Aplicarea bionicii. Bionica - ce fel de știință este? Ce studiază bionica? Aplicarea bionicii Avantaje și dezavantaje ale profesiei

Început:⃏39000 pe lună

Cu experienta: 50000 ⃏ pe lună

Profesional: 65000 ⃏ pe lună

Cererea pentru profesie

În prezent, multe companii sunt interesate de specialiști în domeniul bionicii. Prin urmare, un bionicist profesionist nu va rămâne fără loc de muncă. Cercetările în acest domeniu continuă.

Unde să studiezi pentru profesia de Bionic la Moscova

Pentru cine este potrivită profesia?

Calități personale importante:

• gândire creativă
• memorie buna
• atentie
• abilitățile de inventator
• responsabilitate

Carieră

De obicei, companiile care dezvoltă noi tehnologii sunt interesate să stimuleze munca angajaților lor și să-i recompenseze pentru idei și propuneri noi. Prin urmare, un bionic se poate califica pentru un salariu mare.

Responsabilitati

• studierea sistemului nervos al oamenilor și animalelor și modelarea celulelor nervoase (neuroni) și a rețelelor neuronale pentru îmbunătățirea în continuare a tehnologiei informatice și dezvoltarea de noi elemente și dispozitive de automatizare și telemecanică (neurobionica);
• cercetarea organelor de simț și a altor sisteme perceptive ale organismelor vii pentru a dezvolta noi senzori și sisteme de detectare;
• studierea principiilor de orientare, localizare și navigare la diverse animale pentru utilizarea acestor principii în tehnologie;
• studiul caracteristicilor morfologice, fiziologice, biochimice ale organismelor vii pentru a prezenta noi idei tehnice și științifice.

Evaluează profesia: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Specialist în domeniul bionicii (o disciplină științifică legată de căutarea soluțiilor la diverse probleme de inginerie bazată pe analiza structurii și funcțiilor vitale ale organismelor).

Responsabilitatile locului de munca

Bionica este așadar strâns legată atât de biologie, fizică, chimie, cibernetică, cât și discipline de inginerie - electronică, comunicații, navigație etc. Printre principalele domenii de activitate în bionică se numără studiul sistemului nervos și modelarea celulelor nervoase și a conexiunilor dintre acestea în vederea îmbunătățirii tehnologiei informatice și a dezvoltării de noi elemente și dispozitive de automatizare și telemecanica (neurobionica); cercetarea organelor senzoriale în vederea realizării diverșilor senzori și sisteme de detecție; studierea principiilor de orientare, localizare și navigare la animale pentru utilizarea lor în tehnologie. Un loc important în bionică este acordat studiului caracteristicilor morfologice ale organismelor vii pentru a prezenta noi idei tehnice și științifice - de exemplu, studiul pielii animalelor acvatice de mare viteză (de exemplu, un delfin) realizat este posibil să se creeze o piele specială pentru nave și, prin urmare, să le mărească viteza cu 15-20%. Studiind zborul păsărilor și insectelor, mișcările animalelor săritoare, structura articulațiilor etc., bioniciștii dezvoltă noi principii de zbor, mișcare fără roți, construcția rulmenților și diferite manipulatoare. Gama de metode utilizate de bionică este astfel extrem de largă - de la metode clasice de pregătire anatomică până la realizarea de modele matematice ale fenomenelor și structurilor studiate. Bioniciștii trebuie să lucreze cu un bisturiu și un fier de lipit, o plasă entomologică și o rigură de calcul. Erudiția lor generală biologică și etologică trebuie combinată cu o pregătire matematică temeinică, cu capacitatea de a găsi soluții inginerești extraordinare și cu un gust pentru proiectarea tehnică.

Sloganul bionicii este: „Natura știe cel mai bine”. Ce fel de știință este aceasta? Numele în sine și acest motto ne fac să înțelegem că bionica este conectată cu natura. Mulți dintre noi întâlnesc elemente și rezultate ale științei bionicei în fiecare zi fără să știm.

Ați auzit de o știință precum bionica?

Biologia este o cunoaștere populară cu care ni se face cunoștință la școală. Din anumite motive, mulți oameni cred că bionica este unul dintre subdomeniile biologiei. De fapt, această afirmație nu este în întregime exactă. Într-adevăr, în sensul restrâns al cuvântului, bionica este o știință care studiază organismele vii. Dar cel mai adesea suntem obișnuiți să asociem altceva cu această învățătură. Bionica aplicată este o știință care combină biologia și tehnologia.

Subiect și obiect al cercetării bionice

Ce studiază bionica? Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să luăm în considerare diviziunea structurală a învățării în sine.

Bionica biologică explorează natura așa cum este, fără a încerca să intervină. Obiectul studiului său îl reprezintă procesele care au loc în interior

Bionica teoretică se ocupă cu studiul acelor principii care au fost observate în natură și pe baza lor creează un model teoretic, care este ulterior utilizat în tehnologie.

Bionica practică (tehnică). este aplicarea modelelor teoretice în practică. Ca să spunem așa, introducerea practică a naturii în lumea tehnică.

De unde a început totul?

Marele Leonardo da Vinci este numit părintele bionicii. În notele acestui geniu se regăsesc primele încercări de implementare tehnică a mecanismelor naturale. Desenele lui Da Vinci ilustrează dorința lui de a crea o mașină zburătoare capabilă să-și miște aripile, ca o pasăre care zboară. La un moment dat, astfel de idei erau prea îndrăznețe pentru a deveni populare. Au atras atenția mult mai târziu.

Prima persoană care a aplicat principiile bionicii în arhitectură a fost Antoni Gaudí i Cournet. Numele său este ferm imprimat în istoria acestei științe. Structurile arhitecturale proiectate de marele Gaudi erau impresionante la momentul construirii lor și evocă aceeași încântare mulți ani mai târziu în rândul observatorilor moderni.

Următoarea persoană care a susținut ideea simbiozei naturii și tehnologiei a fost Sub conducerea sa, a început utilizarea pe scară largă a principiilor bionice în proiectarea clădirilor.

Stabilirea bionicii ca știință independentă a avut loc abia în 1960, la un simpozion științific din Daytona.

Dezvoltarea tehnologiei informatice și a modelării matematice le permite arhitecților moderni să implementeze indiciile naturii în arhitectură și în alte industrii mult mai rapid și cu o mai mare acuratețe.

Prototipuri naturale ale invențiilor tehnice

Cel mai simplu exemplu al științei bionicii este inventarea balamalelor. Fixarea este familiară tuturor, pe baza principiului de rotație a unei părți a structurii în jurul alteia. Acest principiu este folosit de scoici pentru a-și controla cele două supape și a le deschide sau închide după cum este necesar. Peștii giganți din Pacific ajung la dimensiuni de 15-20 cm Principiul articulat în conectarea cochiliilor este clar vizibil cu ochiul liber. Micii reprezentanți ai acestei specii folosesc aceeași metodă de fixare a supapelor.

În viața de zi cu zi, folosim adesea o varietate de pensete. Ciocul ascuțit și în formă de clește al zeului devine un analog natural al unui astfel de dispozitiv. Aceste păsări folosesc un cioc subțire, înfigându-l în pământ moale și scotând gândaci mici, viermi etc.

Multe dispozitive și dispozitive moderne sunt echipate cu ventuze. De exemplu, sunt folosite pentru a îmbunătăți designul picioarelor diferitelor aparate de bucătărie pentru a preveni alunecarea acestora în timpul funcționării. Ventuzele sunt, de asemenea, folosite pentru a echipa pantofii speciali ai curățatorilor de geamuri din clădirile înalte pentru a asigura fixarea lor în siguranță. Acest dispozitiv simplu este, de asemenea, împrumutat din natură. Broasca de copac, având ventuze pe picioare, stă neobișnuit de abil pe frunzele netede și alunecoase ale plantelor, iar caracatița are nevoie de ele pentru contactul strâns cu victimele sale.

Puteți găsi multe astfel de exemple. Bionica este tocmai știința care îi ajută pe oameni să împrumute soluții tehnice din natură pentru invențiile lor.

Cine vine primul - natura sau oamenii?

Uneori se întâmplă ca una sau alta invenție a omenirii să fi fost mult timp „brevetată” de natură. Adică, inventatorii, atunci când creează ceva, nu copiază, ci vin ei înșiși cu o tehnologie sau un principiu de funcționare, iar mai târziu se dovedește că există în natură de mult timp și s-ar putea pur și simplu să-l spioneze și să-l adopte. .

Acest lucru s-a întâmplat cu fixarea obișnuită cu velcro, care este folosită de o persoană pentru a fixa hainele. S-a dovedit că cârligele, asemănătoare cu cele găsite pe velcro, sunt, de asemenea, folosite pentru a conecta ardele subțiri între ele.

Structura coșurilor de fum de fabrică este similară cu tulpinile goale ale cerealelor. Armătura longitudinală folosită în țevi este similară cu firele de sclerenchim din tulpină. Inele de rigidizare din oțel - interstiții. Pielea subțire de pe exteriorul tijei este un analog al întăririi spiralate în structura țevilor. În ciuda asemănării colosale a structurii, oamenii de știință au inventat în mod independent o astfel de metodă pentru construirea țevilor de fabrică și abia mai târziu au văzut identitatea unei astfel de structuri cu elemente naturale.

Bionica si medicina

Utilizarea bionicii în medicină face posibilă salvarea vieților multor pacienți. Fără a se opri, se lucrează pentru a crea organe artificiale capabile să funcționeze în simbioză cu corpul uman.

Dane Dennis Aabo a fost primul care a testat-o. Și-a pierdut jumătate de braț, dar acum are capacitatea de a percepe obiectele prin atingere cu ajutorul unei invenții medicale. Proteza lui este conectată la terminațiile nervoase ale membrului rănit. Senzorii artificiali pentru degete sunt capabili să colecteze informații despre atingerea obiectelor și să le transmită creierului. Designul nu a fost încă finalizat; este foarte voluminos, ceea ce îl face dificil de utilizat în viața de zi cu zi, dar acum putem numi această tehnologie o adevărată descoperire.

Toate cercetările în această direcție se bazează în întregime pe copierea proceselor și mecanismelor naturale și pe implementarea lor tehnică. Aceasta este bionica medicală. Recenziile oamenilor de știință spun că munca lor va face în curând posibilă înlocuirea organelor umane vii uzate și să folosească prototipuri mecanice. Acesta va fi cu adevărat cel mai mare progres în medicină.

Bionica în arhitectură

Bionica arhitecturii și a construcțiilor este o ramură specială a științei bionice, a cărei sarcină este reunificarea organică a arhitecturii și a naturii. Recent, din ce în ce mai des, atunci când proiectează structuri moderne, aceștia apelează la principii bionice împrumutate de la organismele vii.

Astăzi, bionica arhitecturală a devenit un stil arhitectural separat. S-a născut dintr-o simplă copiere a formularelor, iar acum sarcina acestei științe a devenit să adopte principiile, caracteristicile organizaționale și să le implementeze tehnic.

Uneori, acest stil arhitectural se numește stil ecologic. Acest lucru se datorează faptului că regulile de bază ale bionicii sunt:

• cautarea solutiilor optime;
• principiul economisirii materialelor;
• principiul respectării maxime a mediului;
• principiul economisirii energiei.

După cum puteți vedea, bionica în arhitectură nu sunt doar forme impresionante, ci și tehnologii progresive care fac posibilă crearea unei structuri care să îndeplinească cerințele moderne.

Caracteristicile clădirilor bionice arhitecturale

Pe baza experienței anterioare în arhitectură și construcții, putem spune că toate structurile umane sunt fragile și de scurtă durată dacă nu folosesc legile naturii. Clădirile bionice, pe lângă formele uimitoare și soluțiile arhitecturale îndrăznețe, sunt rezistente și capabile să reziste fenomenelor naturale adverse și dezastrelor.

În exteriorul clădirilor construite în acest stil, se pot vedea elemente de relief, forme și contururi, copiate cu pricepere de inginerii de proiectare din obiecte vii, naturale și întruchipate cu măiestrie de arhitecții de construcții.

Dacă dintr-o dată, când contemplezi un obiect de arhitectură, pare că te uiți la o operă de artă, există o mare probabilitate ca în fața ta să se afle o clădire în stil bionic. Exemple de astfel de structuri pot fi văzute în aproape toate capitalele țărilor și orașele mari avansate din punct de vedere tehnologic ale lumii.

Design pentru noul mileniu

În anii 90, o echipă spaniolă de arhitecți a creat un proiect de construcție bazat pe un concept complet nou. Aceasta este o clădire de 300 de etaje, a cărei înălțime va depăși 1200 m. Este planificat ca deplasarea de-a lungul acestui turn să aibă loc folosind patru sute de lifturi verticale și orizontale, a căror viteză este de 15 m/s. Țara care a acceptat să sponsorizeze acest proiect a fost China. Cel mai populat oraș, Shanghai, a fost ales pentru construcție. Implementarea proiectului va rezolva problema demografică a regiunii.

Turnul va avea o structură complet bionică. Arhitecții cred că numai acest lucru poate asigura rezistența și durabilitatea structurii. Prototipul structurii este un chiparos. Compoziția arhitecturală va avea nu numai o formă cilindrică, asemănătoare cu un trunchi de copac, ci și „rădăcini” - un nou tip de fundație bionică.

Învelișul exterior al clădirii este un material plastic și respirabil, care imită scoarța copacilor. Sistemul de aer condiționat al acestui oraș vertical va fi analog cu funcția de reglare a căldurii a pielii.

Potrivit oamenilor de știință și arhitecților, o astfel de clădire nu va rămâne singura de acest fel. După implementarea cu succes, numărul clădirilor bionice din arhitectura planetei va crește doar.

Clădiri bionice din jurul nostru

Ce creații celebre au folosit știința bionicii? Exemple de astfel de structuri sunt ușor de găsit. Luați, de exemplu, procesul de creare a Turnului Eiffel. Multă vreme au existat zvonuri că acest simbol al Franței de 300 de metri a fost construit după desenele unui inginer arab necunoscut. Mai târziu, a fost dezvăluită analogia sa completă cu structura tibiei umane.

Pe lângă Turnul Eiffel, puteți găsi multe exemple de structuri bionice în întreaga lume:

• a fost ridicată prin analogie cu o floare de lotus.
• Opera Națională din Beijing - imitație de picătură de apă.
• Complex de înot din Beijing. Extern repetă structura cristalină a rețelei de apă. O soluție de design uimitoare combină, de asemenea, capacitatea utilă a structurii de a acumula energie solară și de a o utiliza ulterior pentru a alimenta toate aparatele electrice care funcționează în clădire.
• Zgârie-nori Aqua arată ca un curent de apă care cade. Situat în Chicago.
• Casa fondatorului bionicii arhitecturale, Antonio Gaudi, este una dintre primele structuri bionice. Până în prezent, și-a păstrat valoarea estetică și rămâne unul dintre cele mai populare obiective turistice din Barcelona.

Cunoștințe de care toată lumea are nevoie

Rezumând, putem spune cu siguranță: tot ceea ce studiază bionica este relevant și necesar pentru dezvoltarea societății moderne. Toată lumea ar trebui să se familiarizeze cu principiile științifice ale bionicii. Fără această știință este imposibil să ne imaginăm progresul tehnic în multe domenii ale activității umane. Bionica este viitorul nostru în deplină armonie cu natura.

2. Organe artificiale

2.2. Ochi artificial

2.3. Ureche artificială

2.4. Nas artificial

2.5. Limbajul construit

2.6. Piele falsă

3. Nanotehnologia în medicină

4.2. Gândacii sunt salvatori

5. Tehnologia militară

5.1. Praf inteligent

5.4. Monitorizarea conditiei...

Mai multe despre program

1. Introducere: Ce este bionica și de ce este necesară?

2. Organe artificiale

2.1. Corp artificial (organe de simț)

2.2. Ochi artificial

2.3. Ureche artificială

2.4. Nas artificial

2.5. Limbajul construit

2.6. Piele falsă

3. Nanotehnologia în medicină

3.1. Ciparea organismelor vii folosind nanotehnologie

3.2. Nanoroboți - serviciu de livrare de medicamente

3.3. Senzor de monitorizare a creierului

4. Cyborgi: controlul obiectelor biologice

4.1. Gândacii și țânțarii se alătură luptei împotriva terorismului

4.2. Gândacii sunt salvatori

4.3. Gândacii - lichidatori ai dezastrelor ecologice

4.4. Uniforme noi pentru forțele speciale pentru insecte

5. Tehnologia militară

5.1. Praf inteligent

5.2. Armură lichidă, mantie de invizibilitate

5.3. Monitorizarea parametrilor corpului uman

5.4. Monitorizarea stării de sănătate a personalului

6. Concluzie

De ce am nevoie de acest curs?

1. Familiarizarea cu tehnologiile, echipamentele și tendințele științifice moderne

2. Pentru dezvoltarea gândirii științifice și tehnice

3. Solicitanții înțeleg ce îi așteaptă la universitate

4. Licențiații primesc cunoștințele necesare la alegerea unei direcții științifice în studiile de master și postuniversitare.

Bonusuri:

1. La finalizarea cursului, toți studenții primesc un certificat personal.

2. Acest certificat vă va decora CV-ul, deoarece acesta este cel mai promițător și mai căutat domeniu din lumea științifică și tehnică modernă.

3. Acest certificat dă dreptul de a participa la conferința internațională pentru școlari, licențe, masteranzi, absolvenți și tineri oameni de știință „Nanoindustria și tehnologiile viitorului”.

4. La admiterea la Universitatea Electrotehnică „LETI” din Sankt Petersburg pentru un curs de studiu bugetar cu normă întreagă, acest certificat vă oferă dreptul de a primi o bursă sporită pentru 1 semestru și posibilitatea înscrierii prioritare în „grupele de elită”.

5. Acest certificat oferă dreptul de a intra în activitățile de cercetare ale Universității Electrotehnice din Sankt Petersburg „LETI” sub îndrumarea unor oameni de știință de talie mondială.

Bionica este o știință care studiază natura vie cu scopul de a folosi cunoștințele dobândite în activitățile umane practice. Probleme de bionică: studiul modelelor de structură și funcție a părților individuale ale organismelor vii (sistem nervos, analizoare, aripi, piele) cu scopul de a crea pe această bază un nou tip de computer, localizator, zburător, aparat de înot, etc.; studierea bioenergeticii pentru a crea motoare asemănătoare mușchilor eficiente din punct de vedere al combustibilului; cercetarea proceselor de biosinteză a substanțelor în scopul dezvoltării ramurilor relevante ale chimiei. Bionica este strâns legată de disciplinele tehnice (electronică, comunicații, afaceri maritime etc.) și de științe naturale (medicină), precum și cibernetică (vezi).

Bionica (în engleză bionics, de la bion - creatură vie, organism; greacă Bioo - live) este o știință care studiază natura vie cu scopul de a folosi cunoștințele dobândite în activități umane practice.

Termenul de bionică a apărut pentru prima dată în 1960, când specialiști din diverse domenii s-au adunat la un simpozion din Daytona (SUA) au prezentat sloganul: „Prototipurile vii sunt cheia noii tehnologii”. Bionica era un fel de punte care lega biologia cu matematica, fizica, chimia si tehnologia. Unul dintre obiectivele cele mai importante ale bionicii este de a stabili analogii între procesele fizico-chimice și informaționale găsite în tehnologie și procesele corespunzătoare din natura vie. Un specialist în bionică este atras de varietatea de „idei tehnice” dezvoltate de natura vie de-a lungul multor milioane de ani de evoluție. Un loc aparte printre sarcinile bionicii îl ocupă dezvoltarea și construcția sistemelor de control și comunicare bazate pe utilizarea cunoștințelor din biologie. Aceasta este bionica în sensul restrâns al cuvântului. Bionica este importantă pentru cibernetică, electronică radio, aeronautică, biologie, medicină, chimie, știința materialelor, construcții și arhitectură etc. Sarcinile bionicii includ și dezvoltarea metodelor biologice de minerit, tehnologii pentru producerea de substanțe complexe ale chimiei organice. , materiale de construcție și acoperiri, care sunt utilizate de animale sălbatice. Bionica învață arta copierii raționale a naturii vii, găsind condiții tehnice pentru utilizarea adecvată a obiectelor, proceselor și fenomenelor biologice.

Una dintre modalitățile posibile aici este modelarea funcțională (matematică sau software), care constă în studierea diagramei structurale a procesului, a funcțiilor obiectului, a caracteristicilor numerice ale acestor funcții, a scopului lor și a modificărilor în timp. Această abordare face posibilă studierea procesului de interes folosind mijloace matematice și realizarea implementării tehnice a modelului atunci când eficiența acestuia a fost stabilită în principiu și rămâne de verificat posibilitățile economice, energetice și de altă natură de construire a acestui tip de model folosind mijloacele tehnice disponibile. Există o altă modalitate - modelarea fizică și chimică, atunci când un specialist în domeniul bionicii studiază procesele biochimice și biofizice pentru a studia principiile transformării (inclusiv descompunerea și sinteza) substanțelor care apar într-un organism viu. Această cale este cea mai strâns legată de problemele chimico-tehnologice și deschide noi oportunități în dezvoltarea chimiei energetice și a polimerilor. A treia abordare dezvoltată de bionică este utilizarea directă a sistemelor vii și a mecanismelor biologice în sistemele tehnice. Această abordare este de obicei numită metoda de modelare inversă, deoarece în acest caz un specialist bionic caută posibilitățile și condițiile de adaptare a sistemelor vii pentru a rezolva probleme pur inginerești, cu alte cuvinte, încearcă să simuleze un dispozitiv sau un proces tehnic pe un obiect biologic. Apărând ca răspuns la solicitările din partea practicii, bionica a servit drept început de cercetare bazată pe aplicarea cunoștințelor biologice în toate domeniile tehnologiei. Principalul său rezultat este stabilirea primelor căi pentru stăpânirea tehnică din ce în ce mai mare a biologiei.