Bionikos taikymas. Bionika – koks tai mokslas? Ką tiria bionika? Bionikos taikymas Profesijos privalumai ir trūkumai

Pradžia:⃏ 39 000 per mėnesį

Patyręs: 50 000 ⃏ per mėnesį

Profesionalus: 65 000 ⃏ per mėnesį

Profesijos paklausa

Šiuo metu daugelis įmonių domisi bionikos srities specialistais. Todėl profesionalus bionikas neliks be darbo. Tyrimai šioje srityje tęsiami.

Kur studijuoti bionikos profesiją Maskvoje

Kam tinka profesija?

Svarbios asmeninės savybės:

• kūrybiškas mąstymas
• gera atmintis
• dėmesingumas
• išradėjo sugebėjimai
• atsakomybė

Karjera

Paprastai naujas technologijas kuriančios įmonės yra suinteresuotos paskatinti savo darbuotojus dirbti ir gerai atlyginti už naujas idėjas ir pasiūlymus. Todėl bionikas gali pretenduoti į didelį atlyginimą.

Pareigos

• tirti žmonių ir gyvūnų nervų sistemą bei modeliuoti nervines ląsteles (neuronus) ir neuroninius tinklus, siekiant tolimesnio kompiuterinių technologijų tobulinimo bei naujų automatikos ir telemechanikos (neurobionikos) elementų ir prietaisų kūrimo;
• gyvų organizmų jutimo organų ir kitų suvokimo sistemų tyrimai, siekiant sukurti naujus jutiklius ir aptikimo sistemas;
• įvairių gyvūnų orientacijos, vietos ir navigacijos principų studijavimas, siekiant panaudoti šiuos principus technologijoje;
• morfologinių, fiziologinių, biocheminių gyvų organizmų savybių tyrimas, siekiant pateikti naujas technines ir mokslines idėjas.

Įvertinkite profesiją: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Specialistas bionikos srityje (mokslo disciplina, susijusi su įvairių inžinerinių problemų sprendimų paieška, pagrįsta organizmų sandaros ir gyvybinių funkcijų analize).

Darbo pareigos

Todėl bionika yra glaudžiai susijusi tiek su biologija, fizika, chemija, kibernetika, tiek su inžinerinėmis disciplinomis – elektronika, ryšiais, navigacija ir kt. Tarp pagrindinių bionikos darbo krypčių yra nervų sistemos tyrimas ir nervinių ląstelių bei jų ryšių modeliavimas, siekiant tobulinti kompiuterines technologijas ir kurti naujus automatikos ir telemechanikos (neurobionikos) elementus ir įrenginius; jutimo organų tyrimai, siekiant sukurti įvairius jutiklius ir aptikimo sistemas; nagrinėja gyvūnų orientacijos, vietos ir navigacijos principus, kad juos būtų galima panaudoti technologijose. Svarbi vieta bionikoje skiriama gyvų organizmų morfologinių savybių tyrimams, siekiant pateikti naujas technines ir mokslines idėjas – pavyzdžiui, tirti greitaeigių vandens gyvūnų (pavyzdžiui, delfinų) odą. galima sukurti specialią apdangalą laivams ir taip padidinti jų greitį 15-20 %. Tirdami paukščių ir vabzdžių skrydį, šokinėjančių gyvūnų judesius, sąnarių sandarą ir kt., bionikai kuria naujus skrydžio, judėjimo be ratų, guolių konstrukcijos, įvairių manipuliatorių principus. Taigi bionikos naudojamų metodų spektras yra itin platus – nuo ​​klasikinių anatominio paruošimo metodų iki tiriamų reiškinių ir struktūrų matematinių modelių kūrimo. Bionikams tenka dirbti su skalpeliu ir lituokliu, entomologiniu tinklu ir slydimo taisykle. Jų plati bendra biologinė ir etologinė erudicija turi būti derinama su kruopščiu matematiniu išsilavinimu, gebėjimu rasti neeilinius inžinerinius sprendimus ir techninio projektavimo skonį.

Bionikos šūkis yra: „Gamta žino geriausiai“. Kas tai per mokslas? Pats pavadinimas ir šis šūkis leidžia suprasti, kad bionika yra susijusi su gamta. Daugelis iš mūsų kasdien to nežinodami susiduria su bionikos mokslo elementais ir rezultatais.

Ar girdėjote apie tokį mokslą kaip bionika?

Biologija yra populiarios žinios, su kuriomis susipažįstame mokykloje. Kažkodėl daugelis žmonių mano, kad bionika yra viena iš biologijos posričių. Tiesą sakant, šis teiginys nėra visiškai tikslus. Iš tiesų, siaurąja to žodžio prasme bionika yra mokslas, tiriantis gyvus organizmus. Tačiau dažniausiai su šiuo mokymu esame įpratę sieti ką nors kita. Taikomoji bionika yra mokslas, jungiantis biologiją ir technologijas.

Bionikos tyrimo objektas ir objektas

Ką tiria bionika? Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime apsvarstyti paties mokymo struktūrinį suskirstymą.

Biologinė bionika tyrinėja gamtą tokią, kokia ji yra, nesistengdama kištis. Jo tyrimo objektas – viduje vykstantys procesai

Teorinė bionika nagrinėja tuos principus, kurie buvo pastebėti gamtoje, ir jų pagrindu sukuria teorinį modelį, kuris vėliau naudojamas technikoje.

Praktinė (techninė) bionika yra teorinių modelių taikymas praktikoje. Taip sakant, praktinis gamtos įvedimas į techninį pasaulį.

Nuo ko viskas prasidėjo?

Didysis Leonardo da Vinci vadinamas bionikos tėvu. Šio genijaus užrašuose galima rasti pirmųjų bandymų techniškai įgyvendinti natūralius mechanizmus. Da Vinčio piešiniai iliustruoja jo norą sukurti orlaivį, galintį kilnoti sparnus, kaip skrendantį paukštį. Vienu metu tokios idėjos buvo pernelyg drąsios, kad išpopuliarėtų. Dėmesį jie patraukė daug vėliau.

Pirmasis žmogus, pritaikęs bionikos principus architektūroje, buvo Antoni Gaudí i Cournet. Jo vardas yra tvirtai įspaustas šio mokslo istorijoje. Didžiojo Gaudi suprojektuoti architektūriniai statiniai buvo įspūdingi jų statybos metu, o po daugelio metų šiuolaikiniams stebėtojams jos sukelia tą patį malonumą.

Kitas žmogus, palaikęs gamtos ir technologijų simbiozės idėją, buvo Jam vadovaujant, pastatų projekte pradėtas plačiai naudoti bioniniai principai.

Bionika kaip nepriklausomas mokslas buvo patvirtintas tik 1960 m. moksliniame simpoziume Deitone.

Kompiuterinių technologijų ir matematinio modeliavimo plėtra leidžia šiuolaikiniams architektams daug greičiau ir tiksliau įgyvendinti gamtos užuominas architektūroje ir kitose pramonės šakose.

Gamtiniai techninių išradimų prototipai

Paprasčiausias bionikos mokslo pavyzdys yra vyrių išradimas. Tvirtinimas yra žinomas visiems, remiantis vienos konstrukcijos dalies sukimosi aplink kitą principu. Šį principą naudoja kriauklės, kad galėtų valdyti du savo vožtuvus ir prireikus juos atidaryti arba uždaryti. Ramiojo vandenyno milžiniškos širdelės pasiekia 15-20 cm dydį. Jų kiautų sujungimo principas yra aiškiai matomas plika akimi. Maži šios rūšies atstovai naudoja tą patį vožtuvų tvirtinimo būdą.

Kasdieniame gyvenime dažnai naudojame įvairius pincetus. Natūraliu tokio prietaiso analogu tampa aštrus ir žnyplės formos snapas. Šie paukščiai naudoja ploną snapą, įsmeigia jį į minkštą dirvą ir pašalina mažus vabalus, kirminus ir kt.

Daugelyje šiuolaikinių prietaisų ir prietaisų yra siurbtukai. Pavyzdžiui, jie naudojami įvairių virtuvės prietaisų kojelių konstrukcijai tobulinti, kad eksploatacijos metu jos neslystų. Siurbtukai taip pat naudojami specialiems langų valytuvų batams įrengti daugiaaukščiuose namuose, kad būtų užtikrintas jų saugus fiksavimas. Šis paprastas prietaisas taip pat pasiskolintas iš gamtos. Medžio varlė, turėdama siurbtukus ant kojų, neįprastai vikriai laikosi ant lygių ir slidžių augalų lapų, o aštuonkojui jų reikia artimam kontaktui su aukomis.

Tokių pavyzdžių galite rasti daug. Bionika yra būtent mokslas, padedantis žmonėms pasiskolinti techninius sprendimus iš gamtos savo išradimams.

Kas pirmesnis – gamta ar žmonės?

Kartais nutinka taip, kad vieną ar kitą žmonijos išradimą gamta jau seniai „patentuoja“. Tai yra, išradėjai, kurdami ką nors, ne kopijuoja, o patys sugalvoja technologiją ar veikimo principą, o vėliau paaiškėja, kad gamtoje ji egzistuoja jau seniai, ir būtų galima tiesiog į tai šnipinėti ir perimti. .

Taip atsitiko su įprastu Velcro užsegimu, kuriuo žmogus užsisega drabužius. Įrodyta, kad kabliukai, panašūs į esančius ant Velcro, taip pat naudojami plonoms spygliuočiams sujungti.

Gamyklinių kaminų struktūra panaši į tuščiavidurius javų stiebus. Vamzdžiuose naudojamas išilginis sutvirtinimas yra panašus į sklerenchimos sruogas stiebe. Plieniniai standinimo žiedai – tarpai. Plona odelė stiebo išorėje yra spiralinio sutvirtinimo analogas vamzdžių konstrukcijoje. Nepaisant milžiniško struktūros panašumo, mokslininkai savarankiškai išrado būtent tokį gamyklinių vamzdžių konstravimo metodą ir tik vėliau pamatė tokios konstrukcijos tapatumą su natūraliais elementais.

Bionika ir medicina

Bionikos naudojimas medicinoje leidžia išgelbėti daugelio pacientų gyvybes. Be sustojimo vyksta dirbtiniai organai, galintys veikti simbiozėje su žmogaus kūnu.

Pirmasis jį išbandė danas Dennisas Aabo. Jis neteko pusės rankos, bet dabar medicinos išradimo pagalba turi galimybę suvokti daiktus liesdamas. Jo protezas yra prijungtas prie sužalotos galūnės nervinių galūnėlių. Dirbtiniai pirštų jutikliai gali rinkti informaciją apie daiktų lietimą ir perduoti ją į smegenis. Dizainas dar nėra baigtas, jis yra labai didelis, todėl jį sunku naudoti kasdieniame gyvenime, tačiau dabar šią technologiją galime vadinti tikru atradimu.

Visi tyrimai šia kryptimi yra visiškai pagrįsti natūralių procesų ir mechanizmų kopijavimu bei jų techniniu įgyvendinimu. Tai medicininė bionika. Mokslininkų atsiliepimai teigia, kad jų darbas netrukus leis pakeisti susidėvėjusius gyvus žmogaus organus ir vietoj jų naudoti mechaninius prototipus. Tai tikrai bus didžiausias proveržis medicinoje.

Bionika architektūroje

Architektūros ir statybos bionika – ypatinga bionikos mokslo šaka, kurios uždavinys – organiškas architektūros ir gamtos sujungimas. Pastaruoju metu vis dažniau projektuodami modernias konstrukcijas atsigręžiama į bioninius principus, pasiskolintus iš gyvų organizmų.

Šiandien architektūrinė bionika tapo atskiru architektūros stiliumi. Ji gimė iš paprasto formų kopijavimo, o dabar šio mokslo užduotis tapo perimti principus, organizacinius ypatumus ir techniškai juos įgyvendinti.

Kartais šis architektūros stilius vadinamas ekologiniu stiliumi. Taip yra todėl, kad pagrindinės bionikos taisyklės yra šios:

• optimalių sprendimų paieška;
• medžiagų taupymo principas;
• maksimalaus ekologiškumo principo;
• energijos taupymo principas.

Kaip matote, bionika architektūroje – tai ne tik įspūdingos formos, bet ir progresyvios technologijos, leidžiančios sukurti šiuolaikinius reikalavimus atitinkančią struktūrą.

Architektūrinių bioninių pastatų charakteristikos

Remdamiesi praeities patirtimi architektūroje ir statyboje, galime teigti, kad visos žmogaus struktūros yra trapios ir trumpalaikės, jei jose nesinaudoja gamtos dėsniais. Bioniniai pastatai, be nuostabių formų ir drąsių architektūrinių sprendimų, yra atsparūs ir gali atlaikyti nepalankius gamtos reiškinius ir nelaimes.

Šiuo stiliumi statomų pastatų išorėje galima pamatyti reljefų, formų, kontūrų elementus, meistriškai dizainerių nukopijuotus iš gyvų, gamtos objektų ir meistriškai įkūnytus pastatų architektų.

Jei staiga, apmąstant architektūros objektą, atrodo, kad žiūrite į meno kūrinį, didelė tikimybė, kad priešais jus yra bioninio stiliaus pastatas. Tokių struktūrų pavyzdžių galima pamatyti beveik visose šalių sostinėse ir dideliuose technologiškai pažangiuose pasaulio miestuose.

Dizainas naujajam tūkstantmečiui

Dar 90-aisiais Ispanijos architektų komanda sukūrė pastato projektą, pagrįstą visiškai nauja koncepcija. Tai 300 aukštų pastatas, kurio aukštis viršys 1200 m. Planuojama, kad palei šį bokštą judėjimas vyks keturiais šimtais vertikalių ir horizontalių liftų, kurių greitis siekia 15 m/s. Šalis, sutikusi remti šį projektą, buvo Kinija. Statyboms pasirinktas daugiausiai gyventojų turintis miestas Šanchajus. Įgyvendinus projektą bus išspręsta regiono demografinė problema.

Bokštas turės visiškai bioninę struktūrą. Architektai mano, kad tik tai gali užtikrinti konstrukcijos tvirtumą ir ilgaamžiškumą. Statinio prototipas – kipariso medis. Architektūrinė kompozicija turės ne tik cilindro formą, panašią į medžio kamieną, bet ir „šaknis“ – naujo tipo bioninį pamatą.

Išorinė pastato danga – plastikinė ir kvėpuojanti medžiaga, imituojanti medžio žievę. Šio vertikalaus miesto oro kondicionavimo sistema bus analogiška odos šilumą reguliuojančiai funkcijai.

Pasak mokslininkų ir architektų, toks pastatas neliks vieninteliu tokiu. Sėkmingai įgyvendinus, bioninių pastatų skaičius planetos architektūroje tik didės.

Bioniniai pastatai aplink mus

Kokie garsūs kūriniai panaudojo bionikos mokslą? Tokių struktūrų pavyzdžių nesunku rasti. Paimkime, pavyzdžiui, Eifelio bokšto kūrimo procesą. Ilgą laiką sklandė gandai, kad šis 300 metrų Prancūzijos simbolis buvo pastatytas pagal nežinomo arabų inžinieriaus brėžinius. Vėliau buvo atskleista jo visiška analogija su žmogaus blauzdikaulio sandara.

Be Eifelio bokšto, visame pasaulyje galite rasti daugybę bioninių struktūrų pavyzdžių:

• buvo pastatytas pagal analogiją su lotoso gėle.
• Pekino nacionalinis operos teatras – vandens lašo imitacija.
• Plaukimo kompleksas Pekine. Išoriškai jis pakartoja vandens gardelės kristalinę struktūrą. Nuostabus dizaino sprendimas taip pat sujungia naudingą konstrukcijos galimybę kaupti saulės energiją ir vėliau ją panaudoti visiems pastate veikiantiems elektros prietaisams maitinti.
• „Aqua“ dangoraižis atrodo kaip krintančio vandens srovė. Įsikūręs Čikagoje.
• Architektūrinės bionikos įkūrėjo Antonio Gaudi namas yra vienas pirmųjų bioninių struktūrų. Iki šių dienų jis išlaikė savo estetinę vertę ir išlieka viena populiariausių turistinių vietų Barselonoje.

Žinių, kurių reikia kiekvienam

Apibendrinant galima drąsiai teigti: viskas, ką studijuoja bionika, yra aktualu ir būtina šiuolaikinės visuomenės raidai. Kiekvienas turėtų susipažinti su moksliniais bionikos principais. Be šio mokslo neįmanoma įsivaizduoti techninės pažangos daugelyje žmogaus veiklos sričių. Bionika yra mūsų ateitis visiškoje harmonijoje su gamta.

2. Dirbtiniai organai

2.2. Dirbtinė akis

2.3. Dirbtinė ausis

2.4. Dirbtinė nosis

2.5. Sukonstruota kalba

2.6. Dirbtinė oda

3. Nanotechnologijos medicinoje

4.2. Vabalai yra gelbėtojai

5. Karinė technika

5.1. Išmanios dulkės

5.4. Būklės stebėjimas...

Daugiau apie programą

1. Įvadas: Kas yra bionika ir kodėl ji reikalinga?

2. Dirbtiniai organai

2.1. Dirbtinis kūnas (jutimo organai)

2.2. Dirbtinė akis

2.3. Dirbtinė ausis

2.4. Dirbtinė nosis

2.5. Sukonstruota kalba

2.6. Dirbtinė oda

3. Nanotechnologijos medicinoje

3.1. Gyvų organizmų smulkinimas naudojant nanotechnologijas

3.2. Nanorobotai – vaistų pristatymo paslauga

3.3. Smegenų stebėjimo jutiklis

4. Kiborgai: biologinių objektų kontrolė

4.1. Tarakonai ir uodai stoja į kovą su terorizmu

4.2. Vabalai yra gelbėtojai

4.3. Vabalai – ekologinių nelaimių likvidatoriai

4.4. Naujos uniformos specialiosioms vabzdžių pajėgoms

5. Karinė technika

5.1. Išmanios dulkės

5.2. Skysti šarvai, nematomumo apsiaustas

5.3. Žmogaus kūno parametrų stebėjimas

5.4. Personalo sveikatos būklės stebėjimas

6. Išvada

Kodėl man reikia šio kurso?

1. Susipažinimas su šiuolaikinėmis technologijomis, įranga ir mokslo tendencijomis

2. Mokslinio ir techninio mąstymo ugdymui

3. Stojantieji supranta, kas jų laukia universitete

4. Bakalaurai įgyja žinių, reikalingų renkantis mokslo kryptį magistrantūros ir antrosios pakopos studijose.

Premijos:

1. Baigę kursą visi studentai gauna asmeninį pažymėjimą.

2. Šis sertifikatas papuoš Jūsų gyvenimo aprašymą, nes tai perspektyviausia ir paklausiausia sritis šiuolaikiniame mokslo ir technikos pasaulyje.

3. Šis sertifikatas suteikia teisę dalyvauti tarptautinėje konferencijoje moksleiviams, bakalaurams, magistrantams, magistrantams ir jauniesiems mokslininkams „Nanoindustrija ir ateities technologijos“.

4. Stojant į Sankt Peterburgo valstybinį technikos universitetą „LETI“ biudžetinėms dieninėms studijoms, šis pažymėjimas suteikia teisę gauti padidintą stipendiją 1 semestrui ir galimybę pirmumo tvarka stoti į „elitines grupes“.

5. Šis sertifikatas suteikia teisę pradėti mokslinę veiklą Sankt Peterburgo elektrotechnikos universitete „LETI“, vadovaujant pasaulinio lygio mokslininkams.

Bionika – mokslas, tiriantis gyvąją gamtą, siekiant įgytas žinias panaudoti praktinėje žmogaus veikloje. Bionikos problemos: atskirų gyvų organizmų dalių (nervų sistemos, analizatorių, sparnų, odos) struktūros ir veikimo modelių tyrimas, siekiant tuo remiantis sukurti naujo tipo kompiuterį, lokatorių, skraidymo, plaukimo aparatą, ir kt.; studijuoja bioenergetiką, siekiant sukurti degalus taupančius variklius, panašius į raumenis; medžiagų biosintezės procesų tyrimai, siekiant plėtoti atitinkamas chemijos šakas. Bionika glaudžiai susijusi su techninėmis (elektronika, ryšiai, jūrų reikalai ir kt.) ir gamtos mokslų (medicina) disciplinomis, taip pat su kibernetika (žr.).

Bionika (angl. bionics, iš bion – gyvas padaras, organizmas; gr. Bioo – gyvas) – mokslas, tiriantis gyvąją gamtą, siekiant įgytas žinias panaudoti praktinėje žmogaus veikloje.

Terminas bionika pirmą kartą pasirodė 1960 m., kai Deitonoje (JAV) vykusiame simpoziume susirinkę įvairių sričių specialistai paskelbė šūkį: „Gyvieji prototipai yra raktas į naujas technologijas“. Bionika buvo tam tikras tiltas, sujungęs biologiją su matematika, fizika, chemija ir technologijomis. Vienas iš svarbiausių bionikos tikslų – nustatyti analogijas tarp technologijose aptinkamų fizikinių ir cheminių bei informacinių procesų ir atitinkamų procesų gyvojoje gamtoje. Bionikos specialistą vilioja „techninių idėjų“ įvairovė, kurią gyvoji gamta išplėtojo per daugybę milijonų evoliucijos metų. Ypatingą vietą tarp bionikos užduočių užima valdymo ir ryšių sistemų, pagrįstų biologijos žinių panaudojimu, kūrimas ir konstravimas. Tai bionika siaurąja to žodžio prasme. Bionika svarbi kibernetikai, radioelektronikai, aeronautikai, biologijai, medicinai, chemijai, medžiagų mokslui, statybai ir architektūrai ir kt. Bionikos uždaviniai taip pat apima biologinių kasybos metodų, sudėtingų organinės chemijos medžiagų gamybos technologijų kūrimą. , statybinės medžiagos ir dangos, kurias naudoja laukiniai gyvūnai. Bionika moko racionalaus gyvosios gamtos kopijavimo meno, ieškant techninių sąlygų tinkamai panaudoti biologinius objektus, procesus ir reiškinius.

Vienas iš galimų būdų čia yra funkcinis (matematinis arba programinis) modeliavimas, kurį sudaro proceso struktūrinės schemos, objekto funkcijų, šių funkcijų skaitinių charakteristikų, jų paskirties ir pasikeitimų laikui bėgant tyrimas. Šis metodas leidžia matematinėmis priemonėmis ištirti dominantį procesą, o modelio techninį įgyvendinimą atlikti tada, kai iš esmės nustatytas jo efektyvumas ir belieka patikrinti ekonomines, energetines ir kitas tokio modelio konstravimo galimybes. modelį naudojant turimas technines priemones. Yra ir kitas būdas – fizikinis ir cheminis modeliavimas, kai bionikos srities specialistas tiria biocheminius ir biofizinius procesus, siekdamas ištirti gyvame organizme vykstančių medžiagų virsmo (įskaitant irimą bei sintezę) principus. Šis kelias glaudžiausiai susijęs su chemijos-technologiniais klausimais ir atveria naujas galimybes energetikos ir polimerų chemijos plėtroje. Trečiasis bionikos sukurtas požiūris yra tiesioginis gyvųjų sistemų ir biologinių mechanizmų panaudojimas techninėse sistemose. Šis metodas paprastai vadinamas atvirkštinio modeliavimo metodu, nes tokiu atveju bionikos specialistas ieško galimybių ir sąlygų pritaikyti gyvąsias sistemas grynai inžinerinėms problemoms spręsti, kitaip tariant, bando imituoti techninį įrenginį ar procesą ant biologinio objekto. Atsiradus atsakant į praktikos prašymus, bionika tapo tyrimų, pagrįstų biologinių žinių taikymu visose technologijų srityse, pradžia. Pagrindinis jos rezultatas – nustatyti pirmuosius kelius vis didėjančiam techniniam biologijos įvaldymui.