, lors de la conception de structures modernes, ils se tournent vers des principes bioniques empruntés aux organismes vivants.

Aujourd'hui, la bionique architecturale est devenue un style architectural à part entière. Elle est née d'une simple copie de formulaires, et désormais la tâche de cette science est d'en adopter les principes, les caractéristiques organisationnelles et de les mettre en œuvre techniquement.

Parfois, ce style architectural est appelé éco-style. En effet, les règles de base de la bionique sont :

• rechercher des solutions optimales;
• principe d'économie de matériaux;
• le principe du respect maximal de l'environnement ;
• principe d’économie d’énergie.

Comme vous pouvez le constater, la bionique en architecture ne représente pas seulement des formes impressionnantes, mais aussi des technologies progressistes qui permettent de créer une structure répondant aux exigences modernes.

Caractéristiques des bâtiments architecturaux bioniques

Sur la base de l’expérience passée en architecture et en construction, nous pouvons affirmer que toutes les structures humaines sont fragiles et de courte durée si elles n’utilisent pas les lois de la nature. Les bâtiments bioniques, en plus de leurs formes étonnantes et de leurs solutions architecturales audacieuses, sont résilients et capables de résister aux phénomènes naturels et aux catastrophes.

À l’extérieur des bâtiments construits dans ce style, on peut voir des éléments de reliefs, de formes et de contours, habilement copiés par les ingénieurs concepteurs à partir d’objets vivants et naturels et magistralement incarnés par les architectes du bâtiment.

Si soudain, en contemplant un objet architectural, vous avez l'impression de regarder une œuvre d'art, il y a de fortes chances que devant vous se trouve un bâtiment de style bionique. Des exemples de telles structures peuvent être vus dans presque toutes les capitales des pays et les grandes villes technologiquement avancées du monde.

Conception pour le nouveau millénaire

Dans les années 90, une équipe d’architectes espagnols a créé un projet de construction basé sur un concept complètement nouveau. Il s'agit d'un bâtiment de 300 étages dont la hauteur dépassera 1 200 m. Il est prévu que le déplacement le long de cette tour s'effectuera à l'aide de quatre cents ascenseurs verticaux et horizontaux dont la vitesse est de 15 m/s. Le pays qui a accepté de parrainer ce projet était la Chine. La ville la plus peuplée, Shanghai, a été choisie pour la construction. La mise en œuvre du projet résoudra le problème démographique de la région.

La tour aura une structure entièrement bionique. Les architectes estiment que seul cela peut garantir la solidité et la durabilité de la structure. Le prototype de la structure est un cyprès. La composition architecturale aura non seulement une forme cylindrique, semblable à celle d'un tronc d'arbre, mais aussi des « racines » - un nouveau type de fondation bionique.

Le revêtement extérieur du bâtiment est un matériau plastique et respirant qui imite l’écorce des arbres. Le système de climatisation de cette ville verticale sera analogue à la fonction thermorégulatrice de la peau.

Selon les scientifiques et les architectes, un tel bâtiment ne restera pas unique en son genre. Après une mise en œuvre réussie, le nombre de bâtiments bioniques dans l’architecture de la planète ne fera qu’augmenter.

Bâtiments bioniques autour de nous

Quelles créations célèbres ont utilisé la science de la bionique ? Des exemples de telles structures sont faciles à trouver. Prenons, par exemple, le processus de création de la Tour Eiffel. Pendant longtemps, des rumeurs ont circulé selon lesquelles ce symbole de la France de 300 mètres aurait été construit d'après les dessins d'un ingénieur arabe inconnu. Plus tard, son analogie complète avec la structure du tibia humain a été révélée.

En plus de la Tour Eiffel, vous pouvez trouver de nombreux exemples de structures bioniques partout dans le monde :

• a été érigé par analogie avec une fleur de lotus.
• Opéra national de Pékin - imitation goutte d'eau.
• Complexe de natation à Pékin. Extérieurement, il répète la structure cristalline du réseau d'eau. Une solution de conception étonnante combine également la capacité utile de la structure à accumuler l'énergie solaire et à l'utiliser ensuite pour alimenter tous les appareils électriques fonctionnant dans le bâtiment.
• Le gratte-ciel Aqua ressemble à un jet d’eau qui tombe. Situé à Chicago.
• La maison du fondateur de la bionique architecturale, Antonio Gaudi, est l'une des premières structures bioniques. À ce jour, il a conservé sa valeur esthétique et reste l'un des sites touristiques les plus populaires de Barcelone.

Des connaissances dont tout le monde a besoin

En résumé, nous pouvons affirmer sans risque de se tromper : tout ce qu'étudie la bionique est pertinent et nécessaire au développement de la société moderne. Tout le monde devrait se familiariser avec les principes scientifiques de la bionique. Sans cette science, il est impossible d’imaginer un progrès technique dans de nombreux domaines de l’activité humaine. La bionique est notre avenir en parfaite harmonie avec la nature.

2. Organes artificiels

2.2. Oeil artificiel

2.3. Oreille artificielle

2.4. Nez artificiel

2.5. Langage construit

2.6. Faux cuir

3. Nanotechnologie en médecine

4.2. Les coléoptères sont des sauveurs

5. Technologie militaire

5.1. Poussière intelligente

5.4. Surveillance de l'état...

En savoir plus sur le programme

1. Introduction : Qu'est-ce que la bionique et pourquoi est-elle nécessaire ?

2. Organes artificiels

2.1. Corps artificiel (organes des sens)

2.2. Oeil artificiel

2.3. Oreille artificielle

2.4. Nez artificiel

2.5. Langage construit

2.6. Faux cuir

3. Nanotechnologie en médecine

3.1. Déchiqueter les organismes vivants grâce aux nanotechnologies

3.2. Nanorobots - service de livraison de médicaments

3.3. Capteur de surveillance cérébrale

4. Cyborgs : contrôle des objets biologiques

4.1. Cafards et moustiques se joignent à la lutte contre le terrorisme

4.2. Les coléoptères sont des sauveurs

4.3. Coléoptères - liquidateurs des catastrophes environnementales

4.4. Nouveaux uniformes pour les forces spéciales insectes

5. Technologie militaire

5.1. Poussière intelligente

5.2. Armure liquide, cape d'invisibilité

5.3. Surveillance des paramètres du corps humain

5.4. Suivi de l'état de santé du personnel

6. Conclusion

Pourquoi ai-je besoin de ce cours ?

1. Familiarisation avec les technologies, les équipements et les tendances scientifiques modernes

2. Pour le développement de la pensée scientifique et technique

3. Les candidats comprennent ce qui les attend à l'université

4. Les bacheliers reçoivent les connaissances nécessaires au choix d'une orientation scientifique dans les études de maîtrise et de troisième cycle.

Bonus:

1. À la fin du cours, tous les étudiants reçoivent un certificat personnel.

2. Ce certificat décorera votre CV, car il s'agit du domaine le plus prometteur et le plus recherché du monde scientifique et technique moderne.

3. Ce certificat donne le droit de participer à la conférence internationale pour les écoliers, bacheliers, masters, étudiants diplômés et jeunes scientifiques « Nanoindustrie et technologies du futur ».

4. Lors de votre entrée à l'Université technique d'État de Saint-Pétersbourg « LETI » pour une formation budgétaire à temps plein, ce certificat vous donne le droit de recevoir une bourse majorée pour 1 semestre et la possibilité d'une inscription prioritaire dans les « groupes d'élite ».

5. Ce certificat donne le droit de participer aux activités de recherche de l'Université électrotechnique de Saint-Pétersbourg « LETI » sous la direction de scientifiques de classe mondiale.

La bionique est une science qui étudie la nature vivante dans le but d'utiliser les connaissances acquises dans des activités humaines pratiques. Problèmes de bionique : étude des modèles de structure et de fonction de parties individuelles d'organismes vivants (système nerveux, analyseurs, ailes, peau) dans le but de créer sur cette base un nouveau type d'ordinateur, localisateur, appareil de vol, de nage, etc.; étudier la bioénergétique pour créer des moteurs de type musculaire économes en carburant ; recherche sur les processus de biosynthèse des substances dans le but de développer des branches pertinentes de la chimie. La bionique est étroitement liée aux disciplines techniques (électronique, communications, affaires maritimes, etc.) et des sciences naturelles (médecine), ainsi qu'à la cybernétique (voir).

La bionique (anglais bionique, de bion - créature vivante, organisme ; grec Bioo - vivre) est une science qui étudie la nature vivante dans le but d'utiliser les connaissances acquises dans des activités humaines pratiques.

Le terme bionique est apparu pour la première fois en 1960, lorsque des spécialistes de divers domaines réunis lors d'un symposium à Daytona (États-Unis) ont lancé le slogan : « Les prototypes vivants sont la clé des nouvelles technologies ». La bionique était une sorte de pont reliant la biologie aux mathématiques, à la physique, à la chimie et à la technologie. L’un des objectifs les plus importants de la bionique est d’établir des analogies entre les processus physico-chimiques et informationnels présents dans la technologie et les processus correspondants dans la nature vivante. Un spécialiste de la bionique est attiré par la variété des « idées techniques » développées par la nature vivante au cours de plusieurs millions d’années d’évolution. Une place particulière parmi les tâches de la bionique est occupée par le développement et la construction de systèmes de contrôle et de communication basés sur l'utilisation des connaissances issues de la biologie. C’est de la bionique au sens étroit du terme. La bionique est importante pour la cybernétique, la radioélectronique, l'aéronautique, la biologie, la médecine, la chimie, la science des matériaux, la construction et l'architecture, etc. Les tâches de la bionique comprennent également le développement de méthodes biologiques d'exploitation minière, de technologies de production de substances complexes de chimie organique. , matériaux de construction et revêtements utilisés par la faune. La bionique enseigne l'art de la copie rationnelle de la nature vivante, en trouvant les conditions techniques pour l'utilisation appropriée des objets, processus et phénomènes biologiques.

L'une des voies possibles ici est la modélisation fonctionnelle (mathématique ou logicielle), qui consiste à étudier le schéma structurel du processus, les fonctions de l'objet, les caractéristiques numériques de ces fonctions, leur finalité et leur évolution dans le temps. Cette approche permet d'étudier le processus d'intérêt à l'aide de moyens mathématiques, et de réaliser la mise en œuvre technique du modèle lorsque son efficacité a été établie en principe et qu'il reste à vérifier les possibilités économiques, énergétiques et autres de construction de ce type de modèle en utilisant les moyens techniques disponibles. Il existe une autre voie - la modélisation physique et chimique, lorsqu'un spécialiste dans le domaine de la bionique étudie les processus biochimiques et biophysiques afin d'étudier les principes de transformation (y compris la décomposition et la synthèse) des substances présentes dans un organisme vivant. Cette voie est la plus étroitement liée aux problématiques chimico-technologiques et ouvre de nouvelles opportunités dans le développement de la chimie énergétique et des polymères. La troisième approche développée par la bionique est l'utilisation directe des systèmes vivants et des mécanismes biologiques dans les systèmes techniques. Cette approche est généralement appelée méthode de modélisation inverse, car dans ce cas, un spécialiste de la bionique recherche les possibilités et les conditions d'adaptation des systèmes vivants pour résoudre des problèmes purement techniques, c'est-à-dire qu'il essaie de simuler un dispositif ou un processus technique sur un objet biologique. Née en réponse aux demandes de la pratique, la bionique a marqué le début d'une recherche basée sur l'application des connaissances biologiques dans tous les domaines technologiques. Son principal résultat est d'établir les premières voies d'une maîtrise technique toujours croissante de la biologie.