Bionika

Badania

Wstęp
1.1.Nauka o bionice
1.2.1.Bionika architektoniczna
1.2.2.Neurobinika
1.2.3. Bionika techniczna
2.1. Ankieta dotycząca problemu
2.2.1.Budynek
2.2.2.basen
2.2.3.biosamochód
2.2.4. meble
Wniosek
Bibliografia

Wstęp

Od niepamiętnych czasów myśl ludzka poszukuje odpowiedzi na pytanie: czy człowiek może osiągnąć to samo, co osiągnęła żywa natura? Czy będzie mógł na przykład latać jak ptak lub pływać pod wodą jak ryba? Początkowo ludzie mogli tylko o tym marzyć, ale wkrótce wynalazcy zaczęli stosować w swoich projektach cechy organizacyjne żywych organizmów. Nawet największy grecki filozof materialista Demokryt (ok. 460-370 p.n.e.) napisał: „Najważniejszych rzeczy nauczyliśmy się od zwierząt naśladując. Jesteśmy uczniami pająka w tkaniu i krawiectwie, uczniami jaskółki w budowaniu mieszkań (1)…”

Po przeczytaniu wypowiedzi Demokryta zastanawiałem się, co człowiek wziął z natury, aby poprawić swoje życie. Człowiek od dawna był zaskoczony i zachwycony doskonałością natury, dlatego starał się ją studiować i wiele od niej pożyczać. Wyszukiwanie, badanie niesamowitych „wynalazków” roślin i zwierząt oraz zastosowanie ich w nauce, architekturze i technologii to główne zadanie bioniki. Bionika (od greckiego słowa „bion” – element systemu życia, komórka życia) to młoda nauka z ogromną przyszłością. Zainteresowałem się tym tematem i postanowiłem go przestudiować. Każdy liść, każde źdźbło trawy, każdy płatek może służyć jako żywy model konstrukcji technicznej i znaleźć zastosowanie przy projektowaniu różnego rodzaju konstrukcji i ich elementów. Sztuka, architektura, wzornictwo, przemysł – to tylko niektóre obszary, w których wykorzystuje się żywe organizmy.

Postanowiłem wziąć za podstawę kilka żywych obiektów natury i wykorzystać je do stworzenia czegoś złożonego i interesującego, który można zastosować w życiu codziennym.

W mojej pracy umieściłem cel– badanie właściwości zjawisk przyrodniczych i możliwości ich wykorzystania w odkryciach technicznych dla dobra człowieka.

W trakcie tej pracy podejmę następujące decyzje zadania:

1) Wybierać i analizować odpowiednią literaturę na dany temat;

2) Znajdź fakty potwierdzające istnienie obiektów, przy projektowaniu których wykorzystano prawa natury;

3) poszerzyć swoją wiedzę na temat unikalnych właściwości organizmów naturalnych;

4) zaproponować swoje pomysły na wykorzystanie właściwości przedmiotów naturalnych w wynalazkach technicznych (stworzenie albumu);

Rozdział 1

1.1.Nauka o bionice

Studiując literaturę odkryłem, że istnieje taka nauka – bionika. Bionika to szczególny kierunek nauki i technologii, którego celem jest wykorzystanie wiedzy biologicznej do rozwiązywania problemów inżynierskich i rozwoju technologii.

Bionika to nauka leżąca na pograniczu biologii i technologii. Połączenie „BIOLOGII” i „TECHNOLOGII” oznacza „uczenie się od natury technologii jutra”, która przyniesie ogromne korzyści człowiekowi i przyrodzie. Bionika jest ściśle powiązana z biologią, fizyką, chemią, cybernetyką i naukami inżynieryjnymi - elektroniką, nawigacją, komunikacją, gospodarką morską i tak dalej (1).

Pojawienie się nauki o cybernetyce przyczyniło się do szerszych badań nad strukturą i funkcjami systemów żywych. Pomogło to wyjaśnić ich podobieństwa do systemów technicznych, a także wykorzystać uzyskane informacje o organizmach żywych do tworzenia nowych urządzeń, mechanizmów i materiałów.

Za formalną datę narodzin bioniki uważa się 13 września 1960 r. Pierwsze sympozjum na temat „Żywe prototypy sztucznych systemów - klucz do nowej technologii” odbyło się w Daytona (USA), co sformalizowało narodziny nowego nauka.

Natychmiast powstało godło i motto, niosące symboliczny obraz naukowej istoty bioniki - syntezy wiedzy zgromadzonej w różnych naukach. Symbolem bioniki jest skalpel i lutownica, połączone integralnym znakiem. Skalpel jest symbolem biologii, lutownica jest symbolem technologii, a całka łączy obie gałęzie nauki. Mottem bioniki jest „Żywe prototypy – klucz do nowej technologii” (2).

1.2.1.Bionika architektoniczna

Na przestrzeni dziejów człowiek w swojej działalności architektoniczno-budowlanej świadomie lub intuicyjnie zwracał się ku naturze żywej, co pomagało mu w rozwiązywaniu różnorodnych problemów.

Chata Indian południowoamerykańskich i kopiec termitów

Człowiek, jak wiadomo, stopniowo ewoluował od najstarszych naczelnych ssaków do stanu „homo sapiens”. Jednocześnie konstrukcje architektoniczne stały się bardziej złożone.

Projekt kapiteli kolumn świątyń starożytnego Egiptu poprzez analogię do kształtów kwiatów lotosu i papirusu (4).

Nowoczesna architektura nie ma granic. Najciekawszym z istniejących projektów jest miasto wieżowe w Szanghaju. Wieża miejska będzie miała kształt cyprysu i będzie miała wysokość 1128 m, obwód u podstawy 133 na 100 m, a w najszerszym miejscu 166 na 133 m. Wieża będzie miała 300 pięter i będą zlokalizowane w 12 pionowych blokach po 80 pięter. Pomiędzy blokami znajdują się posadzki jastrychowe, które stanowią konstrukcję nośną dla każdego poziomu bloku. Wewnątrz bloków znajdują się domy o różnej wysokości z pionowymi ogrodami. Ten wyszukany projekt przypomina strukturę gałęzi i całej korony cyprysu. Wieża stanie na fundamencie palowym na zasadzie harmonijki, który nie jest zasypywany, lecz w miarę wzrostu wysokości rozwija się we wszystkich kierunkach – podobnie jak rozwija się system korzeniowy drzewa. Wahania wiatru na wyższych piętrach są zminimalizowane: powietrze łatwo przechodzi przez konstrukcję wieży. Do pokrycia wieży zostanie użyte specjalne tworzywo sztuczne imitujące porowatą powierzchnię skóry. Jeśli budowa się powiedzie, planowana jest budowa jeszcze kilku takich miast-budynków (6).

1.2.2.Neurobinika

Główne obszary neurobiniki to badanie układu nerwowego ludzi i zwierząt oraz modelowanie komórek nerwowych – neuronów i sieci neuronowych. Dzięki temu możliwe jest doskonalenie i rozwój technologii elektronicznej i komputerowej. Dzięki bionice stworzono miniaturowe i niezawodne czujniki, które nie ustępują czułością np. oku, które reaguje na pojedyncze kwanty światła, termoczułemu narządowi grzechotnika, który rozróżnia zmiany temperatury o 0,001°C lub narząd elektryczny ryby, który postrzega potencjały w ułamkach mikrowolta. Badanie systemów wykrywania, nawigacji i orientacji u ptaków, ryb i innych zwierząt jest również jednym z ważnych zadań bioniki, ponieważ miniaturowe i dokładne systemy postrzegania i analizowania, które pomagają zwierzętom nawigować, znajdować zdobycz i migrować tysiące kilometrów, mogą pomóc w udoskonaleniu instrumentów stosowanych w lotnictwie, gospodarce morskiej itp. Tym samym amerykańska firma Orbital Research, twórca systemów nawigacyjnych, rozpoczęła prace nad intuicyjny system czujników, który pomoże uniknąć kolizji samochodów na ziemi z samolotami w powietrzu (3). Do zaprojektowania takiego systemu naukowców skłoniło zachowanie karaluchów w momencie, gdy próbują je złapać. Układ nerwowy karaluchów stale monitoruje wszystko, nawet najmniejsze zmiany zachodzące w pobliżu, a gdy pojawia się niebezpieczeństwo, reaguje szybko, wyraźnie i co najważniejsze prawidłowo. Powstał już działający model samochodu sterowanego radiowo z „mózgiem karalucha”.

Naukowcy z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego szczegółowo zbadali lot ważki. Doszli do wniosku, że „pomimo bardzo małych mózgów owady te są w stanie wykonywać szybkie i precyzyjne manewry w powietrzu, które wymagają stabilności i unikania kolizji”. Chcą wykorzystać nowe samoloty zaprojektowane na „obraz i podobieństwo” do badania atmosfer planet Układu Słonecznego. Oto przykład, który można wziąć od innego bezkręgowca. Jedno z laboratoriów Departamentu Energii USA bada mieszaninę wytwarzaną przez małże, która przylega ściśle do dna statków. Na podstawie badań powstaje nowy klej, który pomoże skleić utlenione metalowe płytki, z których składane są ważne podzespoły komputera, a nawet zastąpi szwy chirurgiczne na ciele człowieka po operacji (6).

1.2.3. Bionika techniczna

Badanie cech hydrodynamicznych budowy wielorybów i delfinów pomogło stworzyć specjalne poszycie dla podwodnej części statków, które zapewnia wzrost prędkości o 20–25% przy tej samej mocy silnika. Skóra ta nazywa się laminflo i podobnie jak skóra delfina nie jest zwilżana i posiada elastyczno-elastyczną strukturę, co eliminuje turbulencje i zapewnia ślizganie się przy minimalnym oporze. Ten sam przykład można podać z historii lotnictwa. Przez długi czas problemem lotnictwa dużych prędkości było trzepotanie – drgania skrzydeł, które powstają nagle i gwałtownie przy określonej prędkości. Z powodu tych wibracji samolot w ciągu kilku sekund rozpadł się w powietrzu. Po licznych wypadkach projektanci znaleźli wyjście - zaczęli robić skrzydła z pogrubieniem na końcu. Po pewnym czasie podobne zgrubienia odkryto na końcach skrzydeł ważki. W biologii te zgrubienia nazywane są pterostigmami. Nowe zasady lotu, ruchu bezkołowego, budowy łożysk itp. opracowywane są w oparciu o badania lotu ptaków i owadów, ruchu skaczących zwierząt oraz budowy stawów (4).

Rozdział 2

W warunkach współczesnego miasta: zgiełku, hałasu i szarości, a także wiecznego braku czasu, człowiek nieświadomie cierpi na brak czystych, bogatych kolorów i przedziwnych form żywych roślin i zwierząt. Tę sprzeczność między pragnieniem zbliżenia się człowieka do natury a niemożliwością jej realizacji można rozwiązać za pomocą stylu bionicznego. W swojej pracy staram się znaleźć sposoby rozwiązania tej sprzeczności. Projekt, który opracowałem w tym stylu, choć trochę pomoże człowiekowi poczuć się w harmonii z naturą. Moja praca naukowa jest okazją do samodzielnego zrozumienia praw rządzących życiem.

2.1. Ankieta dotycząca problemu

Kolejnym etapem mojej pracy była ankieta wśród uczniów i nauczycieli naszej szkoły. Chciałem dowiedzieć się, ile mają wiedzy na temat, który mnie interesuje. Zadałem im serię pytań:

1. Co wiesz o bionice?

2. Czy zauważyłeś podobieństwo wyglądu zwierząt, ich zdolności do właściwości i formy zewnętrznej jakichkolwiek wynalazków technicznych?

3. Czy zgadzasz się, że natura dostarcza człowiekowi wielu przykładów wynalazków technicznych?

4. Podaj własne przykłady.

Badanie przeprowadzono wśród uczniów klas 1-11 oraz nauczycieli. W badaniu wzięły udział łącznie 54 osoby. Wyniki ankiety przedstawiłem w tabeli.

Tabela 1

Wyniki ankiety

	Link początkowy			Środkowe łącze
Numer pytania		Odpowiedź brzmi tak"	Odpowiedź brzmi nie"	Odpowiedź brzmi tak"	Odpowiedź brzmi nie"	Odpowiedź brzmi tak"		Odpowiedź brzmi nie"
						100% (15 osób)
						100% (15 osób)
						100% (15 osób)

Na podstawie tych wyników dochodzę do wniosku, że większość chłopaków nie ma pojęcia o bionice. Jednakże ponad 80% respondentów zaobserwowało zbieżność wyglądu zwierząt, ich możliwości z właściwościami i formą zewnętrzną wszelkich wynalazków technicznych. Większość zgadza się, że natura dostarcza człowiekowi wielu przykładów wynalazków technicznych. Dobra wiadomość jest taka, że ​​wielu uczniów naszej szkoły było w stanie podać przykłady w oparciu o osobiste obserwacje lub wiedzę. W trakcie przeprowadzania ankiety zaobserwowałam wzrost zainteresowania i chęci poznawania tej nauki wśród uczniów zarówno szkół podstawowych, jak i średnich.

2.2. Tworzenie albumu na dany temat.

Zdobytą wiedzę zaprezentowałem w specjalnym albumie, w którym pokazałem sposoby wykorzystania właściwości przedmiotów naturalnych w wynalazkach technicznych.

2.2.1.Budynek (załącznik 1)

Ludzie mają dość zwykłych budynków, luksusowych rezydencji, domów ekologicznych, domów inteligentnych. Chcą wszystkiego na raz w jednym budynku, w dodatku wszystkiego - nietypowego kształtu. Precz z domkami bez twarzy - życie w nudnych domach jest szkodliwe. Co więcej, wyobraźnia jest nieograniczona, czy to domy kamienne, czy drewniane. Jako pierwszy obiekt moich badań zdecydowałem się przyjąć słodkowodnego polipa Hydrę i zaprojektować na jego podstawie budynek. To małe zwierzę o długości około 1 cm będzie odpowiadać 3 kondygnacjom budynku mieszkalnego. Jama jelitowa wewnątrz polipa jest idealna, aby winda mogła się poruszać. Macki na szczycie hydry zamienią się w panele słoneczne. Nowoczesne moduły fotowoltaiczne nie wymagają bezpośredniego światła słonecznego do wytworzenia energii elektrycznej. Ładują akumulatory przy pochmurnym niebie, deszczu i pochmurnej pogodzie. Energię słoneczną wyróżnia przyjazność dla środowiska i niski koszt. Technologia paneli słonecznych pozwala wykorzystać nieograniczoną energię słoneczną bez szkody dla środowiska. Zastosowanie paneli słonecznych w Rosji nie jest zbyt powszechne, ale niewątpliwie przyszłość należy do nich.

Zewnętrzna warstwa ciała hydry zawiera bardzo małe okrągłe komórki z dużymi jądrami. Komórki te nazywane są pośrednimi. Odgrywają bardzo ważną rolę w życiu hydry. Przy każdym uszkodzeniu ciała komórki pośrednie znajdujące się w pobliżu ran zaczynają szybko rosnąć. Z nich powstają mięśnie skórne, nerwy i inne komórki, a zraniony obszar szybko się goi. A co by było, gdybyśmy w oparciu o tę zdolność hydry ulepszyli zaprawę cementową do spajania cegieł? Niech ten roztwór zawiera substancję, która może pęcznieć, gdy woda dostanie się do pęknięć budynku, i w ten sposób przywróci integralność budynku.

Nietypowa będzie także farba budynku. Zwykła farba nakładana na budynki pochłania wodę, a wraz z nią kurz i brud. Niezbyt dobra cecha w nowoczesnym domu. W naturze występują rośliny, których liście nie wchłaniają wody (liść lotosu, płatki róż). Woda spływa po ich powierzchni zabierając ze sobą cząstki kurzu. Jeśli nowoczesna farba ma tę właściwość, powierzchnia budynków zawsze będzie czysta.

2.2.2.pula (Załącznik 2)

Mieszkając w metropolii, człowiek znajduje się w ciągłym stresie. Ten sam typ wieżowców z rzędami identycznych okien, szarości, betonu i budynków przytłaczających swoją wysokością działa przygnębiająco na psychikę. Poczucie pustki spowodowane agresywnym środowiskiem wizualnym z biegiem lat wrasta w mózg tak bardzo, że nie jest już zauważane, ale nie zapobiega to przekształceniu się w nerwice i osłabienie. Ten negatywny efekt można usunąć, zamieniając architekturę w miejsce odpoczynku dla oczu i estetyczny punkt ładowania.

„Bajka dla dorosłych” – tak często nazywa się styl bioniczny. Przede wszystkim dlatego, że wszystkie budynki projektowane w tym kierunku wyglądają wyjątkowo i niesamowicie, a inspiracją dla architektów w tym przypadku jest sama natura. W architekturze bionika dąży do naśladowania w swoich formach naturalności środowiska naturalnego, anatomii i wyglądu wytworów przyrody żywej i nieożywionej. Ponieważ jednak konstrukcja przeznaczona do zamieszkania lub wypoczynku ludzi musi być także funkcjonalna, a nie tylko wyglądać jak drzewo czy mniszek lekarski, architekci często ograniczają się do metafory żywego organizmu. Wszystko powinno być antygeometryczne – budynki w tym stylu ignorują wyraźne linie i ścisłe kąty dziewięćdziesięciu stopni. Ściany budowli przypominają błonę komórkową, ich wypukłe i wklęsłe powierzchnie rytmicznie naprzemiennie tworzą wrażenie żywej, oddychającej istoty. Projekt basenu, który prezentujemy wygląda jak biedronka. Z naszego basenu można korzystać o każdej porze roku. Dzięki możliwości podniesienia „skrzydeł” konstrukcji można cieszyć się pływaniem na świeżym powietrzu. Jasna kolorystyka naszego budynku nie pozwoli przejść obok dzieciom, które za rękę zaprowadzą tam swoich rodziców. Mam nadzieję, że w niedalekiej przyszłości, dzięki takim obiektom, wzrośnie liczba pływaków i liczba złotych medali na igrzyskach olimpijskich.

2.2.3.biosamochód (Załącznik 3)

Ostatnio panuje moda na samochody niestandardowe i przyjazne dla środowiska. A ekologiczne samochody wykorzystujące zaawansowane technologie są opracowywane przez takich renomowanych gigantów jak Ford, BMW, Peugeot itp.

Nasz samochód wygląda jak liść rośliny. Paliwem będzie dla niego ciekłe powietrze. Pierwsze samochody wykorzystujące ten rodzaj paliwa już istnieją i sprawdziły się z ekologicznego punktu widzenia. Oprócz niezwykłego wyglądu, nasze auto posiada specjalne opony, których pozazdroszczyłby każdy kierowca. Wiadomo, że serce stale pompuje krew przez naczynia, podczas gdy ciśnienie we krwi utrzymuje się stale na tym samym poziomie. A gdyby tak zastosować tę cechę w konstrukcji opon? Nasz samochód ma opony, które same się pompują. Opony pompują się automatycznie, dzięki pulsującej pompie, która włącza się okresowo, utrzymując ciśnienie w oponach na stałym, bezpiecznym poziomie. Nie tylko zwiększy to bezpieczeństwo na drogach, ale także przyczyni się do oszczędnego wykorzystania paliwa (samochody z niedopompowanymi oponami zużywają więcej paliwa), co wpłynie na zmniejszenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery i wydłużenie żywotności opon.

2.2.4.meble (załącznik 4)

Przez świat przetoczyła się zielona fala. Dziś miliony ludzi szczerze marzą o tym, by poczuć, że nie żyją w hałaśliwej metropolii, ale na łonie natury. Styl eko pozwala stworzyć iluzję, że Twój dom jest wyspą naturalnego dobrego samopoczucia. Naśladowanie naturalnych motywów, wykorzystywanie naturalnych, przyjaznych środowisku materiałów i podążanie za koncepcją prostoty to cechy, które przyniosły temu stylowi ogromny sukces. Kiedy projektant zaczyna pracować nad takim wnętrzem, jego głównym zadaniem jest odtworzenie obrazów środowiska naturalnego w miejskim mieszkaniu lub wiejskim domu. Czyli całe wyposażenie mieszkania powinno być zaprojektowane w sposób „naturalny”, pozostawać w harmonii z naturą i dawać domownikom poczucie spokoju i wyciszenia.

Z geometrycznego punktu widzenia współczesny syntetyczny świat stworzony przez człowieka składa się z linii prostych i kątów. Na placach ulic i domów znajdują się kwadraty pokoi, okien, ekranów telewizyjnych, krzeseł i biurek. Drzwi, szuflady, komody, grzejniki i klimatyzatory, półki, szafki i pudełka to kolekcja kwadratów i ich prostokątnych braci. Kwadrat jest wynalazkiem czysto racjonalistycznym, po prostu nie istnieje w naturze. W ciele człowieka nie ma narządów kwadratowych i nie ma ich w budowie ciał zwierząt. Nie ma kwadratowych planet, luminarzy ani roślin. Natura nie tworzy kwadratowych kształtów - z wyjątkiem rzadkich kryształów. Ludzkie oko, głowa, słońce, jajko, wir, rdzeń kwiatowy, jezioro mają okrągły kształt. Okrąg symbolizuje cykl życia, natomiast kwadrat jest symbolem wszystkiego, co nieożywione i sztuczne.

Wnętrze w stylu bionicznym wyróżnia się gładkimi krzywiznami, dużą przestrzenią oraz pomieszczeniem wypełnionym światłem i świeżym powietrzem. Styl ten daje projektantowi dużą swobodę w manipulowaniu kształtem i przestrzenią pomieszczenia czy budynku. Czasem dochodzi do iluzorycznych efektów przestrzennych.

Prezentowany przez nas projekt mebli przypomina liść rośliny. Kolor jasnych, soczystych zieleni łączy się z zaokrąglonymi kształtami. Jeśli reszta mebli zostanie wybrana w tym samym stylu, cały pokój będzie wyglądał jak bajeczna wyspa natury.

Wniosek

Źródłem inspiracji dla bioniki jest natura. Jest tak mądra, że ​​wymyśliła wiele idealnych kształtów i wzorów. Człowiek może je jedynie obserwować i kopiować. Struktura plastra miodu, spiralna muszla morska, budowa anatomiczna owadów to gotowe modele, które można zastosować w dowolnym miejscu, także we wnętrzu. To, jaki styl wybierzemy dla naszego nowego domu lub domku, zależy wyłącznie od naszej wyobraźni i możliwości materiałowych. Bionika udowodniła, że ​​architektura to nie tylko kije i cegły. Każdy może wykorzystać elementy bioniczne w domu lub na swojej posesji. We wnętrzu są to przede wszystkim lampy i meble, których formy zapożyczone są z samej natury. Nawiasem mówiąc, możesz je zrobić sam. Uczynienie krajobrazu na miejscu wyjątkowym nie jest trudne. Aby to zrobić, po prostu zwróć uwagę na istniejące kamienie, gałęzie, pęknięcia itp. Przy odrobinie wyobraźni możesz stworzyć zjeżdżalnię alpejską (konstrukcję z kamieni i roślinności typową dla klimatu wysokogórskiego). Jeśli jest duże, stare drzewo, nie spiesz się, aby je wyciąć. Jej puste wnęki można wykorzystać na przykład jako pojemnik na rzeczy lub nawet jako altankę do wypoczynku. Klimatyzacja nie będzie tutaj potrzebna, ponieważ nawet w upale drzewo zapewni stałą temperaturę około 22 stopni. Jak pokazuje praktyka, potencjał niezbadanych tajemnic natury jest ogromny. Tylko nie bójcie się ich studiować, nie chrońcie się przed naturą ścianami budynków, niszcząc w ten sposób nasz wspólny dom.

Wnioski: 1. Wiele z tego, co zostało wytworzone ludzkimi rękami, nie zostało wymyślonych przez samych ludzi, ale z „wskazówką” Matki Natury.

2. Naukowcy kontynuują badania obiektów żywych w celu zdobycia nowych pomysłów na tworzenie nowych urządzeń technicznych.

3. Mam nadzieję, że moje pomysły na wykorzystanie właściwości obiektów żywych w wynalazkach technicznych okażą się przydatne.

Na tym moja praca się nie kończy: będę nadal poszukiwać ciekawych faktów na temat wykorzystania właściwości zjawisk naturalnych w odkryciach technicznych. Ta praca urzekła całą moją rodzinę: nigdy nie przestajemy podziwiać i być zdumieni wyjątkowością i doskonałością wszystkiego, co powstało w świecie przyrody!

Kochaj swoją planetę, dbaj o zwierzęta i rośliny, które nas otaczają. Zdradzą swoje sekrety!

Bibliografia

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 z 24

Prezentacja na temat: Bionika

Slajd nr 1

Opis slajdu:

Slajd nr 2

Opis slajdu:

Główne obszary pracy bioniki obejmują następujące zagadnienia: badanie układu nerwowego ludzi i zwierząt oraz modelowanie komórek nerwowych (neuronów) i sieci neuronowych w celu dalszego doskonalenia technologii komputerowej oraz opracowywania nowych elementów i urządzeń automatyki i telemechaniki (neurobiniki); badania narządów zmysłów i innych układów percepcyjnych organizmów żywych w celu opracowania nowych czujników i systemów detekcji; badanie zasad orientacji, lokalizacji i nawigacji u różnych zwierząt w celu wykorzystania tych zasad w technologii; badanie morfologiczne, fizjologiczne i biochemiczne cechy organizmów żywych w celu przedstawienia nowych pomysłów technicznych i naukowych.

Slajd nr 3

Opis slajdu:

Slajd nr 4

Opis slajdu:

Związek natury z technologią W przeszłości stosunek człowieka do przyrody był konsumpcyjny, technologia eksploatowała i niszczyła zasoby naturalne. Stopniowo jednak ludzie zaczęli ostrożniej traktować przyrodę, starając się bliżej przyjrzeć jej metodom, aby mądrze wykorzystać je w technologii. Metody te mogą służyć jako model rozwoju przyjaznych środowisku produktów przemysłowych. Natura w standardzie to bionika. Zrozumienie natury i branie z niej modelu nie oznacza kopiowania. Natura może jednak pomóc nam znaleźć właściwe rozwiązanie techniczne dość skomplikowanych problemów. Natura jest jak ogromne biuro inżynieryjne, które zawsze ma właściwe wyjście z każdej sytuacji.

Slajd nr 5

Opis slajdu:

Bionika jest ściśle powiązana z biologią, fizyką, chemią, cybernetyką i naukami inżynieryjnymi: elektroniką, nawigacją, komunikacją, gospodarką morską itp. Pomysł wykorzystania wiedzy o przyrodzie żywej do rozwiązywania problemów inżynierskich należy do Leonarda da Vinci, który próbował zbudować samolot z trzepoczącymi skrzydłami jak ptaki: ornitopter.W 1960 r. w Daytona (USA) odbyło się pierwsze sympozjum na temat bioniki, które sformalizowało narodziny nowej nauki.

Slajd nr 6

Opis slajdu:

Cybernetyka Pojawienie się cybernetyki, która uwzględnia ogólne zasady sterowania i komunikacji w organizmach żywych i maszynach, stało się bodźcem do szerszych badań nad strukturą i funkcjami systemów żywych w celu wyjaśnienia ich podobieństwa z systemami technicznymi, a także wykorzystywać informacje uzyskane o organizmach żywych do tworzenia nowych urządzeń i mechanizmów, materiałów itp.

Slajd nr 7

Opis slajdu:

Bionika architektoniczna Jest to nowe zjawisko w nauce i praktyce architektonicznej. Oto możliwości poszukiwania nowych, funkcjonalnie uzasadnionych form architektonicznych, wyróżniających się pięknem i harmonią oraz tworzenia nowych racjonalnych konstrukcji przy jednoczesnym wykorzystaniu niezwykłych właściwości materiałów budowlanych żywej przyrody i odkrywania sposobów realizacji jedność projektowania i tworzenia środków architektonicznych wykorzystujących energię słońca, wiatru, promieni kosmicznych. Być może jednak najważniejszym jego rezultatem może być aktywny udział w tworzeniu warunków dla ochrony dzikiej przyrody i kształtowania jej harmonijnej jedności z architekturą.

Slajd nr 8

Opis slajdu:

Modelowanie żywych organizmów Stworzenie modelu w bionice to połowa sukcesu. Aby rozwiązać konkretny problem praktyczny, konieczne jest nie tylko sprawdzenie obecności właściwości modelu interesujących praktykę, ale także opracowanie metod obliczania zadanych parametrów technicznych urządzenia oraz opracowanie metod syntezy zapewniających osiągnięcie wskaźników wymaganych w problemie.Dlatego wiele modeli bionicznych przed otrzymaniem technicznego wdrożenia rozpoczyna swoje życie na komputerze. Konstruowany jest opis matematyczny modelu. Na jego podstawie tworzony jest program komputerowy – model bioniczny. Stosując taki model komputerowy można w krótkim czasie przetworzyć różne parametry i wyeliminować wady konstrukcyjne.

Slajd nr 9

Opis slajdu:

Obecnie bionika ma kilka kierunków: Bionika architektoniczna i budowlana bada prawa powstawania i tworzenia struktury żywych tkanek, analizuje układy strukturalne organizmów żywych pod kątem oszczędzania materiału, energii i zapewniania niezawodności. Neurobinika bada funkcjonowanie mózgu i mechanizmy pamięci. Intensywnie badane są narządy zmysłów zwierząt oraz wewnętrzne mechanizmy reakcji na środowisko zarówno u zwierząt, jak i u roślin.

Slajd nr 10

Opis slajdu:

Bionika architektoniczno-budowlana W bionice architektoniczno-budowlanej wiele uwagi poświęca się nowym technologiom budowlanym. Przykładowo w zakresie rozwoju wydajnych i bezodpadowych technologii budowlanych obiecującym kierunkiem jest tworzenie konstrukcji warstwowych. Pomysł zapożyczono od mięczaków głębinowych. Ich trwałe muszle, takie jak muszle szeroko rozpowszechnionego uchowca, składają się z naprzemiennie twardych i miękkich płytek. Kiedy twarda płyta pęka, odkształcenie jest pochłaniane przez miękką warstwę i pęknięcie nie sięga dalej. Technologię tę można zastosować także do oklejania samochodów.

Slajd nr 11

Opis slajdu:

Neurobinika Neurobinika to dziedzina nauki badająca możliwość wykorzystania zasad budowy i funkcjonowania mózgu w celu tworzenia bardziej zaawansowanych urządzeń technicznych i procesów technologicznych. Główne obszary neurobiniki to badanie układu nerwowego ludzi i zwierząt oraz modelowanie komórek nerwowych – neuronów i sieci neuronowych. Dzięki temu możliwe jest doskonalenie i rozwój technologii elektronicznej i komputerowej.

Slajd nr 12

Opis slajdu:

Uderzającym przykładem bioniki architektonicznej i konstrukcyjnej jest pełna analogia struktury łodyg zbóż i nowoczesnych wieżowców. Łodygi roślin zbożowych są w stanie wytrzymać duże obciążenia, nie pękając pod ciężarem kwiatostanu. Jeśli wiatr przygniecie je do podłoża, szybko przywracają pozycję pionową. Jaki jest sekret? Okazuje się, że ich konstrukcja przypomina konstrukcję nowoczesnych wieżowców rur fabrycznych – jedno z najnowszych osiągnięć inżynierii.

Slajd nr 13

Opis slajdu:

Pierwsze przykłady bioniki Prawie każdy problem technologiczny, przed którym stają projektanci lub inżynierowie, od dawna jest skutecznie rozwiązywany przez inne żywe istoty. Na przykład producenci napojów bezalkoholowych stale szukają nowych sposobów pakowania swoich produktów. Jednocześnie zwykła jabłoń już dawno rozwiązała ten problem. Jabłko składa się w 97% z wody, zapakowanej nie w drewniany karton, ale w jadalną skórkę, która jest na tyle apetyczna, że ​​przyciąga zwierzęta do zjedzenia owocu i rozprowadzenia ziaren. Podstawa Wieży Eiffla przypomina budową kości głowę kości udowej – w ten sposób rozumują specjaliści bioniki. Kiedy napotykają problem inżynieryjny lub projektowy, szukają rozwiązania w nieograniczonej wielkości „bazie naukowej” zwierząt i roślin.

Slajd nr 14

Opis slajdu:

Zapięcia na rzepy Zasada działania łopianu została zapożyczona przez człowieka do produkcji zapięć na rzepy. Pierwsze taśmy samoprzylepne pojawiły się w latach 50-tych XX wieku. Za ich pomocą można np. zapiąć buty sportowe; W tym przypadku sznurowadła nie są już potrzebne. Dodatkowo długość rzepu można łatwo regulować – to jedna z jego zalet. W pierwszych latach po ich wynalezieniu takie elementy złączne cieszyły się dużą popularnością. Dziś wszyscy przyzwyczaili się do wygodnego zapięcia, a producenci rzepów dbają teraz tylko o to, aby rzepy były dobrze ukryte pod klapkami.

Slajd nr 15

Opis slajdu:

Grupa, w skład której wchodzili architekci, inżynierowie, projektanci, biolodzy i psychologowie, opracowała projekt „Vertical Bionic Tower City”. Za 15 lat w Szanghaju powinno pojawić się miasto wieżowe (według naukowców za 20 lat populacja Szanghaju może osiągnąć 30 milionów mieszkańców). Miasto wieżowe przeznaczone jest dla 100 tysięcy osób, projekt opiera się na „zasadzie budownictwa drewnianego”.

Slajd nr 16

Opis slajdu:

Ośmiornica Frajerska: Ośmiornica wymyśliła wyrafinowaną metodę polowania na swoją ofiarę: okrywa ją mackami i ssie setki, których całe rzędy znajdują się na mackach. Przyssawki pomagają mu również poruszać się po śliskich powierzchniach bez zsuwania się.Przyssawki techniczne: jeśli wystrzelisz strzałkę z przyssawką z procy w szybę okna, strzałka przyczepi się i pozostanie na niej. Przyssawka jest lekko zaokrąglona i prostuje się w przypadku zderzenia z przeszkodą. Następnie ponownie dokręca się elastyczną podkładkę; W ten sposób powstaje próżnia. A przyssawka mocuje się do szkła.

Slajd nr 17

Opis slajdu:

Najdalej w kierunku stworzenia pionowych robotów dwunożnych posunęli się naukowcy z Uniwersytetu Stanforda. Od prawie trzech lat eksperymentują z miniaturowym sześcionożnym robotem – sześcionogiem, opierając się na wynikach badań układu ruchu karalucha. Pierwszy sześcionóg powstał 25 stycznia 2000 roku. Obecnie konstrukcja porusza się bardzo szybko – z prędkością 55 cm (ponad trzy własne długości) na sekundę – a także skutecznie pokonuje przeszkody. Stanford opracował także jednonożny monopod do skakania wielkości człowieka, który jest w stanie utrzymać niestabilną równowagę podczas ciągłego skoku. Jak wiadomo, człowiek porusza się „spadając” z nogi na nogę i większość czasu spędza na jednej nodze. Naukowcy ze Stanford mają nadzieję stworzyć w przyszłości dwunożnego robota z systemem chodzenia przypominającym człowieka.

Slajd nr 18

Opis slajdu:

Kokon z jaj pająka Pająk tworzy cienką „pelerynę” z wodoodpornego materiału, aby chronić składane przez siebie jaja. Ten kokon wielkości pięści ma kształt dzwonu i otwiera się od dołu. Składa się z tego samego materiału, co nici pajęczej sieci. Oczywiście nie jest tkany z oddzielnych nici, ale reprezentuje pojedynczą skorupę. Doskonale chroni jajo przed złymi warunkami pogodowymi i wilgocią.Płaszcz przeciwdeszczowy Wychodząc na zewnątrz w czasie deszczu, zakładamy wodoodporny płaszcz przeciwdeszczowy lub zabieramy ze sobą parasol. Podobnie jak kokon jaja pająka z folią ochronną, woda odpływa ze sztucznego materiału, dzięki czemu człowiek nie zamoczy się.Dachy odpychające wodę Ważną rolę w budowie domów odgrywa dach, który powinny chronić teren budynku przed wodą.

Slajd nr 19

Opis slajdu:

Naukowcy z Bell Labs (korporacja Lucent) odkryli niedawno wysokiej jakości światłowód w organizmie gąbek głębinowych z rodzaju Euplectellas. Zgodnie z wynikami testów okazało się, że materiał szkieletu tych 20-centymetrowych gąbek może przesyłać sygnał cyfrowy nie gorzej niż nowoczesne kable komunikacyjne, podczas gdy naturalny włókno światłowodowe jest znacznie mocniejsze od włókna ludzkiego ze względu na obecność substancji organicznej powłoka. Szkielet gąbek głębinowych z rodzaju Euplectellas zbudowany jest z wysokiej jakości światłowodów

Slajd nr 20

Opis slajdu:

Gustav Eiffel narysował rysunek Wieży Eiffla w 1889 roku. Struktura ta jest uważana za jeden z najwcześniejszych wyraźnych przykładów zastosowania bioniki w inżynierii. Projekt Wieży Eiffla opiera się na pracy naukowej szwajcarskiego profesora anatomii Hermanna von Meyera. 40 lat przed budową paryskiego cudu inżynierii profesor zbadał budowę kości głowy kości udowej w miejscu jej zgięcia i wejścia pod kątem do stawu. A jednak z jakiegoś powodu kość nie pęka pod ciężarem ciała.Podstawa Wieży Eiffla przypomina budową kostną głowę kości udowej

Slajd nr 21

Opis slajdu:

Von Meyer odkrył, że głowa kości pokryta jest misterną siecią miniaturowych kości, dzięki czemu obciążenie jest w zadziwiający sposób rozłożone w całej kości. Sieć ta miała ścisłą strukturę geometryczną, co profesor udokumentował. W 1866 roku szwajcarski inżynier Carl Cullman dostarczył teoretycznych podstaw odkrycia von Meyera, a 20 lat później Eiffel zastosował naturalny rozkład obciążenia za pomocą zakrzywionych suwmiarki.Budowa kości głowy kości udowej

Slajd nr 22

Opis slajdu:

Innego słynnego zapożyczenia dokonał szwajcarski inżynier Georges de Mestral w 1955 roku. Często spacerował ze swoim psem i zauważył, że do jego futra cały czas przyklejają się jakieś dziwne rośliny. Zmęczony ciągłym szczotkowaniem psa, inżynier postanowił znaleźć przyczynę przyklejania się chwastów do sierści psa. Po zbadaniu tego zjawiska de Mestral stwierdził, że jest to możliwe dzięki małym haczykom na owocach kąkolu (nazwa tego chwastu). Dzięki temu inżynier zdał sobie sprawę ze wagi swojego odkrycia i osiem lat później opatentował wygodny rzep „rzep”, który dziś jest szeroko stosowany w produkcji odzieży nie tylko wojskowej, ale także cywilnej. Owoc kąkolu przylgnął do koszulka

Opis slajdu:

Prezentacja do lekcji „Bionika, czyli niesamowity świat żywej natury”

Pracę wykonała: Shalaeva T.V., nauczycielka biologii

• ...Kontakt z naturą to ostatnie słowo wszelkiego postępu, nauki, rozumu, zdrowego rozsądku, smaku i doskonałych manier.

Dostojewski F. M.

• Natura tak o wszystko zadbała, że ​​wszędzie można znaleźć coś, czego można się nauczyć.

Leonardo da Vinci

• Nie ma nic bardziej pomysłowego niż natura.

Cyceron

• Wielkie rzeczy dokonuje się wielkimi środkami. Sama natura dokonuje wielkich rzeczy za darmo.

Herzen AI

• Badanie i obserwacja przyrody dała początek nauce.

Cyceron

• Postęp jest prawem natury.

Wolter

• Ptak jest instrumentem działającym według prawa matematycznego, którego człowiek może dokonać wszystkimi swoimi ruchami...

Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci

• Bionika– nauka o wykorzystaniu wiedzy o budowie, zasadzie i procesie technologicznym organizmu żywego w technice. Podstawy bionika opracowywać badania dotyczące modelowania różnych organizmów biologicznych.

Historia rozwoju

Pomysł wykorzystania wiedzy o żywej naturze do rozwiązywania problemów inżynierskich należy do Leonarda da Vinci, który próbował zbudować samolot z trzepoczącymi skrzydłami niczym ptaki: ornitopter.

Data urodzenia bioniki:

Symbol bioniki

Bionika ma swój symbol: skrzyżowany skalpel, lutownicę i znak integralny.

To połączenie biologii, technologii i matematyki pozwala mieć nadzieję, że bionika dotrze tam, gdzie nikt wcześniej nie dotarł i zobaczy to, czego nikt wcześniej nie widział.

Związek bioniki z innymi naukami

BIONIKA

BIONIKA

BIONIKA

BIOLOGIA

NAUKI INŻYNIERII

CHEMIA

FIZYKA

ELEKTRONIKA

MORZE SPRAWA

CYBERNETYKA

NAWIGACJA

• biologiczny bionika, która bada procesy zachodzące w układach biologicznych;
• teoretyczny bionika, która buduje modele matematyczne tych procesów;
• techniczny bionika, która wykorzystuje modele bioniki teoretycznej do rozwiązywania problemów inżynierskich.

Część praktyczna (techniczna).

Bionika biologiczna

Część teoretyczna

• Badania narządów zmysłów i innych systemów percepcyjnych organizmów żywych w celu opracowania nowych czujników i systemów detekcji.

• Badanie zasad orientacji, lokalizacji i nawigacji u różnych zwierząt w celu wykorzystania tych zasad w technologii.

• Badanie cech morfologicznych, fizjologicznych i biochemicznych organizmów żywych w celu przedstawienia nowych pomysłów technicznych i naukowych.

Gustav Eiffel narysował rysunek Wieży Eiffla w 1889 roku. Struktura ta jest uważana za jeden z najwcześniejszych wyraźnych przykładów zastosowania bioniki w inżynierii.

Podstawa Wieży Eiffla przypomina budową kości głowy kości udowej

Budowa kości głowy kości udowej

Jeden z udanych przykładów bionika to szeroko rozpowszechniony „rzep”, którego prototypem były owoce łopianu, które przylgnęły do ​​futra psa szwajcarskiego inżyniera Georgesa de Mestrala.

Natura tak o wszystko zadbała, że ​​wszędzie można znaleźć coś, czego można się nauczyć.

Leonardo da Vinci

dzięki za uwaga

MINISTERSTWO ZDROWIA MOSKWY
OBSZARY
Państwowa budżetowa instytucja edukacyjna
„Moskiewska Regionalna Szkoła Medyczna nr 3 nazwana imieniem Bohatera
region Moskwy
Związek Radziecki Z. Samsonova”
Oddział w Nogińsku
„BIONIKA W MEDYCYNIE”
PROJEKT Z DYSCYPLINY BIOLOGIA
Studenci I roku 11 grupy SD
specjalność 34.02.01 Pielęgniarstwo (kształcenie podstawowe)
MOSZKOWA ELENA SIERGIEWNA
Studentka _______________ _E.S. Moshkova ____
podpis I.O. Nazwisko
Opiekun naukowy ______________ _E.B. Tyagunova _______
Podpis I.O. Nazwisko
PRZYJĘTY DO OCHRONY
Zastępca Dyrektor SD __ __D. V. Siedow_________
Podpis
I.O.Nazwisko
Data ochrony „___” _________________2017
Ocena ______________________

2017
Spis treści
MINISTERSTWO ZDROWIA REGIONU MOSKWY
...................................................................................................................................1
Państwowa budżetowa placówka oświatowa...........1
Region Moskwy................................................ ..................................1
„Moskiewska Okręgowa Szkoła Medyczna nr 3 im. Bohatera...........1
Związek Radziecki Z. Samsonowa”............................................ ....................................1
Oddział w Nogińsku .................................................. ........................................... ......1
„BIONIKA W MEDYCYNIE” .................................................. ....................................1
PROJEKT W DYSCYPLINIE BIOLOGIA .................................................. ....... ......1
Studenci I roku grupy 11 SD........................................... ...............................1
specjalność 34.02.01 Pielęgniarstwo (kształcenie podstawowe)...........................1
MOSZKOWA ELENA SIERGIEWNA........................................... ............... 1
Studentka _______________ _E.S. Moshkova ____...................................... ..... .1
podpis I.O. Nazwisko .................................................. ...................................................... .1
Opiekun naukowy ______________ _E.B. Tyagunova _______.................1
DOZWOLONE DO OCHRONY .................................................. ............. ..................................1
Zastępca Dyrektor ds. SD __ __D. W. Siedow__________............1
Podpis I.O. Nazwisko .................................................. ...................................................... 1
Data ochrony „___” ____2017........................................... ........... ...1
Ocena ______________________................................................ ...............1
2017...........................................................................................................................2
Spis treści............................................................ .................................................. ........................2
2

Wstęp................................................. ....... .................................. ............. ..............5
nauka też idzie do przodu i daje ludziom takie możliwości, och
o którym mógł tylko marzyć. Od niepamiętnych czasów, stary
chciałem obserwować procesy życiowe organizmów żywych
pożyczyć od natury coś nowego, na co nie ma wpływu. Więc
o czym marzył słynny Leonardo da Vinci, badając budowę skrzydeł ptaków
lot człowieka w powietrzu. Więc później, według jego diagramów i rysunków, było
Opracowano model ornitoptera. W latach 60. pojawiła się bionika,
nauka przyszłości, która obecnie otrzymała silny impuls rozwojowy.
„komórka życia”........................................... .................................................. ............... 5
technologie ułatwiające procesy życiowe człowieka,
pomagając przedłużyć życie na planecie Ziemia i dając ludziom
możliwość odpowiedzi na wiele pytań dotyczących przeszłości i przyszłości. W
W pracy tej badany jest proces wdrażania w życie człowieka,
coraz to nowe i produktywne technologie przyszłości oraz ich rozwój
wykorzystując procesy właściwe organizmom żywym...... 5
odkryje życie w tajemnicach kosmosu. Naukowcy
bionika dokonała już odkryć w różnych sferach życia człowieka:
medycyna, architektura, przemysł, design. Jedyną rzeczą jest
niepodlegający jeszcze działaniom postępu technologicznego: jest nim mózg
osoba. To wielka tajemnica natury. Ale tutaj też to zrobiono
wiele odkryć. Naukowcy na całym świecie próbują stworzyć megamózg,
cyborgiem, który z łatwością odpowie na każde pytanie
pytania, a jednocześnie pomóc nauce w rozwoju............................5
Cel: studiowanie nauki „bioniki” i rozważenie jej zastosowania w medycynie
...................................................................................................................................6
Przedmiot studiów: praktyczne zastosowanie nauki „bionika”............6
Przedmiot badań: nauka „bioniki”........................................... ............. .............. 6
3

Zadania:........................................... .................................................. ...............6
1.Poznaj historię nauki........................................... ........................6

medycyna................................................. ....... .................................. ............. .............. 6
3.Pokaż zastosowanie nauki w medycynie............................................ ............... 6
4. Wykonaj pracę praktyczną............................................ ............... 6
5.Wyciągnij wnioski.................................................. ........................................... ............. ..6




w porównaniu z brakiem kończyny, możliwość nawet ograniczona
Liczby wniosków to ogromny postęp. Jednak nawet najlepsze i
doskonałe protezy bioniczne nie są jeszcze w stanie spełnić tych wszystkich wymagań
drobne i precyzyjne ruchy, do jakich zdolna jest żywa kończyna...........13
4

Wstęp
W naszych czasach nauka zyskała ogromne znaczenie. Świat nie stoi w miejscu
nauka również idzie do przodu i daje człowiekowi takie możliwości jak
mógł tylko marzyć. Od niepamiętnych czasów człowiek obserwuje
procesy życiowe organizmów żywych, z których chciałem zapożyczyć
naturę, coś nowego, na co nie ma wpływu. Taki słynny Leonardo
Da Vinci badając budowę skrzydeł ptaków, marzył o locie człowieka w powietrzu.
Dlatego później, na podstawie jego schematów i rysunków, opracowano model ornitoptera.
W latach 60. pojawiła się bionika, nauka przyszłości, która otrzymała teraz
z
silny impuls do rozwoju.
dzieje się bionika
Nazwa

Starożytne greckie słowo „bion” oznacza „komórkę życia”.
Wraz z rozwojem bioniki we współczesnym świecie pojawia się coraz więcej nowych
technologie ułatwiające procesy życiowe człowieka, pomagają
przedłużyć życie na planecie Ziemia i dać człowiekowi możliwość zareagowania

wiele
przyszły.
Praca ta bada proces wprowadzania w życie człowieka wszystkiego
z przeszłości
pytania
I

nowsze i bardziej produktywne technologie przyszłości oraz ich rozwój przy ich pomocy
procesy właściwe organizmom żywym.
Nic dziwnego, że z biegiem czasu ludzie zaczną odkrywać nowe planety i
odkryje życie w tajemnicach kosmosu. Naukowcy zajmujący się bioniką,
dokonaliśmy już odkryć w różnych dziedzinach życia człowieka: medycynie,
5

architektura, przemysł, design. Jedyna rzecz, która nie jest jeszcze przedmiotem
działania postępu technologicznego: to jest ludzki mózg. Otóż ​​to
wielka tajemnica natury. Ale i tutaj dokonano wielu odkryć. Naukowcy w sumie
świat dąży do stworzenia megaumysłu, człowieka-cyborga, który to potrafi
z łatwością odpowiesz na wszelkie pytania, a jednocześnie wspomożesz naukę
posuwać się do przodu.
Cel: przestudiowanie nauki o „bionice” i rozważenie jej zastosowania w
medycyna
Przedmiot studiów: praktyczne zastosowanie nauki „bioniki”
Przedmiot badań: nauka „bionika”
Zadania:
1.Poznaj historię nauki
2.Wybieraj i przestudiuj materiały informacyjne na temat zastosowań nauki w
medycyna
3.Pokazać zastosowanie nauki w medycynie
4. Przeprowadź pracę praktyczną
5.Wyciągnij wnioski
Hipoteza: Natura jest budowniczym wszystkiego na świecie, a człowiek jest jej budowniczym
imitator
6

Rozdział 1. Bionika
Bionika to nauka zajmująca się wykorzystaniem biologii
Bionika może
problemy inżynieryjne.
procesy i metody rozwiązywania
definiowana także jako nauka o metodach tworzenia systemów technicznych,
których cechy są podobne do cech organizmów żywych.
Bionika to nauka wykorzystująca wiedzę o projektowaniu w technologii,
żyjący organizm.
techniczny
proces

zasada

I
Podstawą bioniki są badania nad modelowaniem różnych
organizmy biologiczne.
Nazwa bionika pochodzi od starożytnego greckiego słowa „bion”
bionika pochodzi ze starożytnej Grecji
Nazwa
„komórka życia”
słowa „bion” „komórka życia”. Bionika bada systemy biologiczne
oraz procesy umożliwiające zastosowanie zdobytej wiedzy do rozwiązywania problemów inżynierskich
zadania. Innymi słowy, bionika pomaga człowiekowi stworzyć oryginał
procesy oparte na pomysłach
systemy techniczne i technologiczne
znalezione i zapożyczone od natury. Bionikę interesuje wszystko
co można nazwać „techniką natury”.
1.1 Historia powstania nauki „Bionika”
7

Od niepamiętnych czasów dociekliwe myśli człowieka poszukiwały odpowiedzi na pytanie:
Czy człowiek może osiągnąć to samo, co osiągnęła żywa natura? Najpierw
człowiek mógł tylko o tym marzyć - nauczyć się robić to, co już zrobiła
przyrodę w stosunku do innych istot żywych.
Każda żywa istota jest systemem doskonałym


możliwości w budowie konstrukcji.
Pomysł wykorzystania wiedzy o dzikiej przyrodzie do rozwiązania
problemy inżynieryjne należą do Leonarda da Vinci, który próbował
zbuduj samolot ornitopterowy, wykorzystując ptasie skrzydła jako prototyp.
Próbował więc odtworzyć strukturę i mechanizm ptasiego skrzydła,
wprawiając go w ruch.
Naukowcy renesansu mieli nadzieję osiągnąć pożądane rozwiązanie
poprzez rygorystyczne obliczenia matematyczne i obliczenia oraz
tworzenie odpowiednich konstrukcji mechanicznych. W końcu potem mechanika
oparte na matematyce, zajmowały czołowe miejsce wśród wszystkich
powstające gałęzie nauk mechanicznych; dlatego mogłoby
wtedy będzie się wydawało, że wszystkie tajemnice natury zostaną rozwiązane właśnie za pomocą
mechanika i jej podstawy.
Zgodnie z tym człowiek starał się stworzyć coś mechanicznego
modele, które mogłyby imitować interesujące go przedmioty i
Zjawiska naturalne.
Gdy

postęp

nauka prowadziła

do otwarcia
podstawowe prawa nie tylko mechaniki, ale także fizyki, chemii, biologii
i innych gałęzi nauk przyrodniczych, okazało się, że: na podstawie nich
8

prawa, stawiając je za podstawę odpowiednich urządzeń technicznych, można
zaczynają jedno po drugim spełniać wieloletnie marzenia danej osoby.
Ale jak różne od żywych istot okazały się te struktury,
urządzenia, narzędzia i instrumenty stworzone przez człowieka!
Wystarczy porównać narząd wzroku - oko - dowolnego zwierzęcia
niektóre zaprojektowane przyrządy i przyrządy optyczne
człowieka, aby zobaczyć, o ile doskonalsza jest naturalność
narząd kontra sztuczne urządzenie.
Obecnie człowiek powrócił częściowo do swojej pierwotnej idei -
kopiować możliwie najdokładniej i najdokładniej w technologii to, co zostało osiągnięte
żywą naturę, odtworzyć ją w formie konkretnych rozwiązań technicznych.
Tak narodziła się nowa nauka – bionika.
Podobnie jak wiele innych ważnych dziedzin współczesnej nauki
postęp technologiczny (np. cybernetyka), z którego wyrosła bionika
bezpośrednie wnioski z praktyki przemysłowej. Powstało
styk biologii i technologii, przede wszystkim elektroniki radiowej i
cybernetyka techniczna.
To tutaj spotykają się tak odległe od siebie branże
wiedza ludzka i zajęcia praktyczne, takie jak BIOLOGIA i
technika.
Nazwa „bionika” pochodzi od starożytnego greckiego rdzenia „bion”
element życia, komórka życia, a dokładniej elementy
układ biologiczny. Istotą bioniki jest synteza zgromadzonych w
różne nauki poznawcze.
Zatem bionika jest nauką stosowaną, która bada prawa powstawania i
tworzenie struktury żywej natury, tak że
9

łączyć wiedzę z zakresu biologii i technologii w celu rozwiązywania problemów inżynierskich
zadania techniczne.
1.2 Bionika w medycynie
Zastanówmy się nad zastosowaniem metod i rozwiązań bioniki w medycynie

Z którym
nauki biologiczne,
nie każda osoba
- ta branża
czasy się zderzają
życie.
Pomogło wiele „wynalazków” natury w czasach starożytnych

decydować
Na przykład,
wykonanie operacji oka
jest już wielu arabskich lekarzy
szereg problemów technicznych.
operacje,
Mój
Więc,
za

setki lat temu zdobyli wiedzę na temat załamania promieni świetlnych
podczas przechodzenia z jednego przejrzystego środowiska do drugiego. Badanie soczewki
oczy skłoniły starożytnych lekarzy do myślenia o używaniu soczewek,
wykonane z kryształu lub szkła, aby powiększyć obraz, a następnie
oraz do korekcji wzroku.
Ciekawostka naukowa o czasie jednej z podróży
Gerald Darell był zmuszony zgodzić się na zakład, którego znaczenie
było wymienić cztery wybitne wynalazki i udowodnić, że zostały ustanowione
jak wcześniej
w nich
zastosowana zasada
Zwierząt
zanim
Iść,

wpadł na to pewien mężczyzna
stosowanie znieczulenia przez osy.

były wynalazki

o imieniu
Kiedy osy drogowe „przygotowują” pożywienie dla przyszłych larw
każdy lekarz może wymienić metody
z wstrzyknięciem neuroplegii
używają metod
znieczulenie przewodowe - ukąszenie
Który

(czynnik nerwowy) w obszar dużych pni nerwowych
całkowicie paraliżuje, ale nie zabija pająka, który leży w bezruchu
10

w gnieździe os, dopóki ze lęgu nie wyjdą larwy, dla których
to jedzenie zostało przygotowane.To kolejny dowód na działanie bioniki.
medyczny
Wiele
przedstawiciele
Iglaskaryfikator, używany do
(Na przykład,
w celu spełnienia

narzędzia mają
żywy
prototyp wśród

pokój.
pobieranie krwi obwodowej
ogólne badanie krwi, wielokrotnie
zaprojektowany
przypisane każdemu z nas
zgodnie z zasadą całkowicie powtarzającą budowę zęba nietoperza,
lekarze wszystkich profili),
jest bezbolesny i
którego ugryzienie z jednej strony
z drugiej strony zawsze towarzyszy
dość obfite krwawienie.
Znana strzykawka tłokowa w dużej mierze imituje strzykawkę wysysającą krew.
aparat owadobójczy - komary i pchły, których ukąszenie jest gwarantowane
każda osoba jest znana. Stosowany podczas operacji
igła służąca do zszywania narządów wewnętrznych i tkanek
człowieka, przez kilka stuleci nie zmieniła swojej pierwotnej formy
- kształty dużych kości żebrowych
a skalpel nadal tam jest
powtarza kształt płata trzciny z naturalną krawędzią tnącą.
ryba,
Wszystko, co istniało w naturze, z biegiem czasu zostało wprowadzone do życia
osoba.
Ale to tylko najprostsze przykłady, z których sprowadziliśmy się do nas dosłownie
obawy
otchłań
wiele wysoko rozwiniętych technologii medycznych. Typowy przykład
i nowoczesny rozwój
bionika
wieki,

to nowoczesna technologia rekonstrukcji i rozbudowy zębów
„wieloryby” współczesnej stomatologii
szkliwo,
będąc jednym z
oraz technologia przedłużania paznokci i włosów stosowana w kosmetologii.
Podstawą tych technologii jest zasada budowy gąbek morskich,
a także technikę budowania gniazd jerzyków. Jedno i drugie to konstrukcja
11

zasady opierają się na utwardzaniu chemicznym i światłoutwardzalnym
techniki.
1.3 Telemedycyna
Medycyna przyszłości będzie aktywnie rozwijać się w tym kierunku
telemedycyna.
Dzięki nowym technologiom pacjent będzie miał dostęp do
elektroniczną dokumentację medyczną, będzie można konsultować się zdalnie
lekarza i wyślij badania diagnostyczne do dowolnego laboratorium na świecie.
Pomoże to rozwiązać problem małej dostępności wykwalifikowanych pracowników
pomoc w niektórych regionach i odległych osadach.
Według BBC Research do 2019 roku rynek globalny
telemedycyna osiągnie prawie 44 miliardy dolarów, co oznacza średni roczny wzrost
17,7%. W przyszłości rozwój telemedycyny umożliwi państwom
pozwala zaoszczędzić znaczne pieniądze w sektorze opieki zdrowotnej, mówi
raport brytyjskiej firmy badawczej GBI Research.
Telemedycyna to nie tylko zdalne konsultacje z lekarzem, ale
także zdalne monitorowanie wskaźników pacjenta. Obecnie aktywny
Rynek gadżetów do noszenia, które potrafią nagrywać
różne wskaźniki (EKG, temperatura ciała, ciśnienie krwi itp.)
i wyślij te dane do centrum medycznego.
Kolejnym kierunkiem jest zdalna kontrola medycyny
sprzęt. Na przykład robot-chirurg Da Vinci, za pomocą którego
Operacje można wykonywać zdalnie. Chirurg siedzi przy konsoli i widzi
obszar w formacie 3D przy wielokrotnym powiększeniu i za pomocą joysticka
steruje czteroramiennym robotem, który można umieścić na dowolnym
12

dystans od niego. Również dzisiaj stosuje się już kompleksy zdalnego sterowania
diagnostyka ultradźwiękowa.
Rosyjski rozwój w dziedzinie telemedycyny - oprogramowanie
dostarczanie Cyfrowej Patologii, której kluczowym zadaniem jest zwiększanie
skuteczność etapu morfologicznego diagnostyki onkologicznej,
zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia błędów i skrócić czas diagnostyki. Praca
umożliwia patologom pracę zdalną z wykorzystaniem rozwiązań cyfrowych
preparaty histologiczne, przeprowadź konsultacje online i wyślij
przypadki umożliwiające konsultację z wysoce wyspecjalizowanymi specjalistami z dowolnego miejsca
planety. Praca na platformie odbywa się z takim samym stopniem swobody jak
podczas korzystania z medycznego mikroskopu wielogłowicowego.
1.4 Protezy bioniczne
Od czasów starożytnych obiekt czarnej zazdrości człowieka
zdolność niektórych płazów do odrastania utraconych kończyn. DO
Niestety marzenie pozostaje marzeniem i ranni na polu bitwy lub w
W wyniku wypadków ludzie zmuszeni są korzystać z protez,
ewoluują równolegle z rozwojem tych, z których korzysta człowiek
technologie. Protezy dla osoby, która straciła rękę lub nogę, były kiedyś
lepsze to niż nic. W tym stuleciu stały się
zaawansowane technologicznie urządzenia, które dają swojemu właścicielowi
umiejętności wykraczające poza możliwości zwykłego człowieka.
Po urazie lub w czasie choroby amputuje się kończynę. Pozostały
kikut składa się z wielu tkanek: skóry, mięśni, kości, naczyń krwionośnych i nerwów.
Podczas operacji chirurg przywraca zachowany nerw ruchowy
pozostały duży mięsień. Po zagojeniu rany chirurgicznej nerw
13

może przesyłać sygnał silnika. Sygnał ten jest odbierany przez czujnik,
zainstalowany na protezie. Podczas percepcji impulsu nerwowego
zaangażowany jest złożony program komputerowy. Dlatego proteza bioniczna
może wykonywać tylko te czynności, które są zalecane w tym programie:
weź łyżkę, widelec lub kulkę, naciśnij klawisz itp. Przez
W porównaniu z brakiem kończyny, możliwość nawet ograniczonej liczby
ruch to ogromny postęp. Jednak nawet najlepsze i najdoskonalsze
Protezy bioniczne nie są jeszcze w stanie wykonać wszystkich tych małych i precyzyjnych
ruchy, do których zdolna jest żywa kończyna.
Rozdział 2. Wywiad
W części praktycznej zdecydowałem się przeprowadzić wywiad z pewną osobą
posiadanie jakiejkolwiek protezy.
Interesuje mnie, jak zmienia się życie człowieka wraz z pojawieniem się protezy.
jego ciało, jak jest traktowany i jak się czuje.
14

Jako przykład zwróciłem się do mieszkańca miasta Mytishchi.
Dmitrij Ignatow, który ma taką protezę jak „Elektroniczne kolano
Moduł Rheo Knee, proteza Genium X3 (od 3 do 3,8 mln rubli) i bieganie
proteza 3S80 „OTTO BOK” (około 1 miliona rubli)”
Rysunek 1 Proteza
Straciłem nogę w wyniku kontuzji wojskowej – podczas rozmieszczania jednostki
spadła wyrzutnia rakiet. Kiedy obudziłem się w szpitalu po amputacji,
Mama powiedziała: „Będziesz miała najlepszą protezę, nie martw się, wszystko będzie dobrze”.
Cienki. Żyjemy w XXI wieku i nie stanowi to żadnego problemu.
Ogólnie rzecz biorąc, dziś możesz kupić sobie protezę i państwo
rekompensuje część pieniędzy. Pierwszą protezę otrzymałem po amputacji
częściowe odszkodowanie. A drugi, który noszę teraz, dostałem od
stan za darmo, ale w tym celu musiałem przejść przez ciężkie próby. Dla mnie
Musiałem udowodnić państwu, że jestem godny tej nogi – proteza jest bardzo
drogie i fajne. Obie moje protezy są elektroniczne, co oznacza, że ​​się wyginają
i rozciągaj się, korzystając z prądu, ładując nogę jak smartfon. Ten
bezpieczne protezy, a przy tym potrafią zrobić wszystko, co normalne nogi.
15

Mój styl życia po kontuzji nie zmienił się wcale: byłem aktywny
Pozostaję człowiekiem i nim pozostanę. Tyle, że mam teraz więcej przyjaciół
niepełnosprawni. Nieczęsto spotykam się z jawną dyskryminacją. Z
niedogodność - nie podoba mi się, że zimą w Moskwie jest tak ślisko - wszędzie
położyłem płytki. Szkoda też, gdy stoisz w szpitalu czy innym
instytucji społecznej, w której masz prawo ominąć kolejkę, ale tego nie robisz
chcesz pominąć. Pytasz: „Jestem niepełnosprawny. Czy mogę pominąć kolejkę?”
Odpowiadają: „Nie, nie możesz”. Wtedy mówisz: „Słuchaj, jestem paraolimpijką, ja
Uprawiam sporty paraolimpijskie. Możliwe, że niedługo tam będę
bronić naszego kraju. Możesz iść?" Okazuje się jednak, że mamy ich trochę
ludzie nawet nie wiedzą, kim są paraolimpijczycy. Zeszłego lata w Zurychu
W Cybathlonie zająłem czwarte miejsce. W Rosji planuję wziąć udział
„Cybathletics” - nazywam się prezenterem, ale chcę startować, I
przygotowywanie się.
Kocham transport publiczny. Jeżdżę tylko na nim i tym
jedyna korzyść, z której korzystam na co dzień. Dają mi miejsce
głównie babcie, ale ja nie siadam. Czasami kobiety i młodzi ludzie ulegają
Ludzie. Zdarza się, że jadę gdzieś bardzo długo, potem siadam i wchodzę
typowy księgowy i mówi: „Młody człowieku, po co tu do cholery siedzisz?
Są tu miejsca dla osób niepełnosprawnych.” Mówię: „Słuchaj, jeśli ci powiem,
dlaczego tu siedzę, będziesz bardzo zawstydzony”. I jest trochę zawstydzona
liście. Ale jeśli to nie pomoże, to mam sztuczkę: proteza zadziałała
przycisk, który po naciśnięciu obraca nogę o 360 stopni. ja tylko
Naciskam go siedząc, podnoszę spodnie i „księgowi” natychmiast znikają.
16

Rysunek 2 Obrót o 360 stopni
Mieszkam w obwodzie moskiewskim, w Mytishchi. Czasem jeżdżę też pociągiem.
Co jakiś czas na stacji Mytishchi podchodziła do mnie jedna osoba i
oferował 70 tysięcy rubli miesięcznie, żebym mógł chodzić i żebrać
pociągów lub stał na jakiejś stacji w rejonie Siergijewa Posada.
Latem często noszę szorty. Jeśli idę na spacer do parku, to po co to robię
powinienem założyć jakieś spodnie? Moja noga wygląda bardzo futurystycznie
To naturalne, że ludzie się do niej zwracają.
Ludzie nie lubią osób niepełnosprawnych. Nikt nie chce na nas patrzeć
TELEWIZJA. Telewizja to biznes, liczby i jeśli w ogóle
programów o osobach niepełnosprawnych, to nie będzie można sprzedawać podpasek, bo tak się stanie
małe oceny. Programy z osobami niepełnosprawnymi nie trwają długo, ale za granicą
Przynajmniej istnieją, próbują coś zrobić, ale mamy jednego zastępcę prowadzącego
program na wózku inwalidzkim, ale to nie jest ciekawe - dla przypomnienia. Do
spojrzał na nas, osoby niepełnosprawne, potrzebujemy autoironii - musimy albo ucieleśnić
marzenia ludzi się spełniają lub naśmiewają się z siebie nawzajem. Ciągle to krzyczę
wszyscy są równi i nie ma żadnych ograniczeń: nie masz ręki, nogi,
17

pewne odchylenia mentalne, najważniejsze jest to, co mówisz, co mówisz
ty robisz. Społeczeństwo jest przyzwyczajone do tego, że osoba niepełnosprawna jest żebrakiem. I to całkowicie
nie w ten sposób. Jesteśmy zwykłymi ludźmi, którzy żyją, uprawiają seks i chodzą
sklepy.
2.1 Wnioski
Ogólnie rzecz biorąc, w Rosji podejście do osób z protezami jest takie samo
- równie niezabudowane. Nikt nie ma wzorców zachowań w obecnym kształcie
czyli jak nie postępować – pomóc czy nie pomóc. Jest okej,
Biorąc pod uwagę, że w naszym kraju przez wieki nie było zwyczaju o tym mówić
swojej niepełnosprawności. Wielu nie miało nawet możliwości wyjścia z domu,
i nawet teraz niektórzy tego nie robią, na przykład osoby na wózkach inwalidzkich. Potrzebować
osób niepełnosprawnych było więcej w sferze publicznej, i to bez podkreślania ich
inwalidztwo. Gdyby w każdym programie telewizyjnym była przynajmniej jedna osoba niepełnosprawna, to wtedy
w ciągu sześciu miesięcy ludzie przestaną płakać na widok osoby poruszającej się na wózku inwalidzkim.
Niepełnosprawność nie jest jakimś pobłażaniem, nie można ci wszystkiego wybaczyć.
i mów, że wszystko, co robisz, jest wspaniałe. Jeśli dana osoba nie ma nogi
źle tańczyłeś, możesz mu powiedzieć: „Źle tańczyłeś”. To jest to
największą równością jest bezpośrednia rozmowa z drugą osobą.
Wniosek
Każda żywa istota jest systemem doskonałym
wynikiem ewolucji trwającej wiele milionów lat. Studiując ten system,
odkrywając tajemnice budowy organizmów żywych, można uzyskać nowe
18

możliwości w budowie konstrukcji. Z pomocą bioniki ludzkość
stara się wprowadzić osiągnięcia natury w swój własny techniczny i techniczny sposób
technologie społeczne.
Formy bioniczne na długo przeniknęły do ​​naszego codziennego życia
czas będzie odgrywał w tym znaczącą rolę. Odkrywanie natury
ludzkość jeszcze się nie skończyła, ale już otrzymaliśmy od natury
bezcenną wiedzę na temat racjonalnej struktury i powstawania, która,
z pewnością dowodzi przydatności i obietnicy studiowania nauk ścisłych
bionika we wszystkich jej aspektach.
Krótko mówiąc, natura kryje w sobie miliony pomysłów i modeli
kreacja.
Lista wykorzystanych źródeł
1. Bionika w architekturze/Chesnova Karina/© Scarlet Sails: tryb dostępu
https://nsportal.ru/ap/library/nauchnotekhnicheskoe
tvorchestvo/2017/01/03/issle
25.11.2017
2. Protezy bioniczne/Larissa Neboga/© 2017 „FB”: tryb dostępu
http://fb.ru/article/196231/bioni
printsiprabotyi25.11.2017
19

Czesnowa Karina

W tej pracy na temat „Bionika w architekturze: natura jest budowniczym, człowiek naśladowcą?” przeprowadzono analizę i uogólnienie zasad bioniki architektonicznej w zastosowaniu do różnych konstrukcji, obiektów technicznych i obiektów.

Pobierać:

Zapowiedź:

Miejska budżetowa instytucja oświatowa

Gimnazjum nr 9

Wyksy, obwód Niżny Nowogród

BIONIKA W ARCHITEKTURZE:

Natura jest budowniczym, człowiek jest naśladowcą?

Wydział Fizyki i Matematyki

Sekcja fizyczna

Praca skończona

Uczeń 10 klasy Gimnazjum nr 9 MBOU

Czesnowa Karina Achlimanowna

Doradca naukowy:

Nauczyciel fizyki MBOU Liceum nr 9

Demina Elena Konstantinowna.

Wyksa

2012

Streszczenie…………………………………………………………………………3

Wprowadzenie……………………………………………………………………………..4

1. Część teoretyczna

1.1 Historia powstania nauki „Bionika”…………………………………...6

1.2 Bionika jako nowoczesny kierunek w fizyce………………………..8

1.3 Bionika architektoniczno-budowlana i jej kierunki..………………...10

2 Część praktyczna

2.1 Wykorzystanie obiektów przyrody żywej w praktyce architektonicznej...... 12

2,2 s w architekturze………...14

…………………………..15

2.4 Zgodność systemów biologicznych z konstrukcjami i urządzeniami konstrukcyjnymi i technicznymi……………………………………………………….17

2.5 Porównanie wież Eiffla i Szuchowa………………………………….18

Zakończenie……………………………………………………………...…..21

Referencje………………………………………………………22

adnotacja

W tej pracy na temat „Bionika w architekturze: natura jest budowniczym, człowiek naśladowcą?” Przeanalizowałem i podsumowałem zasady bioniki architektonicznej w zastosowaniu do różnych konstrukcji, obiektów technicznych i obiektów. Stało się to możliwe po przestudiowaniu literatury naukowej na temat „Bionika. Obiekty architektoniczne”.

Zatem, cel tej pracy stał się

Metody badawcze:

• studiowanie literatury naukowej;

W wyniku badań zostało to potwierdzonehipoteza, że ​​natura jest budowniczym wszystkiego na świecie, a człowiek jest jej naśladowcą.

Myślę, że moja praca „Bionika w architekturze: natura jest budowniczym, człowiek naśladowcą?” zainteresuje tych, którzy interesują się wszystkim, co nowe, nowoczesne i obiecujące, którzy marzą o własnym, ciepłym i przytulnym domu zgodnie z zasadami bioniki architektonicznej.

Wstęp

Czy wiesz, że za 15 lat w Szanghaju powinno pojawić się miasto z pionową wieżą (według naukowców za 20 lat populacja Szanghaju może osiągnąć 30 milionów mieszkańców)?! Miasto wieżowe przeznaczone jest dla 100 tysięcy osób, projekt opiera się na „zasadzie budownictwa drewnianego”.

I jeszcze jeden fakt: architekt P. Soleri zaprojektował most przez rzekę o długości ponad kilometra, analogicznie do zwiniętego żywego liścia. Przykłady te można kontynuować za pomocą nie mniej niesamowitych przykładów.

Chciałem dowiedzieć się więcej na ten temat. W wyniku moich poszukiwań poznałem jeden z obszarów współczesnej fizyki - naukę bionika i jej rodzaj - bionika architektoniczna.

I znów pojawiły się pytania. Czy na przykład można zignorować kuszący pomysł stworzenia własnymi rękami tego, co natura już stworzyła?

Gatunek ludzki istnieje od około stu tysięcy lat. Naturalnie na początku człowiek nauczył się budować z natury. Zwierzęta, ryby, ptaki „sugerowały” wówczas człowiekowi, co i jak ma zrobić, aby rozwiązać palące dla niego „problemy inżynieryjne”.

A co ze współczesnym człowiekiem? Otaczając się wieloma skomplikowanymi maszynami, żyjąc w świecie dużych prędkości, ponownie kłania się naturze. Dlaczego? Ponieważ już teraz człowiek dostrzega wiele przewag w tworach natury nad swoimi własnymi. W końcu żywa natura ma najbardziej złożone materiały, urządzenia i procesy technologiczne w porównaniu ze wszystkim, co znane jest w nauce. To z celowego „podglądania” natury narodziła się nowa nauka - bionika.

Z drugiej strony możemy podać zupełnie odwrotny przykład: człowiek zaprojektował koło, które służyło mu niemało. Wiadomo jednak, że w przyrodzie nie ma takiego prototypu. Czy zatem nie zawsze warto naśladować naturę?

Kto jest prawdziwym budowniczym wszystkiego na świecie: natura czy człowiek? Jakie są zasady bioniki architektonicznej i technologii jej budowy?

Poszukiwanie odpowiedzi na te pytania doprowadziło do napisania pracy badawczej na temat „Bionika w architekturze: natura jest budowniczym, człowiek naśladowcą?”

Znaczenie badań.Rozwój bioniki architektonicznej jest w dużej mierze zdeterminowany czasem. Uważam, że jest to obecnie jeden z najbardziej istotnych obszarów. A to wiąże się z ogólną ideą powrotu do natury, którą można dziś prześledzić w wielu obszarach ludzkiej działalności.

Rozwój technokratyczny ostatnich dziesięcioleci niemal całkowicie podporządkował sobie ludzki sposób życia. Tak naprawdę staliśmy się mieszkańcami sztucznej „natury” stworzonej ze szkła, betonu i plastiku, której ekologiczna zgodność z życiem żywego organizmu stale zbliża się do zera. Bionika architektoniczna może być jednym ze sposobów na przywrócenie równowagi i powrót do natury.

Przed rozpoczęciem badań przedstawiłem sobie następujące kwestie: hipoteza: natura jest głównym budowniczym wszystkiego na świecie, a człowiek jest jedynie jej naśladowcą.

Zatem, cel tej pracy stał się studiowanie zasad bioniki architektonicznej, badanie możliwości i efektywności ich wykorzystania do rozwiązywania problemów inżynierskich.

Główne cele pracy badawczej:

1) studiować kierunki i zasady rozwoju bioniki architektonicznej;

2) oceniać skuteczność ich wykorzystania do rozwiązywania problemów technicznych;

3) znaleźć zgodność systemów biologicznych z konstrukcjami i środkami konstrukcyjnymi i technicznymi;

4) porównać znane na całym świecie obiekty architektoniczne (wieże Eiffla i Szuchow) z punktu widzenia bioniki architektonicznej.

Metody badawcze:

• studiowanie literatury naukowej;
• analiza porównawcza uzyskanych wyników.

1. Część teoretyczna

1.1 Historia powstania nauki „Bionika”

Od niepamiętnych czasów dociekliwe myśli człowieka poszukują odpowiedzi na pytanie: czy człowiek może osiągnąć to samo, co osiągnęła żywa natura? Na początku człowiek mógł tylko o tym marzyć - nauczyć się robić to, co natura już zrobiła w stosunku do innych żywych istot.

Każda żywa istota jest doskonałym systemem, będącym wynikiem ewolucji na przestrzeni wielu milionów lat. Studiując ten system, odkrywając tajemnice budowy organizmów żywych, możesz zyskać nowe możliwości w budowie konstrukcji.

Idea wykorzystania wiedzy o przyrodzie żywej do rozwiązywania problemów inżynierskich należy doLeonardo da Vinciktóry próbował zbudować latającą maszynę - ornitopter , biorąc za prototyp skrzydła ptaka. Spróbował więc odtworzyćbudowa skrzydła ptakai mechanizm, który wprawia go w ruch.

Naukowcy renesansu mieli nadzieję osiągnąć pożądane rozwiązanie poprzez rygorystyczne obliczenia matematyczne i obliczenia oraz stworzenie odpowiednich konstrukcji mechanicznych. Przecież w tamtych czasach mechanika oparta na matematyce zajmowała czołowe miejsce wśród wszystkich powstających gałęzi nauk mechanicznych i przyrodniczych; Dlatego mogło się wówczas wydawać, że wszystkie tajemnice natury zostaną rozwiązane właśnie przy pomocy mechaniki i na jej podstawie.

Zgodnie z tym człowiek dążył do stworzenia modeli mechanicznych, które mogłyby imitować interesujące go przedmioty i zjawiska naturalne.

Kiedy postęp nauki doprowadził do odkrycia podstawowych praw nie tylko mechaniki, ale także fizyki, chemii, biologii i innych dziedzin nauk przyrodniczych, okazało się, że opierając się na tych prawach, stawiając je jako podstawę odpowiednich nauk technicznych, urządzeń, można zacząć po kolei realizować odwieczne marzenia człowieka.

Ale jakże różne od żywych istot okazały się konstrukcje, urządzenia, narzędzia i urządzenia stworzone przez człowieka!

Wystarczy porównać narząd wzroku - oko - dowolnego zwierzęcia z niektórymi urządzeniami i instrumentami optycznymi zaprojektowanymi przez człowieka, aby przekonać się, o ile doskonalszy jest narząd naturalny w porównaniu z urządzeniem sztucznym.

Współcześnie człowiek powrócił częściowo do swego pierwotnego pomysłu – aby w technologii możliwie najpełniej i najdokładniej odwzorować to, co udało się osiągnąć w żywej przyrodzie, odtworzyć to w postaci konkretnych rozwiązań technicznych. Tak narodziła się nowa nauka – bionika.

Podobnie jak wiele innych ważnych dziedzin współczesnego postępu naukowego i technologicznego (na przykład cybernetyka), bionika wyrosła z bezpośrednich wymagań praktyki przemysłowej. Powstała na styku biologii i technologii, przede wszystkim elektroniki radiowej i cybernetyki technicznej.

Tutaj tak szeroko oddzielone gałęzie ludzkiej wiedzy i praktycznej działalności jakBIOLOGIA I INŻYNIERIA.

Nazwa „bionika” pochodzi od starożytnego greckiego rdzenia „bion” – pierwiastek życia, komórka życia, a dokładniej elementy układu biologicznego. Istotą bioniki jest synteza wiedzy zgromadzonej w różnych naukach.

A więc bionika - nauka stosowana, zajmująca się badaniem praw powstawania i kształtowania się struktury żywej przyrody w celu łączenia wiedzy z zakresu biologii i technologii w celu rozwiązywania problemów inżynieryjnych.

1.2 Bionika jako nowoczesny kierunek w fizyce

Zastanawiałem się, czy istnieje data urodzenia nauki „bioniki”? Okazało się, że istnieje. Za formalną datę narodzin bioniki – jednej z nowych nauk, która powstała w ostatnim XX wieku – uważa się powszechnie 13 września 1960 . - dzień otwarcia pierwszego amerykańskiego sympozjum krajowego na temat „Żywe prototypy sztucznych systemów – klucz do nowych technologii”.

Jest rzeczą oczywistą, że zorganizowanie takiego sympozjum stało się możliwe tylko dzięki temu, że do tego czasu zgromadzono dużą ilość danych na temat zasad organizacji i funkcjonowania systemów żywych, a także pojawiły się możliwości praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy do rozwiązywania problemów. szereg palących problemów technicznych.

Istnieje kilka rodzaje bioniki:

- bionika biologiczna, badanie procesów zachodzących w układach biologicznych;

- bionika teoretyczna, który buduje modele matematyczne tych procesów;

- bionika techniczna, który wykorzystuje teoretyczne modele bioniki do rozwiązywania problemów inżynierskich.

Dziś bionikę dzielimy na dwa rodzaje :

1. neurobinika;
2. bionika architektoniczna i budowlana.

Neurobinika - nauka o organizowaniu systemów technicznych z elementów neuronopodobnych. Głównymi obszarami neurobiniki są badania układu nerwowego człowieka i zwierząt oraz modelowanie komórek nerwowych – neuronów i sieci neuronowych, co pozwala na doskonalenie i rozwój technologii elektronicznej i komputerowej.

Zainteresował mnie inny kierunek bioniki - bionika architektoniczno-konstrukcyjna, której bardziej szczegółowy opis zostanie podany poniżej.

Studiując informacje o bionice z różnych źródeł, doszedłem downiosek, że nadal nie ma konsensusu co do treści tej nauki.

Wielu ekspertów uważa bionikę za nową gałąź cybernetyki, inni przypisują ją naukom biologicznym, ale najwyraźniej mają rację ci, którzy wyróżniają bionikę jako samodzielną naukę. Ale jedno zrozumiałem na pewno:bionika jest bodaj najpopularniejszą z młodych nauk, która powstała w XX wieku i rozwija się w XXI wieku.
Dowiedziałem się również o tym bionika ma symbol: skrzyżowany skalpel, lutownica i znak integralny... To połączenie biologa, technika i matematyka pozwala mieć nadzieję, że bionika dotrze tam, gdzie nikt jeszcze nie dotarł, i zobaczy to, czego nikt jeszcze nie widział... ... Być może rozwój bioniki wkrótce dokonają wielu niezwykłych rzeczy w świecie technologii... I to jeszcze bardziej przyciąga mnie do tej nauki.

Ryc.1 Symbol bioniki

1.3 Bionika architektoniczno-budowlana i jej kierunki

Do chwili obecnej w architekturze doszło do paradoksalnej sytuacji. Z jednej strony szybki rozwój technologii budowlanych, teorii obliczeń konstrukcyjnych, produkcji nowych materiałów, komputerowych systemów projektowania, a z drugiej strony ta sama osoba (architekt, klient, przyszły konsument), której możliwości są formalnie ograniczone jedynie według budżetu i wyobraźni. W tej sytuacji architekci nieuchronnie zwrócili uwagę na żywą przyrodę.

Rozważając możliwości realizacji najbardziej skomplikowanych pomysłów inżynierskich, człowiek nie mógł nie zwrócić uwagi na wynik działalności najwybitniejszego architekta Wszechświata - natury. Przez miliony lat stworzyła tak doskonałe formy i struktury, które są doskonale zorganizowane, harmonijnie ze sobą współdziałają i pozostają w równowadze z otoczeniem. Możliwość wykorzystania doświadczenia żywej natury w budowie nowoczesnych obiektów architektonicznych stała się przedmiotem badań tego kierunku architektonicznego.

Bionika architektury i budownictwa– nauka badająca prawa powstawania i kształtowania struktury żywych tkanek, analizująca systemy strukturalne organizmów żywych pod kątem oszczędzania materiału, energii i zapewnienia niezawodności.

Na początku lat 80., dzięki wieloletnim wysiłkom zespołu specjalistów z TsNIELAB (laboratorium bioniki architektonicznej), bionika architektoniczna wyłoniła się wreszcie jako nowy kierunek w nauce i praktyce architektonicznej. Powstało wiele projektów architektonicznych, testowano nowe projekty, napisano i opublikowano setki artykułów...

W wyniku wielu lat teoretycznych i eksperymentalnych prac projektowych w laboratorium Yu.S. Lebiediewa, głównymkierunki rozwoju bioniki architektonicznej jako nauki:

Podstawowe zasady teoretyczne;

Metody modelowania architektoniczno-bionicznego;

Wykorzystanie żywych form przyrody w praktyce architektonicznej;

Problemy kształtowania się przyrody żywej;

Zagadnienia zapewnienia żywotnej aktywności systemów żywych;

Problem wykorzystania naturalnych przejawów harmonii w architekturze - plastyczność, proporcje, rytmy, symetria - asymetria;

Badanie form tektonicznych przyrody ożywionej, zasad ich transformacji i zdolności struktur naturalnych do akumulacji energii sprężystej;

Zagadnienia harmonijnego kształtowania środowiska architektonicznego i przyrodniczego (ekologiczny aspekt bioniki architektonicznej).

Każdy z obszarów bioniki architektury ma stosunkowo niezależne znaczenie, ale wszystkie mają na celu rozwiązanie jednego problemu udoskonalenia form architektonicznych i ich harmonizacji.

Bionika architektoniczna dziś, na początku XXI wieku, ma szczególne znaczenie, ponieważ całościowo uwzględnia system „dzika przyroda (środowisko) – architektura (technologia) – człowiek”, dzięki któremu sfera społeczna i techniczna mają możliwość rozwijać się w harmonijnej jedności z otaczającą przyrodą.

Rozwój bioniki architektonicznej jest w dużej mierze zdeterminowany czasem. Można powiedzieć, że jest to dziś jeden z najbardziej istotnych obszarów. A to wiąże się z ogólną ideą powrotu do natury, którą można dziś prześledzić w wielu obszarach ludzkiej działalności.

2 Część praktyczna

2.1 Wykorzystanie obiektów przyrody żywej w praktyce architektonicznej

W trakcie badań dowiedziałem się: okazuje się, że zasady życia przyrody w budownictwie i technologii były już stosowane, choć w większości przypadków nieświadomie.

Na przykład nie tak dawno temu, w drugiej połowie XX wieku, inżynierowie zupełnie nieoczekiwanie odkryli, że siła Wieża Eiffla ze względu na fakt, że jego projekt jest dokładnie powtarzanystruktura ludzkiej kości piszczelowej(nawet kąty pomiędzy powierzchniami nośnymi pokrywają się),choć inżynier przy tworzeniu wieży nie korzystał z modeli na żywo. Tibia - zNajsilniejsza kość naszego szkieletu, to ona ponosi największe obciążenie przy utrzymaniu ciała w pozycji pionowej. Kość ta wytrzymuje obciążenie aż do 1500 kg (choć jej masa to tylko ok. 0,5 kg), czyli tj. około 25 razy większe niż normalne obciążenie. Jest to margines wytrzymałości technicznej naturalnej struktury.

Inny przykład: konstrukcja nowoczesnych wieżowców (Wieża Ostankino, kominy fabryczneitp.) jest całkowicie podobnystruktura łodyg zbóż, które są w stanie wytrzymać duże obciążenia i nie pękają pod ciężarem kwiatostanu. Jeśli wiatr przygniecie je do podłoża, szybko przywracają pozycję pionową. Jaki jest sekret? Okazuje się, że ich konstrukcja jest podobna do konstrukcji nowoczesnych rur fabrycznych wieżowców. Obie konstrukcje są puste w środku. Pasma sklerenchymy łodygi rośliny działają jako wzmocnienie podłużne. Międzywęźle (węzły) łodyg są pierścieniami sztywności. Wzdłuż ścianek łodygi znajdują się owalne, pionowe puste przestrzenie. Rolę spiralnego wzmocnienia umieszczonego na zewnątrz rury w łodydze roślin zbożowych pełni cienka skórka. Inżynierowie jednak sami doszli do konstruktywnego rozwiązania, nie „wpatrując się” w naturę. Tożsamość konstrukcji została ujawniona później.
___ _ Podobny do projektu liść drzewa budynek olimpijski został zadaszony -ścieżka rowerowa w Krylatskoje(Moskwa).

W ostatnich latach bionika potwierdziła, że ​​większość ludzkich wynalazków została już „opatentowana” przez naturę. Wynalazek XX wieku, npzamek błyskawiczny i rzepy» , powstał w oparciu ostruktura piór ptaka. Brody z piór różnych rzędów, wyposażone w haczyki, zapewniają pewny chwyt.

Znani hiszpańscy architekci M. R. Cervera i J. Ploz, aktywni zwolennicy bioniki, rozpoczęli badania nad „strukturami dynamicznymi” w 1985 r., a w 1991 r. założyli „Towarzystwo Wspierania Innowacji w Architekturze”. Projekt opracowała grupa pod ich przewodnictwem, w skład której wchodzili architekci, inżynierowie, projektanci, biolodzy i psychologowie« Pionowe miasto z wieżą bioniczną». Za 15 lat w Szanghaju powinno pojawić się miasto wieżowe (według naukowców za 20 lat populacja Szanghaju może osiągnąć 30 milionów mieszkańców). Miasto wieżowe przeznaczone jest dla 100 tysięcy osób, projekt opiera się na „zasada projektowania drewna».
___ _ Wieża miejska będzie miała kształt cyprysu i będzie miała wysokość 1228 m, obwód u podstawy 133 na 100 m, a w najszerszym miejscu 166 na 133 m. Wieża będzie miała 300 pięter i będą zlokalizowane w 12 pionowych blokach po 80 pięter. Pomiędzy blokami znajdują się posadzki jastrychowe, które stanowią konstrukcję nośną dla każdego poziomu bloku. Wewnątrz bloków znajdują się domy o różnej wysokości z pionowymi ogrodami. Ten wyszukany projekt przypomina strukturę gałęzi i całej korony cyprysu. Wieża stanie na fundamencie palowym na zasadzie harmonijki, który nie jest zasypywany, lecz w miarę wzrostu wysokości rozwija się we wszystkich kierunkach – podobnie jak rozwija się system korzeniowy drzewa. Wahania wiatru na wyższych piętrach są zminimalizowane: powietrze łatwo przechodzi przez konstrukcję wieży. Dla okładzina wieży zastosowany zostanie specjalny materiał plastikowy imitującyporowata powierzchnia skóry. Jeśli budowa się powiedzie, planuje się budowę jeszcze kilku takich miast-budynków.
___ _

W bionice architektoniczno-budowlanej wiele uwagi poświęca się nowym technologiom budowlanym. Obiecującym kierunkiem jest np. w zakresie rozwoju efektywnych i bezodpadowych technologii budowlanychtworzenie struktur warstwowych. Pomysł został zapożyczony odmięczaki głębinowe. Ich trwałe muszle, takie jak muszle szeroko rozpowszechnionego uchowca, składają się z naprzemiennie twardych i miękkich płytek. Kiedy twarda płyta pęka, odkształcenie jest pochłaniane przez miękką warstwę i pęknięcie nie sięga dalej. Technologię tę można zastosować także do oklejania samochodów.

2,2 s problemy kształtowania się przyrody żywej w architekturze

Oprócz budynków, których projektowanie wykorzystuje zasady i struktury żywej przyrody, do budynków bionicznych zalicza się także te, które kopiują nie struktury biologiczne, lecz formy.

Za pierwszego, który zaczął odtwarzać formy natury w architekturze, uważa się architekta hiszpańskiego Antonia Gaudiego . I to był przełom! Być może jego najbardziej uderzającymi dziełami w stylu bionicznym są Casa Vicens i Casa Mila w Barcelonie (1883-1888), El Capriccio w mieście Comillas (1883-1885). Później, w latach 1900 - 1914, Antonio Gaudi zbudował w Barcelonie unikalny kompleks architektoniczny - Park Guella , z których wiele budynków nie tylko imituje różne formy naturalne - od węży morskich po gniazda ptaków i pnie drzew, ale także dosłownie wrasta w naturalny krajobraz - wzgórza i tarasy. Do dziś park nazywany jest „naturą zamrożoną w kamieniu”.

Na początku lat dwudziestych Rudolf Steiner wykorzystał naturalne formy podczas budowy swojego antropozoficznego centrum, Goetheanum.

Potem pojawił się drapacz chmur w kształcie ogórka w Londynie.

Ostatnio architekturę bioniczną można zobaczyć w Rosji. W 2003 roku w Petersburgu, według projektów architekta Borisa Levinzona,„Dom Delfina” oraz udekorowano salę słynnej kliniki Medi-Estetycznej.

2.3 Ekologiczny aspekt bioniki architektonicznej

My, ludzie, zawsze dążymy do komfortowego mieszkania. Zawsze jest dla nas ważne, aby miejsce, w którym żyjemy, pracujemy i odpoczywamy, odpowiadało naszemu wewnętrznemu światopoglądowi. Ale niestety z pewnych powodów konstrukcja radziecka nie mogła dać nam tego, czego chcieliśmy. Dopiero niedawno, bo 10-15 lat temu, nasze społeczeństwo mogło na własne oczy przekonać się, że „Chruszczow” i „świece” nie są szczytem marzeń. Mieszkając w metropolii, człowiek znajduje się w ciągłym stresie. Ten sam typ wieżowców z rzędami identycznych okien, szarości, betonu i „ultranowoczesnych” budynków o przytłaczającej wysokości działają depresyjnie na psychikę. Ten negatywny efekt można usunąć, zamieniając dom w miejsce odpoczynku dla oczu i punkt estetycznego naładowania baterii.

Inną koncepcją architektury bionicznej jest kreacja eko-domy , które są zbudowane z naturalnych materiałów, organicznie wpisują się w naturalny krajobraz i stanowią autonomiczne, samowystarczalne systemy.

Z tego punktu widzenia znane nam do dziś domy wiejskie, wchodzące w skład całkowicie autonomicznego systemu indywidualnych gospodarstw wiejskich, można zaliczyć do architektury bionicznej. Wszystkie są swego rodzaju eko-domami, z tą tylko różnicą, że współczesna koncepcja eko-domu poszła o krok dalej: dziś, projektując mieszkania przyjazne środowisku, dużą wagę przywiązuje się do opracowania systemów, które sprawią, że możliwe jest wykorzystanie zasobów energetycznych natury w celu zapewnienia jej mieszkańcowi nowoczesnych dobrodziejstw cywilizacyjnych – światła, ciepła, ciepłej wody.

Tak czy inaczej, wszystkie obszary bioniki architektonicznej zasługują na uwagę. Jeszcze ciekawsza i celowa wydaje się synteza tych obszarów. Wielu architektów aktywnie pracuje obecnie nad projektami, które łączą w sobie wszystkie zasady bioniczne - odtwarzają struktury i systemy żywej natury, naśladują jej formy i są przyjazne dla środowiska.

Teraz na przykład naukowcy dogłębnie badają mechanizm fotosyntezy. Z ich punktu widzenia proces ten, wraz z wieloma innymi funkcjami zielonych arkuszy, może zostać wykorzystany do stworzenia tzw. „oddychających” ścian, dachów membranowych czy nowej generacji przyjaznych środowisku materiałów budowlanych.

Byłem zainteresowanyeko-domy wykonane z przyjaznej dla środowiska słomy. Słoma jest materiałem niezwykle dostępnym i tanim. Wyhodować wystarczającą ilość słomy, aby zbudować jeden dom o powierzchni 70 m 2 , potrzeba od 2 do 4 hektarów ziemi. W ten sposób wykorzystuje się to, co normalnie byłoby uważane za odpady. Przecież większość słomy pozostałej po zbiorach ulega spaleniu. Bloki słomy są doskonałym izolatorem termicznym. Wiele osób mieszkających w domach krytych strzechą zauważa, że ​​ich koszty ogrzewania są zawsze o połowę niższe niż u sąsiadów mieszkających w zwykłych domach.
Przewodność cieplna ścian wykonanych z bloczków słomianych jest znacznie niższa niż ścian wykonanych z materiałów konwencjonalnych. W szczególności słoma jest 4 razy lepsza od drewna pod względem wydajności. Jeśli chodzi o cegłę, w tym przypadku mówimy o siedmiokrotnej wyższości. Budowa domów ze słomy jest obiecującą techniką. Przede wszystkim wynika to z niskiego poziomu kosztów budowy i łatwości budowy. Ponadto jest w dużej mierze miejsce na eksperymenty i przejawy indywidualnej myśli twórczej.

Już teraz w miastach na całym świecie pojawia się coraz więcej budynków „bimorficznych”, zadziwiających pięknem i harmonią, a w projektach budynków mieszkalnych i budynków użyteczności publicznej coraz częściej wykorzystywane są panele słoneczne i inne alternatywne źródła energii. Być może kiedyś nasze domy będą wyglądać jak ptaki, drzewa czy kwiaty, wtapiając się w otaczający je krajobraz, a rozwiązania techniczne pozwolą nam oddychać czystym powietrzem i żyć w środowisku naturalnym, nie szkodząc mu.

2.4 Zgodność systemów biologicznych z konstrukcjami i urządzeniami konstrukcyjnymi i technicznymi

Po przestudiowaniu i przeanalizowaniu literatury naukowej oraz informacji internetowych na badany temat postanowiłem w krótkiej formie podsumować cały znaleziony materiał. Dane te przedstawiono w tabeli porównawczej 1.

Tabela 1 " Zgodność układów biologicznych z konstrukcjami i urządzeniami konstrukcyjnymi i technicznymi”

Zasada bioniki architektonicznej	System biologiczny (naturalny).	Przykład konstrukcji technicznej lub obiektu
Struktury dzikiej przyrody	Struktura kości piszczelowej	Wieża Eiffla (Paryż)
	Struktura łodyg zbóż	Wieża telewizyjna Ostankino (Moskwa), kominy fabryczne
	Projekt liścia drzewa	Tor rowerowy w Krylatskoye (Moskwa0
	Projekt zwiniętego żywego liścia	Most na rzece o długości 1 km (P. Soleri)
	projekt drzewa	Vertical Tower City (Szanghaj, po 15 latach)
	Porowata powierzchnia skóry	Okładziny budynków
	Muszle mięczaków głębinowych	Tworzenie warstwowych konstrukcji budowlanych, lakierowanie samochodów
	Struktura piór ptaka	Zapinane na zamek błyskawiczny i rzepy
	Budowa skrzydła ptaka	Samolot ornitopterowy Leonarda da Vinci
Formy przyrody żywej	Od węży morskich po gniazda ptaków i pnie drzew	Park Guell A. Gaudiego (Hiszpania)
	Ogórek	Wieżowiec w Londynie
	Delfin	„Dom Delfina” w Petersburgu
		Wieżowiec SONY w Japonii
		Budynek zarządu NMB Bank w Holandii
	Motywy muszli morskich i skrzydeł ptaków	opera w Sydney
Przyjazność dla środowiska	Ekologiczne, naturalne materiały: drewno, glina, słoma	Domy ekologiczne, domy pasywne
	Mechanizm fotosyntezy: funkcje zielonego liścia	„Oddychające” ściany, pokrycia membranowe, nowa generacja przyjaznych środowisku materiałów budowlanych

2.5 Porównanie wież Eiffla i Szuchowa

Za uderzający przykład jedności prawa powstawania konstrukcji naturalnych i sztucznych uważam słynną na całym świecie trzystumetrową metalową ażurową konstrukcję - Wieżę Eiffla w Paryżu.

Gustav Eiffel narysował rysunek Wieży Eiffla w 1889 roku. Struktura ta jest uważana za jeden z najwcześniejszych wyraźnych przykładów zastosowania bioniki w inżynierii. Projekt Wieży Eiffla opiera się na pracy naukowej szwajcarskiego profesora anatomii Hermanna von Meyera. 40 lat przed budową paryskiego cudu inżynierii profesor zbadał budowę kości głowy kości udowej w miejscu jej zgięcia i wejścia pod kątem do stawu. A jednak z jakiegoś powodu kość nie pęka pod ciężarem ciała. Podstawa Wieży Eiffla przypomina strukturę kostną głowy kości udowej. W 1866 roku szwajcarski inżynier Karl Kuhlmann dostarczył teoretyczne podstawy odkrycia von Meyera, a 20 lat później Eiffel zastosował naturalny rozkład obciążenia za pomocą zakrzywionych zacisków

Mieszkam w Vyksa, mieście o bogatym dziedzictwie historycznym i kulturowym,będącej kustoszem najbogatszych tradycji przemysłowych. Do zabytków dziedzictwa przemysłowego w Vyksa zaliczają się unikalne budowle inżynieryjne V.G. Szuchowa, które eksperci uważają za potencjalne obiekty światowego dziedzictwa kulturowego.

Zainteresowało mnie porównanie dwóch znanych na całym świecie wież: Eiffla i Szukowa, zwłaszcza z punktu widzenia bioniki architektonicznej.

Okazało się, że przy budowie jedynie Wieży Eiffla zastosowano zasady bioniki architektonicznej, a projekt Wieży Szuchowa opiera się na matematycznym modelowaniu hiperboloidy jednoarkuszowej (co okazało się nawet ekonomicznie opłacalne i popularne!). Czy to oznacza, że ​​myśl ludzka poszła dalej niż myśl naturalna?

Wyniki moich badań przedstawia tabela 2.

Tabela 2 „Porównanie wież Eiffla i Szuchowa”

Pytania porównawcze	Wieża Eiffla	Wieża Szuchowa
Inżynier projektant	Aleksandra Gustawa Eiffela(1832-1923) – francuski inżynier, specjalista w projektowaniu konstrukcji stalowych.	Władimir Grigoriewicz Szuchow (1853-1939) Rosyjski inżynier, wynalazca, naukowiec, honorowy akademik, Bohater Pracy, członek Centralnego Komitetu Wykonawczego ZSRR.
Czas i miejsce wystąpienia	Zbudowany w 1889 roku w Paryżu jak łuk wejściowy na Wystawę Światową. Należy do najwybitniejszych obiektów technicznych XIX wieku i stał się później unikalnym symbolem stolicy Francji.	Zbudowany dla Ogólnorosyjska wystawa przemysłowa i artystyczna V Niżny Nowogródktóre odbyło się 28 maja (tj.9 czerwca ) do 1 października () roku.
Zasada projektowania budowlanego	Podstawa Wieży Eiffla tokwadrat o boku 123 metry. Jego niższy poziom, jak wyglądaścięta piramida, składa się z czterech potężnych podpór, których struktury kratowe, łącząc się ze sobą, tworzą ogromne łuki. Wieża ma kilka platform i platform. W wielu aspektach budowy wież Eiffel stał się pionierem: badania właściwości i warstw gleby, wykorzystanie sprężonego powietrza i kesonów do budowy fundamentów, montaż 800-tonowych podnośników do regulacji położenia wieży oraz specjalne żurawie montażowe do pracy na wysokościach. W trakcie prac narodziły się nowe maszyny i urządzenia budowlane.	Hiperboloida jednoarkuszowa I paraboloida hiperboliczna - dwa razy powierzchnie rządzone , czyli przez dowolny punkt takiej powierzchni można rysowaćdwie przecinające się linie, które w całości będą należeć do powierzchni. Belki montuje się wzdłuż tych prostych linii, tworząc charakterystyczną kratkę.Ten projekt jesttrudny: jeśli belki są połączonezawiasowo, struktura hiperboloidalna nadal zachowa swój kształt pod wpływem sił zewnętrznych. W przypadku wysokich konstrukcji głównym zagrożeniem jest obciążenie wiatrem, ale w przypadku konstrukcji kratowej jest ono niewielkie. Cechy te sprawiają, że konstrukcje hiperboloidowe są trwałe pomimo niskiego zużycia materiału. Kształtem sekcje Wieży Szuchowa przypominają jednowarstwowe hiperboloidy obrotowe, zbudowane z 80 prostych stalowych belek opierających się końcami na pierścieniowych podstawach.Wysokość wieży - 25m.
Dane techniczne	Wieża z niezwykłą łatwością podnosi na wysokość ponad 300 metrów 7 tysięcy ton metalowych konstrukcji, jakby wplecionych w niesamowitą koronkę. Waga wieży wynosi 10 000 ton i jest rozłożona na 4 podporach w taki sposób, aby nacisk nie przekroczył 4 kg na centymetr kwadratowy (jest to takie samo ciśnienie, jak nacisk na krzesło, na którym tylko jedna osoba waży 80 kg siedzi). Powierzchnia podstawy wynosi 130 m2, liczba stopni klatki schodowej w podporze wschodniej 1665.	Ażurowa stalowa konstrukcja łączy w sobie wytrzymałość i lekkość: na jednostkę wysokości Wieży Szuchowa zużyto trzy razy mniej metalu niż na jednostkę wysokości Wieży Eiffla w Paryżu. Projekt Wieży Szuchowa o wysokości 350 metrów waży około 2200 ton, a Wieża Eiffla o wysokości 300 metrów waży około 7300 ton.
Zasady bioniki architektonicznej	Podstawa Wieży Eiffla przypomina strukturę kostną głowy kości udowej. Konstrukcja Wieży Eiffla ma budowę podobną do ludzkiej kości piszczelowej i dzięki temu ma wystarczającą wytrzymałość.
Cele operacyjne	Najpierw jako łuk wejściowy na Wystawę Światową, później jako wieża radiowa i centrum turystyczne – symbol Francji.	Pierwszą wieżą w Niżnym Nowogrodzie jest wieża ciśnień
Podobne znane projekty	W Bombaju w Indiach powstanie analogia Wieży Eiffla o wysokości 275 metrów. To wieżowiec z ekskluzywnymi apartamentami. Wieża ma mieć 90 pięter.	Wieża radiowa na Szabołowce w Moskwie (150 m) -1922; Wieża ciśnień na terenie Zakładów Metalurgicznych Vyksa (40 m) - koniec XIX wieku. W sumie w ciągu swojego życia V.G. Shukhov zbudował około 200 wież hiperboloidalnych do różnych celów.
Obecne wykorzystanie	Ale Wieża Eiffla nie jest znana ze swoich właściwości ani unikalnych rozwiązań technicznych. Dziś jest to najbardziej rozpoznawalny i popularny obiekt na świecie.Co roku wieżę odwiedza około 6 milionów turystów, a w sumie wieżę w swojej historii odwiedziło około 300 milionów gości.	Wieża Szuchowa to jedna z najwspanialszych budowli architektonicznych i szczyt inżynierii, obiekt dziedzictwa kulturowego. Wieża Szuchowa uznawana jest przez międzynarodowych ekspertów za jedno z najwyższych osiągnięć sztuki inżynieryjnej.

Wniosek

Każda żywa istota jest doskonałym systemem, będącym wynikiem ewolucji na przestrzeni wielu milionów lat. Studiując ten system, odkrywając tajemnice budowy organizmów żywych, możesz zyskać nowe możliwości w budowie konstrukcji. Za pomocą bioniki ludzkość stara się przenieść osiągnięcia natury do własnych technologii technicznych i społecznych.

W wyniku pracy nad opracowaniem na temat „Bionika w architekturze: natura jest budowniczym, człowiek naśladowcą?” Doszedłem do następującegowyniki i wnioski:

• zapoznał się z definicją, historią powstania i rodzajami nauk bioniki jako jednej z dziedzin współczesnej fizyki;
• studiował zasady bioniki architektonicznej i znalazł ich zgodność w praktyce;
• odkrył, że bionika architektoniczna jest jedną z najnowocześniejszych i najbardziej obiecujących dziedzin współczesnej nauki inżynierskiej, zapewniającą praktycznie nieograniczone możliwości tworzenia obiektów architektonicznych i rozwiązywania wielu problemów technicznych;
• ekodom – dom przyszłości;
• projekt Wieży Eiffla opiera się na zasadzie bionicznej, ale projekt Wieży Szuchowa nie jest (modelowanie matematyczne hiperboloidy jednoarkuszowej). Okazało się nawet, że jest to opłacalne i powszechnie stosowane!
• Pomimo ostatniego wniosku, moja hipoteza, że ​​natura jest budowniczym wszystkiego na świecie, a człowiek jest jej naśladowcą, jest w dalszym ciągu, w zasadzie, słuszna.

Formy bioniczne przeniknęły do ​​naszej codzienności i jeszcze długo będą w niej odgrywać znaczącą rolę. Badanie natury przez ludzkość jest dalekie od zakończenia, ale otrzymaliśmy już od natury bezcenną wiedzę na temat racjonalnej struktury i formacji, co oczywiście dowodzi trafności i obietnicy studiowania nauki bioniki we wszystkich jej aspektach.

Jednym słowem przyroda kryje w sobie miliony pomysłów i modeli tworzenia.

Bibliografia

1. Kreizmer L.P., Sochivko V.P., Bionika, wyd. 2, M., 1968
2. Lebedev Yu.S., Rabinovich V.I. i in.Bionika architektoniczna, Stroyizdat, 1990
3. Martek V., Bionika, przeł. z języka angielskiego, M., 1967
4. Ignatiew M.B. „Artonika”. Artykuł w słowniku referencyjnym „Analiza systemu i podejmowanie decyzji”. Szkoła wyższa, M., 2004
5. Problemy z bioniką. sob. art., rep. wyd. MG Gaase-Rapoport, M., 1967
6. Belkova E.V. Interdyscyplinarny przedmiot do wyboru „Wynalazca – Natura”. Artykuł w czasopiśmie „Lekcja Nowoczesna” nr 8. 2009
7. Gazeta biznesowa Niżny Nowogród / „Gazeta Biznesowa Niżny Nowogród” nr 5 (104) z dnia 03.05.2010 r. / Czy będzie renesans Szuchowa?