Tiriamasis darbas. Darbo tema „Bionikos mokymasis iš gamtos: naujausi pasiekimai ir ateitis

Bionika

Tyrimas

Įvadas

1.1.Bionikos mokslas

1.2.1.Architektūrinė bionika
1.2.2.Neurobionika
1.2.3. Techninė bionika

2.1. Apklausa apie problemą

2.2.1.Pastatas
2.2.2.baseinas
2.2.3.bio automobilis
2.2.4. baldai
Išvada
Bibliografija

Įvadas

Nuo neatmenamų laikų žmogaus mintis ieškojo atsakymo į klausimą: ar žmogus gali pasiekti tą patį, ką pasiekė gyvoji gamta? Ar jis galės, pavyzdžiui, skristi kaip paukštis ar plaukti po vandeniu kaip žuvis? Iš pradžių žmonės apie tai galėjo tik pasvajoti, tačiau netrukus išradėjai savo projektuose pradėjo taikyti gyvų organizmų organizacines ypatybes. Net didžiausias graikų materialistas filosofas Demokritas (apie 460–370 m. pr. Kr.) rašė: „Svarbiausius dalykus iš gyvūnų išmokome mėgdžiodami. Mes esame voro mokiniai audimo ir siuvimo srityje, kregždės mokiniai statydami būstus (1)...

Perskaičiusi Demokrito teiginį, susimąsčiau, ką žmogus pasiėmė iš gamtos, kad pagerintų savo gyvenimą. Žmogų nuo seno stebino ir džiugino gamtos tobulumas, todėl jis siekė ją tyrinėti ir daug iš jos pasiskolinti. Pagrindinis bionikos uždavinys yra rasti, ištirti nuostabius augalų ir gyvūnų „išradimus“ ir juos pritaikyti moksle, architektūroje ir technologijose. Bionika (iš graikų kalbos žodžio "bion" - gyvybės sistemos elementas, gyvybės ląstelė) yra jaunas mokslas, turintis didžiulę ateitį. Susidomėjau šia tema ir nusprendžiau ją panagrinėti. Kiekvienas lapas, kiekvienas žolės stiebas, kiekvienas žiedlapis gali tarnauti kaip gyvas techninės konstrukcijos modelis ir būti naudojamas įvairių tipų konstrukcijų ir jų elementų projektavimui. Menas, architektūra, dizainas, pramonė – tai tik dalis sričių, kuriose naudojami gyvi organizmai.

Nusprendžiau remtis kai kuriais gyvos gamtos objektais ir juos panaudoti kuriant kažką sudėtingo ir įdomaus, ką būtų galima pritaikyti kasdieniame gyvenime.

Savo darbe įdėjau taikinys– gamtos reiškinių savybių tyrimas ir galimybė juos panaudoti techniniuose atradimuose žmogaus labui.

Vykdydamas šį darbą nuspręsiu štai ką užduotys:

1) Pasirinkti ir analizuoti aktualią literatūrą šia tema;

2) Raskite faktus, patvirtinančius objektų, kuriuos kuriant buvo naudojami gamtos dėsniai, egzistavimą;

3) plėsti savo žinias apie unikalias natūralių organizmų savybes;

4) pasiūlyti savo idėjas, kaip panaudoti gamtos objektų savybes techniniuose išradimuose (kuriant albumą);

1 skyrius

1.1.Bionikos mokslas

Studijuodamas literatūrą atradau, kad yra toks mokslas – bionika. Bionika – ypatinga mokslo ir technologijų kryptis, kurios tikslas – panaudoti biologines žinias sprendžiant inžinerines problemas ir plėtojant technologijas.

Bionika yra mokslas, esantis ant ribos tarp biologijos ir technologijų. „BIOLOGIJA“ ir „TECHNOLOGIJA“ derinys reiškia „mokymąsi iš gamtos rytojaus technologijų“, kurios atneš didelės naudos žmogui ir gamtai. Bionika glaudžiai susijusi su biologija, fizika, chemija, kibernetika ir inžinerijos mokslais – elektronika, navigacija, ryšiais, jūrų reikalais ir pan. (1).

Kibernetikos mokslo atsiradimas prisidėjo prie platesnio gyvųjų sistemų sandaros ir funkcijų tyrimo. Tai padėjo išsiaiškinti jų panašumus su techninėmis sistemomis, o gautą informaciją apie gyvus organizmus panaudoti kuriant naujus įrenginius, mechanizmus ir medžiagas.

Oficialia bionikos gimimo data laikoma 1960 m. rugsėjo 13 d. Deitonoje (JAV) įvyko pirmasis simpoziumas tema „Gyvieji dirbtinių sistemų prototipai – raktas į naujas technologijas“, kuris formalizavo naujos sistemos gimimą. mokslas.

Iš karto atsirado emblema ir šūkis, turintis simbolinį bionikos mokslinės esmės vaizdą – sintetinti įvairiuose moksluose sukauptas žinias. Bionikos emblema – skalpelis ir lituoklis, sujungti vientisu ženklu. Skalpelis – biologijos simbolis, lituoklis – technologijų simbolis, o integralas vienija abi mokslo šakas. Bionikos šūkis yra „Gyvieji prototipai – raktas į naujas technologijas“ (2).

1.2.1.Architektūrinė bionika

Per visą istoriją žmogus savo architektūrinėje ir statybinėje veikloje sąmoningai ar intuityviai atsigręžė į gyvąją gamtą, kuri jam padėjo spręsti įvairias problemas.

Pietų Amerikos indėnų trobelė ir termitų piliakalnis

Žmogus, kaip žinoma, palaipsniui išsivystė nuo seniausių žinduolių primatų iki „homo sapiens“ būsenos. Tuo pačiu metu architektūrinės struktūros tapo sudėtingesnės.

Senovės Egipto šventyklų kolonų kapitelių dizainas pagal analogiją su lotoso ir papiruso žiedų formomis (4).

Šiuolaikinė architektūra neturi ribų. Įdomiausias iš esamų projektų yra miestas bokštas Šanchajuje. Miesto bokštas bus 1128 m aukščio kipariso formos, kurio apvadas prie pagrindo bus 133 x 100 m, o plačiausioje vietoje – 166 x 133 m. Bokštas turės 300 aukštų ir jie bus išsidėstę 12 vertikalių blokų po 80 aukštų. Tarp blokų yra išlyginamosios grindys, kurios atlieka atraminės konstrukcijos kiekvienam bloko lygiui. Kvartalų viduje – įvairaus aukščio namai su vertikaliais sodais. Šis sudėtingas dizainas yra panašus į kipariso medžio šakų ir viso vainiko struktūrą. Bokštas stovės ant polinių pamatų pagal akordeono principą, kuris nėra įkasamas, o įgydamas aukštį vystosi į visas puses – panašiai, kaip vystosi medžio šaknų sistema. Vėjo svyravimai viršutiniuose aukštuose yra minimalūs: oras lengvai praeina pro bokšto konstrukciją. Bokštui uždengti bus naudojama speciali plastikinė medžiaga, imituojanti porėtą odos paviršių. Jeigu statybos pavyks, planuojama pastatyti dar kelis tokius pastatus-miestus (6).

1.2.2.Neurobionika

Pagrindinės neurobionikos sritys yra žmonių ir gyvūnų nervų sistemos tyrimai bei nervinių ląstelių-neuronų ir neuronų tinklų modeliavimas. Tai leidžia tobulinti ir plėtoti elektronines ir kompiuterines technologijas. Bionikos dėka buvo sukurti miniatiūriniai ir patikimi jutikliai, kurių jautrumas nenusileidžia, pavyzdžiui, akiai, kuri reaguoja į atskirus šviesos kvantus, šilumai jautrų barškučio organą, skiriantį 0,001 ° C temperatūros pokyčius. , arba elektrinis žuvies organas, suvokiantis potencialą mikrovolto dalimis. Paukščių, žuvų ir kitų gyvūnų aptikimo, navigacijos ir orientavimo sistemų tyrimas taip pat yra vienas iš svarbių bionikos uždavinių, nes Miniatiūrinės ir tikslios suvokimo ir analizės sistemos, padedančios gyvūnams naršyti, rasti grobį ir migruoti tūkstančius kilometrų, gali padėti tobulinti aviacijos, jūrų reikalų ir kt. naudojamus instrumentus. Taigi amerikiečių kompanija Orbital Research, kurianti navigacijos sistemas, pradėjo dirbti intuityvi jutiklių sistema, kuri padės išvengti susidūrimų tarp automobilių ant žemės ir ore esančių lėktuvų (3). Sukurti tokią sistemą mokslininkus paskatino tarakonų elgesys tuo metu, kai jie bando juos sugauti. Tarakonų nervų sistema nuolat stebi viską, net ir mažiausius pakitimus, kurie atsiranda šalia, o iškilus pavojui reaguoja greitai, aiškiai ir, svarbiausia, teisingai. Jau sukurtas veikiantis radijo bangomis valdomo automobilio modelis su „tarakono smegenimis“.

Australijos nacionalinio universiteto mokslininkai išsamiai ištyrė laumžirgio skrydį. Jie padarė išvadą, kad „nepaisant labai mažų smegenų, šie vabzdžiai gali atlikti greitus ir tikslius oro manevrus, kuriems reikia stabilumo ir išvengti susidūrimų“. Jie nori naudoti naujus orlaivius, sukurtus pagal „vaizdą ir panašumą“, kad galėtų ištirti Saulės sistemos planetų atmosferas. Štai pavyzdys, kurį galima paimti iš kito bestuburio. Viena iš JAV Energetikos departamento laboratorijų tiria mišinį, kurį dvigeldžiai gamina, kad tvirtai priliptų prie laivų dugno. Remiantis atliktais tyrimais, gaminami nauji klijai, kurie padės suklijuoti oksiduoto metalo plokštes, iš kurių surenkami svarbūs kompiuterio komponentai, ar net pakeis chirurginius siūlus ant žmogaus kūno po operacijos (6).

1.2.3. Techninė bionika

Banginių ir delfinų struktūros hidrodinaminių ypatybių tyrimas padėjo sukurti specialią povandeninės laivų dalies apkalą, kuri užtikrina 20–25% greitį, esant tokiai pačiai variklio galiai. Ši oda vadinama laminflo ir, panašiai kaip delfinų oda, nėra sušlapusi ir turi elastingą-elastinę struktūrą, kuri pašalina turbulenciją ir užtikrina slydimą su minimaliu pasipriešinimu. Tą patį pavyzdį galima pateikti iš aviacijos istorijos. Ilgą laiką greitosios aviacijos problema buvo plazdėjimas - sparnų vibracijos, kurios staiga ir smarkiai kyla tam tikru greičiu. Dėl šių vibracijų lėktuvas per kelias sekundes subyrėjo ore. Po daugybės nelaimingų atsitikimų dizaineriai rado išeitį - pradėjo gaminti sparnus, kurių pabaigoje buvo sustorėjimas. Po kurio laiko panašūs sustorėjimai buvo aptikti laumžirgio sparnų galuose. Biologijoje šie sustorėjimai vadinami pterostigmomis. Remiantis paukščių ir vabzdžių skraidymo, šokinėjančių gyvūnų judėjimo, sąnarių sandaros tyrimais, kuriami nauji skrydžio, judėjimo be ratų, guolių konstrukcijos ir kt. principai (4).

2 skyrius

Šiuolaikinio miesto sąlygomis: šurmulio, triukšmo ir nuobodulio, taip pat amžino laiko stygiaus žmogus nesąmoningai kenčia nuo grynų, sodrių spalvų ir keistų gyvų augalų ir gyvūnų formų trūkumo. Šis prieštaravimas tarp žmogaus noro priartėti prie gamtos ir jo įgyvendinimo neįmanomumo gali būti išspręstas bioniniu stiliumi. Savo darbe stengiuosi rasti būdų, kaip išspręsti šį prieštaravimą. Mano sukurtas tokio stiliaus dizaino projektas bent šiek tiek padės žmogui jausti harmoniją su gamta. Mano tiriamasis darbas – tai galimybė pačiam suprasti gyvenimo dėsnius.

2.1. Apklausa apie problemą

Kitas mano darbo etapas buvo mūsų mokyklos mokinių ir mokytojų apklausa. Norėjau sužinoti, kiek jie turi žinių mane dominančia tema. Uždaviau jiems keletą klausimų:

1. Ką žinote apie bionikos mokslą?

2. Ar pastebėjote gyvūnų išvaizdos, jų sugebėjimų panašumą su kokių nors techninių išradimų savybėmis ir išorine forma?

3. Ar sutinkate, kad gamta žmogui pateikia daug pavyzdžių techniniams išradimams?

4. Pateikite savo pavyzdžių.

Apklausa buvo atlikta tarp 1-11 klasių mokinių ir mokytojų. Iš viso apklausoje dalyvavo 54 žmonės. Apklausos rezultatus pateikiau lentelėje.

1 lentelė

Apklausos rezultatai

	Pradinė nuoroda			Vidurinė nuoroda
Klausimo numeris		Atsakymas yra "taip"	Atsakymas yra "ne"	Atsakymas yra "taip"	Atsakymas yra "ne"	Atsakymas yra "taip"	Atsakymas yra "ne"

						100% (15 žmonių)
						100% (15 žmonių)
						100% (15 žmonių)

Remdamasis šiais rezultatais, darau išvadą, kad dauguma vaikinų neturi jokio supratimo apie bionikos mokslą. Tačiau daugiau nei 80% respondentų pastebėjo gyvūnų išvaizdos, jų sugebėjimų panašumą su bet kokių techninių išradimų savybėmis ir išorine forma. Dauguma sutinka, kad gamta žmogui pateikia daugybę techninių išradimų pavyzdžių. Gera žinia ta, kad daugelis mūsų mokyklos mokinių galėjo pateikti pavyzdžių, remdamiesi asmeniniais pastebėjimais ar žiniomis. Apklausos metu pastebėjau padidėjusį susidomėjimą ir norą sužinoti apie šį mokslą tarp pradinių ir vidurinių mokyklų mokinių.

2.2. Albumo kūrimas tema.

Įgytas žinias demonstravau specialiame albume, kuriame parodžiau gamtos objektų savybių panaudojimo būdus techniniuose išradimuose.

2.2.1.Pastatas (1 priedas)

Žmonės pavargo nuo paprastų pastatų, prabangių dvarų, ekologiškų namų, protingų namų. Jie nori visko iš karto viename pastate, be viso to – neįprastos formos. Žemyn su beveidžiais kotedžais – gyventi nuobodžiuose namuose yra žalinga. Be to, vaizduotė yra beribė, nesvarbu, ar tai būtų akmeniniai ar mediniai namai. Pirmuoju savo tyrimo objektu nusprendžiau paimti gėlavandenį polipą Hydra ir pagal jį suprojektuoti pastatą. Šis mažas, apie 1 cm ilgio gyvūnas atitiks 3 gyvenamojo namo aukštus. Polipo viduje esanti žarnyno ertmė yra tinkama liftui judėti. Hidros viršuje esantys čiuptuvai pavirs saulės kolektoriais. Šiuolaikiniams saulės moduliams elektros energijai gaminti nereikia tiesioginių saulės spindulių. Jie įkrauna baterijas esant debesuotam dangui, lietui ir debesuotam orui. Saulės energija išsiskiria ekologiškumu ir mažomis sąnaudomis. Saulės baterijų technologija leidžia panaudoti neribotą saulės energiją nekenkiant aplinkai. Saulės baterijų naudojimas Rusijoje nėra labai paplitęs, tačiau, be jokios abejonės, ateitis priklauso nuo jų.

Išoriniame hidros kūno sluoksnyje yra labai mažos apvalios ląstelės su dideliais branduoliais. Šios ląstelės vadinamos tarpinėmis. Jie vaidina labai svarbų vaidmenį hidros gyvenime. Su bet kokiu kūno pažeidimu, tarpinės ląstelės, esančios šalia žaizdų, pradeda sparčiai augti. Iš jų susidaro odos-raumenų, nervų ir kitos ląstelės, o sužeista vieta greitai užgyja. Kas būtų, jei, remdamiesi šiuo hidra gebėjimu, patobulintume cemento skiedinį, skirtą plytoms laikyti kartu. Tegul šiame tirpale yra medžiaga, kuri, vandeniui patekus į pastato plyšius, gali išsipūsti ir taip atkurti pastato vientisumą.

Dažai pastatui taip pat bus neįprasti. Paprasti dažai, tepami ant pastatų, sugeria vandenį, o kartu su juo dulkes ir nešvarumus. Ne puiki savybė šiuolaikiniams namams. Gamtoje yra augalų, kurių lapai nesugeria vandens (lotoso lapas, rožių žiedlapiai). Vanduo rieda nuo jų paviršiaus ir pasiima dulkių daleles. Jei šiuolaikiniai dažai turi šią savybę, tai pastatų paviršius visada bus švarus.

2.2.2.baseinas (2 priedėlis)

Gyvendamas didmiestyje žmogus nuolat patiria stresą. To paties tipo daugiaaukščiai namai su vienodų langų eilėmis, pilkais tonais, betonu ir savo aukščiu slegiantys pastatai slegia psichiką. Tuštumos jausmas iš agresyvios vizualinės aplinkos per metus tiek įauga į smegenis, kad jo nebepastebi, tačiau tai netrukdo virsti neurozėmis ir astenija. Šį neigiamą poveikį galima pašalinti architektūrą paverčiant akių poilsio ir estetinio pasikrovimo tašku.

„Pasaka suaugusiems“ - taip dažnai vadinamas bioninis stilius. Pirmiausia dėl to, kad visi šia kryptimi suprojektuoti pastatai atrodo unikaliai ir nuostabiai, o įkvėpimas architektams šiuo atveju yra pati gamta. Architektūroje bionika siekia savo formomis imituoti natūralios aplinkos natūralumą, gyvosios ir negyvosios gamtos kūrinių anatomiją ir išvaizdą. Tačiau kadangi statinys, skirtas žmonių gyvenimui ar poilsiui, turi būti ir funkcionalus, o ne tik atrodyti kaip medis ar kiaulpienė, architektai dažnai apsiriboja gyvo organizmo metafora. Viskas turėtų būti antigeometriška – tokio stiliaus pastatuose nepaisoma aiškių linijų ir griežtų devyniasdešimties laipsnių kampų. Konstrukcijos sienelės yra tarsi ląstelės membrana, jų išgaubti ir įgaubti paviršiai ritmiškai kaitaliojasi, taip sukurdami gyvo, kvėpuojančio padaro išvaizdą. Mūsų pristatomas baseino projektas atrodo kaip ladybug. Mūsų baseinas gali būti naudojamas bet kuriuo metų laiku. Dėl galimybės pakelti konstrukcijos „sparnus“ galite mėgautis maudynėmis po atviru dangumi. Ryškus mūsų pastato koloritas neleis pro šalį vaikams, kurie už rankos atves tėvelius. Tikiuosi, kad artimiausiu metu dėl tokių įrenginių padaugės plaukikų ir olimpinių žaidynių aukso medalių.

2.2.3.bio automobilis (3 priedas)

Pastaruoju metu atėjo nestandartinių ir aplinką tausojančių automobilių mada. O aukštąsias technologijas naudojančius ekologinius automobilius kuria tokie garbingi gigantai kaip Ford, BMW, Peugeot ir kt.

Mūsų automobilis atrodo kaip augalo lapas. Skystas oras pasitarnaus kaip kuras. Pirmieji automobiliai, naudojantys tokio tipo degalus, jau yra ir pasitvirtino aplinkosaugos požiūriu. Be neįprastos išvaizdos, mūsų automobilis turi specialias padangas, kurių pavydėtų bet kuris vairuotojas. Yra žinoma, kad širdis nuolat pumpuoja kraują per kraujagysles, o slėgis kraujyje nuolat palaikomas tame pačiame lygyje. O jei ši funkcija būtų pritaikyta padangų struktūrai? Mūsų automobilis turi padangas, kurios gali pačios prisipūsti. Padangos automatiškai pripučiamos dėl pulsuojančio siurblio, kuris karts nuo karto suveikia, palaikydamas pastovų ir saugų slėgį. Tai ne tik padidins saugumą keliuose, bet ir prisidės prie ekonomiško degalų naudojimo (automobiliai su nepakankamai pripūstomis padangomis sunaudoja daugiau degalų), todėl sumažės anglies dvideginio išmetimas į atmosferą ir pailgės padangų tarnavimo laikas.

2.2.4.baldai (4 priedas)

Žalia banga nuvilnijo visą pasaulį. Šiandien milijonai žmonių nuoširdžiai svajoja pasijusti gyvenantys ne triukšmingame didmiestyje, o gamtos glėbyje. Ekologinis stilius leidžia sukurti iliuziją, kad jūsų namai yra natūralios gerovės sala. Natūralių motyvų mėgdžiojimas, natūralių, aplinkai nekenksmingų medžiagų naudojimas ir paprastumo koncepcijos laikymasis – tai savybės, atnešusios šiam stiliui stulbinamą sėkmę. Kai dizaineris pradeda dirbti su tokiu interjeru, jo pagrindinė užduotis yra atkurti natūralios aplinkos paveikslus miesto bute ar kaimo name. Tai yra, visas buto apstatymas turi būti suprojektuotas „natūraliai“, derėti su gamta ir suteikti namiškiams ramybės ir ramybės jausmą.

Žvelgiant geometriniu požiūriu, šiuolaikinis žmogaus sukurtas sintetinis pasaulis susideda iš tiesių linijų ir kampų. Gatvių ir namų aikštėse yra kambarių aikštės, langai, televizoriaus ekranai, kėdės ir rašomieji stalai. Durys, stalčiai, komodos, radiatoriai ir kondicionieriai, lentynos, spintelės ir dėžės – tai kvadratų ir jų stačiakampių brolių kolekcija. Aikštė yra grynai racionalistinis išradimas, gamtoje jos tiesiog nėra. Žmogaus kūne nėra kvadratinių organų, o gyvūnų kūnų struktūroje jų nėra. Nėra kvadratinių planetų, šviesulių ar augalų. Gamta nekuria kvadratinių formų – išskyrus retus kristalus. Žmogaus akis, galva, saulė, kiaušinis, sūkurinė vonia, gėlių šerdis, ežeras yra apvalios formos. Apskritimas simbolizuoja gyvenimo ciklą, o kvadratas yra viso negyvo ir dirbtinio simbolis.

Bioninio stiliaus interjeras išsiskiria glotniais išlinkimais, didele erdve, o patalpa pripildyta šviesos ir gryno oro. Šis stilius suteikia dizaineriui daug laisvės manipuliuojant kambario ar pastato forma ir erdve. Kartais kalbama apie erdvinius iliuzinius efektus.

Mūsų pristatomas baldų dizainas primena augalo lapą. Ryškių sultingų žalumynų spalva derinama su apvaliomis formomis. Jei likę baldai bus parinkti tokio paties stiliaus, tada visas kambarys atrodys kaip pasakiška gamtos sala.

Išvada

Bionikos įkvėpimo šaltinis yra gamta. Ji tokia išmintinga, kad sugalvojo daugybę idealių formų ir dizaino. Žmogus gali tik juos stebėti ir kopijuoti. Korio struktūra, spiralės formos jūros kriauklė, anatominė vabzdžių struktūra yra paruošti modeliai, kuriuos galima naudoti bet kur, taip pat ir interjere. Tik nuo mūsų fantazijos ir materialinių galimybių priklauso, kokį stilių rinksimės savo naujiems namams ar kotedžui. Bionika įrodė, kad architektūra – tai ne tik lazdos ir plytos. Kiekvienas gali naudoti bioninius elementus namuose ar savo nuosavybėje. Interjere tai visų pirma šviestuvai ir baldai, kurių formos pasiskolintos iš pačios gamtos. Beje, juos galite pasigaminti patys. Padaryti kraštovaizdį svetainėje nėra sunku. Norėdami tai padaryti, tiesiog atkreipkite dėmesį į esamus akmenis, šakas, įtrūkimus ir kt. Pasitelkę šiek tiek fantazijos, galite sukurti alpinę čiuožyklą (statinys iš akmenų ir augmenijos, būdingas aukštų kalnų klimatui). Jei yra didelis senas medis, neskubėkite jo kirsti. Jo tuščiavidurės ertmės gali būti naudojamos, pavyzdžiui, kaip konteineris daiktams ar net kaip pavėsinė poilsiui. Čia nereikės oro kondicionieriaus, nes net per karščius medis užtikrins pastovią maždaug 22 laipsnių temperatūrą. Kaip rodo praktika, neištirtų gamtos paslapčių potencialas yra milžiniškas. Tik nebijokite jų tyrinėti, nesaugokite nuo gamtos pastatų sienomis, taip naikindami mūsų bendrus namus.

Išvados: 1. Didžioji dalis to, kas pagaminta žmogaus rankomis, buvo ne pačių žmonių sugalvota, o su motinos gamtos „užuomina“.

2. Mokslininkai toliau tyrinėja gyvus objektus, siekdami pasisemti naujų idėjų kuriant naujus techninius prietaisus.

3. Tikiuosi, kad mano idėjos apie gyvų objektų savybių panaudojimą techniniuose išradimuose bus naudingos.

Mano darbai čia nesibaigia: toliau ieškosiu įdomių faktų apie gamtos reiškinių savybių panaudojimą techniniuose atradimuose. Šis darbas sužavėjo visą mano šeimą: nepaliaujame žavėtis ir stebėtis visko, kas sukurta gamtos pasaulyje, unikalumu ir tobulumu!

Mylėkite savo planetą, rūpinkitės mus supančiais gyvūnais ir augalais. Jie atskleis savo paslaptis!

Bibliografija

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/

2. http://bio-nica.narod.ru/

3. http://www.luxurynet.ru/architecture/3634.html

4. http://dic.academic.ru/dic.nsf/stroitel/1032

5. http://cih.ru/ab/b1.html

6. http://moikompas.ru/compas/bionic

7. http://www.visual-form.ru/article/004.html

8. http://www.existenzia.ru/idea/bionika

9. http://www.formundraum.ru/stili-v-dizajne/bionika/

10. http://kraevedenie.net/2010/01/24/bionika-neftesbor/

11. http://suslov-oleg.com.ua/ocherk.php

12. http://www.bazil-maestro.com/articles/bionika

1 iš 24

Pristatymas tema: Bionika

Skaidrė Nr.1

Skaidrės aprašymas:

2 skaidrė

Skaidrės aprašymas:

Pagrindinės bionikos darbo sritys apima šias problemas: žmonių ir gyvūnų nervų sistemos tyrimas bei nervinių ląstelių (neuronų) ir neuronų tinklų modeliavimas, siekiant tolimesnio kompiuterinių technologijų tobulinimo ir naujų automatikos elementų bei prietaisų kūrimo. ir telemechanika (neurobionika); gyvų organizmų jutimo organų ir kitų suvokimo sistemų tyrimai, siekiant sukurti naujus jutiklius ir aptikimo sistemas; įvairių gyvūnų orientacijos, vietos ir navigacijos principų tyrimas, siekiant panaudoti šiuos principus technologijoje; morfologines, fiziologines, biochemines gyvų organizmų charakteristikas, siekiant iškelti naujas technines ir mokslines idėjas.

Skaidrė Nr.3

Skaidrės aprašymas:

Skaidrė Nr.4

Skaidrės aprašymas:

Gamtos ir technologijų santykis Anksčiau žmogaus požiūris į gamtą buvo vartotojiškas, technologijos eksploatavo ir naikino gamtos išteklius. Tačiau pamažu žmonės pradėjo atidžiau elgtis su gamta, stengėsi atidžiau pažvelgti į jos metodus, kad išmintingai panaudotų juos technikoje. Šie metodai gali būti pavyzdys kuriant aplinkai nekenksmingus pramonės produktus. Gamta kaip standartas yra bionika. Suprasti gamtą ir imti ją kaip pavyzdį nereiškia kopijuoti. Tačiau gamta gali mums padėti rasti tinkamą techninį gana sudėtingų problemų sprendimą. Gamta yra tarsi didžiulis inžinierių biuras, kuris visada turi teisingą išeitį iš bet kokios situacijos.

Skaidrė Nr.5

Skaidrės aprašymas:

Bionika glaudžiai susijusi su biologija, fizika, chemija, kibernetika ir inžinerijos mokslais: elektronika, navigacija, ryšiais, jūrų reikalais ir kt. Idėja pritaikyti žinias apie gyvąją gamtą sprendžiant inžinerines problemas priklauso Leonardo da Vinci, kuris bandė pastatyti lėktuvą plasnojančiais sparnais, kaip paukščiai: ornitopterį.1960 metais Deitonoje (JAV) įvyko pirmasis bionikos simpoziumas, įforminęs naujo mokslo gimimą.

Skaidrė Nr.6

Skaidrės aprašymas:

Kibernetika Atsiradusi kibernetika, kurioje atsižvelgiama į bendruosius gyvų organizmų ir mašinų valdymo ir komunikacijos principus, tapo paskata plačiau tirti gyvųjų sistemų sandarą ir funkcijas, siekiant išsiaiškinti jų bendrumą su techninėmis sistemomis, taip pat panaudoti gautą informaciją apie gyvus organizmus kuriant naujus prietaisus ir mechanizmus, medžiagas ir kt.

Skaidrė Nr.7

Skaidrės aprašymas:

Architektūros bionika Tai naujas reiškinys architektūros moksle ir praktikoje. Čia atsiveria galimybės ieškoti naujų, funkciškai pagrįstų, grožiu ir harmonija išsiskiriančių architektūrinių formų, kurti naujas racionalias struktūras, tuo pat metu naudojant nuostabias gyvosios gamtos statybinių medžiagų savybes, atrasti būdus realizuoti projektavimo ir architektūrinių priemonių kūrimo vienovė, naudojant saulės, vėjo, kosminių spindulių energiją. Tačiau bene svarbiausias jos rezultatas gali būti aktyvus dalyvavimas kuriant sąlygas išsaugoti laukinę gamtą ir formuoti jos darnią vienybę su architektūra.

Skaidrė Nr.8

Skaidrės aprašymas:

Gyvų organizmų modeliavimas Bionikos modelio kūrimas yra pusė darbo. Norint išspręsti konkrečią praktinę problemą, būtina ne tik patikrinti, ar modelio savybės yra įdomios praktikoje, bet ir sukurti iš anksto nustatytų techninių prietaiso charakteristikų skaičiavimo metodus bei sintezės metodus, kurie užtikrintų pasiekimą. problemai reikalingų rodiklių.Todėl daugelis bioninių modelių, prieš gaudami techninį įgyvendinimą, pradeda savo gyvenimą kompiuteryje. Sukonstruotas matematinis modelio aprašymas. Jos pagrindu sukompiliuojama kompiuterinė programa – bioninis modelis. Naudojant tokį kompiuterinį modelį per trumpą laiką galima apdoroti įvairius parametrus ir pašalinti dizaino trūkumus.

Skaidrė Nr.9

Skaidrės aprašymas:

Šiandien bionika turi keletą krypčių: Architektūrinė ir statybinė bionika tiria gyvų audinių formavimosi ir struktūros formavimosi dėsnius, analizuoja gyvų organizmų struktūrines sistemas medžiagų, energijos taupymo ir patikimumo užtikrinimo principu. Neurobionika tiria smegenų veiklą ir tiria atminties mechanizmus. Intensyviai tiriami gyvūnų jutimo organai ir vidiniai reakcijos į aplinką mechanizmai tiek gyvūnams, tiek augalams.

Skaidrė Nr.10

Skaidrės aprašymas:

Architektūros ir statybos bionika Architektūros ir statybos bionikoje daug dėmesio skiriama naujoms statybos technologijoms. Pavyzdžiui, efektyvių ir be atliekų statybos technologijų kūrimo srityje perspektyvi kryptis yra sluoksniuotų konstrukcijų kūrimas. Idėja pasiskolinta iš giliavandenių moliuskų. Jų patvarūs apvalkalai, pvz., plačiai paplitusių abalų, susideda iš kintamų kietų ir minkštų plokščių. Įtrūkus kietai plokštei, deformaciją sugeria minkštasis sluoksnis ir plyšys toliau neina. Šią technologiją galima naudoti ir automobiliams uždengti.

Skaidrė Nr.11

Skaidrės aprašymas:

Neurobionika Neurobionika yra mokslo kryptis, tirianti galimybę panaudoti smegenų sandaros ir funkcionavimo principus, siekiant sukurti pažangesnius techninius prietaisus ir technologinius procesus. Pagrindinės neurobionikos sritys yra žmonių ir gyvūnų nervų sistemos tyrimai bei nervinių ląstelių-neuronų ir neuronų tinklų modeliavimas. Tai leidžia tobulinti ir plėtoti elektronines ir kompiuterines technologijas.

Skaidrė Nr.12

Skaidrės aprašymas:

Ryškus architektūros ir statybos bionikos pavyzdys yra visiška javų stiebų ir modernių aukštybinių pastatų struktūros analogija. Javų augalų stiebai gali atlaikyti dideles apkrovas, nesulūžę nuo žiedyno svorio. Jei vėjas juos palenkia į žemę, jie greitai atstato vertikalią padėtį. Kokia paslaptis? Pasirodo, jų konstrukcija panaši į šiuolaikinių daugiaaukščių gamyklinių vamzdžių konstrukciją – tai vienas naujausių inžinerijos laimėjimų.

Skaidrė Nr.13

Skaidrės aprašymas:

Pirmieji bionikos pavyzdžiai Beveik bet kokią technologinę problemą, su kuria susiduria dizaineriai ar inžinieriai, jau seniai sėkmingai išsprendė kitos gyvos būtybės. Pavyzdžiui, gaiviųjų gėrimų gamintojai nuolat ieško naujų būdų pakuoti savo gaminius. Tuo pačiu metu paprasta obelis seniai išsprendė šią problemą. Obuolys yra 97% vandens, supakuotas ne į medinį kartoną, o į valgomą žievelę, kuri yra pakankamai patraukli, kad pritrauktų gyvūnus valgyti vaisius ir paskirstyti grūdus. Eifelio bokšto pagrindas primena šlaunikaulio galvos kaulinę struktūrą.Bionikos specialistai taip samprotauja. Susidūrę su inžinerine ar projektavimo problema, jie ieško sprendimo neriboto dydžio gyvūnų ir augalų „mokslo bazėje“.

Skaidrė Nr.14

Skaidrės aprašymas:

Velcro užsegimai Varnalėšų veikimo principą žmogus pasiskolino gamindamas Velcro užsegimus. Pirmosios lipnios juostos pasirodė XX amžiaus 50-aisiais. Su jų pagalba galite, pavyzdžiui, užsisegti sportinius batelius; Šiuo atveju nėriniai nebereikalingi. Be to, Velcro ilgį lengva reguliuoti – tai vienas iš jo privalumų. Pirmaisiais metais po jų išradimo tokios tvirtinimo detalės buvo labai populiarios. Šiandien visi jau priprato prie patogaus užsegimo, o Velcro gamintojai dabar tik pasirūpina, kad Velcro būtų gerai paslėpta po atvartais.

Skaidrė Nr.15

Skaidrės aprašymas:

Grupė, kurią sudarė architektai, inžinieriai, dizaineriai, biologai ir psichologai, sukūrė projektą „Vertikalus bioninio bokšto miestas“. Po 15 metų Šanchajuje turėtų iškilti miestas bokštas (mokslininkų teigimu, po 20 metų Šanchajaus gyventojų skaičius gali siekti 30 mln.). Bokšto miestas skirtas 100 tūkstančių žmonių, projektas paremtas „medinės statybos principu“.

Skaidrė Nr.16

Skaidrės aprašymas:

Aštuonkojai čiulptukai: aštuonkojai išrado sudėtingą savo grobio medžioklės būdą: apdengia jį čiuptuvais ir čiulpia šimtus, kurių ištisos eilės yra ant čiuptuvų. Siurbtukai taip pat padeda jai judėti ant slidžių paviršių neslystant žemyn Techniniai siurbtukai: jei iš timpa į lango stiklą iššausite siurbimo strėlę, rodyklė prisitvirtins ir liks ant jo. Siurbtukas yra šiek tiek suapvalintas ir išsitiesia susidūręs su kliūtimi. Tada elastinė poveržlė vėl priveržiama; Taip atsiranda vakuumas. O siurbtukas tvirtinasi prie stiklo.

Skaidrė Nr.17

Skaidrės aprašymas:

Stanfordo universiteto mokslininkai padarė didžiausią pažangą kurdami vertikalius dvikojus robotus. Jie beveik trejus metus eksperimentavo su miniatiūriniu šešiakoju robotu šešiakoju, remdamiesi tarakonų judėjimo sistemos tyrimo rezultatais. Pirmasis šešiakojis buvo sukonstruotas 2000 m. sausio 25 d. Dabar dizainas veikia labai greitai - 55 cm greičiu (daugiau nei trys jo ilgiai) per sekundę - ir taip pat sėkmingai įveikia kliūtis. Stanfordas taip pat sukūrė žmogaus dydžio šokinėjantį vienakojį monopodą, kuris nuolat šokinėdamas gali išlaikyti nestabilią pusiausvyrą. Kaip žinia, žmogus juda „krisdamas“ nuo vienos kojos ant kitos ir didžiąją laiko dalį praleidžia ant vienos kojos. Ateityje Stanfordo mokslininkai tikisi sukurti dvikojį robotą su į žmogų panašia vaikščiojimo sistema.

Skaidrė Nr.18

Skaidrės aprašymas:

Kiaušinių voras kokonas Voras iš vandeniui atsparios medžiagos daro ploną „pelurą“, kad apsaugotų dedamus kiaušinius. Šis kumščio dydžio kokonas yra varpelio formos ir atsidaro iš apačios. Jis sudarytas iš tos pačios medžiagos kaip ir voratinklio siūlai. Žinoma, jis nėra išaustas iš atskirų siūlų, o reprezentuoja vieną apvalkalą. Puikiai saugo kiaušinį nuo blogo oro ir drėgmės Lietaus paltas Išeidami į lauką per lietų apsivelkame vandeniui atsparų lietpaltį arba pasiimame skėtį. Kaip voro kiaušinio kokonas su apsaugine plėvele, iš dirbtinės medžiagos nuteka vanduo, dėl to žmogus nesušlampa Vandenį atstumiantys stogai Svarbų vaidmenį statant namus atlieka stogas, kuris turėtų apsaugoti pastato patalpas nuo vandens.

Skaidrė Nr.19

Skaidrės aprašymas:

Tyrėjai iš Bell Labs (Lucent korporacija) neseniai Euplectellas genties giliavandenių kempinių kūne aptiko aukštos kokybės optinį pluoštą. Remiantis bandymų rezultatais, paaiškėjo, kad medžiaga iš šių 20 centimetrų kempinių skeleto gali perduoti skaitmeninį signalą ne prasčiau nei šiuolaikiniai ryšio kabeliai, o natūralus optinis pluoštas yra daug stipresnis nei žmogaus pluoštas dėl organinės medžiagos buvimo. apvalkalas. Euplectellas genties giliavandenių kempinių skeletas pagamintas iš aukštos kokybės šviesolaidžio

Skaidrė Nr.20

Skaidrės aprašymas:

Gustavas Eifelis 1889 metais nupiešė Eifelio bokšto piešinį. Ši struktūra laikoma vienu iš ankstyviausių aiškių bionikos panaudojimo inžinerijoje pavyzdžių. Eifelio bokšto dizainas pagrįstas Šveicarijos anatomijos profesoriaus Hermanno Von Meyerio moksliniais darbais. Likus 40 metų iki Paryžiaus inžinerinio stebuklo pastatymo, profesorius ištyrė šlaunikaulio galvos kaulinę struktūrą toje vietoje, kur jis linksta ir kampu patenka į sąnarį. Ir vis dėlto kaulas kažkodėl nelūžta nuo kūno svorio Eifelio bokšto pagrindas primena šlaunikaulio galvos kaulinę struktūrą.

Skaidrė Nr.21

Skaidrės aprašymas:

Von Meyeris atrado, kad kaulo galva yra padengta sudėtingu miniatiūrinių kaulų tinklu, kurio dėka apkrova nuostabiai perskirstoma visame kaule. Šis tinklas turėjo griežtą geometrinę struktūrą, kurią profesorius dokumentavo. 1866 metais šveicarų inžinierius Carlas Cullmanas pateikė teorinį fon Meyerio atradimo pagrindą, o po 20 metų Eifelis panaudojo natūralų apkrovos paskirstymą, naudojant lenktas slankmačius.Šlaunikaulio galvos kaulinė struktūra

Skaidrė Nr.22

Skaidrės aprašymas:

Dar vieną garsų pasiskolinimą padarė šveicarų inžinierius Georgesas de Mestral 1955 m. Jis dažnai vaikščiojo su savo šunimi ir pastebėjo, kad prie jo kailio nuolat prilimpa kažkokie keisti augalai. Pavargęs nuo nuolatinio šuns šukavimo, inžinierius nusprendė išsiaiškinti priežastį, kodėl prie šuns kailio prilimpa piktžolės. Ištyręs šį reiškinį, de Mestral nustatė, kad tai įmanoma dėl mažų kabliukų ant uogienės (šios piktžolės pavadinimas) vaisių. Dėl to inžinierius suprato savo atradimo svarbą ir po aštuonerių metų užpatentavo patogų „Velcro“ lipduką, kuris šiandien plačiai naudojamas ne tik karinių, bet ir civilių drabužių gamyboje. marškiniai

Skaidrės aprašymas:

Pamokos „Bionika arba nuostabus gyvosios gamtos pasaulis“ pristatymas

Darbą atliko: Shalaeva T.V., biologijos mokytoja

...Sąlytis su gamta yra pats paskutinis žodis visos pažangos, mokslo, proto, sveiko proto, skonio ir puikių manierų.

Dostojevskis F. M.

Gamta taip pasirūpino viskuo, kad visur rasi ko išmokti.

Leonardas da Vinčis

Nėra nieko išradingesnio už gamtą.

Ciceronas

Dideli dalykai daromi didelėmis priemonėmis. Vien gamta daro didelius dalykus veltui.

Herzenas A.I.

Gamtos tyrinėjimas ir stebėjimas pagimdė mokslą.

Ciceronas

Pažanga yra gamtos dėsnis.

Volteras

Paukštis yra pagal matematinį dėsnį veikiantis instrumentas, kurį žmogus gali padaryti visais judesiais...

Leonardas da Vinčis

Bionika– mokslas apie žinių apie gyvo organizmo dizainą, principą ir technologinį procesą panaudojimą technologijoje. Pagrindas bionika rengti įvairių biologinių organizmų modeliavimo studijas.

Vystymosi istorija

Idėja panaudoti žinias apie gyvąją gamtą sprendžiant inžinerines problemas priklauso Leonardo da Vinci, kuris bandė sukurti orlaivį su plazdančiais sparnais, kaip paukščiai: ornitopteris.

Bionikos gimimo data:

Bionikos simbolis

Bionika turi simbolį: sukryžiuotą skalpelį, lituoklį ir integralinį ženklą.

Ši biologijos, technologijų ir matematikos sąjunga leidžia tikėtis, kad bionikos mokslas prasiskverbs ten, kur dar niekas nebuvo prasiskverbęs, ir pamatys tai, ko dar niekas nematė.

Bionikos ir kitų mokslų ryšys

BIONIKA

BIOLOGIJA

INŽINERIJOS MOKSLAI

CHEMIJA

FIZIKA

ELEKTRONIKA

JŪRA CASE

KIBERNETIKA

NAVIGACIJA

biologinės bionika, tirianti biologinėse sistemose vykstančius procesus;
teorinis bionika, kuri kuria matematinius šių procesų modelius;
techninis bionika, kuri taiko teorinės bionikos modelius sprendžiant inžinerines problemas.

Praktinė (techninė) dalis

Biologinė bionika

Teorinė dalis

Gyvų organizmų jutimo organų ir kitų suvokimo sistemų tyrimai, siekiant sukurti naujus jutiklius ir aptikimo sistemas.

Įvairių gyvūnų orientacijos, vietos ir navigacijos principų tyrimas, siekiant panaudoti šiuos principus technologijoje.

Gyvų organizmų morfologinių, fiziologinių, biocheminių savybių tyrimas, siekiant iškelti naujas technines ir mokslines idėjas.

Gustavas Eifelis 1889 metais nupiešė Eifelio bokšto piešinį. Ši struktūra laikoma vienu iš ankstyviausių aiškių bionikos panaudojimo inžinerijoje pavyzdžių.

Eifelio bokšto pagrindas primena šlaunikaulio galvos kaulinę struktūrą

Šlaunikaulio galvos kaulinė struktūra

Vienas iš sėkmingų pavyzdžių bionika yra plačiai paplitęs „Velcro“, kurio prototipas buvo varnalėšos vaisiai, prilipę prie šveicarų inžinieriaus Georges'o de Mestral šuns kailio.

Gamta taip pasirūpino viskuo, kad visur rasi ko išmokti.

Leonardas da Vinčis

Ačiū už dėmesį

MASKUVOS SVEIKATOS MINISTERIJA
SRITYS
Valstybinė biudžetinė švietimo įstaiga
„Maskvos regioninis medicinos koledžas Nr. 3, pavadintas Herojaus vardu
Maskvos sritis
Sovietų Sąjunga Z. Samsonova“
Noginsko filialas
„BIONIKA MEDICINOSJE“
PROJEKTAS DISCIPLINOS BIOLOGIJA
I kurso studentai 11 SD grupė
specialybė 34.02.01 Slauga (pagrindinis mokymas)
MOŠKOVA ELENA SERGEEVNA
Studentas _______________ _E.S. Moshkova ____
parašas I.O. Pavardė
Mokslinis vadovas __________________ _E.B. Tyagunova _______
Parašas I.O. Pavardė
PRIIMTA APSAUGA
pavaduotojas SD direktorius ________________ __D. V. Sedovas_________
Parašas
I.O. Pavardė
Apsaugos data „___“ _____________________2017 m
Ženklas ______________________

2017
Turinys
MASKAVOS REGIONO SVEIKATOS MINISTERIJA
...................................................................................................................................1
Valstybės biudžetinė švietimo įstaiga..................1
Maskvos sritis................................................ ..............................................1
„Maskvos regioninė medicinos kolegija Nr. 3, pavadinta Herojaus vardu................1
Sovietų Sąjunga Z. Samsonova"................................................ .....................................1
Noginsko filialas................................................ ...................................................... ......1
"BIONIKA MEDICINOSJE"................................................. .....................................1
PROJEKTAS DISCIPLINOS BIOLOGIJA................................................... ......... 1
11 SD grupės I kurso studentai................................................ ..............................................1
specialybė 34.02.01 Slauga (pagrindinis mokymas)................................1
MOŠKOVA ELENA SERGEEVNA................................................ ......................1
Studentas _______________ _E.S. Moškova ____................................................................ .1
parašas I.O. Pavardė.................................................. ...................................................... .1
Mokslinis vadovas __________________ _E.B. Tyagunova ___________.................1
LEIDŽIAMAS APSAUGA................................................ ...................................................1
pavaduotojas SD direktorius ________________ __D. V. Sedovas_______________________1
Parašas I.O. Pavardė.................................................. ...................................................... 1
Apsaugos data „___“ _____________________ 2017 m................................................. ......... ...1
Ženklas ______________________................................................ .. ................................1
2017...........................................................................................................................2
Turinys............................................... .................................................. ........................2
2

Įvadas.................................................. ...................................................... ..............................5
mokslas taip pat juda į priekį ir suteikia žmonėms tokias galimybes, oi
apie kurį galėjo tik pasvajoti. Nuo neatmenamų laikų, žmogau
stebėdamas gyvų organizmų gyvenimo procesus, norėjau
pasiskolinti iš gamtos ką nors naujo, nepriklausančio jo valiai. Taigi
garsusis Leonardo da Vinci, tyrinėdamas paukščių sparnų sandarą, svajojo
žmogaus skrydis ore. Taigi vėliau, pagal jo schemas ir brėžinius, buvo
Sukurtas ornitopterio modelis. 60-aisiais pasirodė bionika,
ateities mokslas, kuris dabar gavo stiprų postūmį vystytis.
„gyvybės ląstelė“................................................. ...................................................... .............. ......5
technologijos, palengvinančios žmogaus gyvenimo procesus,
padedanti pratęsti gyvenimą Žemės planetoje ir suteikti žmonėms
galimybė atsakyti į daugelį praeities ir ateities klausimų. IN
Šiame darbe nagrinėjamas įgyvendinimo procesas žmogaus gyvenime,
vis naujų ir produktyvių ateities technologijų ir jų plėtros
naudojant gyviems organizmams būdingus procesus......5
atras gyvybę šiose kosmoso paslaptyse. Mokslininkai
bionika jau padarė atradimų įvairiose žmogaus gyvenimo srityse:
medicina, architektūra, pramonė, dizainas. Vienintelis dalykas yra
dar nepavaldi technologinės pažangos veiklai: tai smegenys
asmuo. Tai didžiulė gamtos paslaptis. Bet čia taip pat padaryta
daug atradimų. Viso pasaulio mokslininkai bando sukurti mega smegenis,
kiborgas, galintis lengvai atsakyti į bet kurį
klausimus ir kartu padėti mokslui judėti į priekį...................................5
Tikslas: studijuoti „bionikos“ mokslą ir apsvarstyti jo pritaikymą medicinoje
...................................................................................................................................6
Studijų objektas: mokslo „bionika“ praktinis taikymas................6
Tyrimo objektas: „bionikos“ mokslas................................................ ......................................6
3

Užduotys:................................................ .................................................. ......................6
1.Sužinok apie mokslo istoriją................................................ ...................... 6

vaistas................................................. ...................................................... ..............................6
3.Parodykite mokslo pritaikymą medicinoje................................................ ...................... ..............6
4. Atlikti praktinius darbus................................................ ..........................................6
5.Padarykite išvadas.................................................. ...................................................... ..................6

lyginant su galūnės nebuvimu, galimybė net ribota
Judėjimo skaičiai yra didžiulė pažanga. Tačiau net ir geriausias ir
tobuli bioniniai protezai dar negali atlikti visų tų
nedideli ir tikslūs judesiai, kuriuos sugeba gyva galūnė...........13
4

Įvadas
Mūsų amžiuje mokslas įgijo didelę reikšmę. Pasaulis nestovi vietoje
mokslas taip pat juda į priekį ir suteikia žmogui tokias galimybes kaip
jis galėjo tik pasvajoti. Nuo neatmenamų laikų žmogus stebėjo
gyvų organizmų gyvenimo procesus, norėjo pasiskolinti iš
gamta, kažkas naujo, kurio jis negali kontroliuoti. Toks garsus Leonardo
Da Vinci, tyrinėdamas paukščių sparnų sandarą, svajojo apie žmogaus skrydį ore.
Taigi vėliau, remiantis jo diagramomis ir brėžiniais, buvo sukurtas ornitopterio modelis.
60-aisiais pasirodė bionika, ateities mokslas, kurį dabar gavo
iš
stiprus postūmis vystytis.
vyksta bionika
vardas

Senovės graikų kalbos žodis „bion“ reiškia „gyvybės ląstelė“.
Tobulėjant bionikai šiuolaikiniame pasaulyje atsiranda vis daugiau naujų
technologijos, palengvinančios žmogaus gyvenimo procesus, padeda
prailginti gyvenimą planetoje Žemėje ir suteikti žmogui galimybę reaguoti

daug
ateitis.
Šiame darbe nagrinėjamas įvedimo į žmogaus gyvenimą procesas, viskas
praeities
klausimus
Ir

naujesnes ir produktyvesnes ateities technologijas ir jų plėtrą su pagalba
procesai, būdingi gyviems organizmams.
Nenuostabu, kad laikui bėgant žmonės pradės tyrinėti naujas planetas ir
atras gyvybę šiose kosmoso paslaptyse. Bionikos mokslininkai,
jau padarė atradimų įvairiose žmogaus gyvenimo srityse: medicinoje,
5

architektūra, pramonė, dizainas. Vienintelis dalykas, kuriam dar nepavaldi
technologinės pažangos veikla: tai žmogaus smegenys. Viskas
didžioji gamtos paslaptis. Tačiau ir čia buvo padaryta daug atradimų. Iš viso mokslininkai
pasaulis stengiasi sukurti megaminą, kiborgą, kuris gali
lengvai atsakykite į visus klausimus ir tuo pačiu padėkite mokslui
judeti i prieki.
Tikslas: studijuoti „bionikos“ mokslą ir apsvarstyti jo pritaikymą
vaistas
Studijų objektas: „bionikos“ mokslo praktinis taikymas
Tyrimo objektas: mokslas "bionika"
Užduotys:
1.Sužinokite apie mokslo istoriją
2. Pasirinkti ir studijuoti informacinę medžiagą apie mokslo taikymą
vaistas
3.Parodykite mokslo pritaikymą medicinoje
4. Atlikti praktinius darbus
5.Padarykite išvadas
Hipotezė: Gamta yra visko pasaulyje kūrėja, o žmogus – jo
imitatorius
6

1 skyrius. Bionika
Bionika yra mokslas, nagrinėjantis biologijos naudojimą
Bionika gali
inžinerinės problemos.
sprendimo procesai ir metodai
taip pat apibrėžiamas kaip techninių sistemų kūrimo metodų tyrimas,
kurių savybės panašios į gyvų organizmų.
Bionika yra mokslas apie žinių apie dizainą panaudojimą technologijose,
gyvas organizmas.
technologinės
procesas

principu

Ir
Bionikos pagrindas yra įvairių modeliavimo tyrimai
biologiniai organizmai.
Pavadinimas bionika kilęs iš senovės graikų žodžio "bion"
bionika kilusi iš senovės graikų kalbos
vardas
"gyvybės ląstelė"
žodžiai „bionas“ „gyvybės ląstelė“. Bionika tiria biologines sistemas
ir procesus įgytas žinias pritaikyti sprendžiant inžinerines problemas
užduotys. Kitaip tariant, bionika padeda žmogui sukurti originalų
idėjomis pagrįsti procesai
technines sistemas ir technologines
rasti ir pasiskolinti iš gamtos. Bionika domisi viskuo
ką galima pavadinti „gamtos technika“.
1.1 Mokslo „Bionika“ atsiradimo istorija
7

Nuo neatmenamų laikų smalsios žmogaus mintys ieškojo atsakymo į klausimą:
Ar žmogus gali pasiekti tą patį, ką pasiekė gyvoji gamta? Iš pradžių
žmogus galėjo tik pasvajoti apie tai – išmokti daryti tai, ką jau padarė
gamta kitų gyvų būtybių atžvilgiu.
Kiekviena gyva būtybė yra tobula sistema

konstrukcijų statybos galimybės.
Idėja pritaikyti žinias apie laukinę gamtą išspręsti
inžinerinės problemos priklauso Leonardo da Vinci, kuris bandė
pastatyti ornitopterį, kaip prototipą naudodamas paukščių sparnus.
Taigi jis bandė atkurti paukščio sparno struktūrą ir mechanizmą,
jį pajudinti.
Renesanso mokslininkai tikėjosi pasiekti norimą sprendimą
atliekant griežtus matematinius skaičiavimus ir skaičiavimus bei
tinkamų mechaninių konstrukcijų sukūrimas. Juk tada mechanika
remiantis matematika, užėmė pirmaujančią vietą tarp visų
besiformuojančios mechanikos mokslo šakos; štai kodėl galėtų
tada atrodys, kad visos gamtos paslaptys bus išspręstos būtent su pagalba
mechanika ir jos pagrindas.
Vadovaudamasis tuo, žmogus siekė sukurti mechaninį
modeliai, galintys imituoti jį dominančius objektus ir
natūralus fenomenas.
Kada

progresas

mokslas vedė

prie angos
pagrindiniai ne tik mechanikos, bet ir fizikos, chemijos, biologijos dėsniai
ir kitų gamtos mokslų šakų paaiškėjo, kad: remiantis šiais
8

dėsnius, pateikdami juos kaip pagrindą atitinkamoms techninėms priemonėms, galima
viena po kitos pradeda pildyti ilgametes žmogaus svajones.
Bet kuo šios struktūros skiriasi nuo gyvų būtybių,
žmogaus sukurti prietaisai, įrankiai ir instrumentai!
Pakanka palyginti bet kurio gyvūno regėjimo organą - akį
kai kurie optiniai instrumentai ir suprojektuoti instrumentai
žmogus, kad pamatytų, koks tobulesnis natūralus
organas prieš dirbtinį prietaisą.
Šiais laikais žmogus iš dalies grįžo prie savo pirminės idėjos –
nukopijuokite kuo išsamiau ir tiksliau technologijoje tai, kas buvo pasiekta
gyvą gamtą, atgaminti tai konkrečių techninių sprendimų forma.
Taip gimė naujas mokslas – bionika.
Kaip ir daugelis kitų svarbių šiuolaikinio mokslo sričių
technologinė pažanga (pavyzdžiui, kibernetika), išaugo bionika
tiesioginiai pramonės praktikos prašymai. Tai kilo ant
sąsaja tarp biologijos ir technologijų, pirmiausia radijo elektronikos ir
techninė kibernetika.
Čia susijungia taip toli viena nuo kitos esančios pramonės šakos
žmogaus žinios ir praktinė veikla, pvz., BIOLOGIJA ir
technika.
Pavadinimas "bionika" kilęs iš senovės graikų šaknies "bion"
gyvybės elementas, gyvybės ląstelė arba, tiksliau, elementai
biologinė sistema. Bionikos esmė yra susintetinti sukauptus
įvairių žinių mokslai.
Taigi, bionika yra taikomasis mokslas, tiriantis formavimosi dėsnius ir
gyvosios gamtos struktūros formavimasis, todėl
9

derinti biologijos ir technologijų žinias sprendžiant inžinerines problemas
technines užduotis.
1.2 Bionika medicinoje
Panagrinėkime bionikos metodų ir sprendimų panaudojimą medicinoje

Su kuria
biologijos mokslai,
kiekvienas žmogus nėra
- ta pramonė
kartų susiduria
gyvenimą.
Padėjo daugelis senovės gamtos „išradimų“.

nuspręsti
Pavyzdžiui,
atliekant akių operaciją
jau yra daug arabų gydytojų
daug techninių problemų.
operacijos,
mano
Taigi,
už nugaros

prieš šimtus metų jie įgijo supratimą apie šviesos spindulių lūžį
pereinant iš vienos skaidrios aplinkos į kitą. Objektyvo tyrimas
akys paskatino senovės gydytojus galvoti apie lęšių naudojimą,
pagaminti iš krištolo arba stiklo, kad padidintumėte vaizdą, ir tada
ir regėjimo korekcijai.
Įdomus faktas moksle apie tai, kada esate vienoje iš jūsų kelionių
Geraldas Darellas buvo priverstas sutikti su lažybomis, kurių prasmė
buvo įvardinti keturis išskirtinius išradimus ir įrodyti, kad nustatyta
kaip ir anksčiau
juose
naudojamas principas
gyvūnai
prieš
Eiti,

vyras tai sugalvojo
vapsvų anestezijos naudojimas.

buvo išradimų

pavadintas
Kai kelių vapsvos „ruošia“ maistą būsimoms lervoms
bet kuris gydytojas gali įvardyti metodus
su neuroplegijos injekcija
jie naudoja metodus
laidumo anestezija – įkandimas
kurios

(nervų agentas) į didelių nervų kamienų sritį
visiškai paralyžiuoja, bet neužmuša voro, kuris guli nejudėdamas
10

vapsvų lizde, kol iš sankabos išnyra lervos, kurioms
šis maistas buvo paruoštas.Tai dar vienas bionikos veikimo įrodymas.
medicinos
Daug
atstovai
Iglascarifier, naudotas
(Pavyzdžiui,
išpildymo tikslu

įrankiai turi
gyvas
prototipas tarp

ramybė.
periferinio kraujo mėginių ėmimas
bendras kraujo tyrimas, pakartotinai
suprojektuoti
priskirtas kiekvienam iš mūsų
pagal principą, kuris visiškai pakartoja šikšnosparnio danties struktūrą,
visų profilių gydytojai),
yra neskausmingas ir
kurio įkandimas, viena vertus,
kita vertus, jis visada lydimas
gana stiprus kraujavimas.
Pažįstamas stūmoklinis švirkštas iš esmės imituoja kraują siurbiantį švirkštą.
vabzdžių aparatai – uodai ir blusos, kurių įkandimas garantuotas
kiekvienas žmogus yra pažįstamas. Naudojamas operacijos metu
adata, naudojama vidaus organams ir audiniams susiūti
žmogus, kelis šimtmečius nepakeitė savo pirminės formos
- didelių šonkaulių kaulų formos
o skalpelis vis dar yra
pakartoja nendrių lakšto formą su savo natūralia pjovimo briauna.
žuvis,
Viskas, kas buvo gamtoje, laikui bėgant buvo įtraukta į gyvenimą
asmuo.
Bet tai tik paprasčiausi pavyzdžiai, kurie mums atėjo tiesiogine prasme
susirūpinimą
gelmes
daug pažangių medicinos technologijų. Tipiškas pavyzdys
ir šiuolaikinė plėtra
bionika
šimtmečius,

yra moderni odontologijos rekonstrukcijos ir prailginimo technologija
dabartinės odontologijos „banginiai“.
emalis,
būdamas vienu iš
ir kosmetologijoje naudojama nagų ir plaukų priauginimo technologija.
Šių technologijų pagrindas yra jūros kempinių konstrukcijos principas,
taip pat sparnuočių lizdų kūrimo technika. Abu jie yra statybos
11

principai pagrįsti kietėjimu chemiškai ir šviesoje
technikos.
1.3 Telemedicina
Ateities medicina aktyviai vystysis ta kryptimi
telemedicina.
Naujų technologijų dėka pacientas turės prieigą prie
elektroninį ligos įrašą, galės nuotoliniu būdu konsultuotis su
gydytojui ir siųsti diagnostinius tyrimus į bet kurią pasaulio laboratoriją.
Tai padės išspręsti mažo kvalifikuotų specialistų prieinamumo problemą
pagalba tam tikruose regionuose ir atokiose gyvenvietėse.
BBC tyrimų duomenimis, pasaulinė rinka iki 2019 m
telemedicina pasieks beveik 44 mlrd. USD, o tai rodo vidutinį metinį augimą
17,7 proc. Ateityje telemedicinos plėtra leis valstybėms
sutaupyti daug pinigų sveikatos priežiūros sektoriuje, sako The
Didžiosios Britanijos tyrimų bendrovės GBI Research ataskaita.
Telemedicina – tai ne tik nuotolinės gydytojo konsultacijos, bet
taip pat nuotolinis paciento rodiklių stebėjimas. Šiuo metu aktyvus
Nešiojamų įtaisų, galinčių įrašyti, rinka
įvairūs rodikliai (EKG, kūno temperatūra, kraujospūdis ir kt.)
ir nusiųskite šiuos duomenis į medicinos centrą.
Kita kryptis – nuotolinis medicinos valdymas
įranga. Pavyzdžiui, Da Vinci chirurgas robotas, kurio pagalba
Operacijos gali būti atliekamos nuotoliniu būdu. Chirurgas sėdi prie pulto ir žiūri
plotą 3D formatu su daugkartiniu padidinimu ir naudojant vairasvirtę
valdo keturrankį robotą, kuris gali būti bet kuriame
12

atstumu nuo jo. Taip pat šiandien jau naudojami nuotolinio valdymo kompleksai
ultragarso diagnostika.
Rusijos plėtra telemedicinos srityje - programinė įranga
teikianti skaitmeninę patologiją, kurios pagrindinė užduotis – didinti
onkologinės diagnostikos morfologinės stadijos efektyvumas,
sumažinti klaidų tikimybę ir sutrumpinti diagnostikos laiką. Aptarnavimas
leidžia patologams dirbti nuotoliniu būdu su skaitmenizuotais
histologines skaidres, vesti konsultacijas internetu ir siųsti
atvejų konsultuotis su labai specializuotais specialistais iš bet kurios vietos
planetos. Darbas platformoje vyksta tokiu pat laipsniu kaip
naudojant medicininį daugiagalvį mikroskopą.
1.4 Bioniniai protezai
Nuo seno žmogaus juodo pavydo objektas buvo
kai kurių varliagyvių gebėjimas atauginti prarastas galūnes. KAM
Deja, svajonė lieka svajone ir tie, kurie buvo sužeisti mūšio lauke ar ten
Dėl nelaimingų atsitikimų žmonės yra priversti tenkintis protezavimu,
vystosi tuo pačiu metu, kai vystosi tie, kuriuos naudoja žmonės
technologijas. Protezavimas žmogui, netekusiam rankos ar kojos, buvo kažkada
geriau truputis nei nieko. Šiame amžiuje jie tapo
aukštųjų technologijų prietaisai, kurie suteikia jų savininkui
gebėjimus, viršijančius paprasto žmogaus gebėjimus.
Po traumos ar ligos metu amputuojama galūnė. Likę
kelmas susideda iš daugelio audinių: odos, raumenų, kaulų, kraujagyslių ir nervų.
Operacijos metu chirurgas atneša išsaugotą motorinį nervą
likęs didelis raumuo. Užgijus chirurginei žaizdai, nervas
13

gali perduoti variklio signalą. Šį signalą priima jutiklis,
montuojamas ant protezo. Nervinio impulso suvokimo metu
dalyvauja sudėtinga kompiuterinė programa. Todėl bioninis protezas
gali atlikti tik tuos veiksmus, kurie nurodyti šioje programoje:
paimkite šaukštą, šakutę ar rutulį, paspauskite klavišą ir pan. Autorius
Palyginti su galūnės nebuvimu, galimybe turėti net ribotą skaičių
judėjimas yra didžiulė pažanga. Tačiau net ir geriausias ir tobuliausias
bioniniai protezai dar negali atlikti visų tų mažų ir tikslių
judesiai, kuriuos gali atlikti gyva galūnė.
2 skyrius. Interviu
Praktinėje dalyje nusprendžiau apklausti žmogų
turintis bet kokį protezą.
Man įdomu, kaip pasikeičia žmogaus gyvenimas atsiradus protezui.
jo kūnas, kaip su juo elgiamasi ir kaip jis jaučiasi.
14

Kaip pavyzdį kreipiausi į Mitiščių miesto gyventoją.
Dmitrijus Ignatovas, turintis tokį protezą kaip „Elektroninis kelias
Rheo Knee modulis, Genium X3 protezas (nuo 3 iki 3,8 mln. rublių) ir bėgimas
protezas 3S80 „OTTO BOK“ (apie 1 mln. rublių)“
1 pav. Protezas
Koją netekau dėl karinės traumos – dalinio dislokavimo metu
nukrito raketų paleidėjas. Kai pabudau ligoninėje po amputacijos,
Mama pasakė: „Tu turėsi geriausią protezą, nesijaudink, viskas bus gerai“.
gerai. Mes gyvename XXI amžiuje, ir tai nėra jokia problema.
Apskritai, šiandien galite nusipirkti sau protezą ir valstybę
kompensuoja dalį pinigų. Gavau pirmąjį protezą po amputacijos su
dalinė kompensacija. O antrą, kurią nešioju dabar, gavau iš
valstybę nemokamai, bet dėl to teko patirti išbandymų. man
Teko įrodyti valstybei, kad esu verta šios kojos – protezas labai
brangus ir kietas. Abu mano protezai yra elektroniniai, vadinasi, lenkia
ir pratęsti naudojant elektrą, įkraunant koją kaip išmanųjį telefoną. Tai
saugus protezavimas, ir jie gali padaryti viską, ką gali normalios kojos.
15

Mano gyvenimo būdas po traumos visiškai nepasikeitė: buvau aktyvus
Aš lieku žmogumi ir lieku juo. Išskyrus tai, kad dabar turiu daugiau draugų
žmonės su negalia. Nedažnai susiduriu su tiesiogine diskriminacija. Nuo
nepatogumai - man nepatinka, kad Maskvoje žiemą taip slidu - visur
klojo plyteles. Taip pat gėda, kai stovi ligoninėje ar kitoje
socialinė įstaiga, kurioje turite teisę praleisti eilutę, bet neturite
norisi praleisti. Jūs klausiate: „Aš esu neįgalus. Ar galiu praleisti eilutę?
Jie atsako: „Ne, tu negali“. Tada tu sakai: „Klausyk, aš esu parolimpietis, aš
Užsiimu parolimpiniu sportu. Gali būti, kad netrukus būsiu
ginti mūsų šalį. Galite eiti?" Bet, pasirodo, tokių turime
žmonės net nežino, kas yra parolimpiečiai. Praėjusią vasarą Ciuriche
Kibatlone užėmiau ketvirtą vietą. Rusijoje planuoju dalyvauti
„Cibathletics“ - mano vardas yra vedėjas, bet aš noriu varžytis, aš
Pasiruošimas.
Mėgstu viešąjį transportą. Aš tik juo važinėju, ir tai
vienintelė nauda, kuria naudojuosi kiekvieną dieną. Jie duoda man vietą
dažniausiai močiutės, bet aš nesėdžiu. Kartais moterys ir jaunimas pasiduoda
Žmonės. Būna, kad važiuoju kur nors labai ilgai, tada atsisėdu ir įeinu
tipiškas buhalteris ir sako: „Jaunuoli, kam tu ten sėdi?
Čia yra vietų neįgaliesiems.“ Aš sakau: „Klausyk, jei aš tau pasakysiu,
kodėl aš čia sėdžiu, tau bus labai gėda“. Ir jai kažkokia gėda
lapai. Bet jei tai nepadeda, turiu gudrybę: protezas turi
mygtukas, kurį paspaudus koja pasukama 360 laipsnių. aš tik
Paspaudžiu sėdėdama, pakeliu kelnes ir „buhalteriai“ tuoj dingsta.
16

2 pav. 360 laipsnių pasukimas
Aš gyvenu Maskvos srityje, Mitiščiuose. Taip pat kartais keliauju traukiniu.
Periodiškai Mitiščių stotyje vienas žmogus prieidavo prie manęs ir
siūlė 70 tūkstančių rublių per mėnesį, kad galėčiau eiti ir elgetauti
traukinių arba stovėjo kokioje nors stotyje Sergiev Posad apylinkėse.
Vasarą dažnai dėviu šortus. Jei aš einu pasivaikščioti į parką, kodėl aš
ar turėčiau dėvėti kelnes? Mano koja atrodo labai futuristiškai
Natūralu, kad žmonės į ją kreipiasi.
Žmonės nemėgsta neįgalių žmonių. Niekas nenori į mus žiūrėti
televizorius. Televizija yra verslas, skaičiai, o jei kas
laidas apie žmones su negalia, tada jūs negalite parduoti higieninių įklotų, nes jie parduos
maži įvertinimai. Programos su neįgaliaisiais trunka neilgai, o užsienyje
Jie bent jau egzistuoja, bando kažką daryti, bet mums vadovauja vienas pavaduotojas
programa neįgaliojo vežimėlyje, bet neįdomu – dėl to. Į
pažiūrėjo į mus, neįgaliuosius, reikia saviironijos – reikia arba įkūnyti
žmonių svajonės pildosi arba pasijuokia vieni iš kitų. Aš vis tai rėkiu
visi lygūs ir nėra jokių apribojimų: tu neturi rankos, kojos,
17

kai kurie psichiniai nukrypimai, svarbiausia yra tai, ką tu sakai, ką tu
tu darai. Visuomenė yra pripratusi prie to, kad neįgalus žmogus yra elgeta. Ir tai yra visiškai
ne šitaip. Esame paprasti žmonės, kurie gyvena, užsiima seksu ir vaikšto
parduotuvės.
2.1 Išvados
Rusijoje apskritai požiūris į protezuotus žmones yra vienodas
– vienodai neišsivysčiusi. Niekas neturi dabartinių elgesio modelių
arba kaip nesielgti – padėti ar nepadėti. Tai yra gerai,
Atsižvelgiant į tai, kad mūsų šalyje šimtmečius nebuvo įprasta apie tai kalbėti
dėl savo negalios. Daugelis net neturėjo galimybės išeiti iš namų,
ir net dabar kai kurie to nedaro, pavyzdžiui, neįgaliojo vežimėlio naudotojai. Reikia
viešojoje erdvėje buvo daugiau neįgaliųjų ir jų neakcentuojant
negalia. Jei kiekvienoje televizijos laidoje būtų bent vienas neįgalus žmogus, tada
per šešis mėnesius žmonės nustos verkti, matydami neįgaliojo vežimėlio naudotoją.
Negalia nėra kažkoks pasitenkinimas, jie negali tau visko atleisti.
ir pasakykite, kad viskas, ką darote, yra nuostabu. Jei žmogus neturi kojos
prastai šoko, gali jam pasakyti: „Tu šoko prastai“. Štai kas yra
lygybė yra kalbėti tiesiogiai su žmogumi.
Išvada
Kiekviena gyva būtybė yra tobula sistema
daugelio milijonų metų evoliucijos rezultatas. Studijuodamas šią sistemą,
atskleidžiant gyvų organizmų sandaros paslaptis galima gauti naujų
18

konstrukcijų statybos galimybės. Bionikos pagalba žmonija
bando gamtos laimėjimus perkelti į savo techninius ir
socialines technologijas.
Bioninės formos įsiskverbė į mūsų kasdienybę ir ilgą laiką
laikas jame vaidins svarbų vaidmenį. Gamtos tyrimas
žmonija toli gražu nėra baigta, bet mes jau gavome iš gamtos
neįkainojamos žinios apie racionalią struktūrą ir formavimąsi,
neabejotinai įrodo mokslo studijų svarbą ir perspektyvumą
bionika visais jos aspektais.
Trumpai tariant, gamtoje yra milijonai idėjų ir modelių
kūryba.
Naudotų šaltinių sąrašas
1. Bionika architektūroje/Česnova Karina/© Scarlet Sails: prieigos režimas
https://nsportal.ru/ap/library/nauchnotekhnicheskoe
tvorchestvo/2017/01/03/issle
25.11.2017
2. Bioniniai protezai/Larissa Neboga/© 2017 „FB“: prieigos režimas
http://fb.ru/article/196231/bioni
printsiprabotyi2017-11-25
19

Česnova Karina

Šiame darbe tema „Bionika architektūroje: gamta yra statytoja, žmogus – imitatorius? atlikta architektūrinės bionikos principų, taikomų įvairioms statyboms, techninėms konstrukcijoms ir objektams, analizė ir apibendrinimas.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Savivaldybės biudžetinė švietimo įstaiga

9 vidurinė mokykla

Vyksy, Nižnij Novgorodo sritis

BIONIKA ARCHITEKTŪROJE:

GAMTA YRA STATYBĖJA, ŽMOGUS – IMITATAS?

Fizikos ir matematikos katedra

Fizinis skyrius

Darbas baigtas

MBOU 9 vidurinės mokyklos 10 klasės mokinys

Česnova Karina Akhlimanovna

Mokslinis patarėjas:

Fizikos mokytojas MBOU 9 vidurinė mokykla

Demina Elena Konstantinovna.

Vyksa

2012 m

Santrauka…………………………………………………………………………………3

Įvadas……………………………………………………………………………………..4

1. Teorinė dalis

1.1 Mokslo „Bionika“ atsiradimo istorija……………………………………………6

1.2 Bionika kaip šiuolaikinė fizikos kryptis……………………………..8

1.3 Architektūrinė ir statybinė bionika ir jos kryptys……………………10

2 Praktinė dalis

2.1 Gyvosios gamtos struktūrų panaudojimas architektūrinėje praktikoje......12

2,2 p architektūroje……………14

…………………………..15

2.4 Biologinių sistemų atitiktis konstrukcijoms ir techninėms konstrukcijoms bei įrenginiams………………………………………………………….17

2.5 Eifelio ir Šukovo bokštų palyginimas……………………………………….18

Išvada……………………………………………………………………..21

Literatūros sąrašas………………………………………………………………22

anotacija

Šiame darbe tema „Bionika architektūroje: gamta yra statytoja, žmogus – imitatorius? Išanalizavau ir apibendrinau architektūrinės bionikos principus, taikomus įvairioms konstrukcijoms, techninėms konstrukcijoms ir objektams. Tai tapo įmanoma išstudijavus mokslinę literatūrą tema „Bionika. Architektūrinės konstrukcijos“.

Taigi, šio darbo tikslas tapo

Tyrimo metodai:

mokslinės literatūros studijavimas;

Tyrimo rezultatas buvo patvirtintashipotezė, kad gamta yra visko pasaulyje kūrėja, o žmogus – jos imitatorius.

Manau, kad mano darbas „Bionika architektūroje: gamta yra statytoja, žmogus – imitatorius? bus įdomu tiems, kurie domisi viskuo, kas nauja, modernu ir perspektyvu, kurie svajoja apie savo šiltus ir jaukius namus pagal architektūrinės bionikos principus.

Įvadas

Ar žinojote, kad po 15 metų Šanchajuje turėtų iškilti vertikalus miestas bokštas (mokslininkų teigimu, po 20 metų Šanchajaus gyventojų skaičius gali siekti 30 mln.)?! Bokšto miestas skirtas 100 tūkstančių žmonių, projektas paremtas „medinės statybos principu“.

Ir dar vienas faktas: architektas P. Soleri suprojektavo daugiau nei kilometro ilgio tiltą per upę pagal analogiją su suvyniota gyva lape. Šiuos pavyzdžius galima tęsti ne mažiau nuostabiais pavyzdžiais.

Man buvo įdomu sužinoti daugiau apie tai. Savo paieškų dėka susipažinau su viena iš šiuolaikinės fizikos sričių – mokslu bionika ir jos tipas - architektūrinė bionika.

Ir vėl kilo klausimų. Pavyzdžiui, ar gali žmogus nepaisyti viliojančios minties savo rankomis sukurti tai, ką jau sukūrė gamta?

Žmonių rūšis gyvuoja apie šimtą tūkstančių metų. Natūralu, kad pradžioje žmogus išmoko statyti iš gamtos. Gyvūnai, žuvys, paukščiai tada „pasiūlė“ žmogui, ką ir kaip daryti, kad išspręstų jam aktualias „inžinerines problemas“.

O kaip šiuolaikinis žmogus? Apsupęs save daugybe sudėtingų mašinų, gyvendamas didelio greičio pasaulyje, jis vėl nusilenkia gamtai. Kodėl? Nes ir dabar žmogus gamtos kūryboje pastebi daug pranašumų prieš savo kūrybą. Juk gyvoji gamta turi sudėtingiausių medžiagų, prietaisų ir technologinių procesų, palyginti su viskuo, kas žinoma moksle. Būtent iš kryptingo gamtos „žiūrėjimo“ gimė naujas mokslas - bionika.

Kita vertus, galime pateikti visiškai priešingą pavyzdį: žmogus sukūrė ratą, kuris jam pasitarnavo. Tačiau žinoma, kad tokio prototipo gamtoje nėra. Vadinasi, mėgdžioti gamtą ne visada verta?

Kas yra tikrasis visko pasaulyje kūrėjas: gamta ar žmogus? Kokie yra architektūrinės bionikos principai ir jos konstravimo technologijos?

Ieškant atsakymų į šiuos klausimus buvo parašytas mokslinis darbas tema „Bionika architektūroje: gamta stato, žmogus – imitatorius?

Tyrimo aktualumas.Architektūrinės bionikos raidą daugiausia nulemia laikas. Manau, kad šiandien tai viena aktualiausių sričių. Ir tai susiję su bendra grįžimo į gamtą idėja, kurią šiandien galima atsekti daugelyje žmogaus veiklos sričių.

Pastarųjų dešimtmečių technokratinė raida beveik visiškai pajungė žmogaus gyvenimo būdą. Tiesą sakant, tapome iš stiklo, betono ir plastiko sukurtos dirbtinės „gamtos“, kurios ekologinis suderinamumas su gyvo organizmo gyvybe, gyventojais nuolat artėja prie nulio. Architektūrinė bionika gali būti vienas iš būdų atkurti pusiausvyrą ir sugrįžti į gamtą.

Prieš pradėdamas tyrimą, aš pateikiau sau: hipotezė: gamta yra pagrindinė visko pasaulyje kūrėja, o žmogus – tik jos imitatorius.

Taigi, šio darbo tikslas tapo studijuoti architektūrinės bionikos principus, tirti jų panaudojimo galimybę ir efektyvumą sprendžiant inžinerines problemas.

Pagrindiniai tiriamojo darbo tikslai:

1) studijuoti architektūrinės bionikos raidos kryptis ir principus;

2) įvertinti jų panaudojimo efektyvumą sprendžiant technines problemas;

3) rasti biologinių sistemų atitiktį statybinėms ir techninėms struktūroms bei priemonėms;

4) palyginti visame pasaulyje žinomus architektūrinius statinius (Eifelio ir Šuchovo bokštus) architektūrinės bionikos požiūriu.

Tyrimo metodai:

mokslinės literatūros studijavimas;
gautų rezultatų lyginamoji analizė.

1. Teorinė dalis

1.1 Mokslo „Bionika“ atsiradimo istorija

Nuo neatmenamų laikų smalsios žmogaus mintys ieškojo atsakymo į klausimą: ar žmogus gali pasiekti tą patį, ką pasiekė gyvoji gamta? Iš pradžių žmogus galėjo tik pasvajoti apie tai – išmokti daryti tai, ką gamta jau padarė kitų gyvų būtybių atžvilgiu.

Priklauso idėja panaudoti žinias apie gyvąją gamtą sprendžiant inžinerines problemasLeonardas da Vinčiskuris bandė sukurti skraidantį aparatą - ornitopteris , imant paukščio sparnus kaip prototipą. Taigi jis bandė pabandyti atkurtipaukščio sparno struktūrair mechanizmas, kuris jį paleidžia.

Renesanso mokslininkai tikėjosi pasiekti norimą sprendimą atlikdami griežtus matematinius skaičiavimus ir skaičiavimus bei sukurdami atitinkamas mechanines struktūras. Juk tuo metu mechanika, besiremianti matematika, užėmė pirmaujančią vietą tarp visų besiformuojančių mechaninio gamtos mokslo šakų; Štai kodėl tuomet galėjo atrodyti, kad visos gamtos paslaptys bus išspręstos būtent mechanikos pagalba ir jos pagrindu.

Remdamasis tuo, žmogus siekė sukurti mechaninius modelius, kurie galėtų imituoti jį dominančius objektus ir gamtos reiškinius.

Kai mokslo pažanga paskatino atrasti ne tik mechanikos, bet ir fizikos, chemijos, biologijos ir kitų gamtos mokslų šakų esminius dėsnius, paaiškėjo, kad remiantis šiais dėsniais, juos pastatant į atitinkamos technikos pagrindus. prietaisus, galima vieną po kitos pradėti įgyvendinti ilgametes žmogaus svajones.

Tačiau kuo skiriasi nuo gyvų būtybių žmogaus sukurtos konstrukcijos, prietaisai, įrankiai ir prietaisai!

Pakanka palyginti bet kurio gyvūno regėjimo organą – akį su kokiais nors žmogaus sukurtais optiniais prietaisais ir instrumentais, kad įsitikintume, kiek tobulesnis natūralus organas yra lyginant su dirbtiniu prietaisu.

Šiais laikais žmogus iš dalies grįžo prie savo pirminės idėjos – kuo pilniau ir tiksliau technologijomis nukopijuoti tai, kas pasiekta gyvojoje gamtoje, atgaminti tai specifinių techninių sprendimų pavidalu. Taip gimė naujas mokslas – bionika.

Kaip ir daugelis kitų svarbių šiuolaikinės mokslo ir technologijų pažangos sričių (pavyzdžiui, kibernetika), bionika išaugo iš tiesioginių pramonės praktikos reikalavimų. Ji atsirado biologijos ir technologijų, pirmiausia radijo elektronikos ir techninės kibernetikos, sankirtoje.

Čia tokios plačiai atskirtos žmogaus pažinimo ir praktinės veiklos šakos kaipBIOLOGIJA IR INŽINERIJA.

Pavadinimas „bionika“ kilęs iš senovės graikų šaknies „bion“ – gyvybės elementas, gyvybės ląstelė arba, tiksliau, biologinės sistemos elementai. Bionikos esmė – sintetinti įvairiuose moksluose sukauptas žinias.

Taigi, bionika - taikomąjį mokslą, tiriantį gyvosios gamtos formavimosi ir struktūros formavimosi dėsnius, siekiant sujungti biologijos ir technologijų žinias sprendžiant inžinerines problemas.

1.2 Bionika kaip šiuolaikinė fizikos kryptis

Man buvo įdomu, ar yra „bionikos“ mokslo gimimo data? Paaiškėjo, kad yra. Oficiali bionikos – vieno iš naujųjų mokslų, atsiradusių pastarajame XX amžiuje – gimimo data paprastai laikoma 1960 metų rugsėjo 13 d . - pirmojo Amerikos nacionalinio simpoziumo tema „Gyvieji dirbtinių sistemų prototipai – raktas į naujas technologijas“ atidarymo diena.

Savaime suprantama, kad tokį simpoziumą surengti tapo įmanoma tik todėl, kad iki to laiko buvo sukaupta daug duomenų apie gyvųjų sistemų organizavimo ir funkcionavimo principus, taip pat atsirado galimybės praktiškai panaudoti įgytas žinias sprendžiant. daug neatidėliotinų techninių problemų.

Yra keli bionikos rūšys:

- biologinė bionika, tiriant biologinėse sistemose vykstančius procesus;

- teorinė bionika, kuri kuria šių procesų matematinius modelius;

- techninė bionika, kuri taiko teorinius bionikos modelius sprendžiant inžinerines problemas.

Šiandien bionika skirstoma į dviejų rūšių:

neurobionika;
architektūros ir statybos bionika.

Neurobionika - mokslas apie techninių sistemų organizavimą iš į neuronus panašių elementų. Pagrindinės neurobionikos sritys yra žmonių ir gyvūnų nervų sistemos tyrimas bei nervinių ląstelių – neuronų ir neuroninių tinklų modeliavimas, leidžiantis tobulinti ir plėtoti elektronines ir kompiuterines technologijas.

Mane domino kita bionikos kryptis – architektūrinė-statybinė bionika, kurios detalesnis aprašymas bus pateiktas žemiau.

Studijuodamas informaciją apie bioniką iš įvairių šaltinių priėjau prieišvada, kad vis dar nėra sutarimo dėl šio mokslo turinio.

Daugelis ekspertų bioniką laiko nauja kibernetikos šaka, kiti ją priskiria biologijos mokslams, tačiau, matyt, labiausiai teisūs tie, kurie bioniką išskiria kaip savarankišką mokslą. Bet aš tikrai supratau vieną dalyką:bionika yra bene populiariausias iš jaunų mokslų, atsiradusių XX amžiuje ir besivystančių XXI a..
Aš taip pat tai sužinojau bionika turi simbolį: sukryžiuotas skalpelis, lituoklis ir integralus ženklas... Ši biologo, techniko ir matematiko sąjunga leidžia tikėtis, kad bionikos mokslas prasiskverbs ten, kur dar niekas nėra prasiskverbęs, ir pamatyti tai, ko dar niekas nematė... ... Galbūt raida Bionika greitai padarys daug neįprastų technologijų pasaulyje... Ir tai mane dar labiau traukia į šį mokslą.

Fig.1 Bionikos simbolis

1.3 Architektūrinė ir statybinė bionika ir jos kryptys

Iki šiol architektūroje susiklostė paradoksali situacija. Viena vertus, sparčiai vystosi statybos technologijos, konstrukcijų skaičiavimo teorijos, naujų medžiagų gamyba, kompiuterinio projektavimo sistemos, o iš kitos – tas pats asmuo (architektas, užsakovas, būsimas vartotojas), kurio galimybės formaliai ribotos tik pagal biudžetą ir vaizduotę. Šioje situacijoje architektai neišvengiamai atkreipė dėmesį į gyvąją gamtą.

Atsižvelgiant į sudėtingiausių inžinerinių idėjų įgyvendinimo galimybes, žmogus negalėjo nenukreipti dėmesio į genialiausio Visatos architekto veiklos rezultatą – gamtą. Per milijonus metų ji sukūrė tokias tobulas formas ir struktūras, kurios puikiai sutvarkytos, harmoningai sąveikauja tarpusavyje ir yra subalansuotos su aplinka. Galimybė panaudoti gyvosios gamtos patirtį statant modernias architektūros struktūras tapo šios architektūros krypties tyrimo objektu.

Architektūros ir statybos bionika– mokslas, tiriantis gyvų audinių formavimosi ir struktūros formavimosi dėsnius, analizuojantis gyvų organizmų struktūrines sistemas medžiagų, energijos taupymo ir patikimumo užtikrinimo principu.

Devintojo dešimtmečio pradžioje dėl daugelio metų TsNIELAB (architektūros bionikos laboratorijos) specialistų komandos pastangų architektūros bionika pagaliau atsirado kaip nauja architektūros mokslo ir praktikos kryptis. Buvo sukurta daugybė architektūrinių projektų, išbandyti nauji projektai, parašyta ir paskelbta šimtai straipsnių...

Dėl daugelio metų teorinio ir eksperimentinio projektavimo darbo Yu.S. Lebedevo laboratorijoje, pagrindinisarchitektūrinės bionikos kaip mokslo raidos kryptys:

Pagrindiniai teoriniai principai;

Architektūrinio – bioninio modeliavimo metodai;

Gyvosios gamtos formų panaudojimas architektūrinėje praktikoje;

Gyvosios gamtos formavimosi problemos;

Gyvųjų sistemų gyvybinės veiklos užtikrinimo klausimai;

Natūralių harmonijos apraiškų panaudojimo architektūroje problema – plastiškumas, proporcijos, ritmai, simetrija – asimetrija;

Gyvosios gamtos tektoninių formų, jų virsmo principų ir natūralių struktūrų gebėjimo kaupti tampriąją energiją tyrimas;

Architektūrinės ir gamtinės aplinkos harmoningo formavimo klausimai (ekologinis architektūrinės bionikos aspektas).

Kiekviena architektūrinės bionikos sritis turi santykinai savarankišką reikšmę, tačiau visos jos skirtos vienintelei architektūrinių formų tobulinimo ir jų derinimo problemai spręsti.

Architektūrinė bionika šiandien, XXI amžiaus pradžioje, yra ypač svarbi, nes joje visuma nagrinėjama sistema „laukinė gamta (aplinka) – architektūra (technologija) – žmogus“, kurios dėka socialinė ir techninė sferos turi galimybę vystytis darnioje vienybėje su supančia gamta.

Architektūrinės bionikos raidą daugiausia nulemia laikas. Galima sakyti, kad šiandien tai viena aktualiausių sričių. Ir tai susiję su bendra grįžimo į gamtą idėja, kurią šiandien galima atsekti daugelyje žmogaus veiklos sričių.

2 Praktinė dalis

2.1 Gyvosios gamtos konstrukcijų panaudojimas architektūrinėje praktikoje

Tyrimo metu išsiaiškinau: pasirodo, kad gyvosios gamtos principai statybose ir technologijose jau buvo naudojami anksčiau, nors, dažniausiai, nesąmoningai.

Pavyzdžiui, ne taip seniai, XX amžiaus antroje pusėje, inžinieriai visiškai netikėtai atrado tą jėgą. Eifelio bokštas dėl to, kad jo dizainas tiksliai kartojasižmogaus blauzdikaulio struktūra(netgi kampai tarp laikančiųjų paviršių sutampa),nors inžinierius kurdamas bokštą nenaudojo gyvų modelių. Blauzdikaulis - suStipriausias mūsų skeleto kaulas, jam tenka didžiausia našta išlaikant kūną vertikalioje padėtyje. Šis kaulas gali atlaikyti iki 1500 kg apkrovą (nors jo masė tik apie 0,5 kg), t.y. maždaug 25 kartus viršija įprastą apkrovą. Tai yra natūralios struktūros techninio stiprumo riba.

Kitas pavyzdys: modernių aukštybinių pastatų struktūra (Ostankino bokštas, gamyklos kaminaiir tt) yra visiškai panašusjavų stiebų struktūra, kurios gali atlaikyti dideles apkrovas ir nesulūžti nuo žiedyno svorio. Jei vėjas juos palenkia į žemę, jie greitai atstato vertikalią padėtį. Kokia paslaptis? Pasirodo, jų struktūra panaši į šiuolaikinių daugiaaukščių gamyklinių vamzdžių konstrukciją. Abi konstrukcijos viduje yra tuščiavidurės. Augalo stiebo sklerenchimos sruogos veikia kaip išilginis sutvirtinimas. Stiebų tarpubambliai (mazgai) yra standumo žiedai. Išilgai stiebo sienelių yra ovalios vertikalios tuštumos. Javų augalų stiebo vamzdžio išorėje esančios spiralinės armatūros vaidmenį atlieka plona oda. Tačiau konstruktyvaus sprendimo inžinieriai priėjo patys, „nežiūrėdami“ į gamtą. Statinio tapatybė buvo atskleista vėliau.
___ _ Panašus į dizainą medžio lapas Olimpinis pastatas buvo uždengtas -dviračių trasa Krylatskoje(Maskvos miestas).

Pastaraisiais metais bionika patvirtino, kad dauguma žmonių išradimų jau buvo „patentuoti“ gamtos. Kaip XX amžiaus išradimasužtrauktukas ir Velcro užsegimas» , buvo pagamintas remiantispaukščių plunksnų struktūra. Įvairių užsakymų plunksnos barzdos su kabliukais užtikrina patikimą sukibimą.

Žymūs ispanų architektai M. R. Cervera ir J. Plozas, aktyvūs bionikos šalininkai, 1985 m. pradėjo tyrinėti „dinamines struktūras“, o 1991 m. įkūrė „Architektūros inovacijų rėmimo draugiją“. Jų vadovaujama grupė, kurią sudarė architektai, inžinieriai, dizaineriai, biologai ir psichologai, parengė projektą.« Vertikalus bioninio bokšto miestas». Po 15 metų Šanchajuje turėtų iškilti miestas bokštas (mokslininkų teigimu, po 20 metų Šanchajaus gyventojų skaičius gali siekti 30 mln.). Bokšto miestas skirtas 100 tūkstančių žmonių, projektas grindžiamas „medienos dizaino principas».
___ _ Miesto bokštas bus 1228 m aukščio kipariso formos, kurio apvadas prie pagrindo 133 x 100 m, o plačiausioje vietoje – 166 x 133 m. Bokštas turės 300 aukštų, jie bus išsidėstę 12 vertikalių blokų po 80 aukštų. Tarp blokų yra išlyginamosios grindys, kurios atlieka atraminės konstrukcijos kiekvienam bloko lygiui. Kvartalų viduje – įvairaus aukščio namai su vertikaliais sodais. Šis sudėtingas dizainas yra panašus į kipariso medžio šakų ir viso vainiko struktūrą. Bokštas stovės ant polinių pamatų pagal akordeono principą, kuris nėra įkasamas, o įgydamas aukštį vystosi į visas puses – panašiai, kaip vystosi medžio šaknų sistema. Vėjo svyravimai viršutiniuose aukštuose yra minimalūs: oras lengvai praeina pro bokšto konstrukciją. Dėl bokšto apkala bus naudojama speciali plastikinė medžiaga, kuri imituojaakytas odos paviršius. Jei statybos pavyks, planuojama pastatyti dar kelis tokius pastatus-miestus.
___ _

Architektūros ir statybos bionikoje daug dėmesio skiriama naujoms statybos technologijoms. Pavyzdžiui, efektyvių ir be atliekų statybos technologijų kūrimo srityje perspektyvi kryptissluoksniuotų struktūrų kūrimas. Idėja pasiskolinta išgiliavandenių moliuskų. Jų patvarūs apvalkalai, pvz., plačiai paplitusių abalų, susideda iš kintamų kietų ir minkštų plokščių. Įtrūkus kietai plokštei, deformaciją sugeria minkštasis sluoksnis ir plyšys toliau neina. Šią technologiją galima naudoti ir automobiliams uždengti.

2,2 p gyvosios gamtos formavimosi problemos architektūroje

Be pastatų, kurių projekte naudojami gyvosios gamtos principai ir struktūros, prie bioninių pastatų priskiriami ir tie, kurie kopijuoja ne biologines struktūras, o formų.

O pirmuoju, kuris architektūroje pradėjo atkartoti gamtos formas, laikomas ispanų architektas Antonio Gaudi . Ir tai buvo proveržis! Bene ryškiausi jo bioninio stiliaus kūriniai yra Casa Vicens ir Casa Mila Barselonoje (1883-1888), El Capriccio Comillas mieste (1883-1885). Vėliau, 1900–1914 m., Antonio Gaudi Barselonoje pastatė unikalų architektūrinį kompleksą - Guelio parkas , kurio daugelis pastatų ne tik imituoja įvairias gamtos formas – nuo jūros gyvačių iki paukščių lizdų ir medžių kamienų, bet ir tiesiogine to žodžio prasme įauga į natūralų kraštovaizdį – kalvas ir terasas. Iki šiol parkas vadinamas „akmenyje sustingusia gamta“.

1920-ųjų pradžioje Rudolfas Steineris naudojo natūralias formas, kurdamas savo antroposofinį centrą – Goetheanumą.

Tada pasirodė dangoraižis agurko formos Londone.

Pastaruoju metu bioninę architektūrą galima pamatyti Rusijoje. Sankt Peterburge pagal architekto Boriso Levinzono projektus 2003 m."Delfinų namas" ir pasipuošė garsiosios Medi-Aesthetic klinikos salė.

2.3 Ekologinis architektūrinės bionikos aspektas

Mes, žmonės, visada siekiame patogaus būsto. Mums visada svarbu, kad vieta, kurioje gyvename, dirbame, ilsimės, atitiktų mūsų vidinę pasaulėžiūrą. Bet, deja, dėl tam tikrų aplinkybių sovietinė statyba negalėjo duoti to, ko norėjome. Tik neseniai, ty prieš 10-15 metų, mūsų visuomenė savo akimis galėjo įsitikinti, kad „chruščiovas“ ir „žvakės“ nėra didžiausia svajonė. Gyvendamas didmiestyje žmogus nuolat patiria stresą. To paties tipo aukštybiniai pastatai su vienodų langų eilėmis, pilkais atspalviais, betonu ir „ultramodernūs“ pastatai su savo slegiančiomis aukščiomis slegia psichiką. Šį neigiamą poveikį galima pašalinti pavertus savo namus akių poilsio ir estetinio pasikrovimo tašku.

Kita bioninės architektūros samprata yra kūryba ekologiniai namai , kurios yra pastatytos iš natūralių medžiagų, organiškai įsilieja į natūralų kraštovaizdį ir yra savarankiškos, save išlaikančios sistemos.

Šiuo požiūriu bioninei architektūrai galima priskirti mums vis dar pažįstamus kaimo namus, kurie yra visiškai autonomiškos atskirų kaimo ūkių sistemos dalis. Visi jie yra savotiški ekologiniai namai, tik tas skirtumas, kad šiuolaikinė ekologinio namo koncepcija žengė žingsnį toliau: šiandien, projektuojant ekologišką būstą, daug dėmesio skiriama sistemoms, kurios leistų galima panaudoti gamtos energetinius išteklius aprūpinti savo gyventojus šiuolaikiniais civilizacijos privalumais – šviesa, šiluma, karštu vandeniu.

Vienaip ar kitaip, visos architektūrinės bionikos sritys nusipelno dėmesio. Šių sričių sintezė atrodo dar įdomesnė ir tikslesnė. Daugelis architektų šiuo metu aktyviai dirba su projektais, kurie apjungia visus bioninius principus – atkuria gyvosios gamtos struktūras ir sistemas, imituoja jos formas, yra draugiškas aplinkai.

Pavyzdžiui, dabar mokslininkai giliai tiria fotosintezės mechanizmą. Jų požiūriu, šis procesas, kartu su daugeliu kitų žaliųjų lakštų funkcijų, gali būti panaudotas kuriant vadinamąsias „kvėpuojančias“ sienas, membraninius stogus ar naujos kartos aplinkai nekenksmingas statybines medžiagas.

man buvo įdomuekologiniai namai, pagaminti iš aplinkai nekenksmingų šiaudų. Šiaudai yra neįprastai prieinama ir pigi medžiaga. Užauginti pakankamai šiaudų vienam 70 m ploto namui pastatyti 2 , jums reikia nuo 2 iki 4 ha žemės. Tam naudojama tai, kas paprastai būtų laikoma atliekomis. Juk didžioji dalis šiaudų, likusių po derliaus nuėmimo, sudeginama. Šiaudų blokeliai yra puikus šilumos izoliatorius. Daugelis gyvenančių šiaudiniuose namuose pastebi, kad jų šildymo išlaidos visada yra perpus mažesnės nei įprastuose namuose gyvenančių kaimynų.
Sienų iš šiaudų blokelių šilumos laidumas yra daug mažesnis nei sienų iš įprastų medžiagų. Visų pirma, šiaudai 4 kartus pranašesni už medieną. Kalbant apie plytą, šiuo atveju kalbame apie septynis kartus pranašumą. Šiaudų ryšulių namų statyba yra perspektyvi technika. Visų pirma, tai yra dėl žemų statybos sąnaudų lygio ir statybos paprastumo. Be to, yra daug erdvės eksperimentams ir individualios kūrybinės minties apraiškoms.

Jau dabar pasaulio miestuose atsiranda vis daugiau savo grožiu ir harmonija stebinančių „bimorfinių“ pastatų, saulės baterijos ir kiti alternatyvūs energijos šaltiniai vis dažniau naudojami gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų projektavimui. Galbūt kada nors mūsų namai atrodys kaip paukščiai, medžiai ar gėlės, susiliejantys su aplinkiniais kraštovaizdžiais, o techniniai sprendimai leis kvėpuoti švariu oru ir gyventi natūralioje aplinkoje jai nekenkiant.

2.4 Biologinių sistemų atitiktis statybinėms ir techninėms konstrukcijoms bei įrenginiams

Išstudijavus ir išanalizavęs mokslinę literatūrą bei internetinę informaciją nagrinėjama tema, nusprendžiau trumpai apibendrinti visą rastą medžiagą. Šie duomenys pateikti 1 lyginamojoje lentelėje.

1 lentelė Biologinių sistemų atitiktis statybinėms ir techninėms konstrukcijoms bei įrenginiams“

Architektūrinės bionikos principas	Biologinė (natūrali) sistema	Techninės konstrukcijos arba įrenginio pavyzdys
Laukinės gamtos struktūros	Blauzdikaulio struktūra	Eifelio bokštas (Paryžius)
	Javų stiebų sandara	Ostankino televizijos bokštas (Maskva), gamyklos kaminai
	Medžio lapų dizainas	Dviračių trasa Krylatskoje (Maskva0
	Susukto gyvo lapo dizainas	1 km ilgio tiltas per upę (P. Soleri)
	medžio dizainas	Vertikalus bokšto miestas (Šanchajus, po 15 metų)
	Porėtas odos paviršius	Pastatų dengimas
	Giliavandenių moliuskų kriauklės	Sluoksniuotų statybinių konstrukcijų kūrimas, automobilių dengimas
	Paukščių plunksnų struktūra	Užsegimas užtrauktuku ir Velcro
	Paukščio sparno sandara	Leonardo da Vinci ornitopteris
Gyvosios gamtos formos	Nuo jūros gyvačių iki paukščių lizdų ir medžių kamienų	Parkas Guell A. Gaudi (Ispanija)
	Agurkas	Dangoraižis Londone
	Delfinas	„Delfinų namai“ Sankt Peterburge
		SONY dangoraižis Japonijoje
		NMB banko valdybos pastatas Nyderlanduose
	Jūros kriauklių ir paukščio sparnų motyvai	Sidnėjaus operos teatras
Ekologiškumas	Ekologiškos natūralios medžiagos: mediena, molis, šiaudai	Ekologiniai namai, pasyvūs namai
Ekologiškumas	Fotosintezės mechanizmas: žalio lapo funkcijos	„Kvėpuojančios“ sienos, membraninė stogo danga, naujos kartos aplinkai nekenksmingos statybinės medžiagos

2.5 Eifelio ir Šuchovo bokštų palyginimas

Ryškiu natūralių ir dirbtinių struktūrų formavimosi dėsnio vienovės pavyzdžiu laikau visame pasaulyje žinomą trijų šimtų metrų metalo ažūrinę konstrukciją – Eifelio bokštą Paryžiuje.

Gustavas Eifelis 1889 metais nupiešė Eifelio bokšto piešinį. Ši struktūra laikoma vienu iš ankstyviausių aiškių bionikos panaudojimo inžinerijoje pavyzdžių. Eifelio bokšto dizainas pagrįstas Šveicarijos anatomijos profesoriaus Hermanno von Meyerio moksliniais darbais. Likus 40 metų iki Paryžiaus inžinerinio stebuklo pastatymo, profesorius ištyrė šlaunikaulio galvos kaulinę struktūrą toje vietoje, kur jis linksta ir kampu patenka į sąnarį. Ir vis dėlto kažkodėl kaulas nelūžta nuo kūno svorio. Eifelio bokšto pagrindas primena kaulinę šlaunikaulio galvos struktūrą. 1866 m. šveicarų inžinierius Karlas Kuhlmannas pateikė teorinį fon Meyerio atradimo pagrindą, o po 20 metų Eifelis panaudojo natūralų apkrovos paskirstymą, naudojant lenktus suportus.

Aš gyvenu Vyksoje, turtingą istorinį ir kultūrinį paveldą turinčiame mieste,kuri yra turtingiausių pramonės tradicijų saugotoja. Tarp pramonės paveldo paminklų Vyksoje yra unikalūs V.G. inžineriniai statiniai. Shukhov, kuriuos ekspertai laiko potencialiais pasaulio kultūros paveldo objektais.

Pradėjau domėtis lyginti du pasaulinio garso bokštus: Eifelį ir Šuchovą, ypač architektūrinės bionikos požiūriu.

Paaiškėjo, kad statant tik Eifelio bokštą buvo naudojami architektūrinės bionikos principai, o Šukovo bokšto projektinis projektas pagrįstas matematiniu vieno lakšto hiperboloido modeliavimu (ir tai netgi pasirodė ekonomiškai naudinga ir plačiai naudojamas!). Ar tai reiškia, kad žmogaus mintis nužengė toliau nei natūrali mintis?

Mano tyrimo rezultatai pateikti 2 lentelėje.

2 lentelė „Eifelio ir Šuchovo bokštų palyginimas“

Palyginimo klausimai	Eifelio bokštas	Šukovo bokštas
Projektavimo inžinierius	Aleksandras Gustavas Eifelis(1832-1923) – prancūzų inžinierius, plieno konstrukcijų projektavimo specialistas.	Vladimiras Grigorjevičius Šuhovas (1853-1939) Rusijos inžinierius, išradėjas, mokslininkas, garbės akademikas, darbo didvyris, SSRS centrinio vykdomojo komiteto narys.
Pasirodymo laikas ir vieta	Pastatytas 1889 m. Paryžiuje kaip įėjimo į Pasaulinę parodą arka. Jis priklauso įspūdingiausioms XIX amžiaus techninėms struktūroms, o vėliau tapo unikaliu Prancūzijos sostinės simboliu.	Sukurta Visos Rusijos pramonės ir meno paroda V Nižnij Novgorodas, kuris įvyko gegužės 28 d.birželio 9 d ) iki spalio 1 () metų.
Pastato projektavimo principas	Eifelio bokšto bazė yrakvadratas su kraštine 123 metrai. Jo apatinė pakopa, kuri atrodo taipnupjauta piramidė, susideda iš keturių galingų atramų, kurių grotelių konstrukcijos, jungdamosi viena su kita, sudaro didžiules arkas. Bokštas turi keletą platformų ir platformų. Daugeliu bokšto statybos aspektų Eifelis tapo pradininku: dirvožemio savybių ir sluoksnių tyrimai, suspausto oro ir kesonų panaudojimas pamatams statyti, 800 tonų kėlikliai bokšto padėčiai reguliuoti įrengimas ir specialūs montavimo kranai darbui aukštyje. Darbo eigoje gimė nauja statybinė technika ir įrenginiai.	Vieno lapo hiperboloidas Ir hiperbolinis paraboloidas - du kartus valdomi paviršiai , tai yra, per bet kurį tokio paviršiaus tašką galima pieštidvi susikertančios linijos, kurios visiškai priklausys paviršiui. Išilgai šių tiesių linijų montuojamos sijos, kurios sudaro būdingą grotelę.Šis dizainas yrakietas: jei sijos sujungtosvyriai, hiperboloidinė struktūra vis tiek išlaikys savo formą veikiama išorinių jėgų. Aukštoms konstrukcijoms pagrindinis pavojus yra vėjo apkrova, tačiau grotelių konstrukcijai ji yra maža. Dėl šių savybių hiperboloidinės struktūros yra patvarios, nepaisant mažų medžiagų sąnaudų. Savo forma Šukovo bokšto sekcijos yra vieno lakšto hiperboloidai, pagaminti iš 80 tiesių plieninių sijų, kurių galai remiasi į žiedinius pagrindus.Bokšto aukštis - 25m.
Specifikacijos	Bokštas nuostabiai lengvai pakelia 7 tūkstančius tonų metalinių konstrukcijų, tarsi supintų į nuostabius nėrinius, į daugiau nei 300 metrų. Bokšto svoris yra 10 000 tonų, jis paskirstytas per 4 atramas taip, kad slėgis neviršytų 4 kg kvadratiniame centimetre (tai toks pat slėgis kaip ir kėdės, ant kurios tik vienas žmogus sveria 80 kg sėdi). Bazinis plotas 130 kv.m, laiptinės pakopų skaičius rytinėje atramoje 1665.	Ažūrinėje plieninėje konstrukcijoje dera tvirtumas ir lengvumas: vienam Šukovo bokšto aukščio vienetui sunaudota tris kartus mažiau metalo nei Paryžiaus Eifelio bokšto aukščio vienetui. 350 metrų aukščio Šuchovo bokšto projektas sveria apie 2200 tonų, o Eifelio bokštas, kurio aukštis siekia 300 metrų, – apie 7300 tonų.
Architektūrinės bionikos principai	Eifelio bokšto pagrindas primena kaulinę šlaunikaulio galvos struktūrą. Eifelio bokšto struktūra yra panaši į žmogaus blauzdikaulio struktūrą ir dėl to turi pakankamai tvirtumo.
Veiklos tikslai	Iš pradžių kaip įėjimo į Pasaulinę parodą arka, vėliau kaip radijo bokštas ir turizmo centras – Prancūzijos simbolis.	Pirmasis bokštas Nižnij Novgorodo yra vandens bokštas
Panašūs žinomi dizainai	Mumbajuje, Indijoje, bus pastatytas 275 metrų aukščio Eifelio bokšto analogas. Tai dangoraižis su išskirtiniais butais. Planuojama, kad bokštas bus 90 aukštų.	Radijo bokštas Šabolovkoje Maskvoje (150 m) -1922 m.; Vandens bokštas Vyksos metalurgijos gamyklos teritorijoje (40m) - XIX a. pabaiga. Iš viso per savo gyvenimą V.G.Šuhovas pastatė apie 200 įvairios paskirties hiperboloidinių bokštų.
Dabartinis naudojimas	Tačiau Eifelio bokštas nėra žinomas dėl savo savybių ar unikalių techninių sprendimų. Šiais laikais tai atpažįstamiausias ir populiariausias orientyras pasaulyje, kasmet jį aplanko apie 6 milijonai turistų, o iš viso bokštas per savo istoriją aplankė apie 300 milijonų svečių.	Šuchovo bokštas yra vienas didžiausių architektūrinių statinių ir inžinerijos viršūnė, kultūros paveldo objektas. Šuchovo bokštas tarptautinių ekspertų pripažintas vienu aukščiausių inžinerinio meno laimėjimų.

Išvada

Kiekviena gyva būtybė yra tobula sistema, kuri yra daugelio milijonų metų evoliucijos rezultatas. Studijuodami šią sistemą, atskleisdami gyvų organizmų sandaros paslaptis, galite įgyti naujų konstrukcijų statybos galimybių. Bionikos pagalba žmonija bando įnešti gamtos pasiekimus į savo technines ir socialines technologijas.

Atlikus tyrimą tema „Bionika architektūroje: gamta yra statytoja, žmogus yra imitatorius? Aš priėjau prie torezultatus ir išvadas:

susipažino su bionikos, kaip vienos iš šiuolaikinės fizikos sričių, apibrėžimu, atsiradimo istorija ir mokslo rūšimis;
studijavo architektūrinės bionikos principus ir surado jų atitikimą praktikoje;
išsiaiškino, kad architektūrinė bionika yra viena moderniausių ir perspektyviausių šiuolaikinio inžinerijos mokslo sričių, suteikianti praktiškai neribotas galimybes kurti architektūrinius statinius ir spręsti daugelį techninių problemų;
ekologinis namas – ateities namas;
Eifelio bokšto dizainas paremtas bioniniu principu, bet Šuchovo bokšto – ne (matematinis vieno lapo hiperboloido modeliavimas). Ir netgi pasirodė, kad jis yra ekonomiškas ir plačiai naudojamas!
Nepaisant paskutinės išvados, mano hipotezė, kad gamta yra visko pasaulyje kūrėja, o žmogus – jos imitatorius, apskritai vis dar teisinga.

Bioninės formos įsiskverbė į mūsų kasdienybę ir dar ilgai jame vaidins reikšmingą vaidmenį. Žmonijos gamtos tyrinėjimai toli gražu nėra baigti, tačiau iš gamtos jau gavome neįkainojamų žinių apie racionalią struktūrą ir formavimąsi, kurios, be abejo, įrodo bionikos mokslo studijavimo visais aspektais aktualumą ir perspektyvumą.

Žodžiu, gamtoje yra milijonai idėjų ir modelių kūrybai.

Bibliografija

Kreizmer L.P., Sochivko V.P., Bionika, 2 leidimas, M., 1968 m.
Lebedevas Yu.S., Rabinovičius V.I. ir kt.. Architektūrinė bionika, Stroyizdat, 1990 m
Martek V., Bionika, vert. iš anglų kalbos, M., 1967 m
Ignatjevas M.B. "Artonika". Straipsnis informaciniame žodyne „Sistemos analizė ir sprendimų priėmimas“. Aukštoji mokykla, M., 2004 m
Bionikos problemos. Šešt. str., rep. red. M.G. Gaase-Rapoport, M., 1967 m
Belkova E.V. Tarpdalykinis pasirenkamasis kursas „Išradėjas – gamta“. Straipsnis žurnale “Šiuolaikinė pamoka” Nr.8. 2009 m
Nižnij Novgorodo verslo laikraštis / „Nižnij Novgorodo verslo laikraštis“ Nr. 5 (104) 2010-03-05 / Ar bus Šuchovo Renesansas?

Taip pat rekomenduojame

Įkeliama...

namai > Santykiai

Tiriamasis darbas. Darbo tema „Bionikos mokymasis iš gamtos: naujausi pasiekimai ir ateitis

Pristatymas tema: Bionika

Parsisiųsti:

Peržiūra:

Taip pat rekomenduojame