Slogan della bionica: "La natura sa meglio." Che tipo di scienza è questa? Il nome stesso e un tale motto ci fanno capire che la bionica è connessa con la natura. Molti di noi incontrano quotidianamente gli elementi ei risultati della scienza bionica senza nemmeno saperlo.
Hai sentito parlare della scienza della bionica?
La biologia è una conoscenza popolare che ci viene presentata a scuola. Per qualche ragione, molti credono che la bionica sia una delle sottosezioni della biologia. In re altà, questa affermazione non è del tutto esatta. Infatti, nel senso stretto del termine, la bionica è una scienza che studia gli organismi viventi. Ma il più delle volte, siamo abituati ad associare qualcos' altro a questo insegnamento. La bionica applicata è una scienza che combina biologia e tecnologia.
Soggetto e oggetto della ricerca bionica
Cosa studia la bionica? Per rispondere a questa domanda, dobbiamo considerare la divisione strutturale dell'insegnamento stesso.
La bionica biologica esplora la natura così com'è, senza tentare di interferire. L'oggetto del suo studio sono i processi che avvengono all'interno dei sistemi biologici.
La bionica teorica si occupa dello studio di quei principi che sono stati visti in natura e sulla loro base crea una teoriamodello, ulteriormente applicato nelle tecnologie.
La bionica pratica (tecnica) è l'applicazione pratica di modelli teorici. Per così dire, l'introduzione pratica della natura nel mondo tecnico.
Da dove è iniziato tutto?
Il grande Leonardo da Vinci è chiamato il padre della bionica. Nei registri di questo genio si possono trovare i primi tentativi di incarnazione tecnica dei meccanismi naturali. I disegni di Da Vinci illustrano il suo desiderio di creare un aereo capace di muovere le ali come un uccello in volo. Un tempo, tali idee erano troppo audaci per essere richieste. Hanno attirato l'attenzione su se stessi molto più tardi.
Il primo ad applicare i principi della bionica in architettura fu Antoni Gaudí y Curnet. Il suo nome è saldamente impresso nella storia di questa scienza. Le strutture architettoniche progettate dal grande Gaudì erano impressionanti al momento della loro costruzione e provocano la stessa gioia molti anni dopo tra gli osservatori moderni.
La prossima persona che ha sostenuto l'idea della simbiosi tra natura e tecnologia è stata Rudolf Steiner. Sotto la sua guida iniziò l'uso diffuso dei principi bionici nella progettazione degli edifici.
L'affermazione della bionica come scienza indipendente avvenne solo nel 1960 in un simposio scientifico a Daytona.
Lo sviluppo della tecnologia informatica e della modellazione matematica consente agli architetti moderni di incarnare gli indizi della natura molto più velocemente e con maggiore precisione nell'architettura e in altri settori.
Prototipi naturali di invenzioni tecniche
Più facileun esempio della manifestazione della scienza della bionica è l'invenzione dei cardini. Una montatura familiare basata sul principio di rotazione di una parte della struttura attorno all' altra. Questo principio viene utilizzato dalle conchiglie per controllare le loro due ali e, se necessario, aprirle o chiuderle. Le vongole giganti del Pacifico raggiungono dimensioni di 15-20 cm Il principio del cardine nel collegare i loro gusci è chiaramente visibile ad occhio nudo. I piccoli rappresentanti di questa specie usano lo stesso metodo per fissare le valvole.
Nella vita di tutti i giorni utilizziamo spesso una varietà di pinzette. Il becco affilato e simile a una zecca della pittima diventa un analogo naturale di un tale dispositivo. Questi uccelli usano un becco sottile per conficcarlo nel terreno soffice ed eliminare piccoli coleotteri, vermi, ecc.
Molti dispositivi e dispositivi moderni sono dotati di ventose. Ad esempio, vengono utilizzati per migliorare il design delle gambe di vari elettrodomestici da cucina per evitare che scivolino durante il funzionamento. Inoltre, le scarpe speciali per lavavetri dei grattacieli sono dotate di ventose per garantirne il fissaggio sicuro. Anche questo semplice dispositivo è preso in prestito dalla natura. La raganella, con le ventose ai piedi, mantiene insolitamente abilmente foglie di piante lisce e scivolose, e il polpo ne ha bisogno per uno stretto contatto con le sue vittime.
Puoi trovare molti di questi esempi. La bionica è esattamente la scienza che aiuta una persona a prendere in prestito soluzioni tecniche dalla natura per le sue invenzioni.
Chi è il primo - natura opersone?
A volte capita che questa o quella invenzione dell'uomo sia stata a lungo "brevettata" dalla natura. Cioè, gli inventori, quando creano qualcosa, non copiano, ma escogitano una tecnologia o un principio di funzionamento da soli, e in seguito si scopre che questo esiste in natura da molto tempo e si potrebbe semplicemente sbirciare e adottare.
Questo è successo con il solito velcro, che viene utilizzato da una persona per allacciare i vestiti. È stato dimostrato che nella struttura delle piume degli uccelli, i ganci vengono utilizzati anche per collegare tra loro barbe sottili, simili a quelle che si trovano sul velcro.
Nella struttura dei tubi di fabbrica c'è un'analogia con gli steli cavi dei cereali. Il rinforzo longitudinale utilizzato nelle canne è simile alle fasce dello sclerenchima nello stelo. Anelli di irrigidimento in acciaio - interstizi. La pelle sottile all'esterno dello stelo è un analogo del rinforzo a spirale nella struttura dei tubi. Nonostante la colossale somiglianza della struttura, gli scienziati hanno inventato indipendentemente proprio un tale metodo per costruire tubi di fabbrica e solo in seguito hanno visto l'identità di una tale struttura con elementi naturali.
Bionica e medicina
L'uso della bionica in medicina permette di salvare la vita di molti pazienti. Incessantemente si lavora per creare organi artificiali che possano funzionare in simbiosi con il corpo umano.
Dane Dennis Aabo è stato il primo a testare una protesi bionica. Ha perso metà del braccio, ma ora ha la capacità di percepire gli oggetti al tatto grazie all'invenzione dei medici. La sua protesicollegato alle terminazioni nervose dell'arto colpito. I sensori delle dita artificiali sono in grado di raccogliere informazioni sugli oggetti che si toccano e trasmetterle al cervello. Il design non è ancora stato finalizzato al momento, è molto ingombrante, il che rende difficile l'utilizzo nella vita di tutti i giorni, ma anche adesso questa tecnologia può essere definita una vera scoperta.
Tutta la ricerca in questa direzione si basa interamente sulla copia di processi e meccanismi naturali e sulla loro implementazione tecnica. Questa è bionica medica. Recensioni di scienziati affermano che presto i loro lavori consentiranno di cambiare organi umani viventi logori e utilizzare invece prototipi meccanici. Questa sarà davvero la più grande svolta in medicina.
Bionica in architettura
La bionica architettonica e delle costruzioni è una branca speciale della scienza bionica, il cui compito è la riunificazione organica di architettura e natura. Di recente, sempre più spesso, quando si progettano strutture moderne, si ricorre a principi bionici presi in prestito dagli organismi viventi.
Oggi la bionica architettonica è diventata uno stile architettonico separato. Nasce da una semplice copiatura di moduli, e ora compito di questa scienza è diventato quello di adottare i principi, le caratteristiche organizzative e di implementarli tecnicamente.
A volte questo stile architettonico è chiamato eco-stile. Questo perché le regole di base della bionica sono:
- ricerca di soluzioni ottimali;
- principio del risparmio di materiali;
- principio di massima sostenibilità;
- principio di risparmio energetico.
Come puoi vedere, la bionica in architettura non è solo forme impressionanti, ma anche tecnologie avanzate che ti consentono di creare una struttura che soddisfi i requisiti moderni.
Caratteristiche delle strutture bioniche architettoniche
Sulla base dell'esperienza passata in architettura e costruzione, possiamo dire che tutte le strutture umane sono fragili e di breve durata se non utilizzano le leggi della natura. Gli edifici bionici, oltre a forme sorprendenti e soluzioni architettoniche audaci, hanno durata, capacità di resistere a fenomeni naturali avversi e cataclismi.
Negli esterni degli edifici costruiti in questo stile si possono vedere elementi di rilievi, forme, contorni, abilmente copiati dai progettisti da oggetti viventi e naturali e magistralmente incarnati da architetti-costruttori.
Se improvvisamente, contemplando un oggetto architettonico, ti sembra di guardare un'opera d'arte, con molta probabilità hai un edificio in stile bionico. Esempi di tali strutture possono essere visti in quasi tutte le capitali dei paesi e nelle grandi città tecnologicamente avanzate del mondo.
La costruzione del nuovo millennio
Negli anni '90, un team di architetti spagnoli creò un progetto edilizio basato su un concetto completamente nuovo. Si tratta di un edificio di 300 piani, la cui altezza supererà i 1200 m Si prevede che il movimento lungo questa torre avvenga con l'aiuto di quattrocento ascensori verticali e orizzontali, la cui velocità è di 15 m/s. nazione,ha accettato di sponsorizzare questo progetto, è stata la Cina. La città più densamente popolata, Shanghai, è stata scelta per la costruzione. L'attuazione del progetto risolverà il problema demografico della regione.
La torre avrà una struttura completamente bionica. Gli architetti ritengono che solo questo possa garantire la resistenza e la durata della struttura. Il prototipo della struttura è un cipresso. La composizione architettonica avrà non solo una forma cilindrica simile a un tronco d'albero, ma anche "radici" - un nuovo tipo di fondazione bionica.
Il rivestimento esterno dell'edificio è un materiale plastico e traspirante che imita la corteccia di un albero. Il sistema di climatizzazione di questa città verticale sarà analogo alla funzione termoregolatrice della pelle.
Secondo le previsioni di scienziati e architetti, un edificio del genere non rimarrà l'unico nel suo genere. Dopo un'implementazione di successo, il numero di strutture bioniche nell'architettura del pianeta aumenterà solo.
Edifici bionici intorno a noi
In quali famose creazioni è stata usata la scienza della bionica? Esempi di tali strutture sono facili da trovare. Prendi almeno il processo di creazione della Torre Eiffel. Per molto tempo si vociferava che questo simbolo della Francia di 300 metri fosse stato costruito secondo i disegni di un ingegnere arabo sconosciuto. Successivamente è stata rivelata la sua completa analogia con la struttura della tibia umana.
Oltre alla Torre Eiffel, ci sono molti esempi di strutture bioniche in tutto il mondo:
- La Sydney Opera House è stata costruita in modo simile a un fiore di loto.
- PechinoNational Opera House - imitazione di una goccia d'acqua.
- Complesso balneare a Pechino. Esternamente, ripete la struttura cristallina del reticolo dell'acqua. Una straordinaria soluzione progettuale unisce l'utile capacità della struttura di accumulare energia solare e quindi utilizzarla per alimentare tutti gli apparecchi elettrici operanti nell'edificio.
- Il grattacielo Aqua sembra un ruscello di acqua che cade. Situato a Chicago.
- La casa del fondatore della bionica architettonica, Antoni Gaudí, è una delle prime strutture bioniche. Fino ad oggi ha mantenuto il suo valore estetico e rimane uno dei siti turistici più popolari di Barcellona.
Conoscenza di cui tutti hanno bisogno
Riassumendo, possiamo tranquillamente affermare: tutto ciò che studia la bionica è rilevante e necessario per lo sviluppo della società moderna. Tutti dovrebbero acquisire familiarità con i principi scientifici della bionica. Senza questa scienza, è impossibile immaginare il progresso tecnologico in molti settori dell'attività umana. La bionica è il nostro futuro in completa armonia con la natura.
