Bionik dalam kehidupan manusia

Mereka mengatakan bahawa sekali abad lahir seorang genius di Bumi. Genius seperti itu adalah Leonardo da Vinci. Artis, pemahat, ahli matematik, jurutera dan anatomi terhebat Leonardo da Vinci berusaha untuk mencari kebenaran, mempelajarinya dan menerangkannya.

"Saya mengambil watak sebagai mentor saya - guru semua guru."

Mengapakah saintis hebat ini mengambil alam sebagai gurunya?

Kehidupan dalam bentuk yang paling primitif muncul di Bumi kira-kira 2 bilion tahun yang lalu. Selama berjuta-juta abad, pilihan semula jadi tanpa ampun berlangsung, hasilnya yang terkuat dan paling sempurna bertahan. Meminjam yang terbaik dari alam untuk memperkasa manusia adalah yang pertama mencadangkan Leonardo da Vinci. Pada tahun 1485, dia membuat mesin terbang mekanikal - sebuah ornithoptel, prinsip yang disalinnya dari burung. Dan walaupun ketika itu manusia tidak berjaya belajar terbang, tetapi ini menandakan permulaan sains baru - bionik. Bionics adalah simbiosis biologi dan teknologi.

Sekiranya sejarah Bumi - 4.5 bilion tahun - disajikan sebagai satu hari, maka ternyata Homo sapiens muncul di planet ini kurang dari satu minit yang lalu. Hanya sepersekian detik berlalu, dan dia sudah membayangkan dirinya sebagai pencipta dan tidak lagi dapat membuat lebih teruk dari alam... Sehingga baru-baru ini, semasa mencipta sesuatu yang baru, seseorang tidak menyedari bahawa ia sudah ada. Anda hanya perlu melihat dan memohon. 99% penemuan saintifik lelaki mengintai alam semula jadi. Segala sesuatu yang mengelilingi kita mempunyai kesan semula jadi.

Bionik(dari Βίον - hidup ) - digunakan pada permohonan di alat teknikal dan sistem prinsip organisasi, sifat, fungsi dan struktur ... Secara sederhana, bionik adalah sebatian dan ... Tarikh lahir bionik: 13 September 1960.Bionics mempunyai simbol: pisau bedah bersilang, besi pematerian dan tanda integral. Gabungan biologi, teknologi dan matematik ini memungkinkan kita untuk berharap bahawa sains bionik akan menembus di mana belum ada yang menembusi, dan akan melihat apa yang tidak dilihat oleh orang lain.

Manusia selalu bermimpi menakluk langit. Tetapi ia hanya tersedia untuk burung. Burung inilah yang memberi idea kepada orang untuk terbang.

Mimpi terbang dan perwujudan sebenarnya adalah perkara yang sangat berbeza. Walaupun begitu idea berani seperti Leonardo da Vinci, umat manusia akan terus dirantai selama berabad-abad. Kajian mengenai burung, struktur sayap dan ekornya, menyebabkan manusia mencipta pesawat. Struktur mata manusia meletakkan asas untuk lensa fotografi, struktur perbungaan bunga matahari - untuk bateri solar. Melancarkan perbungaan burdock dan bulu anjing burung hantu setelah berjalan-jalan, pereka terkenal mencipta pengikat Velcro. Serangga memberi ilmuan idea helikopter. Pisces mendorong penciptaan kapal selam. MercedesBenz Corporation telah mengembangkan bionik kenderaan disalin dari ikan kotak tropika. Walaupun bentuk beg pakaiannya, mesin ini mempunyai ketahanan udara yang sangat rendah.

Kami menemui penemuan bionik setiap hari tanpa menyedarinya. Selalunya, prinsip yang diterapkan oleh alam terdapat dalam seni bina. Contohnya, dalam reka bentuk yang terkenal Menara Eiffel terletak struktur femur manusia. Terdapat banyak titik sauh di kepala tulang, terima kasih kepada mereka, beban pada sendi sama rata. Ini membolehkan femur melengkung menyokong berat badan yang besar. Titik sauh yang sama dapat dijumpai di dasar Menara Eiffel. Reka bentuknya dianggap sebagai penanda aras seni bina untuk kelestarian.

Menara lain, Ostankino, mempunyai analog semula jadi. Dia siluet langsing dikenali. Prototaip menara Ostankino adalah tangkai gandum. Keupayaannya untuk tidak hancur di bawah berat perbungaan menjadi asas menara.

Arkitek semakin beralih kepada prinsip-prinsip fungsi organisma hidup. Untuk memahami bagaimana ini berfungsi, pereka harus mempelajari biologi. Prototaip semula jadi struktur seni bina menjadi ikan, burung, tumbuhan dan juga tubuh manusia.

Bionics tidak berhenti. Ilmu ini mencipta revolusi sebenar. Pemerhatian ringkas, simulasi mampu banyak.Profesion masa depan saya adalah berkaitan dengan kejuruteraan mekanikal. Industri kejuruteraan adalah yang paling robotik. Buat pertama kalinya dalam aplikasi praktikalnyarobot perindustrianterima kasih kepada jurutera Amerika D. Devol dan D. Engelberg pada akhir 50-an dan awal 60-an abad kedua puluh. Mereka digunakan untuk melakukan pelbagai proses teknologi untuk meningkatkan kecekapan perusahaan.

Dalam reka bentuk, robot boleh memuat satu atau lebih manipulator, sementara manipulator itu sendiri dapat memiliki daya dukung yang berbeza, ketepatan kedudukan, dan tahap kebebasan. Semasa membuat robot industri, model bionik digunakan secara aktif. Manipulator robot industri terdiri daripada sebilangan pautan bergerak (sumbu) yang saling berkaitan antara satu sama lain. Ia disusun mengikut prinsip anggota badan arthropoda. Semakin banyak gandar, semakin banyak reka bentuk serba boleh robot itu.Lokasi dan fleksibiliti sambungan gandar robot dilakukan dengan teliti mengikut corak manusia (sambungan bersama). Paksi manipulator dikawal oleh sensor. Mereka serupa dengan pancaindera dan bertindak balas terhadap cahaya, kedudukan di angkasa.

Alam menyimpan banyak lagi misteri, keharmonian ciptaannya selalu memukau dan akan memukau dunia manusia. Tetapi pertanyaannya adalah: "Apakah kita punya waktu untuk memanfaatkan" paten hidupan liar "yang masih ada? Mengingat kadar tumbuh-tumbuhan dan haiwan yang hilang dari permukaan bumi, dan statistik menyatakan: satu spesies haiwan setiap tahun dan satu spesies tumbuhan setiap hari, soalan ini terdengar sangat membimbangkan. Dalam hal ini, pemeliharaan spesies haiwan dan tumbuhan yang jarang dan terancam punah, pemeliharaan persekitaran dalam keadaan yang baik untuk kehidupan semua kehidupan di Bumi - masalah mendesak, dan jaminan pengembangan umat manusia yang lebih jauh.

Bentuk yang paling sempurna, baik dari sudut keindahan dan dari sudut organisasi dan fungsi, diciptakan oleh alam itu sendiri dan dikembangkan dalam proses evolusi. Sejak sekian lama manusia telah meminjam struktur, elemen, pembinaan dari alam untuk menyelesaikan masalah teknologinya. Pada masa ini, peradaban teknogenik menakluki semakin banyak wilayah dari alam semula jadi, di sekitarnya dikuasai oleh bentuk segi empat tepat, keluli, kaca dan konkrit, dan kita tinggal di hutan bandar yang disebut.

Dan setiap tahun, keperluan manusia untuk persekitaran hidup yang harmoni semula jadi, dipenuhi dengan udara, kehijauan, dan unsur semula jadi, menjadi semakin ketara. Oleh itu, topik persekitaran menjadi semakin relevan dalam perancangan bandar dan. Dalam artikel ini kita akan berkenalan dengan contoh bionik - menarik arah moden dalam seni bina dan reka bentuk dalaman.

Contoh bionik dalam seni bina. Pendekatan saintifik dan artistik

Bionics adalah arah saintifik, dan kemudian kreatif. Apabila diterapkan pada seni bina, ini bermaksud menggunakan prinsip dan kaedah mengatur organisma hidup dan bentuk yang diciptakan oleh organisma hidup dalam reka bentuk dan pembinaan bangunan. Arkitek pertama yang bekerja dalam gaya bionik ialah A. Gaudí. Karya-karyanya yang terkenal masih dikagumi oleh dunia (Casa Batlló, Casa Mila, Sagrada Familia, Park Guell, dll.).

Rumah Mila Antoni Gaudi di Barcelona
Rumah Opera Nasional di Beijing

Bionik moden berasaskan pada kaedah baru menggunakan pemodelan matematik dan pelbagai perisian untuk pengiraan dan visualisasi 3d. Tugas utamanya adalah mengkaji undang-undang pembentukan tisu organisma hidup, strukturnya, ciri-ciri fizikal, ciri reka bentuk dengan tujuan menterjemahkan pengetahuan ini ke dalam seni bina. Sistem hidup adalah contoh struktur yang berfungsi berdasarkan prinsip memastikan kebolehpercayaan yang optimum, membentuk bentuk yang optimum sambil menjimatkan tenaga dan bahan. Prinsip-prinsip inilah yang menjadi asas kepada bionik. Contoh bionik terkenal disajikan di laman web ini.

Opera House Sydney
Kompleks renang di Beijing

Berikut adalah beberapa struktur berasaskan bionik terhebat di seluruh dunia:

• Menara Eiffel di Paris (mengulangi bentuk tibia)
• Swallow's Nest Stadium di Beijing (struktur logam luaran mengulangi bentuk sarang burung)
• Pencakar langit Aqua di Chicago (terlihat seperti aliran air yang jatuh, bentuk bangunannya juga menyerupai struktur timbunan kapur yang dilipat di sepanjang tepi Great Lakes)
• Bangunan kediaman "Nautilus" atau "Shell" di Naukalpan (reka bentuknya diambil dari struktur semula jadi - cangkang kerang)
• Sydney Opera House (meniru kelopak teratai di atas air)
• Kompleks renang di Beijing (struktur fasad terdiri dari "gelembung air", mengulangi kisi kristal, ia membolehkan anda mengumpulkan tenaga suria yang digunakan untuk keperluan bangunan)
• Gedung Opera Nasional di Beijing (meniru setetes air)

Bionics juga merangkumi penciptaan bahan baru untuk pembinaan, strukturnya disarankan oleh undang-undang alam. Hari ini, sudah ada banyak contoh bionik, masing-masing dibezakan oleh kekuatan strukturnya yang luar biasa. Oleh itu, anda dapat memperoleh peluang tambahan baru untuk pembinaan struktur dari pelbagai skala.

Gerbang Awan Arca di Chicago
Contoh bionik dalam reka bentuk dalaman

Ciri-ciri reka bentuk dalaman dalam gaya bionik dengan contoh

Gaya bionik juga datang ke reka bentuk dalaman: baik di premis kediaman dan di premis sektor perkhidmatan, tujuan sosial dan budaya. Contoh bionik dapat dilihat di taman moden, perpustakaan, Pusat membeli belah, restoran, pusat pameran, dll. Apa ciri ini gaya bergaya? Apa ciri-cirinya? Seperti dalam seni bina, bionik dalaman menggunakan bentuk semula jadi dalam pengaturan ruang, dalam perancangan tempat, dalam reka bentuk perabot dan aksesori, dalam hiasan.

Pereka menarik idea mereka dari struktur hidup yang biasa:

• Lilin dan sarang lebah adalah asas untuk membuat reka bentuk yang tidak biasa di pedalaman: dinding dan partition, elemen perabot, hiasan, dinding dan panel siling, bukaan tingkap dan lain-lain.
• Cobweb adalah bahan mesh yang ringan dan menjimatkan. Ia sering digunakan sebagai dasar dalam reka bentuk partisi, reka bentuk perabot dan lampu, tempat tidur gantung.
• Tangga luaran atau dalaman boleh dibuat dalam bentuk spiral atau struktur luar biasa yang dibuat dari gabungan bahan semula jadi yang mengulangi bentuk semula jadi yang mengalir. Dalam reka bentuk tangga, seniman arah bionik paling kerap bermula dari bentuk tanaman.
• Cermin mata berwarna digunakan dalam contoh bionik untuk membuat pencahayaan yang menarik.
• V rumah kayu batang pokok boleh digunakan sebagai tiang sokongan. Secara umum, kayu adalah salah satu bahan dalaman yang paling biasa dalam gaya bionik. Wol, kulit, rami, buluh, kapas, dan lain-lain juga digunakan.
• Permukaan cermin dan berkilat diambil dari permukaan air dan sesuai dengan harmoni.
• Penyelesaian yang sangat baik adalah penggunaan perforasi untuk mengurangkan berat struktur individu. Struktur tulang berpori sering digunakan untuk membuat perabot yang menarik, sambil menjimatkan bahan, mencipta ilusi rasa lapang dan ringan.

Lekapannya juga mengikut struktur biologi. Lampu yang meniru air terjun, pohon dan bunga yang bersinar, awan, badan langit kelihatan cantik dan asli, hidupan laut dll Contoh bionik yang sering digunakan bahan semula jadi yang mesra alam. Ciri-ciri penting arah ini dianggap garis halus, warna semula jadi. Ini adalah usaha untuk mewujudkan suasana yang dekat dengan alam semula jadi, sambil tidak menghilangkan kemudahan yang telah diperoleh seseorang dengan perkembangan teknologi. Elektronik dimasukkan ke dalam reka bentuk sedemikian rupa sehingga tidak mencolok.

Pencakar langit Aqua di Chicago adalah contoh bionik dalam reka bentuk dalaman Stadium Swallow's Nest di Beijing

Dalam contoh bionik di pedalaman, anda boleh mempertimbangkan akuarium, menarik reka bentuk yang tidak biasa dan bentuk unik yang, seperti semula jadi, tidak berulang. Kita boleh mengatakan bahawa dalam bionik tidak ada batas yang jelas dan pengezonan ruang, beberapa bilik lancar "mengalir" ke bilik lain. Unsur semula jadi tidak semestinya berlaku untuk keseluruhan bahagian dalam. Pada masa ini, projek dengan elemen bionik individu sangat biasa - perabot yang mengulangi struktur badan, struktur tumbuhan dan unsur hidupan liar yang lain, sisipan organik, hiasan dari bahan semula jadi.

Perlu diingatkan bahawa ciri utama bionik dalam seni bina dan reka bentuk dalaman adalah tiruan bentuk semula jadi, dengan mengambil kira pengetahuan saintifik tentangnya. Penciptaan persekitaran yang mesra alam yang baik untuk manusia dengan penggunaan yang baru teknologi cekap tenaga boleh menjadi arah yang ideal untuk pembangunan bandar. Oleh itu, bionics adalah arah baru yang berkembang pesat yang dapat memikat minda arkitek dan pereka.

Mustahil untuk mengatakan kapan tepatnya ilmu bionik dilahirkan, kerana manusia selalu mendapat inspirasi dari alam, diketahui, misalnya, kira-kira 3 ribu tahun yang lalu, usaha dilakukan untuk menyalin penciptaan sutera, seperti yang dilakukan oleh serangga . Sudah tentu, percubaan seperti itu tidak dapat disebut pengembangan dengan cara apa pun, hanya setelah teknologi moden muncul, seseorang mempunyai peluang yang sangat nyata untuk menyalin idea semula jadi, untuk menghasilkan semula secara tiruan dalam beberapa jam segala sesuatu yang lahir dalam keadaan semula jadi selama bertahun-tahun. Sebagai contoh, saintis tahu bagaimana menanam batu sintetik yang tidak kalah dalam keindahan dan kesuciannya dengan batu semula jadi, khususnya, sebagai analog berlian.

Perwujudan visual bionik yang paling terkenal adalah Menara Eiffel di Paris. Pembinaan ini didasarkan pada kajian tulang paha, yang, ternyata, terdiri dari tulang kecil. Mereka membantu mengagihkan berat badan dengan sempurna, sehingga kepala femoral dapat menahan beban yang berat. Prinsip yang sama digunakan untuk membuat Menara Eiffel.

Mungkin bionik yang paling terkenal, yang memberikan sumbangan besar dalam pengembangannya, adalah Leonardo da Vinci. Contohnya, dia menyaksikan penerbangan seekor capung, dan kemudian cuba mengalihkan pergerakannya ketika membuat kapal terbang.

Perkaitan bionik dengan bidang ilmiah yang lain

Tidak semua orang menerima bionik sebagai sains, menganggapnya sebagai pengetahuan yang lahir di persimpangan beberapa disiplin ilmu, sementara konsep bionik itu sendiri luas, merangkumi beberapa arahan saintifik... Khususnya, ini Kejuruteraan genetik, reka bentuk, elektronik perubatan dan biologi.

Seseorang boleh bercakap mengenai sifatnya yang diterapkan secara eksklusif, tetapi moden perisian memungkinkan untuk mensimulasikan dan menerjemahkan ke dalam kenyataan semua jenis penyelesaian semula jadi, dan oleh itu kajian dan perbandingan fenomena semula jadi dengan kemampuan manusia semakin penting. Semasa merancang robotik moden, jurutera semakin beralih kepada saintis bionik untuk mendapatkan bantuan. Bagaimanapun, adalah robot yang akan memungkinkan pada masa akan datang untuk memudahkan kehidupan manusia, dan untuk ini mereka mesti dapat bergerak dengan betul, berfikir, meramalkan, menganalisis, dll. Oleh itu, saintis dari Universiti Stanford telah mencipta robot berdasarkan pada pemerhatian lipas, penemuan mereka bukan sahaja tangkas dan organik tetapi juga sangat berfungsi. Dalam masa terdekat, robot ini mungkin menjadi pembantu yang tidak dapat diganti bagi mereka yang tidak dapat bergerak secara bebas.

Dengan pertolongan bionik, dapat membuat perkembangan teknologi yang besar pada masa akan datang. Kini seseorang hanya memerlukan beberapa tahun untuk membuat analog fenomena semula jadi, sementara alam sendiri akan menghabiskan ribuan tahun untuk ini.

Bagaimana penemuan dibuat, bagaimana pelbagai penemuan dibuat - secara ringkas, semuanya, apa yang mendorong manusia maju? Sudah tentu, ini memerlukan pengetahuan, bakat, ketekunan dan kemampuan untuk bekerja. Tetapi bukan itu sahaja.

Seorang saintis sebenar dibezakan oleh pemerhatian yang kuat, digabungkan dengan kekuatan imaginasi kreatif... Kombinasi kualiti ini memungkinkan untuk membuat analog industri struktur semula jadi.

Oleh paten semula jadi

Sejak 60-an abad XX, muncul istilah baru- bionik, sains yang menggunakan pengetahuan mengenai hidupan liar untuk menyelesaikan masalah teknikal. Kepentingan sains ini hampir tidak dapat ditaksir. Bagaimanapun, alam mencipta ciptaannya dengan kecekapan maksimum.

Contoh paling mudah untuk membuat analog buatan manusia adalah Velcro dan ritsleting digunakan sebagai pengikat pada jaket kasut, dan lain-lain. Tetapi manusia meminjam ciptaan mudah tetapi sangat mudah dari alam ini. Burdock duri mudah melekat pelbagai bahan, membentuk sambungan yang cukup kuat, dan, pada rambut, mereka menyebabkan banyak masalah.

Para saintis telah mengumpulkan sebilangan besar idea menarik dengan mengkaji kehidupan laut:

• Jadi, diasah oleh evolusi milenium berfungsi sebagai prototaip untuk reka bentuk kapal selam dan kapal laut... Dan kajian itu memungkinkan untuk membuat bahan laminfo yang unik. Pelapisan bahagian bawah kapal kapal, yang terbuat dari bahan ini, meningkatkan kelajuannya sebanyak 15-20%.

• Anda mungkin pernah bertemu, luas air laut, serupa dengan daging jeli. Mengkaji penduduk di kedalaman laut ini, para saintis menemui banyak perkara menarik dalam dirinya. Adakah anda tahu bagaimana ubur-ubur bergerak? Dia menolak air keluar dari tentakelnya dengan kuat dan dengan itu bergerak ke hadapan. pada prinsip yang sama. Gas panas keluar dari muncungnya dengan kelajuan tinggi, mendorong roket ke arah yang bertentangan.

• Tetapi ubur-ubur telah menyediakan kejutan lain untuk orang. Ternyata individu-individu ini dapat "mendengar" suara ribut yang menghampiri. Dan sebelum ribut, mereka pergi jauh ke laut, agar tidak dilempar ke darat oleh ombak laut. Para saintis berjaya mengkaji ciri ubur-ubur ini. Berkat penemuan ini, peranti "Medusa's Ear" dibuat, yang sejak itu telah melayani orang dengan sangat dipercayai. Ini membolehkan anda meramalkan pendekatan ribut 12-15 jam sebelum permulaannya. Selama ini, pelaut dan nelayan dapat bersiap sedia untuk bertemu dengan unsur-unsur yang mengamuk. Terima kasih ubur-ubur!
• Di takungan Brazil, ada ikan bermata empat. Sebenarnya, dia hanya mempunyai dua mata, tetapi masing-masing terbahagi kepada dua bahagian. Bahagian atas memantau keadaan di atas permukaan air, dan bahagian bawahnya membolehkan anda dilindungi dari pemangsa yang melanggar kecantikan mata kacamata ini. Prinsip yang sama adalah inti dari bifocal. Kanta mereka terdiri daripada dua bahagian dengan daya optik yang berbeza. Bahagian atas berfungsi untuk penglihatan jarak jauh, yang lebih rendah - untuk membaca.
• Penjelajah Perancis yang luar biasa dari kedalaman laut, Jacques-Yves Cousteau, memerhatikan kumbang dengan penuh minat, yang dengan cemas menarik gelembung udara ke dalam air. Ini adalah idea bagi saintis untuk membuat peralatan skuba.

Senarai paten yang dipinjam dari hidupan laut jauh dari habis, tetapi kita masih harus berkenalan dengan penemuan menarik yang diintai manusia terhadap burung dan serangga terbang.

Melihat burung-burung cepat atau helang megah mencari mangsa dari ketinggian, orang-orang bermimpi melonjak dengan tenang di atas tanah. penerbangan dengan lakaran dan, dan bahkan mengembangkan mesin terbang, yang tidak ditakdirkan untuk naik ke udara.

Walau bagaimanapun, idea yang dipinjam dari alam masih digunakan oleh pencipta mesin terbang:

• Reka bentuk sayap pesawat sedekat mungkin dengan bentuk sayap burung besar.
• Untuk masa yang lama, penguji pesawat berkelajuan tinggi menghadapi fenomena flutter - getaran terkuat. Adalah mungkin untuk menyingkirkannya kerana penebalan tepi sayap pesawat yang tebal. Ternyata alam telah menemukan penyelesaian kejuruteraan siap untuk masalah ini sejak dulu - terdapat penebalan sayap capung.
• Capung itu "mengilhami" para pereka untuk membuat helikopter.
• Dianjurkan untuk menggunakan capung hidup sebagai drone. "Beg galas" dengan sistem kawalan akan dilekatkan pada punggungnya dan panel solar untuk makanan. Dengan cara ini, serangga dapat dikawal, membimbing mereka untuk pendebungaan tanaman yang lebih baik. Penggunaan mereka untuk mengesan seseorang tidak dikecualikan.
• Keupayaan kelawar untuk menavigasi menggunakan ultrasound berfungsi sebagai prototaip untuk echolocation. Ia membolehkan anda mempelajari topografi dasar laut, mencari kapal tenggelam, mencari tempat pengumpulan ikan komersial, dll. Bahkan mungkin untuk merancang tongkat untuk orang buta, di mana sumber dan penerima ultrasound dipasang, yang sangat meningkatkan kualiti hidup mereka.
• Memberi bantuan yang tidak ternilai untuk sains. Mengkaji salah satu organ misteri (halter), saintis telah membuat prinsip navigasi yang sangat penting - giroskop getaran.

• Serangga yang tidak menarik ini mencadangkan satu lagi idea menarik... Mata lalat memungkinkan untuk mendapatkan banyak gambar objek yang sama sekaligus. Ini membolehkannya menentukan kelajuan pergerakannya dengan tahap ketepatan yang tinggi. Menurut prinsip ini, para saintis telah mencipta sebuah alat yang disebut "mata lalat." Ia kini digunakan untuk menentukan kelajuan kapal terbang.
• Selama beribu-ribu tahun, kemampuan halus haiwan untuk menyamar dan menukar warna agar sesuai dengan warna persekitaran telah digunakan dalam pengembangan bahan - bunglon. Impuls elektrik yang dikenakan padanya membolehkan anda membentuk gambar palsu di atasnya. Peralatan ketenteraan yang ditutup dengan bahan tersebut menjadi tidak dapat dilihat oleh drone, kerana ia bergabung dengan medan.
• Ternyata idea senjata binari dipinjam dari kumbang bombardier. Alam telah memberikannya senjata asli untuk mempertahankan diri. Dua kelenjar, yang berfungsi secara autonomi, menghasilkan dua bahan yang tidak berbahaya, yang serentak dibuang oleh serangga marah keluar dari perut. Pada titik di mana mereka bergabung, suhu mencapai 100 ° C! Proyektil binari dilengkapi dengan ruang yang dibahagi dengan partisi menjadi dua bahagian. Mereka mengandungi dua bahan yang, secara berasingan, tidak menimbulkan bahaya. Tetapi ketika mereka meletup, mereka bergabung untuk membentuk gas beracun terkuat.
• Perjalanan melalui dewan perpustakaan paten alam sudah hampir berakhir. Tetapi mari kita buka folder lain yang tertera cap "Rahsia Teratas" sebelum ini.

Masa depan bionik

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bahagian yang terpisah telah muncul dalam bionik - neurobionik. Dia mengkaji persamaan antara komputer dan sistem saraf haiwan. Salah satu tugas yang paling penting dalam sains ini adalah menjadikan kawalan teknologi komputer sebagai dipercayai dan fleksibel seperti sistem saraf.

Kejayaan pertamanya merangkumi penciptaan exoskeletons dan bioprostheses yang meletakkan orang lumpuh di kaki mereka. Langkah seterusnya adalah mengawal alat-alat ini dengan kekuatan berfikir. Kemungkinan neurobionik akan menjadi asas bagi penciptaan kecerdasan buatan.

Sekiranya mesej ini berguna untuk anda, senang melihat anda.

1. Bionics sebagai sains - sejarah perkembangan, definisi, intipati
2. Analogi bentuk semula jadi dalam perubatan
3. Prinsip-prinsip bionik dalam perkhidmatan perubatan
Kesimpulannya
Bibliografi

1. Bionics sebagai sains - sejarah perkembangan, definisi, intipati

Tarikh lahir salah satu ilmu baru yang muncul pada abad kedua puluh moden, bionik, dianggap sebagai 13 September 1960 - hari pembukaan simposium nasional Amerika pertama dengan topik "Prototaip sistem buatan yang hidup - kunci untuk Teknologi baru". Namun, perlu dikatakan bahawa simposium semacam itu hanya mungkin dilakukan kerana pada masa ini sejumlah besar data mengenai prinsip organisasi dan fungsi sistem hidup telah terkumpul, serta peluang untuk penggunaan praktis pengetahuan yang diperoleh untuk diselesaikan sejumlah masalah teknikal mendesak muncul.
Nama " bionik"Berasal dari akar Yunani kuno" bion "- unsur kehidupan, sel kehidupan, atau, lebih tepat lagi, unsur sistem biologi.
Segera, lambang dan cogan kata muncul, dengan sendirinya menggambarkan simbolik esensi saintifik bionik - untuk mensintesis pengetahuan yang terkumpul dalam pelbagai ilmu. Melekat pada abad kedua puluh. proses pemisahan yang intensif, pemecahan disiplin ilmiah, tahap konkrit yang melampau dari tujuan dan objektif sains individu menyebabkan munculnya lebih dari satu setengah ribu cabang pengetahuan. Untuk jangka masa yang cukup lama, pembezaan pengetahuan sedemikian menyumbang kepada pembangunan yang berjaya kebanyakan cabang sains dan teknologi, tetapi pada masa ini pengkhususan saintis yang sempit menjadikannya sukar untuk dipelajari, dan ada keperluan mendesak untuk menyatukan hasilnya kajian saintifik berdasarkan prinsip yang seragam dan menyeluruh.
Percubaan pertama dalam penyatuan baru adalah cybernetics, prinsip integrasi utamanya adalah universalitas kaedah menguruskan hidup dan mati serta hubungan mereka.
Bionik dalam banyak aspek, ini adalah kesinambungan logik dari cybernetics, tetapi ia menghilangkan kontradiksi yang dihasilkan dari pengkhususan sains dan pemisahan mereka, dan menyatukan maklumat heterogen sesuai dengan kesatuan alam hidup, atau prinsip biologi. Oleh itu, lambang bionik adalah pisau bedah dan besi solder, dihubungkan oleh tanda tidak terpisahkan, dan motto adalah "Prototaip hidup adalah kunci teknologi baru".
Masih belum ada konsensus mengenai kandungan bionik - mungkin yang paling popular dari sains muda yang muncul pada abad kedua puluh. Banyak pakar menganggap bionik sebagai cabang cybernetics baru, yang lain mengaitkannya dengan sains biologi, tetapi, nampaknya, mereka yang membezakan bionik sebagai sains bebas adalah paling tepat.
Berbalik kepada definisi yang paling mapan, kita boleh mengatakannya bionik adalah sains yang mengkaji prinsip-prinsip pembinaan dan fungsi sistem biologi dan unsur-unsurnya dan penerapan pengetahuan yang diperoleh untuk peningkatan radikal yang ada dan penciptaan mesin, peranti, peranti yang baru, struktur bangunan dan proses teknologi. Bionics juga boleh disebut sebagai sains membina alat teknikal, ciri-ciri yang sedekat mungkin dengan ciri-ciri sistem hidup.
Seperti kebanyakan sains, struktur bionik adalah heterogen. Pada masa ini, adalah kebiasaan untuk membezakan tiga arah metodologi bionik: biologi, matematik (teoritis) dan teknikal.
Bionik biologi didasarkan pada cabang biologi dan perubatan yang paling berbeza, menggunakan pencapaian mereka untuk mengenal pasti prinsip-prinsip alam hidup tertentu, yang dapat digunakan sebagai asas untuk menyelesaikan pelbagai masalah kejuruteraan.
Kandungan bionik teoritis adalah pengembangan alat matematik untuk pemodelan biologi, serta model fenomena dan proses matematik yang berlaku dalam organisma hidup, sistem hidup, atau bahkan dalam masyarakat organisma.
Bidang aktiviti bionik teknikal adalah pelaksanaan model matematik atau aspek lain dari aktiviti organisma hidup, yang sering diperoleh dalam penyelidikan dalam bionik biologi dan teori, untuk memperbaiki yang sudah ada dan membuat yang baru. kaedah teknikal dan sistem yang unggul di dalamnya spesifikasi teknikal sudah dibuat lebih awal dan bertindak berdasarkan prinsip biologi.
Dalam proses evolusi yang panjang, alam telah mencipta di Bumi banyak organisma hidup, banyak yang betul boleh dikaitkan dengan "hidup sistem kejuruteraan», Berfungsi dengan sangat tepat, saintifik dan ekonomi, dicirikan oleh ketepatan yang luar biasa, tujuan, kemampuan untuk bertindak balas terhadap perubahan halus dalam banyak faktor persekitaran, untuk mengingat dan mempertimbangkan perubahan ini, untuk bertindak balas terhadapnya dengan pelbagai reaksi adaptif.
Pertimbangkan penggunaan kaedah dan penyelesaian bionik dalam perubatan - cabang sains biologi, yang dihadapi setiap orang lebih dari sekali dalam hidupnya.
Banyak "penemuan" alam pada zaman dahulu membantu menyelesaikan sejumlah masalah teknikal. Oleh itu, sebagai contoh, ketika melakukan pembedahan mata, doktor Arab sejak beratus-ratus tahun yang lalu mendapat idea mengenai pembiasan sinar cahaya semasa peralihan dari satu medium yang telus ke yang lain. Kajian lensa mata mendorong para doktor kuno untuk menggunakan lensa yang terbuat dari kristal atau kaca untuk memperbesar gambar, dan kemudian membetulkan penglihatan.
Ketika, dalam salah satu perjalanannya, Gerald Darell terpaksa menyetujui pertaruhan, yang bermaksud untuk menamakan empat penemuan yang luar biasa dan membuktikan bahawa prinsip yang dinyatakan di dalamnya digunakan oleh haiwan sebelum manusia memikirkannya, salah satu penemuan dipanggil penggunaan anestesia oleh tawon. Apabila tawon jalan raya "menyiapkan" makanan untuk larva masa depan, mereka menggunakan kaedah yang boleh disebut oleh mana-mana doktor sebagai kaedah anestesia konduksi - gigitan dengan suntikan zat neuroplegik (paralit saraf) ke kawasan batang saraf besar lumpuh sepenuhnya, tetapi tidak membunuh labah-labah yang tidak bergerak sarang tebuan sehingga munculnya larva dari kopling, yang menyediakan makanan ini.

2. Analogi bentuk semula jadi dalam perubatan

Banyak alat perubatan mempunyai prototaip di antara wakil-wakil dunia hidup. Jarum-scarifier, yang berfungsi untuk pengumpulan darah periferal (misalnya, untuk tujuan melakukan ujian darah umum, yang berulang kali diresepkan kepada setiap kita oleh doktor dari semua profil), dirancang mengikut prinsip yang mengulangi sepenuhnya struktur gigi pemukul pemukul, gigitannya, di satu pihak, berbeza tanpa rasa sakit, dan di sisi lain, ia selalu disertai dengan pendarahan yang cukup teruk.
Jarum suntik piston yang biasa diketahui oleh semua orang dalam banyak aspek meniru alat penghisap darah serangga - nyamuk dan kutu, dengan gigitan yang pasti diketahui oleh setiap orang. Jarum yang digunakan semasa pembedahan, digunakan untuk menjahit organ dalaman dan tisu manusia, selama beberapa abad tidak mengubah bentuk asalnya - bentuk tulang rusuk ikan besar, dan pisau bedah masih mengikuti bentuk daun buluh dengan ujung semula jadi.
Tetapi ini hanya yang paling banyak contoh mudah, yang datang kepada kita secara harfiah sejak zaman dahulu lagi, dan perkembangan moden bionik menyangkut pelbagai teknologi perubatan yang sangat maju. Contoh biasa adalah Teknologi moden pembinaan semula dan pembesaran enamel gigi, yang merupakan salah satu "paus" pergigian moden dan teknologi penyambungan kuku dan rambut yang digunakan dalam bidang kosmetologi. Asas teknologi ini adalah prinsip membina spons laut, dan juga teknik membina sarang burung swift-swifters. Kedua-dua prinsip pembinaan ini berdasarkan teknik pengerasan kimia dan pengerasan ringan.

3. Prinsip-prinsip bionik dalam perkhidmatan perubatan

Pencapaian bionik yang sama pentingnya dalam perubatan adalah penggunaan biocurrent. Ketika pada akhir abad ke-18. ahli fisiologi Itali, Luigi Galvani, sebagai hasil sampingan dari eksperimen pada anatomi katak, menemui biocurrent yang timbul pada otot semasa pergerakan; penggunaan biocurrent di masa depan nampaknya terbatas pada crane. Walau bagaimanapun, hasil penyelidikan moden mengesahkan sebaliknya. Otak, yang memerintahkan pergerakan lengan, terus menghantar biocurrent ke otot lengan - isyarat elektrik yang lemah - walaupun bahagian bawah lengan diamputasi. Sudah tentu, tidak ada pergerakan dalam hal ini, kerana impuls, yang jatuh ke ujung saraf dari otot tunggul, hanya memberi sensasi pergerakan tertentu, dan substrat pergerakan (otot) tidak ada.
Model pertama tangan buatan yang dikendalikan oleh potensi bio dibuat pada tahun 1957. Model ini mempunyai pemacu elektromagnetik dan sistem yang sangat membebankan untuk memperkuat dan menukar isyarat bioelektrik yang diambil dari otot mana pun. Tangan buatan pertama hanya melihat isyarat umum seperti "jari kelingking", "jari tidak terkunci" dan penggantian perintah yang paling sederhana, tanpa melihat isyarat jenis pengatur, menunjukkan dengan kekuatan apa pergerakan harus dilakukan. Percubaan untuk menyapa seseorang dengan "tangan besi" seperti itu pasti akan berakhir dengan kecederaan.
Peningkatan prostesis yang dikendalikan oleh biodata berlaku dengan pesat, dan pada musim panas tahun 1960, para peserta Kongres Antarabangsa Pertama Persekutuan Mengendalikan Automatik, yang diadakan di Moscow, melihat bagaimana seorang budak lelaki yang tidak mempunyai tangan mengambil tangan buatan sepotong kapur dan menulis di papan tulis dengan jelas dan jelas: "Helo kepada para peserta kongres." Biocurrent mengendalikan tangan prostesis, yang mengepal dan tidak ditutup dengan jelas. Kejelasan pergerakan dicapai, cukup untuk fungsi prostesis yang cukup, dan tujuan berikutnya para saintis adalah pembentukan maklum balas, kemampuan untuk merasakan prostesis.
Beberapa saat kemudian, pada sebuah persidangan mengenai bionik di Baku, diperlihatkan tiruan tangan dengan sensor sensitif tekanan yang dilekatkan pada hujung jari, yang diperbuat daripada getah konduktif atau dawai nipis. Di bawah pengaruh tekanan pada sensor, isyarat dari mereka mengubah frekuensi getaran buzzer, yang melekat pada tangan berhampiran saraf yang menuju ke otak. Saat ini, yang paling menjanjikan adalah sensor yang menggunakan getaran tulang dan rangsangan tulang elektro, namun, untuk menyempurnakan parameter isyarat, serta reka bentuk elemen bertindak, masih banyak masa yang diperlukan, diisi dengan eksperimen dan pekerjaan penyelidikan .
Aspek lain dari penggunaan biocurrent dalam perubatan adalah penggunaannya dalam rawatan paresis dan kelumpuhan, pembetulan sejumlah keadaan patologi semasa kehamilan, dan mungkin untuk meringankan keadaan pesakit dengan poliomielitis dan cerebral palsy infantile, yang tidak memerlukan rawatan yang mencukupi kini ada.
Menjalankan operasi yang paling luas dan kompleks pada jantung dan otak menjadi mungkin kerana pengenalan kaedah perubatan kaedah hipotermia terkawal (iaitu, hipotermia sengaja dari badan yang dikendalikan untuk melambatkan proses metabolik dalam tisu dan organ). Tetapi sebilangan kecil orang tahu bahawa hipotermia adalah asas animasi dan parobiosis yang ditangguhkan - keadaan hibernasi mendalam - untuk banyak serangga dan beberapa tikus kecil pada musim sejuk yang tidak menyenangkan. Pada haiwan ini, hipotermia juga bertujuan memperlambat proses metabolik pada organ dan tisu, yang menyebabkan penggunaan substrat tenaga lebih rendah daripada pada keadaan aktif.
Kaedah pergerakan beberapa protozoa menjadi prototaip untuk pembuatan probe gastrointestinal automatik, yang merupakan prospek yang paling menarik dan menjanjikan untuk kajian instrumental dalam gastroskopi.
Kembali ke prostetik anggota badan, perlu diperhatikan bahawa jenis prostesis moden lain, yang digunakan terutamanya untuk prostetik pada bahagian bawah kaki, atau lebih tepatnya, prostesis berdasarkan silikon, juga mengandungi pada dasarnya prinsip semula jadi- prinsip struktur hidraulik kaki berjalan labah-labah, pergerakannya berdasarkan peralihan keadaan koloid biologi mengikut jenis "gel-sol".
Sejauh mana, kemajuan dalam bidang bionik dalam bidang perubatan adalah berdasarkan struktur orang itu sendiri. Oleh itu, filem perfusi digunakan pada permukaan luka bakar yang luas dan berfungsi untuk mencegah jangkitan luka hampir meniru strukturnya lapisan permukaan kulit manusia yang utuh, yang mempunyai sifat bakteria dan dicirikan oleh kebolehtelapan separa.
Pencapaian bionik dalam banyak aspek memberikan harapan akan peningkatan keadaan atau pampasan kualiti hidup yang hampir lengkap bagi pesakit yang keadaannya sebelum ini dianggap tidak ada harapan.
Salah satu langkah pertama di jalan ini adalah penciptaan alat pendengaran. Kehilangan pendengaran adalah penting dan berbahaya bagi seseorang dan membawa kepada kecacatan lengkap atau hampir lengkap. Masalah ini tetap menjadi masalah perubatan yang sangat kompleks dan tidak dapat diselesaikan.
Baru-baru ini, banyak orang pekak telah menerima peluang nyata untuk mendengar dengan bantuan alat yang dibuat berdasarkan penemuan terbaru Ahli fisiologi: getaran frekuensi rendah yang dirasakan oleh telinga manusia dapat dirasakan oleh saraf gigi yang hidup dan dihantar ke otak. Jurutera radio telah mencipta apa yang disebut sebagai "gigi radio" - sistem yang dapat didengar oleh orang yang sebelumnya tidak pernah didengar. Untuk mewujudkan alat sedemikian, kehadiran saraf gigi tunggal yang hidup adalah perlu, dan ketiadaan saraf gigi yang hidup tidak biasa walaupun untuk rongga mulut yang benar-benar terjejas.
Reka bentuk alat boleh dijelaskan kira-kira seperti berikut: mikrofon miniatur, yang dapat dipakai di pergelangan tangan seperti jam tangan, disambungkan ke pemancar miniatur yang sama yang mengubah suara menjadi isyarat radio yang diambil oleh penerima yang dipasang di gigi. Penerima adalah lapisan tipis aloi semikonduktor yang digunakan pada ujung saraf bebas yang terletak di saluran gigi. Aloi semikonduktor ini membentuk elemen piezoelektrik, dilapisi di atas dengan lapisan emas atau perak, yang berfungsi sebagai antena. Oleh penampilan Reka bentuk ini praktikalnya tidak berbeza dengan tambalan logam dan mahkota yang menjadi kebiasaan dalam pergigian ortopedik moden.
Isyarat dari pemancar radio, yang diterima oleh antena sedemikian, memasuki elemen piezoelektrik; getaran timbul dalam elemen piezoelektrik, yang, yang menarik ujung saraf bebas di gigi, dihantar dalam bentuk impuls saraf ke pusat pendengaran kortikal dan subkortikal otak. Oleh itu, seseorang yang sampai saat ini hidup di dunia tanpa suara mula mendengar. Sudah tentu di kehidupan sebenar bagi seseorang yang dilengkapi dengan peranti sedemikian, sejumlah besar sekatan tetap berlaku, misalnya, semasa penggunaan telefon bimbit, dan juga ketika bekerja dengan penghasil bunyi yang disebut, tetapi apa arti sekatan ini jika dibandingkan dengan tuli sepenuhnya, yang tidak memberi seseorang pemulihan sosial sepenuhnya.
V kebelakangan ini Di sejumlah negara, kajian mengenai apa yang disebut identifikasi kuasi-pendengaran telah tersebar luas, dengan tujuan untuk menciptakan alat yang mensimulasikan alat bantu dengar. Beberapa alat pendengaran telah dikembangkan dan diuji. Oleh itu, di University of Leiden, sehubungan dengan kajian mekanisme persepsi bunyi oleh manusia, model elektronik telinga (dalam bentuk sistem penapis) telah dikembangkan, yang menghasilkan semula ciri frekuensi telinga. Pemodelan memungkinkan untuk memperbaiki model pendengaran dan, khususnya, untuk menggabungkan fenomena seperti persepsi timbre dan suara dalam dinamika mereka.
Model saintis Amerika W. Caldwell, E. Glener, J. Stewart direka untuk menganalisis pergantungan intensiti bunyi frekuensi yang berbeza dalam bunyi yang diucapkan oleh seseorang tepat pada masanya untuk mengenal pasti tanda-tanda di mana seseorang mengenali bunyi, fonem dan perkataan yang diucapkan oleh orang yang berbeza... Kajian-kajian ini dapat berfungsi baik untuk tujuan perubatan dari segi membuat alat bantu pendengaran yang lebih maju, dan untuk meningkatkan teknologi komputer.

Kesimpulannya

Oleh itu, walaupun dari beberapa contoh, dapat disimpulkan bahawa bionics memainkan peranan penting dalam dunia saintifik moden, dan bukan hanya sebagai sains abstrak, tidak tanpa nilai yang diterapkan kecil, tetapi sebagai asas asas teknologi dan teknologi moden . Alam telah mengasah kemahiran kejuruteraannya selama bertahun-tahun, yang menjelaskan terperinci, bahkan miniatur, penyempurnaan fungsi dan bentuk objek semula jadi. Seseorang mempunyai kemahiran kejuruteraan baru-baru ini, yang bermaksud bahawa daya tariknya terhadap objek semula jadi pada dasarnya betul dan menjanjikan di masa depan banyak perkara menarik dan tidak dijangka, dan oleh itu menentukan perkembangan salah satu sains baru - bionik.

Bibliografi

1. Berezin FB Penyesuaian psikologi dan psikofizik manusia. L .: Nauka, 1988.
2. Gerald Darell. Seluruh dunia. Seri hijau. M .: Armado-akhbar, 2001.
3. Biocurrents AI Venchikov. M .: Mediz, 1962.
4. Matyukhin VA, Razumov AN Fisiologi manusia persekitaran dan perubatan pemulihan. M .: GOETAR "Perubatan", 1999.
5. Pugovkina N. A. Biologi am. M .: "pendidikan", 1990.
6. Sejarah perubatan: Koleksi karangan. Rumah penerbitan Volgograd. sayang. tahun 1994.
7. Menakjubkan di dunia haiwan / ed. Konstantinova A.S., Larinoy N.I. negeri tidak, 1970.