Bionikas pielietojums. Bionika - kāda veida zinātne tā ir? Ko pēta bionika? Bionikas pielietojums Profesijas plusi un mīnusi

Sākums:⃏ 39 000 mēnesī

Pieredzējis: 50 000 ⃏ mēnesī

Profesionāls: 65 000 ⃏ mēnesī

Pieprasījums pēc profesijas

Šobrīd daudzi uzņēmumi ir ieinteresēti speciālistiem bionikas jomā. Tāpēc profesionāls bioniķis nepaliks bez darba. Pētījumi šajā jomā turpinās.

Kur mācīties bionikas profesijā Maskavā

Kam šī profesija ir piemērota?

Svarīgas personiskās īpašības:

• radošā domāšana
• laba atmiņa
• vērīgums
• izgudrotāja spējas
• atbildību

Karjera

Parasti uzņēmumi, kas izstrādā jaunas tehnoloģijas, ir ieinteresēti stimulēt savu darbinieku darbu un labi atalgo viņus par jaunām idejām un priekšlikumiem. Tāpēc bioniķis var pretendēt uz augstu algu.

Pienākumi

• cilvēku un dzīvnieku nervu sistēmas pētīšana un nervu šūnu (neironu) un neironu tīklu modelēšana datortehnoloģiju tālākai pilnveidošanai un jaunu automatizācijas un telemehānikas (neirobionikas) elementu un ierīču izstrādei;
• dzīvo organismu maņu orgānu un citu uztveres sistēmu izpēte, lai izstrādātu jaunus sensorus un detektēšanas sistēmas;
• orientēšanās, atrašanās vietas un navigācijas principu pētīšana dažādos dzīvniekos šo principu izmantošanai tehnoloģijā;
• dzīvo organismu morfoloģisko, fizioloģisko, bioķīmisko īpašību izpēte, lai izvirzītu jaunas tehniskas un zinātniskas idejas.

Novērtējiet profesiju: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Speciālists bionikas jomā (zinātniska disciplīna, kas saistīta ar dažādu inženiertehnisko problēmu risinājumu meklēšanu, pamatojoties uz organismu struktūras un dzīvībai svarīgo funkciju analīzi).

Darba pienākumi

Bionika līdz ar to ir cieši saistīta gan ar bioloģiju, fiziku, ķīmiju, kibernētiku, gan ar inženierzinātņu disciplīnām – elektroniku, sakariem, navigāciju u.c. Starp galvenajām bionikas darba jomām ir nervu sistēmas izpēte un nervu šūnu un to savienojumu modelēšana, lai pilnveidotu datortehnoloģiju un izstrādātu jaunus automatizācijas un telemehānikas (neirobionikas) elementus un ierīces; maņu orgānu izpēte, lai izveidotu dažādus sensorus un detektēšanas sistēmas; pētot dzīvnieku orientācijas, atrašanās vietas un navigācijas principus to izmantošanai tehnoloģijā. Bionikā nozīmīga vieta atvēlēta dzīvo organismu morfoloģisko īpašību izpētei, lai izvirzītu jaunas tehniskas un zinātniskas idejas - piemēram, ātrgaitas ūdensdzīvnieku (piemēram, delfīna) ādas izpēte. iespējams izveidot īpašu kuģu apvalku un tādējādi palielināt to ātrumu par 15-20%. Pētot putnu un kukaiņu lidojumu, lecošo dzīvnieku kustības, locītavu uzbūvi u.c., bioniķi izstrādā jaunus lidojuma principus, bezriteņu kustību, gultņu uzbūvi, dažādus manipulatorus. Bionikas izmantoto metožu klāsts tādējādi ir ārkārtīgi plašs – no klasiskām anatomiskās sagatavošanas metodēm līdz pētāmo parādību un struktūru matemātisko modeļu izveidei. Bioniķiem jāstrādā ar skalpeli un lodāmuru, entomoloģisko tīklu un slaidu kārtu. Viņu plašā vispārējā bioloģiskā un etoloģiskā erudīcija ir jāapvieno ar pamatīgu matemātisko sagatavotību, spēju atrast neparastus inženiertehniskos risinājumus un tehniskā dizaina gaumi.

Bionikas sauklis ir: "Daba zina vislabāk." Kas tā par zinātni? Pats nosaukums un šis moto liek saprast, ka bionika ir saistīta ar dabu. Daudzi no mums katru dienu sastopas ar bionikas zinātnes elementiem un rezultātiem, pat nezinot.

Vai esat dzirdējuši par tādu zinātni kā bionika?

Bioloģija ir populāras zināšanas, ar kurām mēs tiekam iepazīstināti skolā. Kādu iemeslu dēļ daudzi cilvēki uzskata, ka bionika ir viena no bioloģijas apakšnozarēm. Patiesībā šis apgalvojums nav gluži precīzs. Patiešām, šī vārda šaurā nozīmē bionika ir zinātne, kas pēta dzīvos organismus. Taču visbiežāk mēs esam pieraduši ar šo mācību saistīt kaut ko citu. Lietišķā bionika ir zinātne, kas apvieno bioloģiju un tehnoloģijas.

Bioniskās izpētes priekšmets un objekts

Ko pēta bionika? Lai atbildētu uz šo jautājumu, mums jāapsver pašas mācības strukturālais iedalījums.

Bioloģiskā bionika pēta dabu tādu, kāda tā ir, nemēģinot iejaukties. Tās izpētes objekts ir iekšienē notiekošie procesi

Teorētiskā bionika nodarbojas ar dabā pamanīto principu izpēti un uz to pamata veido teorētisko modeli, ko pēc tam izmanto tehnikā.

Praktiskā (tehniskā) bionika ir teorētisko modeļu pielietošana praksē. Tā teikt, praktiska dabas ievadīšana tehniskajā pasaulē.

Kur tas viss sākās?

Lielo Leonardo da Vinči sauc par bionikas tēvu. Šī ģēnija piezīmēs var atrast pirmos mēģinājumus dabas mehānismu tehniskajā realizācijā. Da Vinči zīmējumi ilustrē viņa vēlmi izveidot lidojošu mašīnu, kas spētu kustināt spārnus kā putnam, kas lido. Savulaik šādas idejas bija pārāk pārdrošas, lai kļūtu populāras. Viņi piesaistīja uzmanību daudz vēlāk.

Pirmais, kurš izmantoja bionikas principus arhitektūrā, bija Antoni Gaudi i Kurnē. Viņa vārds ir stingri iespiests šīs zinātnes vēsturē. Lielā Gaudi projektētās arhitektūras struktūras to celtniecības laikā bija iespaidīgas, un daudzus gadus vēlāk tās izraisa tādu pašu sajūsmu mūsdienu vērotāju vidū.

Nākamā persona, kas atbalstīja ideju par dabas un tehnoloģiju simbiozi, bija Viņa vadībā sāka plaši izmantot bioniskos principus ēku projektēšanā.

Bionikas kā neatkarīgas zinātnes izveidošana notika tikai 1960. gadā zinātniskā simpozijā Deitonā.

Datortehnoloģiju un matemātiskās modelēšanas attīstība ļauj mūsdienu arhitektiem daudz ātrāk un ar lielāku precizitāti ieviest dabas norādes arhitektūrā un citās nozarēs.

Tehnisko izgudrojumu dabiskie prototipi

Vienkāršākais bionikas zinātnes piemērs ir eņģu izgudrojums. Stiprinājums ir pazīstams visiem, pamatojoties uz vienas konstrukcijas daļas rotācijas principu ap otru. Šo principu gliemežvāki izmanto, lai kontrolētu savus divus vārstus un pēc vajadzības tos atvērtu vai aizvērtu. Klusā okeāna milzu sirdszivs izmērs sasniedz 15-20 cm. Savienojuma princips to čaumalās ir skaidri redzams ar neapbruņotu aci. Mazie šīs sugas pārstāvji izmanto to pašu vārstu nostiprināšanas metodi.

Ikdienā mēs bieži izmantojam dažādas pincetes. Asais un knaibles formas knābis kļūst par šādas ierīces dabisku analogu. Šie putni izmanto tievu knābi, iedurot to mīkstā augsnē un izraujot mazas vaboles, tārpus utt.

Daudzas mūsdienu ierīces un ierīces ir aprīkotas ar piesūcekņiem. Piemēram, tos izmanto, lai uzlabotu dažādu virtuves iekārtu kāju dizainu, lai tās neslīdētu darbības laikā. Piesūcekņi tiek izmantoti arī augstceltņu logu tīrītāju speciālo apavu aprīkošanai, lai nodrošinātu to drošu fiksāciju. Arī šī vienkāršā ierīce ir aizgūta no dabas. Koka varde ar piesūcekņiem uz kājām neparasti veikli turas uz gludajām un slidenajām augu lapām, un astoņkājiem tās ir vajadzīgas ciešam kontaktam ar upuriem.

Jūs varat atrast daudz šādu piemēru. Bionika ir tieši tā zinātne, kas palīdz cilvēkiem aizgūt tehniskos risinājumus no dabas saviem izgudrojumiem.

Kurš ir pirmais – daba vai cilvēki?

Dažreiz gadās, ka vienu vai otru cilvēces izgudrojumu daba jau sen ir “patentējusi”. Tas ir, izgudrotāji, kaut ko radot, nevis kopē, bet paši izdomā tehnoloģiju vai darbības principu, un vēlāk izrādās, ka tā dabā pastāv jau ilgu laiku, un to varētu vienkārši izspiegot un pieņemt. .

Tas notika ar parasto Velcro aizdari, ko cilvēks izmanto apģērba stiprināšanai. Ir pierādīts, ka tievu stieņu savienošanai kopā tiek izmantoti arī āķi, līdzīgi tiem, kas atrodami uz Velcro.

Rūpnīcu skursteņu struktūra ir līdzīga labības dobajiem kātiem. Caurulēs izmantotais gareniskais stiegrojums ir līdzīgs kāta sklerenhīmas dzīslām. Tērauda stingrības gredzeni - starplikas. Plānā āda kāta ārpusē ir spirālveida stiegrojuma analogs cauruļu struktūrā. Neskatoties uz konstrukcijas kolosālo līdzību, zinātnieki neatkarīgi izgudroja tieši šādu rūpnīcas cauruļu konstruēšanas metodi un tikai vēlāk ieraudzīja šādas struktūras identitāti ar dabas elementiem.

Bionika un medicīna

Bionikas izmantošana medicīnā ļauj glābt daudzu pacientu dzīvības. Bez apstāšanās notiek darbs pie mākslīgu orgānu radīšanas, kas spēj funkcionēt simbiozē ar cilvēka ķermeni.

Pirmais to pārbaudīja dānis Deniss Aabo. Viņš zaudēja pusi rokas, bet tagad viņam ir iespēja uztvert objektus ar pieskārienu ar medicīnas izgudrojuma palīdzību. Viņa protēze ir savienota ar ievainotās ekstremitātes nervu galiem. Mākslīgie pirkstu sensori spēj savākt informāciju par pieskaršanos objektiem un pārraidīt to uz smadzenēm. Dizains vēl nav pabeigts, tas ir ļoti apjomīgs, kas apgrūtina to lietošanu ikdienā, taču tagad šo tehnoloģiju varam saukt par īstu atklājumu.

Visi pētījumi šajā virzienā ir pilnībā balstīti uz dabisko procesu un mehānismu kopēšanu un to tehnisko realizāciju. Šī ir medicīniskā bionika. Zinātnieku atsauksmēs teikts, ka viņu darbs drīzumā ļaus nomainīt nolietotos dzīvos cilvēka orgānus un to vietā izmantot mehāniskos prototipus. Tas patiešām būs lielākais sasniegums medicīnā.

Bionika arhitektūrā

Arhitektūras un būvniecības bionika ir īpaša bionikas zinātnes nozare, kuras uzdevums ir arhitektūras un dabas organiska atkalapvienošanās. Pēdējā laikā arvien biežāk, projektējot modernas konstrukcijas, pievēršas bioniskiem principiem, kas aizgūti no dzīviem organismiem.

Mūsdienās arhitektūras bionika ir kļuvusi par atsevišķu arhitektūras stilu. Tas radās no vienkāršas formu kopēšanas, un tagad šīs zinātnes uzdevums ir pieņemt principus, organizatoriskās iezīmes un tos tehniski īstenot.

Dažreiz šo arhitektūras stilu sauc par eko stilu. Tas ir tāpēc, ka bionikas pamatnoteikumi ir:

• meklēt optimālus risinājumus;
• materiālu taupīšanas princips;
• maksimālas videi draudzīguma princips;
• enerģijas taupīšanas princips.

Kā redzams, bionika arhitektūrā ir ne tikai iespaidīgas formas, bet arī progresīvas tehnoloģijas, kas ļauj izveidot mūsdienu prasībām atbilstošu struktūru.

Arhitektūras bionisko ēku raksturojums

Balstoties uz līdzšinējo pieredzi arhitektūrā un būvniecībā, varam teikt, ka visas cilvēku struktūras ir trauslas un īslaicīgas, ja tās neizmanto dabas likumus. Bioniskās ēkas papildus pārsteidzošajām formām un drosmīgiem arhitektūras risinājumiem ir izturīgas un spēj izturēt nelabvēlīgas dabas parādības un katastrofas.

Šādā stilā celto ēku eksterjerā redzami reljefu, formu, kontūru elementi, ko projektēšanas inženieri prasmīgi kopējuši no dzīviem, dabas objektiem un meistarīgi iemiesojuši ēku arhitekti.

Ja pēkšņi, apcerot kādu arhitektūras objektu, šķiet, ka skatāties uz mākslas darbu, pastāv liela varbūtība, ka jūsu priekšā ir bioniskā stila ēka. Šādu struktūru piemērus var redzēt gandrīz visās pasaules valstu galvaspilsētās un lielajās tehnoloģiski attīstītajās pilsētās.

Dizains jaunajai tūkstošgadei

Vēl 90. gados Spānijas arhitektu komanda izveidoja ēkas projektu, pamatojoties uz pilnīgi jaunu koncepciju. Šī ir 300 stāvu ēka, kuras augstums pārsniegs 1200 m. Plānots, ka kustība pa šo torni notiks, izmantojot četrsimt vertikālos un horizontālos liftus, kuru ātrums ir 15 m/s. Valsts, kas piekrita sponsorēt šo projektu, bija Ķīna. Celtniecībai tika izvēlēta visvairāk apdzīvotā pilsēta Šanhaja. Projekta īstenošana atrisinās reģiona demogrāfisko problēmu.

Tornim būs pilnībā bioniska struktūra. Arhitekti uzskata, ka tikai tas var nodrošināt konstrukcijas izturību un izturību. Konstrukcijas prototips ir ciprese. Arhitektūras kompozīcijai būs ne tikai cilindriska forma, līdzīga koka stumbram, bet arī “saknes” - jauna veida bioniskais pamats.

Ēkas ārējais segums ir plastmasas un elpojošs materiāls, kas imitē koka mizu. Šīs vertikālās pilsētas gaisa kondicionēšanas sistēma būs analoga ādas siltuma regulēšanas funkcijai.

Pēc zinātnieku un arhitektu domām, šāda ēka nepaliks vienīgā šāda veida ēka. Pēc veiksmīgas ieviešanas bionisko ēku skaits planētas arhitektūrā tikai pieaugs.

Bioniskās ēkas mums apkārt

Kādi slaveni darbi ir izmantojuši bionikas zinātni? Šādu struktūru piemērus ir viegli atrast. Ņemiet, piemēram, Eifeļa torņa tapšanas procesu. Ilgu laiku klīda baumas, ka šis 300 metrus garais Francijas simbols būvēts pēc nezināma arābu inženiera rasējumiem. Vēlāk tika atklāta tā pilnīga līdzība ar cilvēka stilba kaula struktūru.

Papildus Eifeļa tornim jūs varat atrast daudzus bionisko struktūru piemērus visā pasaulē:

• tika uzcelts pēc analoģijas ar lotosa ziedu.
• Pekinas Nacionālā opera – ūdens piliena imitācija.
• Peldēšanas komplekss Pekinā. Ārēji tas atkārto ūdens režģa kristālisko struktūru. Pārsteidzošs dizaina risinājums apvieno arī konstrukcijas lietderīgo spēju uzkrāt saules enerģiju un pēc tam izmantot to visu ēkā strādājošo elektroierīču barošanai.
• Aqua debesskrāpis izskatās kā krītoša ūdens straume. Atrodas Čikāgā.
• Arhitektūras bionikas dibinātāja Antonio Gaudi māja ir viena no pirmajām bioniskajām būvēm. Līdz mūsdienām tas ir saglabājis savu estētisko vērtību un joprojām ir viens no populārākajiem tūrisma objektiem Barselonā.

Zināšanas, kas vajadzīgas ikvienam

Rezumējot, varam droši teikt: viss, ko pēta bionika, ir aktuāls un nepieciešams mūsdienu sabiedrības attīstībai. Ikvienam vajadzētu iepazīties ar bionikas zinātniskajiem principiem. Bez šīs zinātnes nav iespējams iedomāties tehnisko progresu daudzās cilvēka darbības jomās. Bionika ir mūsu nākotne pilnīgā harmonijā ar dabu.

2. Mākslīgie orgāni

2.2. Mākslīgā acs

2.3. Mākslīgā auss

2.4. Mākslīgais deguns

2.5. Konstruēta valoda

2.6. Neīsta āda

3. Nanotehnoloģijas medicīnā

4.2. Vaboles ir glābēji

5. Militārā tehnika

5.1. Gudri putekļi

5.4. Stāvokļa uzraudzība...

Vairāk par programmu

1. Ievads: Kas ir bionika un kāpēc tā ir vajadzīga?

2. Mākslīgie orgāni

2.1. Mākslīgais ķermenis (maņu orgāni)

2.2. Mākslīgā acs

2.3. Mākslīgā auss

2.4. Mākslīgais deguns

2.5. Konstruēta valoda

2.6. Neīsta āda

3. Nanotehnoloģijas medicīnā

3.1. Dzīvo organismu šķeldošana, izmantojot nanotehnoloģiju

3.2. Nanorobots - zāļu piegādes pakalpojums

3.3. Smadzeņu uzraudzības sensors

4. Kiborgi: bioloģisko objektu kontrole

4.1. Cīņā pret terorismu pievienojas tarakāni un odi

4.2. Vaboles ir glābēji

4.3. Vaboles - vides katastrofu likvidatori

4.4. Jaunas formas tērpi kukaiņu specvienībām

5. Militārā tehnika

5.1. Gudri putekļi

5.2. Šķidrās bruņas, neredzamības apmetnis

5.3. Cilvēka ķermeņa parametru uzraudzība

5.4. Personāla veselības stāvokļa uzraudzība

6. Secinājums

Kāpēc man ir vajadzīgs šis kurss?

1. Iepazīšanās ar mūsdienu tehnoloģijām, aprīkojumu un zinātnes tendencēm

2. Zinātniski tehniskās domāšanas attīstībai

3. Reflektanti saprot, kas viņus sagaida augstskolā

4. Bakalauri saņem nepieciešamās zināšanas, izvēloties zinātnisko virzienu maģistrantūrā un aspirantūrā.

Bonusi:

1. Pēc kursa pabeigšanas visi studenti saņem personīgo apliecību.

2. Šis sertifikāts rotās jūsu CV, jo šī ir perspektīvākā un pieprasītākā joma mūsdienu zinātnes un tehnikas pasaulē.

3. Šis sertifikāts dod tiesības piedalīties starptautiskajā konferencē skolēniem, bakalauriem, maģistrantiem, maģistrantiem un jaunajiem zinātniekiem "Nākotnes nanoindustrija un tehnoloģijas".

4. Uzņemot Sanktpēterburgas Elektrotehniskajā universitātē "LETI" budžeta pilna laika studiju kursā, šis sertifikāts dod tiesības saņemt paaugstinātu stipendiju 1 semestri un iespēju prioritāri uzņemt "elites grupās".

5. Šis sertifikāts dod tiesības iesaistīties Sanktpēterburgas Elektrotehniskās universitātes "LETI" pētnieciskajā darbībā pasaules līmeņa zinātnieku vadībā.

Bionika ir zinātne, kas pēta dzīvo dabu ar mērķi iegūtās zināšanas izmantot praktiskajā cilvēka darbībā. Bionikas problēmas: atsevišķu dzīvo organismu daļu (nervu sistēmas, analizatoru, spārnu, ādas) struktūras un darbības modeļu izpēte ar mērķi uz šī pamata izveidot jauna veida datoru, lokatoru, lidošanas, peldēšanas aparātu, utt.; pētīt bioenerģētiku, lai izveidotu degvielu taupošus muskuļu tipa dzinējus; vielu biosintēzes procesu pētījumi ar mērķi attīstīt attiecīgas ķīmijas nozares. Bionika ir cieši saistīta ar tehnikas (elektronika, sakari, jūrlietas u.c.) un dabaszinātņu (medicīna) disciplīnām, kā arī kibernētiku (sk.).

Bionika (angļu val. bionika, no bion - dzīva būtne, organisms; grieķu Bioo - dzīvs) ir zinātne, kas pēta dzīvo dabu ar mērķi iegūtās zināšanas izmantot praktiskajā cilvēka darbībā.

Termins bionika pirmo reizi parādījās 1960. gadā, kad Deitonas (ASV) simpozijā pulcējās dažādu jomu speciālisti, kas izvirzīja saukli: "Dzīvi prototipi ir jaunās tehnoloģijas atslēga." Bionika bija sava veida tilts, kas savienoja bioloģiju ar matemātiku, fiziku, ķīmiju un tehnoloģijām. Viens no svarīgākajiem bionikas mērķiem ir radīt analoģijas starp tehnoloģijās sastopamajiem fizikāli ķīmiskajiem un informācijas procesiem un atbilstošajiem procesiem dzīvajā dabā. Bionikas speciālistu piesaista dzīvās dabas daudzu miljonu gadu evolūcijas gaitā izstrādāto “tehnisko ideju” daudzveidība. Īpašu vietu starp bionikas uzdevumiem ieņem vadības un sakaru sistēmu izstrāde un uzbūve, kuras pamatā ir bioloģijas zināšanu izmantošana. Tā ir bionika šī vārda šaurā nozīmē. Bionika ir svarīga kibernētikai, radioelektronikai, aeronautikai, bioloģijai, medicīnai, ķīmijai, materiālu zinātnei, celtniecībai un arhitektūrai uc Bionikas uzdevumos ietilpst arī bioloģisko ieguves metožu izstrāde, organiskās ķīmijas komplekso vielu ražošanas tehnoloģijas. , būvmateriāli un pārklājumi, ko izmanto savvaļas dzīvnieki. Bionika māca dzīvās dabas racionālas kopēšanas mākslu, atrodot tehniskos nosacījumus bioloģisko objektu, procesu un parādību atbilstošai izmantošanai.

Viens no iespējamiem veidiem šeit ir funkcionālā (matemātiskā vai programmatūras) modelēšana, kas sastāv no procesa strukturālās diagrammas, objekta funkciju, šo funkciju skaitlisko raksturlielumu, to mērķa un laika gaitā izmaiņu izpētes. Šāda pieeja dod iespēju ar matemātiskiem līdzekļiem pētīt interesējošo procesu un veikt modeļa tehnisko ieviešanu, kad tā efektivitāte principā ir konstatēta un atliek pārbaudīt ekonomiskās, enerģētiskās un citas šāda veida konstruēšanas iespējas. modeli, izmantojot pieejamos tehniskos līdzekļus. Ir vēl viens veids - fizikālā un ķīmiskā modelēšana, kad bionikas jomas speciālists pēta bioķīmiskos un biofizikālos procesus, lai pētītu dzīvā organismā notiekošo vielu transformācijas (t.sk. sadalīšanās un sintēzes) principus. Šis ceļš visciešāk saistīts ar ķīmiski tehnoloģiskiem jautājumiem un paver jaunas iespējas enerģētikas un polimēru ķīmijas attīstībā. Trešā bionikas izstrādātā pieeja ir dzīvu sistēmu un bioloģisko mehānismu tieša izmantošana tehniskajās sistēmās. Šo pieeju parasti sauc par apgrieztās modelēšanas metodi, jo šajā gadījumā bioniskais speciālists meklē iespējas un nosacījumus dzīvo sistēmu pielāgošanai tīri inženiertehnisku problēmu risināšanai, citiem vārdiem sakot, viņš mēģina simulēt tehnisko ierīci vai procesu uz bioloģiskā objekta. Atsaucoties uz prakses pieprasījumiem, bionika kalpoja kā sākums pētījumiem, kuru pamatā ir bioloģisko zināšanu pielietošana visās tehnoloģiju jomās. Tās galvenais rezultāts ir izveidot pirmos ceļus arvien pieaugošajai bioloģijas tehniskajai meistarībai.