Primjena bionike. Bionika - kakva je to znanost? Što proučava bionika? Primjena bionike. Za i protiv profesije
Početak:39000 mjesečno
Iskusan: 50000 mjesečno
Profesionalni: 65000 mjesečno
Potražnja za profesijom
Trenutno su mnoge tvrtke zainteresirane za stručnjake u području bionike. Stoga profesionalni bioničar neće ostati bez posla. Istraživanja u ovom području se nastavljaju.
Gdje učiti za zanimanje bionike u Moskvi
Za koga je profesija prikladna?
Važne osobne kvalitete:
- kreativno razmišljanje
- dobro pamćenje
- pažljivost
- izumiteljske sposobnosti
- odgovornost
Karijera
Obično su tvrtke koje razvijaju nove tehnologije zainteresirane za stimuliranje rada svojih zaposlenika i dobro ih nagrađuju za nove ideje i prijedloge. Stoga se bioničar može kvalificirati za visoku plaću.
Odgovornosti
- proučavanje živčanog sustava ljudi i životinja te modeliranje živčanih stanica (neurona) i neuronskih mreža za daljnje usavršavanje računalne tehnologije i razvoj novih elemenata i uređaja automatike i telemehanike (neurobionike);
- istraživanje osjetilnih organa i drugih perceptivnih sustava živih organizama u cilju razvoja novih senzora i sustava detekcije;
- proučavanje principa orijentacije, položaja i navigacije kod različitih životinja za korištenje tih principa u tehnologiji;
- proučavanje morfoloških, fizioloških, biokemijskih karakteristika živih organizama za iznošenje novih tehničkih i znanstvenih ideja.
Specijalist u području bionike (znanstvena disciplina vezana uz traženje rješenja za različite inženjerske probleme temeljena na analizi strukture i vitalnih funkcija organizama).
Odgovornosti na poslu
Bionika je stoga usko povezana s biologijom, fizikom, kemijom, kibernetikom i inženjerskim disciplinama - elektronikom, komunikacijama, navigacijom itd. Među glavnim područjima rada u bionici su proučavanje živčanog sustava i modeliranje živčanih stanica i veza među njima u svrhu unapređenja računalne tehnologije i razvoja novih elemenata i uređaja automatike i telemehanike (neurobionike); istraživanje osjetilnih organa u svrhu izrade različitih senzora i sustava detekcije; proučavanje principa orijentacije, lokacije i navigacije kod životinja za njihovu upotrebu u tehnologiji. Važno mjesto u bionici daje se proučavanju morfoloških karakteristika živih organizama kako bi se iznijele nove tehničke i znanstvene ideje - na primjer, proučavanje kože brzih vodenih životinja (na primjer, dupin) moguće je stvoriti posebnu kožu za brodove i time povećati njihovu brzinu za 15-20%. Proučavajući let ptica i kukaca, kretanje životinja koje skaču, građu zglobova i dr., bioničari razvijaju nove principe leta, kretanja bez kotača, konstrukcije ležajeva i raznih manipulatora. Raspon metoda kojima se bionika služi iznimno je širok - od klasičnih metoda anatomske pripreme do izrade matematičkih modela fenomena i struktura koje proučava. Bioničari moraju raditi sa skalpelom i lemilom, entomološkom mrežom i kliznom linijom. Njihova široka opća biološka i etološka erudicija mora se kombinirati s temeljitim matematičkim obrazovanjem, sposobnošću pronalaženja izvanrednih inženjerskih rješenja i ukusom za tehnički dizajn.
Slogan bionike je: “Priroda zna najbolje”. Kakva je to znanost? Sam naziv i ovaj moto daju nam do znanja da je bionika povezana s prirodom. Mnogi od nas svakodnevno se susreću s elementima i rezultatima bioničke znanosti, a da toga i ne znaju.
Jeste li čuli za takvu znanost kao što je bionika?
Biologija je popularno znanje s kojim se upoznajemo u školi. Iz nekog razloga, mnogi ljudi vjeruju da je bionika jedno od potpodručja biologije. Zapravo, ova izjava nije sasvim točna. Doista, u užem smislu riječi, bionika je znanost koja proučava žive organizme. Ali najčešće smo navikli s ovim učenjem povezivati nešto drugo. Primijenjena bionika je znanost koja spaja biologiju i tehnologiju.
Predmet i objekt bioničkih istraživanja
Što proučava bionika? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, moramo razmotriti strukturnu podjelu same nastave.
Biološka bionika istražuje prirodu kakva jest, bez pokušaja uplitanja. Predmet njegovog proučavanja su procesi koji se odvijaju unutra
Teorijska bionika bavi se proučavanjem onih principa koji su uočeni u prirodi, te na njihovoj osnovi stvara teorijski model, koji se kasnije koristi u tehnici.
Praktična (tehnička) bionika je primjena teorijskih modela u praksi. Takoreći praktično uvođenje prirode u tehnički svijet.
Gdje je sve počelo?
Veliki Leonardo da Vinci naziva se ocem bionike. U bilješkama ovog genija mogu se pronaći prvi pokušaji tehničke implementacije prirodnih mehanizama. Da Vincijevi crteži ilustriraju njegovu želju da stvori letjelicu koja može pokretati krila, poput ptice koja leti. Nekad su takve ideje bile previše smjele da bi postale popularne. Pažnju su privukli mnogo kasnije.
Prvi koji je primijenio principe bionike u arhitekturi bio je Antoni Gaudí i Cournet. Njegovo je ime čvrsto utisnuto u povijest ove znanosti. Arhitektonske građevine koje je projektirao veliki Gaudi bile su impresivne u vrijeme svoje gradnje, a jednako oduševljenje izazivaju i mnogo godina kasnije kod modernih promatrača.
Sljedeća osoba koja je podržala ideju o simbiozi prirode i tehnologije bila je Pod njegovim vodstvom počela je raširena uporaba bioničkih principa u projektiranju zgrada.
Odobrenje bionike kao neovisne znanosti dogodilo se tek 1960. godine na znanstvenom simpoziju u Daytoni.
Razvoj računalne tehnologije i matematičkog modeliranja omogućuje modernim arhitektima da puno brže i s većom točnošću implementiraju znakove prirode u arhitekturu i druge industrije.
Prirodni prototipovi tehničkih izuma
Najjednostavniji primjer znanosti bionike je izum šarki. Pričvršćivanje je svima poznato, a temelji se na principu rotacije jednog dijela strukture oko drugog. Ovo načelo koriste školjke kako bi kontrolirale svoja dva ventila i po potrebi ih otvarale ili zatvarale. Pacifičke divovske ribice dostižu veličinu od 15-20 cm, što je jasno vidljivo golim okom. Mali predstavnici ove vrste koriste isti način pričvršćivanja ventila.
U svakodnevnom životu često koristimo razne pincete. Oštar kljun u obliku kliješta postaje prirodni analog takvog uređaja. Ove ptice koriste tanki kljun, zabijaju ga u meko tlo i vade male bube, crve itd.
Mnogi moderni uređaji i uređaji opremljeni su usisnim čašama. Na primjer, koriste se za poboljšanje dizajna nogu raznih kuhinjskih aparata kako bi se spriječilo njihovo klizanje tijekom rada. Vakumi se također koriste za opremanje posebnih cipela čistača prozora u visokim zgradama kako bi se osigurala njihova sigurna fiksacija. Ovaj jednostavan uređaj također je posuđen iz prirode. Žaba drveća, koja ima usisne čašice na nogama, neobično se spretno drži na glatkim i skliskim listovima biljaka, a hobotnici su potrebni za bliski kontakt sa svojim žrtvama.
Možete pronaći mnogo takvih primjera. Bionika je upravo znanost koja pomaže ljudima da za svoje izume posude tehnička rješenja iz prirode.
Tko je prvi - priroda ili ljudi?
Ponekad se dogodi da je jedan ili drugi izum čovječanstva priroda odavno "patentirala". Odnosno, izumitelji kada nešto stvaraju ne kopiraju, nego sami dođu do tehnologije ili principa rada, a kasnije se pokaže da to već dugo postoji u prirodi i da se jednostavno može špijunirati i usvojiti. .
To se dogodilo s uobičajenom kopčom na čičak, kojom osoba pričvršćuje odjeću. Dokazano je da se kukice, slične onima na čičak trakama, također koriste za spajanje tankih bodlji.
Struktura tvorničkih dimnjaka slična je šupljim stabljikama žitarica. Uzdužna armatura koja se koristi u cijevima slična je nitima sklerenhima u stablu. Čelični prstenovi za ukrućenje - međuprostori. Tanka koža na vanjskoj strani stabljike je analog spiralne armature u strukturi cijevi. Unatoč kolosalnoj sličnosti strukture, znanstvenici su neovisno o sebi izmislili upravo takvu metodu za izradu tvorničkih cijevi, a tek su kasnije uvidjeli istovjetnost takve strukture s prirodnim elementima.
Bionika i medicina
Korištenje bionike u medicini omogućuje spašavanje života mnogih pacijenata. Bez prestanka, radi se na stvaranju umjetnih organa sposobnih za funkcioniranje u simbiozi s ljudskim tijelom.
Prvi ga je isprobao Danac Dennis Aabo. Izgubio je pola ruke, ali sada ima sposobnost opažanja predmeta dodirom uz pomoć medicinskog izuma. Njegova proteza spojena je na živčane završetke ozlijeđenog ekstremiteta. Umjetni senzori za prste sposobni su prikupljati informacije o dodirivanju predmeta i prenositi ih u mozak. Dizajn još nije finaliziran, vrlo je glomazan, što otežava korištenje u svakodnevnom životu, ali sada ovu tehnologiju možemo nazvati pravim otkrićem.
Sva istraživanja u tom smjeru u potpunosti se temelje na kopiranju prirodnih procesa i mehanizama i njihovoj tehničkoj implementaciji. Ovo je medicinska bionika. Recenzije znanstvenika kažu da će njihov rad uskoro omogućiti zamjenu istrošenih živih ljudskih organa i umjesto njih koristiti mehaničke prototipove. Ovo će uistinu biti najveći napredak u medicini.
Bionika u arhitekturi
Arhitektonska i građevinska bionika posebna je grana bioničke znanosti čija je zadaća organsko ponovno sjedinjenje arhitekture i prirode. Nedavno se sve češće pri projektiranju modernih građevina okreću bioničkim principima posuđenim od živih organizama.
Danas je arhitektonska bionika postala zaseban arhitektonski stil. Ona je nastala iz jednostavnog kopiranja oblika, a sada je zadatak ove znanosti postao usvojiti principe, organizacijske značajke i tehnički ih provesti.
Ponekad se ovaj arhitektonski stil naziva eko-stil. To je zato što su osnovna pravila bionike:
- traženje optimalnih rješenja;
- princip štednje materijala;
- načelo maksimalne ekološke prihvatljivosti;
- princip uštede energije.
Kao što vidite, bionika u arhitekturi nisu samo impresivni oblici, već i progresivne tehnologije koje omogućuju stvaranje strukture koja zadovoljava moderne zahtjeve.
Obilježja arhitektonskih bioničkih građevina
Na temelju dosadašnjih iskustava u arhitekturi i građevinarstvu, možemo reći da su sve ljudske strukture krhke i kratkotrajne ako ne koriste zakone prirode. Bioničke građevine, osim nevjerojatnih oblika i odvažnih arhitektonskih rješenja, otporne su i sposobne izdržati nepovoljne prirodne pojave i katastrofe.
U vanjštini zgrada izgrađenih u ovom stilu mogu se vidjeti elementi reljefa, oblika i kontura, koje su dizajneri vješto kopirali iz živih, prirodnih objekata i majstorski utjelovili arhitekti zgrada.
Ako vam se odjednom, dok razmišljate o arhitektonskom objektu, čini da gledate umjetničko djelo, postoji velika vjerojatnost da je pred vama zgrada u bioničkom stilu. Primjeri takvih struktura mogu se vidjeti u gotovo svim glavnim gradovima država i velikim tehnološki naprednim gradovima svijeta.
Dizajn za novo tisućljeće
Davnih 90-ih, španjolski tim arhitekata izradio je projekt zgrade temeljen na potpuno novom konceptu. Riječ je o zgradi od 300 katova, čija će visina biti veća od 1200 m. Planirano je da će se kretanje duž ovog tornja odvijati pomoću četiri stotine vertikalnih i horizontalnih dizala, čija je brzina 15 m/s. Zemlja koja je pristala sponzorirati ovaj projekt je Kina. Za izgradnju je odabran najnaseljeniji grad Šangaj. Provedbom projekta riješit će se demografski problem regije.
Toranj će imati potpuno bioničku strukturu. Arhitekti vjeruju da samo to može osigurati snagu i trajnost strukture. Prototip strukture je stablo čempresa. Arhitektonska kompozicija neće imati samo cilindrični oblik, sličan deblu, već i "korijenje" - novu vrstu bioničkih temelja.
Vanjska obloga zgrade je plastični i prozračni materijal koji oponaša koru drveta. Sustav klimatizacije ovog okomitog grada bit će analogan funkciji regulacije topline kože.
Prema riječima znanstvenika i arhitekata, takva zgrada neće ostati jedina takve vrste. Nakon uspješne implementacije, broj bioničkih zgrada u arhitekturi planeta samo će se povećati.
Bioničke zgrade oko nas
Koje su poznate kreacije koristile znanost bionike? Primjere takvih struktura je lako pronaći. Uzmimo, na primjer, proces stvaranja Eiffelovog tornja. Dugo su se šuškale da je ovaj 300-metarski simbol Francuske izgrađen prema nacrtima nepoznatog arapskog inženjera. Kasnije je otkrivena njegova potpuna analogija sa strukturom ljudske tibije.
Osim Eiffelovog tornja, diljem svijeta možete pronaći mnoge primjere bioničkih struktura:
- podignut je po analogiji s lotosovim cvijetom.
- Nacionalna opera u Pekingu - imitacija vodene kapi.
- Plivački kompleks u Pekingu. Izvana ponavlja kristalnu strukturu vodene rešetke. Nevjerojatno dizajnersko rješenje također kombinira korisnu sposobnost strukture da akumulira sunčevu energiju i zatim je koristi za napajanje svih električnih uređaja koji rade u zgradi.
- Neboder Aqua izgleda kao mlaz vode koja pada. Nalazi se u Chicagu.
- Kuća utemeljitelja arhitektonske bionike, Antonija Gaudija, jedna je od prvih bioničkih građevina. Do danas je zadržao svoju estetsku vrijednost i ostaje jedno od najpopularnijih turističkih mjesta u Barceloni.
Znanje koje je svima potrebno
Ukratko, možemo sa sigurnošću reći: sve što bionika proučava relevantno je i potrebno za razvoj modernog društva. Svatko bi se trebao upoznati sa znanstvenim principima bionike. Bez ove znanosti nemoguće je zamisliti tehnički napredak u mnogim područjima ljudske djelatnosti. Bionika je naša budućnost u potpunom skladu s prirodom.
2. Umjetni organi
2.2. Umjetno oko
2.3. Umjetno uho
2.4. Umjetni nos
2.5. Konstruirani jezik
2.6. Umjetna koža
3. Nanotehnologija u medicini
4.2. Bube su spasioci
5. Vojna tehnologija
5.1. Pametna prašina
5.4. Praćenje stanja...
Više o programu
1. Uvod: Što je bionika i zašto je potrebna?
2. Umjetni organi
2.1. Umjetno tijelo (osjetilni organi)
2.2. Umjetno oko
2.3. Umjetno uho
2.4. Umjetni nos
2.5. Konstruirani jezik
2.6. Umjetna koža
3. Nanotehnologija u medicini
3.1. Čipiranje živih organizama pomoću nanotehnologije
3.2. Nanoroboti - služba za dostavu lijekova
3.3. Senzor za praćenje mozga
4. Kiborzi: kontrola bioloških objekata
4.1. Žohari i komarci pridružuju se borbi protiv terorizma
4.2. Bube su spasioci
4.3. Bube - likvidatori ekoloških katastrofa
4.4. Nove uniforme za specijalne jedinice za insekte
5. Vojna tehnologija
5.1. Pametna prašina
5.2. Tekući oklop, plašt nevidljivosti
5.3. Praćenje parametara ljudskog tijela
5.4. Praćenje zdravstvenog stanja osoblja
6. Zaključak
Zašto mi treba ovaj tečaj?
1. Upoznavanje sa suvremenim tehnologijama, opremom i znanstvenim trendovima
2. Za razvoj znanstvenog i tehničkog mišljenja
3. Pristupnici razumiju što ih čeka na sveučilištu
4. Prvostupnici dobivaju znanja potrebna pri odabiru znanstvenog smjera na magistarskom i poslijediplomskom studiju.
Bonusi:
1. Po završetku tečaja svi polaznici dobivaju osobni certifikat.
2. Ova potvrda će ukrasiti vaš životopis, jer je ovo područje koje najviše obećava i najtraženije u suvremenom znanstvenom i tehničkom svijetu.
3. Ovaj certifikat daje pravo sudjelovanja na međunarodnoj konferenciji za učenike, prvostupnike, magistre, studente i mlade znanstvenike „Nanoindustrija i tehnologije budućnosti“.
4. Pri upisu na St. Petersburg State Technical University "LETI" na proračunski redoviti studij, ova potvrda vam daje pravo na povećanje stipendije za 1 semestar i mogućnost prioritetnog upisa u "elitne grupe".
5. Ova potvrda daje pravo ulaska u istraživačke aktivnosti Elektrotehničkog sveučilišta u St. Petersburgu "LETI" pod vodstvom znanstvenika svjetske klase.
Bionika je znanost koja proučava živu prirodu s ciljem korištenja stečenih znanja u praktičnim ljudskim aktivnostima. Problemi bionike: proučavanje obrazaca strukture i funkcije pojedinih dijelova živih organizama (živčani sustav, analizatori, krila, koža) s ciljem stvaranja nove vrste računala, lokatora, letećih, plivačkih aparata, itd.; proučavanje bioenergetike kako bi se stvorili motori poput mišića koji štede gorivo; istraživanje procesa biosinteze tvari s ciljem razvoja relevantnih grana kemije. Bionika je usko povezana s tehničkim (elektronika, komunikacije, pomorstvo itd.) i prirodoslovnim (medicina) disciplinama, kao i kibernetikom (vidi).
Bionika (engleski bionics, od bion - živo biće, organizam; grčki Bioo - živim) je znanost koja proučava živu prirodu s ciljem korištenja stečenih znanja u praktičnim ljudskim aktivnostima.
Pojam bionika prvi put se pojavio 1960. godine kada su stručnjaci iz različitih područja koji su se okupili na simpoziju u Daytoni (SAD) iznijeli slogan: “Živi prototipovi su ključ nove tehnologije”. Bionika je bila svojevrsni most koji je povezivao biologiju s matematikom, fizikom, kemijom i tehnologijom. Jedan od najvažnijih ciljeva bionike je uspostavljanje analogija između fizikalno-kemijskih i informacijskih procesa koji se nalaze u tehnologiji i odgovarajućih procesa u živoj prirodi. Stručnjaka za bioniku privlači raznolikost "tehničkih ideja" koje je živa priroda razvila tijekom mnogo milijuna godina evolucije. Posebno mjesto među zadaćama bionike zauzima razvoj i izgradnja upravljačkih i komunikacijskih sustava temeljenih na korištenju znanja iz biologije. Ovo je bionika u užem smislu riječi. Bionika je važna za kibernetiku, radioelektroniku, aeronautiku, biologiju, medicinu, kemiju, znanost o materijalima, građevinarstvo i arhitekturu itd. Zadaće bionike također uključuju razvoj bioloških metoda rudarenja, tehnologije za proizvodnju složenih tvari organske kemije , građevinski materijali i premazi, koje koriste divlje životinje. Bionika podučava umijeće racionalnog kopiranja žive prirode, pronalaženje tehničkih uvjeta za primjereno korištenje bioloških objekata, procesa i pojava.
Jedan od mogućih načina ovdje je funkcionalno (matematičko ili softversko) modeliranje, koje se sastoji u proučavanju strukturnog dijagrama procesa, funkcija objekta, numeričkih karakteristika tih funkcija, njihove namjene i promjena tijekom vremena. Ovakav pristup omogućuje da se matematičkim putem proučava proces koji nas zanima, te da se provede tehnička implementacija modela kada je njegova načelna učinkovitost utvrđena i preostaje provjeriti ekonomske, energetske i druge mogućnosti konstruiranja ovakve vrste. model koristeći raspoloživa tehnička sredstva. Postoji još jedan način - fizičko i kemijsko modeliranje, kada stručnjak u području bionike proučava biokemijske i biofizičke procese kako bi proučavao principe transformacije (uključujući razgradnju i sintezu) tvari koje se javljaju u živom organizmu. Taj je put najuže vezan uz kemijsko-tehnološka pitanja i otvara nove mogućnosti u razvoju energetike i kemije polimera. Treći pristup koji je razvila bionika je izravna uporaba živih sustava i bioloških mehanizama u tehničkim sustavima. Ovaj se pristup obično naziva metodom inverznog modeliranja, jer u ovom slučaju bionički stručnjak traži mogućnosti i uvjete za prilagodbu živih sustava za rješavanje čisto inženjerskih problema, drugim riječima, pokušava simulirati tehnički uređaj ili proces na biološkom objektu. Nastala kao odgovor na zahtjeve prakse, bionika je poslužila kao početak istraživanja koja se temelje na primjeni bioloških spoznaja u svim područjima tehnike. Njegov glavni rezultat je uspostavljanje prvih puteva za sve veće tehničko ovladavanje biologijom.
Također preporučujemo
Učitavam...