Τι είδους επιστήμη είναι η βιονική; Bionics: Η φύση ξέρει καλύτερα

ΒΙΟΝΙΚΟΣ(Ελληνικά bios life + [ηλεκτρονικά]) - μια επιστήμη που μελετά τις δυνατότητες μηχανικής και τεχνικής εφαρμογής αρχών πληροφοριών-ελέγχου και δομικής ενέργειας που εφαρμόζονται σε ζωντανούς οργανισμούς. Η εμφάνιση του Β. διευκολύνθηκε σε μεγάλο βαθμό από την εμφάνιση ειδικών απαιτήσεων που επιβάλλονται από νέους τομείς τεχνολογίας (πύραυλο και διάστημα, αεροπορία, κατασκευή ιατρικών οργάνων, ηλεκτρονική μηχανική, υπολογιστές κ.λπ.) για μικροσκοπικό εξοπλισμό και πολλά εξαρτήματα που πρέπει να έχουν ελάχιστα μεγέθη(όγκος), βάρος (μάζα) και κατανάλωση ενέργειας με μέγιστη αξιοπιστία. Αυτές οι απαιτήσεις ικανοποιούνται από πολλές αρχές και σχέδια τόσο για ολόκληρο τον οργανισμό όσο και για μεμονωμένα όργανα, ιστούς, κύτταρα και, τέλος, η βιολογία καταλαμβάνει μια οριακή θέση μεταξύ των βιοϊατρικών και των τεχνικών επιστημών. Η επιστημονική βάση της βιολογίας είναι τα πειραματικά και θεωρητικά θεμέλια επιστημών όπως η φυσιολογία, ιδιαίτερα η φυσιολογία της ανώτερης νευρικής δραστηριότητας, η νευρομυϊκή φυσιολογία και η φυσιολογία των αισθητηρίων οργάνων. ανατομία και ιστολογία, ιδιαίτερα τη μορφολογία του κεντρικού και περιφερικού νευρικού συστήματος, μονοπάτια. βιοφυσική, ιδιαίτερα βιοφυσική διέγερσης, βιοενέργεια, εμβιομηχανική, καθώς και βιοχημεία, ζωολογία, βοτανική, γενική βιολογία και κυβερνητική. Η φυσική και τεχνική επιστημονική βάση της βιολογίας περιλαμβάνει την τεχνική κυβερνητική, τη μοριακή και τη φυσική στερεάς κατάστασης, τη ραδιοηλεκτρονική, τη μικροηλεκτρονική, τη μηχανική, την υδραυλική και τη θεωρία αυτόματου ελέγχου. Ο όρος «βιονική» προτάθηκε από τον D. Still το 1958. Η επίσημη εμφάνιση της βιονικής ως επιστήμης χρονολογείται από τα τέλη του 1960, όταν πραγματοποιήθηκε το πρώτο συμπόσιο για τη βιονική στη Daytona (ΗΠΑ), το οποίο πραγματοποιήθηκε με το σύνθημα : "ζωντανά πρωτότυπα - το κλειδί για τη νέα τεχνολογία."

Ήδη από τις αρχές του 1964, μόνο ένα από τα προβλήματα που περιλαμβάνονται στο φάσμα των εργασιών της νέας επιστήμης - μοντελοποίηση διαδικασιών αναγνώρισης προτύπων (βλ.) - είχαν δημοσιευτεί περισσότερα από 500 έργα.

Η εμφάνιση της κυβερνητικής είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την εμφάνιση νέων ιδεών σχετικά με την κοινότητα των διαδικασιών ελέγχου στις μηχανές, τους ζωντανούς οργανισμούς και την κοινωνία, που προέκυψαν στην επιστήμη του ελέγχου στη δεκαετία του σαράντα του αιώνα μας και διαμορφώθηκαν ως αποτέλεσμα της εργασίας του N. Wiener με τη μορφή μιας νέας επιστήμης ελέγχου και επικοινωνίας - κυβερνητικής (εκ.). Αυτή η προσέγγιση είχε κάποια σημασία τόσο για την τεχνολογία όσο και για την ιατρική. και τις βιολογικές επιστήμες και προσέλκυσε όχι μόνο μηχανικούς και μαθηματικούς, αλλά και βιολόγους. Ως αποτέλεσμα, προέκυψαν δύο νέες επιστημονικές κατευθύνσεις: 1) η βιοκυβερνητική, σκοπός της οποίας είναι η μελέτη πληροφοριών και ο έλεγχος διεργασιών σε ζωντανούς οργανισμούς χρησιμοποιώντας τις μεθόδους της κυβερνητικής και 2) η βιονική, σκοπός της οποίας είναι να μελετήσει τις δυνατότητες χρήσης τις πληροφορίες και τις ενεργειακές ιδιότητες των βιολογικών αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένων σχεδίων και διαγραμμάτων συστημάτων βιοπληροφοριών στην τεχνολογία, με στόχο τη βελτίωση των υπαρχόντων ή τη δημιουργία νέων, πιο προηγμένων τεχνικών συστημάτων.

Στις περισσότερες κορυφαίες μελέτες, η βιοκυβερνητική και η βιονική προσέγγιση είναι συνήθως τόσο στενά συνδεδεμένες που εξετάζοντας καθεμία από αυτές χωριστά χάνει το νόημά της και λειτουργούν ως αναπόσπαστα μέρη μιας συγκεκριμένης ενοποιημένης γνωστικής διαδικασίας, στην οποία η βιονική προσέγγιση προκύπτει ως αποτέλεσμα ορισμένων επιτυχίες της βιοκυβερνητικής προσέγγισης.

Με τη σειρά της, η επιτυχία της βιοκυβερνητικής προσέγγισης, για παράδειγμα, της μεθόδου του «μαύρου κουτιού», οφείλεται συχνά στη βιονική, δηλαδή, δομική ενεργειακή, τεχνικά ουσιαστική διατύπωση του προβλήματος από την άποψη της υλοποίησης των γενικών υποθέσεων της κυβερνητικής .

Βασικές κατευθύνσεις της βιονικής

Οι ιδιότητες των βιολογικών συστημάτων (βλ. Βιολογικό σύστημα) ενδιαφέρουν την τεχνολογία. Πρώτον, όσον αφορά τον δανεισμό πληροφοριών και τις μεθόδους ελέγχου των ζωντανών οργανισμών όταν ανταποκρίνονται σε αλλαγές περιβάλλον, να αναπτύξουν κατάλληλες συμπεριφορικές πράξεις ως απάντηση σε αυτές τις αλλαγές. Δεύτερον, όσον αφορά τον δανεισμό των δομικών και μηχανικών ιδιοτήτων των βιολογικών συστημάτων. Τρίτον, η χρήση χημικών ουσιών παρουσιάζει ενδιαφέρον. και ενεργειακές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα με υψηλή απόδοση σε αυτά τα συστήματα. Η πρώτη πτυχή του ενδιαφέροντος για τα βιολογικά συστήματα ανοίγει νέες ευκαιρίες στην έρευνα και την τεχνική εφαρμογή νέων αρχών και συσκευών για την επεξεργασία πληροφοριών, τη δημιουργία νέων στοιχείων συστημάτων αυτοματισμού και υπολογιστικών συσκευών. το δεύτερο είναι στην ανάπτυξη νέων τύπων δομών τεχνικές συσκευέςσχετίζεται με δομές και μηχανικές κινήσεις. τρίτο - στο mastering new τεχνολογικές διαδικασίεςκαι χημικές συσκευές παραγωγή και ανάπτυξη νέων μεθόδων μετατροπής χημικών. ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.

Είναι γνωστό ότι η ικανότητα των ζωντανών οργανισμών να ανταποκρίνονται πολύ ευέλικτα στις αλλαγές στο περιβάλλον σχετίζεται με τη δραστηριότητα των αναλυτών - οπτικών, ακουστικών, οσφρητικών, απτικών, γευστικών. Πολλά καθήκοντα που επιλύθηκαν επιτυχώς από αναλυτές ζωντανών οργανισμών, για παράδειγμα, ανάγνωση χειρόγραφων κειμένων και αντίληψη ανθρώπινης ομιλίας, πολύ λεπτή αναγνώριση σημάτων που ανταλλάσσουν διαφορετικοί τύποι ζωντανών οργανισμών μεταξύ τους κ.λπ., απέχουν ακόμα πολύ από το να επιλυθούν με τη χρήση τεχνικών συσκευών .

Ένα από τα μυστηριώδη χαρακτηριστικά πολλών πουλιών, ψαριών και θαλάσσιων ζώων είναι οι εξαιρετικά προηγμένες πλοηγικές τους ικανότητες. Κατά τη διάρκεια των εποχιακών μεταναστεύσεων, αυτά τα ζώα διανύουν τεράστιες αποστάσεις, αναζητώντας με μεγάλη, αν και ανεξήγητη ακόμη ακρίβεια. παλιά μέρηένας βιότοπος. Οι αρχές απόκτησης και επεξεργασίας πληροφοριών στις «συσκευές» πλοήγησής τους ενδιαφέρουν αναμφίβολα την τεχνολογία.

Οι παθητικοί και ενεργοί αναλυτές (εντοπιστές) που βρίσκονται σε δελφίνια, φάλαινες, νυχτερίδες, ορισμένα είδη πουλιών, πεταλούδες και άλλα ζώα είναι πολύ προηγμένοι. Για να πλοηγηθούν στο διάστημα, οι νυχτερίδες εκπέμπουν σύντομους παλμούς υπερηχητικής συχνότητας και υπολογίζουν τον χρόνο επιστροφής της ηχούς. Οι εντοπιστές νυχτερίδων είναι τόσο προηγμένοι που κάνουν ελιγμούς με σιγουριά στο σκοτάδι ανάμεσα σε σειρές τεντωμένων καλωδίων και άλλα εμπόδια. Πολυάριθμα πειράματα που έγιναν με νυχτερίδες δείχνουν ότι όταν, κατά τη διαδικασία ενεργού εντοπισμού, μια μάζα από νυχτερίδες εκπέμπει ταυτόχρονα «κραυγές» (σήματα υπερήχων), αυτά τα σήματα προφανώς δεν πνίγονται μεταξύ τους και ο υπερηχητικός θόρυβος έχει μεγάλη ισχύ σχεδόν καμία επίδραση στη συμπεριφορά τους. Αυτές οι ιδιότητες των φυσικών εντοπιστών μπορούν να βοηθήσουν στην επίλυση του προβλήματος της εξάλειψης των σημάτων θορύβου (τόσο των φυσικών όσο και των τεχνητών) κατά το σχεδιασμό νέων τύπων τεχνικών εντοπιστών.

Ορισμένα είδη ψαριών που ζουν σε συνθήκες πλήρους έλλειψης ορατότητας εντοπίζουν θήραμα και πλοηγούνται στο διάστημα χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό σύστημα, το edge είναι ουσιαστικά ένας ειδικός τύπος εντοπιστή. Το τσιγκούνι δημιουργεί γύρω από το σώμα του ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο αλλάζει καθώς κινείται στο χώρο. Με βάση τις αλλαγές σε αυτό το πεδίο, που γίνονται αντιληπτές από ειδικούς υποδοχείς, το ψάρι προσανατολίζεται και έχει την ευκαιρία να βρει και να κυνηγήσει το θήραμα. Η μελέτη ενός τέτοιου ηλεκτρικού εντοπιστή θα καταστήσει δυνατή την ανάπτυξη νέων συσκευών ανάλυσης, για παράδειγμα, για την προστασία από τα υποβρύχια και τον προσανατολισμό τους κάτω από το νερό.

Μερικά ζώα έχουν την ικανότητα να αισθάνονται εκ των προτέρων την προσέγγιση των περιβαλλοντικών αλλαγών που είναι επικίνδυνα για αυτά. Έτσι, οι μέδουσες προβλέπουν την προσέγγιση μιας καταιγίδας αρκετές ώρες νωρίτερα και ορισμένα είδη ψαριών περιμένουν έναν σεισμό. Η μελέτη αυτών των ιδιοτήτων των ζώων θα βοηθήσει στη δημιουργία συσκευών που εκτελούν παρόμοιες λειτουργίες.

Τα βιολογικά συστήματα έχουν μεγάλο ποσόδιάφοροι αισθητήρες-αναλυτές - μετατροπείς της ενέργειας των εξωτερικών ερεθισμάτων (θερμικό, φως, μηχανικό) σε ενέργεια των νευρικών ερεθισμάτων. Με μικρογραφία. και ευαισθησίας, αυτοί οι αναλυτές εξακολουθούν να είναι πολύ ανώτεροι από τους αντίστοιχους τεχνικούς τους. Έτσι, τα όργανα που βρίσκονται στα πόδια ορισμένων εντόμων καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό μετατοπίσεων κλασμάτων ενός μικρού. Οι υποδοχείς θερμότητας ενός κροταλία καταγράφουν αλλαγή θερμοκρασίας 0,001°. Στα βιοσυστήματα υπάρχουν επίσης αισθητήρες θεμελιωδώς νέου τύπου, όπως αισθητήρες γεύσης και οσφρητικά σήματα, ικανοί να συλλαμβάνουν μεμονωμένα μόρια. Η οσφρητική συσκευή του χελιού, για παράδειγμα, είναι ικανή να ανιχνεύσει την παρουσία μεμονωμένων μορίων αλκοόλης που δεν μπορούν να ανιχνευθούν με εξαιρετικά ευαίσθητες μεθόδους χημικής ανάλυσης.

Τα συστήματα τεχνικής πληροφόρησης και ελέγχου είναι ανώτερα σε ευαισθησία και συχνά σε ταχύτητα από τα βιολογικά συστήματα, αλλά είναι κατώτερα από τα τελευταία σε μέγεθος, κατανάλωση ενέργειας και αξιοπιστία. Ένας νευρώνας καταλαμβάνει όγκο 10 -8 -10 -7 cm 3, ο όγκος του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι μόνο 1000 cm 3, ο εγκέφαλος καταναλώνει ισχύ περίπου. 20 W και λειτουργεί χωρίς βλάβη, κατά μέσο όρο περίπου. 585 χιλιάδες ώρες.

Η ισχύς που καταναλώνουν οι σύγχρονοι υπολογιστές ανέρχεται σε δεκάδες κιλοβάτ και η απρόσκοπτη λειτουργία του εξοπλισμού υψηλότερης ποιότητας υπολογίζεται μόνο σε εκατοντάδες ώρες. Ακόμα κι αν εστιάσουμε στις πιο προηγμένες εξελίξεις που παρέχουν πυκνότητα όγκου 10 3 - 10 4 στοιχείων ανά 1 cm 3 και κατανάλωση ενέργειας 1 mW/στοιχείο, τότε σε αυτήν την περίπτωση η πυκνότητα όγκου και η απόδοση των συστημάτων βιολογικών θα είναι αρκετές τάξεις μεγέθους υψηλότερες. Αυτό μας επιτρέπει να ελπίζουμε στην ανάπτυξη νέων αρχών για περαιτέρω σμίκρυνση του εξοπλισμού του συστήματος ελέγχου και Υπολογιστές.

Οι καταγεγραμμένες ιδιότητες των ζωντανών οργανισμών αποτελούν αντικείμενο έρευνας στην κατεύθυνση της ανάλυσης πληροφοριών της βιονικής.

Η δεύτερη πτυχή της βιολογίας είναι η μελέτη των δυνατοτήτων τεχνικής εφαρμογής της δομής και των σχεδίων βιολογικών συστημάτων, η μελέτη των μηχανικών, ενεργειακών και χημικών. διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτά.

Σε κτιριακές κατασκευές προβόλου που κατέχει ο άνθρωπος, η αναλογία ύψους προς μέγιστη διάμετρο δεν ξεπερνά το 20-30, ενώ στη φύση υπάρχουν κατασκευές στις οποίες η αναλογία αυτή είναι σημαντικά μεγαλύτερη από 30 (κορμός ευκαλύπτου, φοίνικα κ.λπ.).

Η μελέτη των δομών του σώματος των ψαριών και των θαλάσσιων ζώων όσον αφορά τους υδροδυναμικούς μηχανισμούς της κίνησής τους στο νερό μπορεί να προσφέρει πολλές χρήσιμες πληροφορίες για τη ναυπηγική. Τα ψάρια και τα θαλάσσια ζώα χρησιμοποιούν την ενέργεια πολύ με φειδώ και ταυτόχρονα είναι ικανά να αναπτύξουν υψηλές ταχύτητες. Έτσι, η ταχύτητα ενός δελφινιού φτάνει τα 12-16 m/sec, η ταχύτητα του ιπτάμενου ψαριού είναι 18 m/sec (δηλαδή 65 km/h, που είναι ίση με την ταχύτητα ενός τρένου courier) και η ταχύτητα του τόνου είναι πάνω από 30 m/sec.

Η τρίτη σημαντική πτυχή της βιολογίας είναι η μελέτη των βιοχημικών διεργασιών που συμβαίνουν στη ζωντανή φύση από την άποψη της αποτελεσματικότητας, η οποία μπορεί να χρησιμεύσει ως πρότυπο για την ανάπτυξη νέων τεχνολογικών διεργασιών. Από αυτή την άποψη, η έρευνα για τα χαρακτηριστικά των διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας και της θερμοδυναμικής των ζωντανών οργανισμών σε πληθυσμούς και κοινότητες μόλις αρχίζει. Ως παράδειγμα, μπορούμε να αναφέρουμε τις διαδικασίες της φωτοσύνθεσης, τη σύνθεση οξικού οξέος που πραγματοποιείται από φυτά και μικροοργανισμούς με υψηλή απόδοση, την παραγωγή πλήρους πρωτεΐνης, την επεξεργασία του ξύλου σε λίπη και πρωτεΐνες που πραγματοποιούνται από μικροοργανισμούς στα έντερα των τερμιτών. , κλπ. Ενδιαφέροντα προβλήματα είναι και η μελέτη των μηχανισμών λειτουργίας των βιοχημικών πηγών ηλεκτρικής ενέργειας. έρευνα βιοχημικών και βιοενεργειακών διεργασιών σε σχέση με την τεχνολογία των διεργασιών και των συσκευών στη χημεία. μηχανολογία.

Και οι τρεις θεωρούμενες πτυχές της βιονικής δείχνουν πόσο ευρείες είναι οι δυνατότητες για βιονική έρευνα.

Η κατεύθυνση της έρευνας σε συσκευές ανάλυσης πληροφοριών βιολογικών αντικειμένων, η οποία σήμερα αναπτύσσεται πιο εντατικά, χωρίζεται με τη σειρά της σε μια σειρά από ανεξάρτητες κατευθύνσεις, το αντικείμενο των οποίων είναι:

Γενικά πρότυπα μεθόδων και συσκευών για την επεξεργασία πληροφοριών στο νευρικό σύστημα. Αυτό περιλαμβάνει διαδικασίες μοντελοποίησης σε έναν νευρώνα, έρευνα μεθόδων για την κωδικοποίηση πληροφοριών διαφορετικά επίπεδα, έρευνα μοντέλων νευρωνικών δικτύων.

Μέθοδοι και συσκευές πληροφοριών σε βιοαναλυτές και διαδικασίες αναγνώρισης προτύπων. Αυτό περιλαμβάνει έρευνα στους μηχανισμούς λειτουργίας του υποδοχέα, την κατασκευή μοντέλων διαφόρων συστημάτων αναλυτών και την ανάπτυξη αλγορίθμων αναγνώρισης προτύπων που βασίζονται σε αυτούς και τη μελέτη μεθόδων κωδικοποίησης για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ζωντανών οργανισμών. Επιπλέον, οι μηχανισμοί μάθησης και προσαρμογής, μνήμης, διασφάλισης αξιοπιστίας, αντισταθμιστικών λειτουργιών ζωντανών οργανισμών, καθώς και μηχανισμοί που ελέγχουν την αναγέννηση των οργάνων όσον αφορά τη δημιουργία αυτοθεραπευόμενων τεχνικών συσκευών ενδιαφέρουν την τεχνολογία.

Ρυθμιστικά συστήματα που ελέγχουν τις δραστηριότητες μεμονωμένων αυτόνομων υποσυστημάτων ανώτερων οργανισμών, τα οποία αντιπροσωπεύουν, για παράδειγμα, ξεχωριστά ομοιοστατικά κυκλώματα. κυκλοφορικό σύστημα, αναπνευστικό σύστημα, οφθαλμοκινητικό σύστημα, λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά της εφαρμοσμένης αρχής της ιεραρχίας στο βιολογικό, συστήματα που παρέχουν μεγάλες ευκαιρίες για δανεισμό στις τεχνικές εξελίξεις.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η επιτυχία της βιονικής έρευνας δεν μπορεί να διασφαλιστεί με μια απλή μηχανική μεταφορά σχημάτων που αναπτύχθηκαν από τη φύση στην τεχνολογία.

Στη φύση μπορεί κανείς να βρει πολλά παραδείγματα λύσεων και ιδιοτήτων ζωντανών οργανισμών που δεν είναι καθόλου ικανοποιητικά για την τεχνολογία. Αρκεί να αναφέρουμε μόνο ότι η κανονική λειτουργία των βιολογικών συστημάτων είναι δυνατή εντός στενών ορίων θερμοκρασίας (0-70°) και πίεσης (0,7-3 kg/cm 2), και η ταχύτητα των στοιχείων του νευρικού συστήματος είναι σημαντικά χαμηλότερη από την ταχύτητα των τεχνικών στοιχείων. Ο χρόνος που απαιτείται για τη μεταφορά ενός νευρώνα από μια μη διεγερμένη κατάσταση σε μια διεγερμένη είναι 10 -2 -10 -1 δευτερόλεπτα, ενώ για τεχνικά στοιχεία φτάνει τα 10 -7 -10 -8 δευτερόλεπτα. Εξαιτίας αυτού, η κύρια προσοχή δίνεται στη μελέτη και στην κατοχή των αρχών λειτουργίας των στοιχείων και συστημάτων των ζωντανών οργανισμών, οι οποίες θα επιτρέψουν, μέσω της εφαρμογής αυτών των αρχών σε στοιχεία διαφορετικής φυσικής φύσης, να ληφθούν συστήματα πιο προηγμένα από αυτά που δημιουργήθηκαν στη διαδικασία της εξέλιξης σε ζωντανούς οργανισμούς.

Μέθοδοι έρευνας βιονικής. Η βάση της περισσότερης βιονικής και βιοκυβερνητικής έρευνας, ειδικά στην κατεύθυνση της πληροφορίας, είναι η μέθοδος μοντελοποίησης. Ο όρος "μοντέλο στη βιονική" συχνά ερμηνεύεται πολύ ευρέως - από τη φυσική. μια συσκευή που αναπαράγει τις λειτουργίες του μοντελοποιημένου αντικειμένου και ενός μαθηματικού μοντέλου (ή ενός προγράμματος υπολογιστή), μέχρι το άθροισμα των λογικών αναπαραστάσεων που περιγράφουν το αντικείμενο, δηλ. ένα συμφωνημένο σύστημα γεγονότων και υποθέσεων σχετικά με την ουσία του συστήματος που μελετάται ( βλέπε Μοντελοποίηση).

Με τη μοντελοποίηση των μηχανισμών εργασίας ορισμένων τμημάτων της βιοόλης, το σύστημα χωρίζεται συνήθως σε στάδια: στο πρώτο στάδιο, πραγματοποιείται μελέτη, συστηματοποίηση και σύγκριση υπάρχουσας φυσιόλης, δεδομένα - αποτελέσματα μορφόλης, ηλεκτροφυσιόλης. και ψυχοφυσιόλη, έρευνα και λήψη, αν χρειαστεί, νέων δεδομένων για το αντικείμενο. Στο δεύτερο στάδιο, η ανάπτυξη, με βάση την ανάλυση της φυσιόλης, δεδομένων μιας κυβερνητικής υπόθεσης σχετικά με το έργο του υπό μελέτη βιολογικού συστήματος, δηλαδή μιας τέτοιας υπόθεσης, περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα τεχνικών και μαθηματικών πληροφοριών που χρησιμοποιούνται από τη σύγχρονη επιστήμη διαχείρισης. τέλος επάνω τελευταίο στάδιοελέγχεται η ανεπτυγμένη υπόθεση, η οποία μπορεί να γίνει προς δύο κατευθύνσεις: πρώτον, μέσω υπολογισμών σε υπολογιστές, φυσικούς ή μαθηματικούς, και δεύτερον, έλεγχος της συμμόρφωσης της υπόθεσης με την αντικειμενική πραγματικότητα μέσω φυσιολ. πείραμα.

Η μοντελοποίηση της βιόλης, των συστημάτων στην κυβερνητική και τη βιολογία μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους. Στις γενικευμένες μεθόδους της κυβερνητικής, που είναι σημαντικές για τη βιολογία, ο στόχος είναι να ληφθεί ένας αλγόριθμος που περιγράφει τη λειτουργία του μοντελοποιημένου αντικειμένου και η δομή του μοντέλου δεν απαιτείται να είναι παρόμοια με τη δομή του αντικειμένου. Αυτή η μέθοδος είναι μια μέθοδος λειτουργικής μοντελοποίησης ή μέθοδος «μαύρου κουτιού». Η μέθοδος λειτουργικής μοντελοποίησης βασίζεται σε ψυχοφυσιολογικά και συμπεριφορικά δεδομένα για το αντικείμενο. Σε σχέση με τα προβλήματα βιοόλης, η μέθοδος του «μαύρου κουτιού» επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει έναν αριθμό σημαντικών δεδομένων που επιτρέπουν σε κάποιον να επιλέξει ένα ή άλλο βιολογικό, την αρχή της κατασκευής ενός τεχνικού συστήματος (διακριτό, αναλογικό). Μια άλλη διακριτή δομική μέθοδος, όχι λιγότερο σημαντική για τη βιολογία, μοντελοποιεί τις αρχές και την ουσία των νευρικών μηχανισμών ελέγχου πληροφοριών ενός συγκεκριμένου τμήματος του εγκεφάλου. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί τόσο η διακριτή δομή του μοντελοποιημένου αντικειμένου όσο και η φύση των σχέσεων μεταξύ των στοιχείων του (σύνολα). Σε αντίθεση με την πρώτη μέθοδο, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα σύμπλεγμα φιζιόλης, δεδομένα που λαμβάνονται από ψυχοφυσιολόγους, μορφολόγους και ηλεκτροφυσιολόγους.

Κύρια αποτελέσματα της βιονικής

Ένα από τα πρώτα αποτελέσματα του B., που εισήχθη στην τεχνολογία στον τομέα του δανεισμού των αρχών των βιοαναλυτών, ήταν η ανάπτυξη του γυροτρονίου - μιας συσκευής που χρησιμοποιείται αντί για γυροσκόπιο για τη σταθεροποίηση αεροσκαφών. Μια μελέτη σε ορισμένα έντομα (πεταλούδες, σκαθάρια) έδειξε ότι έχουν κεραίες σε σχήμα ρόμπας που ταλαντώνονται σε οριζόντιο επίπεδο κατά τη διάρκεια της πτήσης. Όταν το σώμα του εντόμου αποκλίνει, τα άκρα των κεραιών συνεχίζουν να ταλαντώνονται στο ίδιο επίπεδο, γεγονός που προκαλεί μηχανική καταπόνηση, επηρεάζοντας τα νευρικά κύτταρα που βρίσκονται εδώ. Από αυτά, τα σήματα ταξιδεύουν μέσω των νευρικών ινών στα κεντρικά μέρη του νευρικού συστήματος, τα οποία παράγουν κατάλληλα σήματα απόκρισης για τον έλεγχο των οργάνων του σώματος του εντόμου, αποκαθιστώντας τη σωστή θέση του κατά την πτήση. Η αρχή λειτουργίας αυτού του βιοαναλυτή χρησιμοποιείται σε μια τεχνική συσκευή - ένα γυρότρον, το οποίο είναι ένα πιρούνι συντονισμού, τα πόδια του οποίου τίθενται σε ταλαντευτική κίνηση από έναν ηλεκτρομαγνήτη που τροφοδοτείται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Όταν περιστρέφεται η βάση στην οποία είναι τοποθετημένη η διχάλα συντονισμού, εμφανίζεται μια μηχανική ροπή στη βάση των ποδιών. Ο αισθητήρας που ανταποκρίνεται σε αυτό στέλνει ένα σήμα ανάλογο με τη γωνία περιστροφής της θήκης. Τα γυροτόνια χρησιμοποιούνται στα αεροσκάφη είναι σε εξέλιξη περαιτέρω εργασίες για τη βελτίωσή τους: αύξηση ευαισθησίας, διάρκεια ζωής και μείωση διαστάσεων.

Ένα άλλο παράδειγμα είναι η κατασκευή ενός μετρητή ταχύτητας εδάφους για ένα αεροπλάνο χρησιμοποιώντας την αρχή του σύνθετου οφθαλμού των εντόμων (μελισσών). Η συσκευή αποτελείται από δέκτες που βρίσκονται στη βάση δύο σωλήνων που χωρίζονται σε μια δεδομένη γωνία στο κατακόρυφο επίπεδο. Για να προσδιοριστεί η ταχύτητα του αεροσκάφους σε σχέση με το έδαφος, ένα ορισμένο σημείο στην επιφάνεια της γης καταγράφεται πρώτα σε έναν και μετά σε άλλο δέκτη. Γνωρίζοντας το χρονικό διάστημα μεταξύ της εμφάνισης του επιλεγμένου σημείου στον πρώτο και τον δεύτερο δέκτη και το ύψος του αεροσκάφους πάνω από το έδαφος, είναι εύκολο να προσδιοριστεί η ταχύτητα.

Οι παρατηρήσεις της συμπεριφοράς των μελισσών μας επέτρεψαν να υποβάλουμε μια υπόθεση σχετικά με τον προσανατολισμό ορισμένων ειδών πτηνών και εντόμων από την πολωμένη ακτινοβολία του ήλιου, χρησιμοποιώντας το γεγονός ότι οι ακτίνες φωτός που προέρχονται από τον ήλιο πολώνονται διαφορετικά όταν ο ήλιος βρίσκεται στο διαφορετικά ύψη πάνω από τον ορίζοντα. Αυτές οι μελέτες οδήγησαν στη δημιουργία μιας ηλιακής πυξίδας, η οποία καθιστά δυνατή την πλοήγηση από τον ήλιο παρουσία νεφών. Ως αποτέλεσμα της μελέτης των μηχανισμών λειτουργίας του ματιού του βατράχου προτάθηκε ένας αριθμός συσκευών απαραίτητων για συσκευές κατοικίας και εντοπισμού. Με βάση μια μελέτη των ιδιοτήτων ορισμένων θαλάσσιων οργανισμών για τη σύλληψη υποήχων, κατασκευάστηκαν όργανα για να σηματοδοτήσουν την προσέγγιση μιας καταιγίδας.

Οι δομικές και ενεργειακές αρχές που δανείστηκαν από βιολογικά αντικείμενα έχουν βρει εφαρμογή και στην τεχνολογία. Έτσι, η χρήση σχημάτων περιγράμματος κητωδών για την κατασκευή πλοίων κατέστησε δυνατή την απόκτηση κέρδους στην ισχύ των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής έως και 40%. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ο τρόπος με τον οποίο οι πιγκουίνοι ταξιδεύουν στο χιόνι, ο οποίος χρησιμοποιείται για την κατασκευή ενός νέου οχήματος παντός εδάφους για τις πολικές περιοχές.

Ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα είναι μια προσπάθεια χρήσης ορισμένων τύπων μικροοργανισμών για τη δημιουργία πηγών ηλεκτρικού ρεύματος.

Τα πιο σημαντικά αποτελέσματα της πληροφοριακής κατεύθυνσης της βιολογίας συνίστανται, πρώτον, στην ανάπτυξη μοντέλων μεμονωμένων νευρικών κυττάρων, μοντέλων τμημάτων νευρικών δικτύων και ολόκληρων τμημάτων του νευρικού συστήματος - αναλυτές και, δεύτερον, στην ανάπτυξη, με βάση αυτά μοντέλα, μηχανών εκμάθησης και αλγόριθμοι για την αναγνώριση προτύπων. Έχουν αναπτυχθεί αρκετές εκατοντάδες μοντέλα νευρώνων, που ποικίλλουν ως προς τον αριθμό και την πολυπλοκότητα των αναπαραγώγιμων ιδιοτήτων νευρώνων. Ορισμένες εξελίξεις είναι ουσιαστικά πολύπλοκα προσαρμοστικά στοιχεία ενός νέου τύπου, που δημιουργούνται με βάση ιδέες για έναν νευρώνα και έχουν σκοπό να δημιουργήσουν συσκευές αναγνώρισης μάθησης. Οι επιτυχίες που επιτυγχάνονται στην ανάπτυξη μοντέλων των τμημάτων ανάλυσης του εγκεφάλου συνδέονται με τη διατύπωση της αρχής της πλευρικής ανασταλτικής αλληλεπίδρασης, γνωστή στη φυσιολογία, μεταξύ των στοιχείων των τμημάτων προβολής του νευρικού συστήματος και την ανάπτυξη της θεωρίας του ανιχνευτές ως κύριος μηχανισμός λειτουργίας των αναλυτών. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η διαδικασία της αντίληψης ενός συγκεκριμένου ερεθίσματος είναι το αποτέλεσμα της αναγνώρισης κάποιων απλών χαρακτηριστικών αυτού του ερεθίσματος μέσω ενός συνόλου ειδικά οργανωμένων συνόλων νευρώνων - ανιχνευτών. Για παράδειγμα, κατά την ανάλυση μιας οπτικής εικόνας, ανακαλύφθηκαν ανιχνευτές των ορίων σκοτεινών και φωτεινών περιοχών, ανιχνευτές καμπυλότητας, ανιχνευτές ευθειών γραμμών ορισμένης κατεύθυνσης, ανιχνευτές τομής ευθειών κ.λπ στα ζώα, οι λειτουργίες των ανιχνευτών γίνονται πιο περίπλοκες, οι ανιχνευτές κίνησης με μια συγκεκριμένη ταχύτητα, οι ανιχνευτές κινούνται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Με βάση τη θεωρία των ανιχνευτών, έχουν αναπτυχθεί ιδέες μοντέλων σχετικά με τη λειτουργία οπτικών και ακουστικών αναλυτών, εξηγώντας μια σειρά από ιδιότητες της ακουστικής και οπτικής αντίληψης.

Οι συσκευές αναγνώρισης και εκμάθησης που δημιουργήθηκαν με βάση τη βιονική έρευνα είναι, φυσικά, ακόμα πολύ ατελείς και η δημιουργία τους θα πρέπει να θεωρηθεί ως τα πρώτα βήματα σε αυτόν τον τομέα. Ωστόσο, έχουν ήδη δημιουργηθεί συσκευές για την αναγνώριση των απλούστερων εικόνων, για την αναγνώριση περιορισμένου συνόλου λέξεων (περίπου 300), προσαρμοστικούς αυτόματους πιλότους και φίλτρα αυτόματης ρύθμισης έχουν αναπτυχθεί για να απομονώνουν ένα σήμα αυθαίρετου σχήματος από φόντο θορύβου. Η δημιουργία τέλειων συσκευών αναγνώρισης μάθησης θα έχει μεγάλης σημασίαςόχι μόνο για την τεχνολογία, αλλά και για τη βιολογία και την ιατρική, και ειδικά για την ιατρική τεχνολογία, τη βιοτηλεμετρία, τη βιοφυσική.

Τέτοιες συσκευές θα βρουν εφαρμογή στην κυτταρολογία, την ιστολογία, τη μικροβιολογία, την ακτινολογία και άλλους τομείς της βιολογίας και της ιατρικής.

Στα μέσα της δεκαετίας του '70, σε σχέση με την ανάπτυξη της τεχνολογίας λέιζερ (βλ. Οπτική κβαντική γεννήτρια) και την ανάπτυξη της ολογραφίας (βλ.), υπήρξε μια αναθεώρηση του ρόλου της κυβερνητικής και της βιολογίας στην ανάπτυξη συστημάτων τεχνικής ανάλυσης πληροφοριών.

Ερευνητικά ιδρύματα όπου διεξάγεται έρευνα για τη βιονική: ΕΣΣΔ - κρατικά πανεπιστήμια: Ντνεπροπετρόβσκ, Βίλνιους, Ροστόφ, Λένινγκραντ, Μόσχα; Ινστιτούτα βιοφυσικής (Μόσχα), προβλήματα ελέγχου (Μόσχα), εγκέφαλος (Μόσχα), ραδιοηλεκτρονική (Κάρκοβο), κυβερνητική (Κίεβο), αυτοματισμός και ηλεκτρομετρία του Παραρτήματος της Σιβηρίας της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. ΗΠΑ - πανεπιστήμια: Stanford, Harvard, Columbia, Illinois, California. Μασαχουσέτη Ινστιτούτο τεχνολογίας; Αγγλία - πανεπιστήμια: Birmingham, Celtic, Cambridge; Γερμανία - Ινστιτούτο Max Planck; GDR - Ανώτατη Τεχνική Σχολή (Ilmenau), Ινστιτούτο Κυβερνητικής και Διαδικασιών Πληροφοριών. Πολωνία - Ινστιτούτο Εφαρμοσμένης Κυβερνητικής, Πολυτεχνικό Ινστιτούτο (Βαρσοβία); Βουλγαρία - Ινστιτούτο Τεχνικής Κυβερνητικής; Τσεχοσλοβακία - Ινστιτούτο Θεωρίας Πληροφοριών και Αυτοματισμού. Οι εργασίες για τη βιοχημεία συζητούνται σε συνέδρια που συγκαλούνται τακτικά. Στην ΕΣΣΔ πραγματοποιούνται τα ακόλουθα: Συνέδρια Παν-Ενωσης για τη Βιονική (Μόσχα), Συνέδρια Παν-Ενωσης για τη νευροκυβερνητική (Rostov-on-Don). στις ΗΠΑ: εθνικά συμπόσια για τη βιονική. στη Γερμανία: συνέδρια για την κυβερνητική. διεθνή συνέδρια: για την κυβερνητική (Namur), την ιατρική κυβερνητική (Άμστερνταμ), τη βιοκυβερνητική (Λειψία), τον αυτόματο έλεγχο (IFAC).

ΓΕΝΙΚΑ αποδεκτο προγράμματα σπουδώνΔεν υπάρχει κατάρτιση για ειδικούς στον τομέα της βιολογίας, αλλά ορισμένα πανεπιστήμια και πανεπιστήμια έχουν οργανώσει ειδικά μαθήματα και έχουν πραγματοποιήσει ερευνητικές εργασίες για φοιτητές. Αυτά περιλαμβάνουν πανεπιστήμια Dnepropetrovsk, Vilnius, Rostov, Λένινγκραντ, Μόσχας. Ινστιτούτο Φυσικής και Τεχνολογίας της Μόσχας, 1ο Ιατρικό Ινστιτούτο της Μόσχας, Πολυτεχνικό Ινστιτούτο του Λένινγκραντ.

Βιβλιογραφία: Bionics, εκδ. Α. Ι. Berga et αϊ., Μ., 1965; Bionics, Βιβλιογραφικό ευρετήριο εγχώριας και ξένης λογοτεχνίας 1958 - 1968, συγγρ. Τ. Ν. Anisimova, Μ., 1971; Bongard M. M. Problem of recognition, M., 1967; Wiener N. Cybernetics and society, μτφρ. from English, Μ., 1958; Glezer V.D. Mechanisms of recognition of visual images, M.-L., 1966, βιβλιογρ. Deitch S. Models of the nervous system, trans. από αγγλικά, Μ., 1970, βιβλιογρ.; Gerardin L. Bionics, μτφρ. από French, Μ., 1971; Mil-sum Δ. Ανάλυση συστημάτων βιολογικού ελέγχου, μτφρ. από αγγλικά, Μ., 1968, βιβλιογρ.; Pozin N.V. Modeling of neural structures, M., 1970, bibliogr.

I. A. Lyubinsky.

Το σλόγκαν της βιονικής είναι: «Η φύση ξέρει καλύτερα». Τι είδους επιστήμη είναι αυτή; Το ίδιο το όνομα και αυτό το μότο μας κάνουν να καταλάβουμε ότι η βιονική είναι συνδεδεμένη με τη φύση. Πολλοί από εμάς αντιμετωπίζουμε καθημερινά στοιχεία και αποτελέσματα της επιστήμης της βιονικής χωρίς καν να το γνωρίζουμε.

Έχετε ακούσει για μια τέτοια επιστήμη όπως η βιονική;

Η βιολογία είναι μια δημοφιλής γνώση που μας εισάγουν στο σχολείο. Για κάποιο λόγο, πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η βιονική είναι ένα από τα υποπεδία της βιολογίας. Στην πραγματικότητα, αυτή η δήλωση δεν είναι απολύτως ακριβής. Πράγματι, με τη στενή έννοια της λέξης, η βιονική είναι μια επιστήμη που μελετά τους ζωντανούς οργανισμούς. Αλλά τις περισσότερες φορές έχουμε συνηθίσει να συνδέουμε κάτι άλλο με αυτή τη διδασκαλία. Η εφαρμοσμένη βιονική είναι μια επιστήμη που συνδυάζει βιολογία και τεχνολογία.

Αντικείμενο και αντικείμενο βιονικής έρευνας

Τι μελετά η βιονική; Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, πρέπει να εξετάσουμε τη δομική διαίρεση της ίδιας της διδασκαλίας.

Βιολογική βιονικήεξερευνά τη φύση όπως είναι, χωρίς να προσπαθεί να παρέμβει. Αντικείμενο της μελέτης του είναι οι διεργασίες που συμβαίνουν μέσα στα βιολογικά συστήματα.

Θεωρητική βιονικήασχολείται με τη μελέτη εκείνων των αρχών που έχουν παρατηρηθεί στη φύση και στη βάση τους δημιουργεί ένα θεωρητικό μοντέλο, το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιείται στην τεχνολογία.

Πρακτική (τεχνική) βιονική- αυτή είναι μια εφαρμογή θεωρητικά μοντέλαστην πράξη. Για να το πούμε, η πρακτική εισαγωγή της φύσης στον τεχνικό κόσμο.

Από πού ξεκίνησαν όλα;

Ο μεγάλος Λεονάρντο ντα Βίντσι αποκαλείται πατέρας της βιονικής. Στις σημειώσεις αυτής της ιδιοφυΐας μπορεί κανείς να βρει τις πρώτες απόπειρες τεχνικής εφαρμογής φυσικών μηχανισμών. Τα σχέδια του Ντα Βίντσι απεικονίζουν την επιθυμία του να δημιουργήσει μια ιπτάμενη μηχανή ικανή να κινεί τα φτερά της, όπως ένα πουλί που πετάει. Κάποτε, τέτοιες ιδέες ήταν πολύ τολμηρές για να γίνουν δημοφιλείς. Τράβηξαν την προσοχή πολύ αργότερα.

Ο πρώτος άνθρωπος που εφάρμοσε τις αρχές της βιονικής στην αρχιτεκτονική ήταν ο Antoni Gaudí i Cournet. Το όνομά του έχει αποτυπωθεί σταθερά στην ιστορία αυτής της επιστήμης. Αρχιτεκτονικές κατασκευέςΣύμφωνα με τα σχέδια του μεγάλου Γκαουντί, ήταν εντυπωσιακά την εποχή της κατασκευής τους και προκαλούν την ίδια απόλαυση πολλά χρόνια αργότερα στους σύγχρονους παρατηρητές.

Το επόμενο άτομο που υποστήριξε την ιδέα της συμβίωσης της φύσης και της τεχνολογίας ήταν Υπό την ηγεσία του, ξεκίνησε η ευρεία χρήση των βιονικών αρχών στο σχεδιασμό κτιρίων.

Η καθιέρωση της βιονικής ως ανεξάρτητης επιστήμης συνέβη μόλις το 1960 σε ένα επιστημονικό συμπόσιο στην Daytona.

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας υπολογιστών και της μαθηματικής μοντελοποίησης επιτρέπει στους σύγχρονους αρχιτέκτονες να εφαρμόζουν τα στοιχεία της φύσης στην αρχιτεκτονική και σε άλλους κλάδους πολύ πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Φυσικά πρωτότυπα τεχνικών εφευρέσεων

Το απλούστερο παράδειγμα της επιστήμης της βιονικής είναι η εφεύρεση των μεντεσέδων. Η στερέωση είναι γνωστή σε όλους, με βάση την αρχή της περιστροφής ενός τμήματος της δομής γύρω από ένα άλλο. Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται από τα κοχύλια για να ελέγχουν τις δύο βαλβίδες τους και να τις ανοίγουν ή να τις κλείνουν ανάλογα με τις ανάγκες. Τα γιγάντια ψάρια του Ειρηνικού φτάνουν τα μεγέθη των 15-20 cm. Οι μικροί εκπρόσωποι αυτού του είδους χρησιμοποιούν την ίδια μέθοδο στερέωσης των βαλβίδων.

Στην καθημερινή ζωή, χρησιμοποιούμε συχνά μια ποικιλία από τσιμπιδάκια. Το αιχμηρό ράμφος σε σχήμα λαβίδας του θεού γίνεται φυσικό ανάλογο μιας τέτοιας συσκευής. Αυτά τα πουλιά χρησιμοποιούν ένα λεπτό ράμφος, το κολλούν σε μαλακό χώμα και βγάζουν μικρά σκαθάρια, σκουλήκια κ.λπ.

Πολλά σύγχρονες συσκευέςκαι οι συσκευές είναι εξοπλισμένες με βεντούζες. Για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση του σχεδιασμού των ποδιών διαφόρων συσκευών κουζίνας για την αποφυγή ολίσθησης κατά τη λειτουργία. Επίσης, ειδικά παπούτσια καθαριστικών παραθύρων είναι εξοπλισμένα με βεντούζες. ουρανοξύστεςγια την ασφαλή στερέωσή τους. Αυτή η απλή συσκευή είναι επίσης δανεισμένη από τη φύση. Ο δεντροβάτραχος, έχοντας βεντούζες στα πόδια του, μένει ασυνήθιστα επιδέξια στα λεία και ολισθηρά φύλλα των φυτών και το χταπόδι τα χρειάζεται για στενή επαφή με τα θύματά του.

Μπορείτε να βρείτε πολλά τέτοια παραδείγματα. Η βιονική είναι ακριβώς η επιστήμη που βοηθά τους ανθρώπους να δανειστούν τεχνικές λύσεις από τη φύση για τις εφευρέσεις τους.

Ποιος έρχεται πρώτος - η φύση ή οι άνθρωποι;

Μερικές φορές συμβαίνει ότι μια ή η άλλη εφεύρεση της ανθρωπότητας έχει «κατοχυρωθεί» από καιρό από τη φύση. Δηλαδή, οι εφευρέτες, όταν δημιουργούν κάτι, δεν αντιγράφουν, αλλά βρίσκουν οι ίδιοι την τεχνολογία ή την αρχή λειτουργίας και αργότερα αποδεικνύεται ότι υπάρχει στη φύση εδώ και πολύ καιρό, και κάποιος θα μπορούσε απλά να το κατασκοπεύσει και να το υιοθετήσει .

Αυτό συνέβη με το συνηθισμένο κούμπωμα Velcro, το οποίο χρησιμοποιείται από ένα άτομο για να στερεώσει τα ρούχα. Έχει αποδειχθεί ότι τα άγκιστρα, παρόμοια με αυτά που βρίσκονται στο Velcro, χρησιμοποιούνται επίσης για τη σύνδεση λεπτών ράβδων μεταξύ τους.

Η δομή των καμινάδων εργοστασίων είναι παρόμοια με τους κοίλους μίσχους των δημητριακών. Ο διαμήκης οπλισμός που χρησιμοποιείται στους σωλήνες είναι παρόμοιος με τους κλώνους του σκληρυγχύματος στο στέλεχος. Ατσάλινα δαχτυλίδια ακαμψίας - διάκενα. Το λεπτό δέρμα στο εξωτερικό του στελέχους είναι ανάλογο της σπειροειδούς ενίσχυσης στη δομή των σωλήνων. Παρά την κολοσσιαία ομοιότητα της δομής, οι επιστήμονες επινόησαν ανεξάρτητα μια τέτοια μέθοδο για την κατασκευή σωλήνων εργοστασίων και μόνο αργότερα είδαν την ταυτότητα μιας τέτοιας δομής με φυσικά στοιχεία.

Βιονική και ιατρική

Η χρήση βιονικών στην ιατρική καθιστά δυνατή τη διάσωση της ζωής πολλών ασθενών. Συνεχείς εργασίες βρίσκονται σε εξέλιξη για τη δημιουργία τεχνητών οργάνων ικανών να λειτουργούν σε συμβίωση με το ανθρώπινο σώμα.

Ο Δανός Dennis Aabo ήταν ο πρώτος που το δοκίμασε. Έχασε το μισό του χέρι, αλλά πλέον έχει την ικανότητα να αντιλαμβάνεται αντικείμενα με το άγγιγμα με τη βοήθεια ιατρικής εφεύρεσης. Η πρόθεσή του συνδέεται με τις νευρικές απολήξεις του τραυματισμένου άκρου. Οι αισθητήρες τεχνητών δακτύλων είναι ικανοί να συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με το άγγιγμα αντικειμένων και να τις μεταδίδουν στον εγκέφαλο. Σχεδιασμός σε αυτή τη στιγμήδεν έχει ακόμη οριστικοποιηθεί, είναι πολύ δυσκίνητο, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση του στην καθημερινή ζωή, αλλά τώρα μπορούμε να ονομάσουμε μια τέτοια τεχνολογία πραγματική ανακάλυψη.

Όλη η έρευνα προς αυτή την κατεύθυνση βασίζεται εξ ολοκλήρου στην αντιγραφή φυσικών διεργασιών και μηχανισμών και στην τεχνική τους εφαρμογή. Αυτό είναι ιατρική βιονική. Οι κριτικές επιστημόνων λένε ότι η δουλειά τους θα καταστήσει σύντομα δυνατή την αντικατάσταση φθαρμένων ζωντανών ανθρώπινων οργάνων και τη χρήση μηχανικών πρωτοτύπων. Θα γίνει πραγματικά μεγαλύτερη ανακάλυψηστην ιατρική.

Η βιονική στην αρχιτεκτονική

Η αρχιτεκτονική και κατασκευαστική βιονική είναι ένας ειδικός κλάδος της βιονικής επιστήμης, έργο του οποίου είναι η οργανική επανένωση της αρχιτεκτονικής και της φύσης. Πρόσφατα, όλο και πιο συχνά κατά το σχεδιασμό μοντέρνα σχέδιαστραφούν σε βιονικές αρχές δανεισμένες από ζωντανούς οργανισμούς.

Σήμερα, η αρχιτεκτονική βιονική έχει γίνει ένα ξεχωριστό αρχιτεκτονικό στυλ. Γεννήθηκε από μια απλή αντιγραφή μορφών και τώρα το καθήκον αυτής της επιστήμης έχει γίνει να υιοθετήσει τις αρχές οργανωτικά χαρακτηριστικάκαι να τα εφαρμόσει τεχνικά.

Μερικές φορές έτσι αρχιτεκτονικό στυλονομάζεται οικολογικό στυλ. Αυτό συμβαίνει γιατί οι βασικοί κανόνες της βιονικής είναι:

• αναζήτηση βέλτιστων λύσεων.
• αρχή της εξοικονόμησης υλικών.
• την αρχή της μέγιστης φιλικότητας προς το περιβάλλον·
• αρχή της εξοικονόμησης ενέργειας.

Όπως μπορείτε να δείτε, η βιονική στην αρχιτεκτονική δεν είναι μόνο εντυπωσιακές μορφές, αλλά και προοδευτικές τεχνολογίες που καθιστούν δυνατή τη δημιουργία μιας δομής που να ανταποκρίνεται στις σύγχρονες απαιτήσεις.

Χαρακτηριστικά αρχιτεκτονικών βιονικών κτιρίων

Με βάση την προηγούμενη εμπειρία στην αρχιτεκτονική και την κατασκευή, μπορούμε να πούμε ότι όλες οι ανθρώπινες κατασκευές είναι εύθραυστες και βραχύβιες εάν δεν χρησιμοποιούν τους νόμους της φύσης. Τα βιονικά κτίρια, εκτός από εκπληκτικά σχήματα και τολμηρές αρχιτεκτονικές λύσεις, είναι ανθεκτικά και ικανά να αντέχουν σε δυσμενή φυσικά φαινόμενα και καταστροφές.

Στο εξωτερικό των κτιρίων που κατασκευάζονται σε αυτό το στυλ, διακρίνονται στοιχεία από ανάγλυφα, σχήματα και περιγράμματα, που αντιγράφονται επιδέξια από μηχανικούς σχεδιασμού από τη ζωή, φυσικά αντικείμενακαι υλοποιείται αριστοτεχνικά από αρχιτέκτονες και κατασκευαστές.

Αν ξαφνικά, όταν στοχάζεστε ένα αρχιτεκτονικό αντικείμενο, φαίνεται ότι κοιτάτε ένα έργο τέχνης, υπάρχει μεγάλη πιθανότητα μπροστά σας να βρίσκεται ένα κτίριο βιονικού ρυθμού. Παραδείγματα τέτοιων δομών μπορεί κανείς να δει σε όλες σχεδόν τις πρωτεύουσες των χωρών και τις μεγάλες τεχνολογικά προηγμένες πόλεις του κόσμου.

Σχεδιασμός για τη νέα χιλιετία

Πίσω στη δεκαετία του '90, μια Ισπανική ομάδα αρχιτεκτόνων δημιούργησε ένα κτιριακό έργο βασισμένο σε μια εντελώς νέα ιδέα. Πρόκειται για ένα κτίριο 300 ορόφων, το ύψος του οποίου θα ξεπεράσει τα 1200 μ. Προβλέπεται η κίνηση κατά μήκος αυτού του πύργου να γίνεται με τετρακόσιους κάθετους και οριζόντιους ανελκυστήρες, η ταχύτητα των οποίων είναι 15 m/s. Η χώρα που συμφώνησε να χορηγήσει αυτό το έργο ήταν η Κίνα. Η πολυπληθέστερη πόλη, η Σαγκάη, επιλέχθηκε για κατασκευή. Η υλοποίηση του έργου θα λύσει το δημογραφικό πρόβλημα της περιοχής.

Ο πύργος θα έχει μια εντελώς βιονική δομή. Οι αρχιτέκτονες πιστεύουν ότι μόνο αυτό μπορεί να εξασφαλίσει τη δύναμη και την ανθεκτικότητα της δομής. Το πρωτότυπο της κατασκευής είναι ένα κυπαρίσσι. Η αρχιτεκτονική σύνθεση δεν θα έχει μόνο ένα κυλινδρικό σχήμα, παρόμοιο με έναν κορμό δέντρου, αλλά και «ρίζες» - ένα νέο είδος βιονικού θεμελίου.

Το εξωτερικό κάλυμμα του κτιρίου είναι ένα πλαστικό και αναπνεύσιμο υλικό που μιμείται το φλοιό δέντρων. Το σύστημα κλιματισμού αυτής της κάθετης πόλης θα είναι ανάλογο με τη λειτουργία ρύθμισης της θερμότητας του δέρματος.

Σύμφωνα με επιστήμονες και αρχιτέκτονες, ένα τέτοιο κτίριο δεν θα παραμείνει το μοναδικό στο είδος του. Μετά την επιτυχή εφαρμογή, ο αριθμός των βιονικών κτιρίων στην αρχιτεκτονική του πλανήτη θα αυξηθεί.

Βιονικά κτίρια γύρω μας

Ποιες διάσημες δημιουργίες έχουν χρησιμοποιήσει την επιστήμη της βιονικής; Παραδείγματα τέτοιων δομών είναι εύκολο να βρεθούν. Πάρτε, για παράδειγμα, τη διαδικασία δημιουργίας του Πύργου του Άιφελ. Για πολύ καιρό υπήρχαν φήμες ότι αυτό το σύμβολο της Γαλλίας των 300 μέτρων κατασκευάστηκε σύμφωνα με τα σχέδια ενός άγνωστου Άραβα μηχανικού. Αργότερα, αποκαλύφθηκε η πλήρης αναλογία του με τη δομή της ανθρώπινης κνήμης.

Εκτός από τον Πύργο του Άιφελ, μπορείτε να βρείτε πολλά παραδείγματα βιονικών δομών σε όλο τον κόσμο:

• ανεγέρθηκε κατ' αναλογία με ένα λουλούδι λωτού.
• Εθνική Όπερα του Πεκίνου - απομίμηση σταγόνας νερού.
• Συγκρότημα κολύμβησης στο Πεκίνο. Εξωτερικά επαναλαμβάνει την κρυσταλλική δομή του πλέγματος νερού. Φοβερο σχεδιαστική λύσηΣυνδυάζει επίσης τη χρήσιμη ικανότητα της κατασκευής να συσσωρεύει ηλιακή ενέργεια και στη συνέχεια να τη χρησιμοποιεί για την τροφοδοσία όλων των ηλεκτρικών συσκευών που λειτουργούν στο κτίριο.
• Ο ουρανοξύστης Aqua μοιάζει με ρεύμα νερού που πέφτει. Βρίσκεται στο Σικάγο.
• Το σπίτι του ιδρυτή της αρχιτεκτονικής βιονικής, Antonio Gaudi, είναι μια από τις πρώτες βιονικές κατασκευές. Μέχρι σήμερα, έχει διατηρήσει την αισθητική του αξία και παραμένει ένα από τα πιο δημοφιλή τουριστικά αξιοθέατα στη Βαρκελώνη.

Γνώσεις που χρειάζονται όλοι

Συνοψίζοντας, μπορούμε να πούμε με ασφάλεια: όλα όσα μελετά η βιονική είναι σχετικά και απαραίτητα για την ανάπτυξη σύγχρονη κοινωνία. Όλοι πρέπει να εξοικειωθούν με τις επιστημονικές αρχές της βιονικής. Χωρίς αυτή την επιστήμη είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς την τεχνική πρόοδο σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Η Bionics είναι το μέλλον μας σε πλήρη αρμονία με τη φύση.

Η βιονική είναι μια επιστήμη που μελετά τη ζωντανή φύση με στόχο τη χρήση της αποκτηθείσας γνώσης πρακτικές δραστηριότητεςπρόσωπο. Προβλήματα βιονικής: η μελέτη των προτύπων δομής και λειτουργίας μεμονωμένων τμημάτων ζωντανών οργανισμών (νευρικό σύστημα, αναλυτές, φτερά, δέρμα) με στόχο τη δημιουργία σε αυτή τη βάση ενός νέου τύπου υπολογιστή, εντοπιστή, ιπτάμενων, κολυμβητικών συσκευών, και τα λοιπά.; Μελέτη βιοενέργειας για τη δημιουργία κινητήρων που μοιάζουν με μυϊκή απόδοση με καύσιμο. έρευνα στις διαδικασίες βιοσύνθεσης ουσιών με στόχο την ανάπτυξη σχετικών κλάδων της χημείας. Η βιονική σχετίζεται στενά με τους κλάδους της τεχνικής (ηλεκτρονική, επικοινωνίες, ναυτιλιακές υποθέσεις κ.λπ.) και τις φυσικές επιστήμες (ιατρική), καθώς και με την κυβερνητική (βλ.).

Η Βιονική (αγγλικά bionics, από το bion - ζωντανό πλάσμα, οργανισμός; Greek Bioo - live) είναι μια επιστήμη που μελετά τη ζωντανή φύση με στόχο τη χρήση της αποκτηθείσας γνώσης σε πρακτικές ανθρώπινες δραστηριότητες.

Ο όρος βιονική εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 1960, όταν ειδικοί από διάφορους τομείς συγκεντρώθηκαν σε ένα συμπόσιο στην Daytona (ΗΠΑ) πρότειναν το σύνθημα: «Τα ζωντανά πρωτότυπα είναι το κλειδί για τη νέα τεχνολογία». Η Βιονική ήταν ένα είδος γέφυρας που συνέδεε τη βιολογία με τα μαθηματικά, τη φυσική, τη χημεία και την τεχνολογία. Ένας από τους σημαντικότερους στόχους της βιονικής είναι να δημιουργήσει αναλογίες μεταξύ των φυσικοχημικών και πληροφοριακών διεργασιών που βρίσκονται στην τεχνολογία και των αντίστοιχων διεργασιών στη ζωντανή φύση. Ένας ειδικός στη βιονική έλκεται από την ποικιλία των «τεχνικών ιδεών» που αναπτύχθηκαν από τη ζωντανή φύση για πολλά εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης. Ξεχωριστή θέση μεταξύ των εργασιών της βιονικής κατέχει η ανάπτυξη και η κατασκευή συστημάτων ελέγχου και επικοινωνίας που βασίζονται στη χρήση γνώσεων από τη βιολογία. Αυτό είναι βιονική με τη στενή έννοια της λέξης. Η βιονική είναι σημαντική για την κυβερνητική, τη ραδιοηλεκτρονική, την αεροναυπηγική, τη βιολογία, την ιατρική, τη χημεία, την επιστήμη των υλικών, την κατασκευή και την αρχιτεκτονική κ.λπ. Τα καθήκοντα της βιονικής περιλαμβάνουν επίσης την ανάπτυξη βιολογικών μεθόδων εξόρυξης, τεχνολογίες για την παραγωγή πολύπλοκων ουσιών της οργανικής χημείας , οικοδομικά υλικά και επιστρώσεις, που χρησιμοποιεί Ζωντανή φύση. Η Βιονική διδάσκει την τέχνη της ορθολογικής αντιγραφής της ζωντανής φύσης, την έρευνα τεχνικές προδιαγραφέςπρόσφορη χρήση βιολογικών αντικειμένων, διεργασιών και φαινομένων.

Ενας από πιθανούς τρόπουςΕδώ είναι η λειτουργική (μαθηματική ή λογισμικό) μοντελοποίηση, η οποία συνίσταται στη μελέτη του δομικού διαγράμματος της διαδικασίας, των συναρτήσεων του αντικειμένου, των αριθμητικών χαρακτηριστικών αυτών των συναρτήσεων, του σκοπού τους και των αλλαγών με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η προσέγγιση καθιστά δυνατή τη μελέτη της διαδικασίας ενδιαφέροντος με τη χρήση μαθηματικών μέσων και την υλοποίηση της τεχνικής υλοποίησης του μοντέλου όταν η αποτελεσματικότητά του έχει εδραιωθεί κατ' αρχήν και απομένει να ελεγχθούν οι οικονομικές, ενεργειακές και άλλες δυνατότητες κατασκευής αυτού του είδους. μοντέλο χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα τεχνικά μέσα. Υπάρχει ένας άλλος τρόπος - φυσική και χημική μοντελοποίηση, όταν ένας ειδικός στον τομέα της βιονικής μελετά βιοχημικές και βιοφυσικές διεργασίες για να μελετήσει τις αρχές μετασχηματισμού (συμπεριλαμβανομένης της αποσύνθεσης και της σύνθεσης) των ουσιών που εμφανίζονται σε έναν ζωντανό οργανισμό. Αυτό το μονοπάτι συνδέεται στενότερα με χημικά-τεχνολογικά ζητήματα και ανοίγει νέες ευκαιρίες στην ανάπτυξη της ενέργειας και της χημείας των πολυμερών. Η τρίτη προσέγγιση που αναπτύχθηκε από τη βιονική είναι η άμεση χρήση ζωντανών συστημάτων και βιολογικών μηχανισμών σε τεχνικά συστήματα. Αυτή η προσέγγιση συνήθως ονομάζεται μέθοδος αντίστροφης μοντελοποίησης, καθώς σε αυτήν την περίπτωση ένας ειδικός βιονικών αναζητά τις δυνατότητες και τις συνθήκες προσαρμογής ζωντανών συστημάτων για την επίλυση αμιγώς μηχανικών προβλημάτων, με άλλα λόγια, προσπαθεί να προσομοιώσει μια τεχνική συσκευή ή διαδικασία σε ένα βιολογικό αντικείμενο. Αναδυόμενη ως απάντηση σε αιτήματα από την πρακτική, η βιονική λειτούργησε ως η αρχή της έρευνας που βασίζεται στην εφαρμογή της βιολογικής γνώσης σε όλους τους τομείς της τεχνολογίας. Το κύριο αποτέλεσμά του είναι να καθιερώσει τους πρώτους τρόπους για τη διαρκώς αυξανόμενη τεχνική γνώση της βιολογίας.

Βιονική (από το ελληνικό biōn - στοιχείο ζωής, κυριολεκτικά - ζωντανός)

μια επιστήμη που συνορεύει με τη βιολογία και την τεχνολογία, που λύνει μηχανολογικά προβλήματα που βασίζεται σε ανάλυση της δομής και των ζωτικών λειτουργιών των οργανισμών. Η Β. σχετίζεται στενά με τη βιολογία, τη φυσική, τη χημεία, την κυβερνητική και τις επιστήμες μηχανικής - ηλεκτρονικά, πλοήγηση, επικοινωνίες, ναυτιλιακές υποθέσειςκαι τα λοιπά.

Η ιδέα της χρήσης της γνώσης για τη ζωντανή φύση για την επίλυση προβλημάτων μηχανικής ανήκει στον Λεονάρντο ντα Βίντσι, ο οποίος προσπάθησε να κατασκευάσει ένα αεροσκάφος με φτερά που χτυπάνε, όπως αυτά των πτηνών - ένα ορνιθόπτερο. Η εμφάνιση της κυβερνητικής (Βλ. Κυβερνητική), λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές αρχές ελέγχου και επικοινωνίας σε ζωντανούς οργανισμούς και μηχανές, έγινε κίνητρο για μια ευρύτερη μελέτη της δομής και των λειτουργιών των ζωντανών συστημάτων, προκειμένου να διευκρινιστεί η κοινότητά τους με τα τεχνικά συστήματα, καθώς και να χρησιμοποιηθούν οι πληροφορίες που αποκτήθηκαν για τους ζωντανούς οργανισμούς. δημιουργία νέων συσκευών, μηχανισμών, υλικών κλπ. .Π. Το 1960, πραγματοποιήθηκε το πρώτο συμπόσιο βιοχημείας στην Daytona (ΗΠΑ), το οποίο επισημοποίησε τη γέννηση μιας νέας επιστήμης.

Οι κύριοι τομείς εργασίας στη βιολογία καλύπτουν τα ακόλουθα προβλήματα: τη μελέτη του νευρικού συστήματος ανθρώπων και ζώων και τη μοντελοποίηση νευρικών κυττάρων - νευρώνων - και νευρωνικών δικτύων για περαιτέρω βελτίωση τεχνολογία υπολογιστώνκαι ανάπτυξη νέων στοιχείων και συσκευών αυτοματισμού και τηλεμηχανικής (neurobionics). έρευνα στα αισθητήρια όργανα και άλλα συστήματα αντίληψης των ζωντανών οργανισμών με σκοπό την ανάπτυξη νέων αισθητήρων και συστημάτων ανίχνευσης· μελέτη των αρχών προσανατολισμού, θέσης και πλοήγησης σε διάφορα ζώα για τη χρήση αυτών των αρχών στην τεχνολογία. μελέτη των μορφολογικών, φυσιολογικών, βιοχημικών χαρακτηριστικών των ζωντανών οργανισμών για την προβολή νέων τεχνικών και επιστημονικών ιδεών.

Μελέτες για το νευρικό σύστημα έχουν δείξει ότι έχει μια σειρά από σημαντικά και πολύτιμα χαρακτηριστικά και πλεονεκτήματα σε σχέση με όλες τις πιο σύγχρονες υπολογιστικές συσκευές. Αυτά τα χαρακτηριστικά, η μελέτη των οποίων είναι πολύ σημαντική για την περαιτέρω βελτίωση των συστημάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών, είναι τα ακόλουθα: 1) Πολύ τέλεια και ευέλικτη αντίληψη των εξωτερικών πληροφοριών, ανεξάρτητα από τη μορφή με την οποία φθάνουν (π.χ. χειρόγραφο, γραμματοσειρά, χρώμα κειμένου, σχέδια, χροιά και άλλα χαρακτηριστικά φωνής, κ.λπ.). 2) Υψηλή αξιοπιστία, που υπερβαίνει σημαντικά την αξιοπιστία των τεχνικών συστημάτων (τα τελευταία αποτυγχάνουν όταν ένα ή περισσότερα μέρη σπάσουν στο κύκλωμα· εάν πεθάνουν εκατομμύρια νευρικά κύτταρα από τα δισεκατομμύρια που συνθέτουν τον εγκέφαλο, η λειτουργικότητα του συστήματος διατηρείται). 3) Μικροσκοπικά στοιχεία του νευρικού συστήματος: με τον αριθμό των στοιχείων 10 10 - 10 11 όγκος ανθρώπινου εγκεφάλου 1,5 dm 3.Μια συσκευή τρανζίστορ με τον ίδιο αριθμό στοιχείων θα καταλάμβανε όγκο αρκετών εκατοντάδων ή και χιλιάδων m 3. 4) Οικονομική λειτουργία: η κατανάλωση ενέργειας από τον ανθρώπινο εγκέφαλο δεν ξεπερνά τις πολλές δεκάδες Τρ. 5) Υψηλός βαθμόςαυτοοργάνωση του νευρικού συστήματος, γρήγορη προσαρμογή σε νέες καταστάσεις, σε αλλαγές στα προγράμματα δραστηριοτήτων.

Οι προσπάθειες μοντελοποίησης του νευρικού συστήματος των ανθρώπων και των ζώων ξεκίνησαν με την κατασκευή αναλόγων νευρώνων και των δικτύων τους. Αναπτηγμένος Διάφοροι τύποιτεχνητοί νευρώνες ( ρύζι. 1 ). Έχουν δημιουργηθεί τεχνητά «νευρικά δίκτυα» που είναι ικανά να αυτοοργανώνονται, δηλαδή να επιστρέφουν σε σταθερές καταστάσεις όταν τεθούν εκτός ισορροπίας. Η μελέτη της μνήμης (Βλ. Μνήμη) και άλλων ιδιοτήτων του νευρικού συστήματος είναι ο κύριος τρόπος δημιουργίας μηχανών «σκέψης» για την αυτοματοποίηση πολύπλοκων διαδικασιών παραγωγής και διαχείρισης. Η μελέτη των μηχανισμών που διασφαλίζουν την αξιοπιστία του νευρικού συστήματος είναι πολύ σημαντική για την τεχνολογία, γιατί η επίλυση αυτού του πρωταρχικού τεχνικού προβλήματος θα παράσχει το κλειδί για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας ορισμένων τεχνικών συστημάτων (για παράδειγμα, εξοπλισμός αεροσκαφών που περιέχει 10 5 ηλεκτρονικά στοιχεία).

Έρευνα συστημάτων αναλυτών. Κάθε Αναλυτής ζώων και ανθρώπων, που αντιλαμβάνεται διάφορα ερεθίσματα (φως, ήχος κ.λπ.), αποτελείται από έναν υποδοχέα (ή αισθητήριο όργανο), μονοπάτια και ένα εγκεφαλικό κέντρο. Πρόκειται για πολύ περίπλοκους και ευαίσθητους σχηματισμούς που δεν έχουν όμοιο μεταξύ των τεχνικών συσκευών. Μικροσκοπικοί και αξιόπιστοι αισθητήρες, όχι κατώτεροι σε ευαισθησία, για παράδειγμα, από το μάτι, το οποίο αντιδρά σε μεμονωμένα κβάντα φωτός, το ευαίσθητο στη θερμότητα όργανο ενός κροταλία, που διακρίνει τις αλλαγές θερμοκρασίας 0,001 ° C ή το ηλεκτρικό όργανο του ψαριού, που αντιλαμβάνεται τα δυναμικά σε κλάσματα μικροβολτ, θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά την τεχνολογική πρόοδο και την επιστημονική έρευνα.

Μέσω του πιο σημαντικού αναλυτή - του οπτικού - η πλειοψηφία των πληροφοριών εισέρχεται στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Από μηχανικής άποψης, τα ακόλουθα χαρακτηριστικά του οπτικού αναλυτή είναι ενδιαφέροντα: ένα ευρύ φάσμα ευαισθησίας - από μεμονωμένα κβάντα έως έντονες ροές φωτός. αλλαγή στην καθαρότητα της όρασης από το κέντρο στην περιφέρεια. συνεχής παρακολούθηση κινούμενων αντικειμένων. προσαρμογή σε μια στατική εικόνα (για να δείτε ένα ακίνητο αντικείμενο, το μάτι κάνει μικρές ταλαντευτικές κινήσεις με συχνότητα 1-150 Hz). Για τεχνικούς σκοπούς, η ανάπτυξη ενός τεχνητού αμφιβληστροειδούς παρουσιάζει ενδιαφέρον. (Ο αμφιβληστροειδής είναι ένας πολύ περίπλοκος σχηματισμός· για παράδειγμα, το ανθρώπινο μάτι έχει 10 8 φωτοϋποδοχείς, οι οποίοι συνδέονται με τον εγκέφαλο χρησιμοποιώντας 10 6 γαγγλιακά κύτταρα.) Μια εκδοχή του τεχνητού αμφιβληστροειδούς (παρόμοιος με τον αμφιβληστροειδή ενός ματιού βατράχου) αποτελείται από από 3 στρώματα: το πρώτο περιλαμβάνει 1800 κύτταρα φωτοϋποδοχέα, το δεύτερο - "νευρώνες" που αντιλαμβάνονται θετικά και ανασταλτικά σήματα από φωτοϋποδοχείς και καθορίζουν την αντίθεση της εικόνας. στο τρίτο στρώμα υπάρχουν 650 «κελιά» των πέντε ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ. Αυτές οι μελέτες καθιστούν δυνατή τη δημιουργία συσκευών παρακολούθησης αυτόματης αναγνώρισης. Η μελέτη της αίσθησης του χωρικού βάθους όταν βλέπει κανείς με ένα μάτι (μονοφθάλμια όραση) κατέστησε δυνατή τη δημιουργία ενός χωρομετρητή βάθους για την ανάλυση αεροφωτογραφιών.

Γίνονται εργασίες για τη μίμηση του ακουστικού αναλυτή ανθρώπων και ζώων. Αυτός ο αναλυτής είναι επίσης πολύ ευαίσθητος - τα άτομα με οξεία ακοή αντιλαμβάνονται τον ήχο όταν η πίεση στον ακουστικό πόρο κυμαίνεται κατά περίπου 10 µn/m 2 (0,0001 din/cm 2). Είναι επίσης τεχνικά ενδιαφέρον να μελετηθεί ο μηχανισμός μετάδοσης πληροφοριών από το αυτί στην ακουστική περιοχή του εγκεφάλου. Μελετούν τα οσφρητικά όργανα των ζώων για να δημιουργήσουν μια «τεχνητή μύτη» - ηλεκτρονική συσκευήγια την ανάλυση μικρών συγκεντρώσεων οσμών ουσιών στον αέρα ή το νερό [μερικά ψάρια αισθάνονται συγκέντρωση μιας ουσίας πολλών mg/m 3(mcg/μεγάλο)]. Πολλοί οργανισμοί έχουν αναλυτικά συστήματα που δεν διαθέτουν οι άνθρωποι. Για παράδειγμα, μια ακρίδα έχει ένα φυμάτιο στο 12ο τμήμα της κεραίας που αντιλαμβάνεται την υπέρυθρη ακτινοβολία και οι ακτίνες έχουν κανάλια στο κεφάλι και στο μπροστινό μέρος του σώματος που αντιλαμβάνονται αλλαγές θερμοκρασίας 0,1 ° C. Τα σαλιγκάρια και τα μυρμήγκια είναι ευαίσθητα στη ραδιενεργή ακτινοβολία. Τα ψάρια, προφανώς, αντιλαμβάνονται τα αδέσποτα ρεύματα που προκαλούνται από τον ηλεκτρισμό του αέρα (αυτό αποδεικνύεται από τα ψάρια που κινούνται σε βάθη πριν από μια καταιγίδα). Τα κουνούπια κινούνται κατά μήκος κλειστών διαδρομών εντός τεχνητών μαγνητικό πεδίο. Μερικά ζώα αισθάνονται καλά τις δονήσεις υπερήχων και υπερήχων. Μερικές μέδουσες ανταποκρίνονται σε δονήσεις υπερήχων που συμβαίνουν πριν από μια καταιγίδα. Οι νυχτερίδες εκπέμπουν υπερηχητικούς κραδασμούς στην περιοχή από 45-90 kHz, οι σκώροι με τους οποίους τρέφονται έχουν όργανα ευαίσθητα σε αυτά τα κύματα. Οι κουκουβάγιες διαθέτουν επίσης «δέκτη υπερήχων» για την ανίχνευση των νυχτερίδων.

Είναι πιθανώς πολλά υποσχόμενο να σχεδιάσουμε όχι μόνο τεχνικά ανάλογα οργάνων αίσθησης των ζώων, αλλά και τεχνικά συστήματα με βιολογικά ευαίσθητα στοιχεία (για παράδειγμα, τα μάτια μιας μέλισσας για την ανίχνευση υπεριωδών ακτίνων και τα μάτια μιας κατσαρίδας για την ανίχνευση υπέρυθρων ακτίνων).

Μεγάλη σημασία στον τεχνικό σχεδιασμό έχουν τα λεγόμενα. Perceptrons - Συστήματα «αυτοεκμάθησης» που εκτελούν λογικές λειτουργίες αναγνώρισης και ταξινόμησης. Αντιστοιχούν σε κέντρα του εγκεφάλου όπου επεξεργάζονται οι λαμβανόμενες πληροφορίες. Η περισσότερη έρευνα είναι αφιερωμένη στην αναγνώριση οπτικών, ήχου ή άλλων εικόνων, δηλαδή στον σχηματισμό ενός σήματος ή ενός κώδικα που αντιστοιχεί μοναδικά σε ένα αντικείμενο. Η αναγνώριση πρέπει να πραγματοποιείται ανεξάρτητα από τις αλλαγές στην εικόνα (για παράδειγμα, τη φωτεινότητα, το χρώμα της κ.λπ.) διατηρώντας παράλληλα τη βασική της σημασία. Τέτοιες αυτοοργανωμένες γνωστικές συσκευές λειτουργούν χωρίς προηγούμενο προγραμματισμό με σταδιακή εκπαίδευση που πραγματοποιείται από έναν άνθρωπο χειριστή. Παρουσιάζει εικόνες, σηματοδοτεί σφάλματα και ενισχύει τις σωστές απαντήσεις. Η συσκευή εισόδου του perceptron είναι το αντιληπτικό πεδίο του υποδοχέα. κατά την αναγνώριση οπτικών αντικειμένων, είναι ένα σύνολο φωτοκυττάρων.

Μετά από μια περίοδο «εκπαίδευσης», το perceptron μπορεί να πάρει ανεξάρτητες αποφάσεις. Με βάση τα perceptrons, δημιουργούνται συσκευές για την ανάγνωση και αναγνώριση κειμένου, σχεδίων, ανάλυσης παλμογράφων, ακτινογραφιών κ.λπ.

Η μελέτη των συστημάτων ανίχνευσης, πλοήγησης και προσανατολισμού σε πτηνά, ψάρια και άλλα ζώα είναι επίσης ένα από τα σημαντικά καθήκοντα της βιολογίας, επειδή μικροσκοπικά και ακριβή συστήματα αντίληψης και ανάλυσης που βοηθούν τα ζώα να πλοηγηθούν, να βρουν θήραμα και να μεταναστεύσουν χιλιάδες χλμ(βλ. Μεταναστεύσεις ζώων), μπορεί να βοηθήσει στη βελτίωση των οργάνων που χρησιμοποιούνται στην αεροπορία, τις ναυτιλιακές υποθέσεις κ.λπ. Έχει βρεθεί εντοπισμός υπερήχων σε νυχτερίδες και σε ορισμένα θαλάσσια ζώα (ψάρια, δελφίνια). Οι θαλάσσιες χελώνες είναι γνωστό ότι κολυμπούν στη θάλασσα για αρκετές χιλιάδες χλμκαι επιστρέφετε πάντα για να γεννήσετε αυγά στο ίδιο μέρος στην ακτή. Πιστεύεται ότι έχουν δύο συστήματα: προσανατολισμό μεγάλης εμβέλειας με αστέρια και προσανατολισμό μικρής εμβέλειας με μυρωδιά (χημεία παράκτιων υδάτων). Το αρσενικό νυχτερινό παγώνι πεταλούδα αναζητά ένα θηλυκό σε απόσταση έως και 10 χλμ.Οι μέλισσες και οι σφήκες πλοηγούνται καλά στον ήλιο. Η έρευνα σε αυτά τα πολλά και ποικίλα συστήματα ανίχνευσης έχει πολλά να προσφέρει η τεχνολογία.

Η μελέτη των μορφολογικών χαρακτηριστικών των ζωντανών οργανισμών παρέχει επίσης νέες ιδέες για τον τεχνικό σχεδιασμό. Έτσι, η μελέτη της δομής του δέρματος των υδρόβιων ζώων υψηλής ταχύτητας (για παράδειγμα, το δέρμα ενός δελφινιού δεν είναι βρεγμένο και έχει μια ελαστική-ελαστική δομή, η οποία εξασφαλίζει την εξάλειψη των τυρβωδών αναταράξεων και την ολίσθηση με ελάχιστη αντίσταση) κατέστησε δυνατή την αύξηση της ταχύτητας των πλοίων. Έχει δημιουργηθεί ένα ειδικό κάλυμμα - τεχνητό δέρμα "laminflo" ( ρύζι. 2 ), γεγονός που επέτρεψε την αύξηση της ταχύτητας των θαλάσσιων σκαφών κατά 15-20%. Τα δίπτερα έντομα έχουν εξαρτήματα - halteres, τα οποία δονούνται συνεχώς μαζί με τα φτερά. Όταν αλλάζει η κατεύθυνση της πτήσης, η κατεύθυνση κίνησης των halteres δεν αλλάζει, ο μίσχος που τα συνδέει με το σώμα τεντώνεται και το έντομο λαμβάνει ένα σήμα για να αλλάξει την κατεύθυνση της πτήσης. Το γυροτρόνιο είναι χτισμένο σε αυτήν την αρχή ( ρύζι. 3 ) - ένας δονητής περόνης που παρέχει υψηλή σταθεροποίηση της κατεύθυνσης πτήσης του αεροσκάφους σε υψηλές ταχύτητες. Ένα αεροσκάφος με γυρότρον μπορεί να ανακτηθεί αυτόματα από μια περιστροφή. Το πέταγμα των εντόμων συνοδεύεται από χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Ένας από τους λόγους για αυτό είναι ειδικό σχήμακινήσεις φτερών, σε σχήμα οκτώ.

Οι ανεμόμυλοι με κινούμενα πτερύγια που έχουν αναπτυχθεί βάσει αυτής της αρχής είναι πολύ οικονομικοί και μπορούν να λειτουργήσουν σε χαμηλές ταχύτητες ανέμου. Νέες αρχές πτήσης, κίνηση χωρίς τροχό, κατασκευή ρουλεμάν, διάφοροι χειριστές κ.λπ. αναπτύσσονται με βάση τη μελέτη της πτήσης των πτηνών και των εντόμων, την κίνηση των ζώων που πηδούν, τη δομή των αρθρώσεων κ.λπ. Η ανάλυση της δομής του οστού, που εξασφαλίζει τη μεγαλύτερη ελαφρότητα και ταυτόχρονα αντοχή του, μπορεί να ανοίξει νέες δυνατότητες στην κατασκευή κ.λπ.

Η νέα τεχνολογία που βασίζεται σε βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στους οργανισμούς είναι επίσης, ουσιαστικά, πρόβλημα Β. Από αυτή την άποψη, η μελέτη των διεργασιών βιοσύνθεσης έχει μεγάλη σημασία. βιοενέργεια (Βλ. Βιοενέργεια), επειδή Οι ενεργειακά βιολογικές διεργασίες (για παράδειγμα, η μυϊκή σύσπαση) είναι εξαιρετικά οικονομικές. Ταυτόχρονα με την πρόοδο της τεχνολογίας, που διασφαλίζεται από τις επιτυχίες της βιολογίας, ωφελεί και την ίδια τη βιολογία, γιατί βοηθά στην ενεργή κατανόηση και μοντελοποίηση ορισμένων βιολογικών φαινομένων ή δομών (βλ. Μοντελοποίηση). Δείτε επίσης Cybernetics, Εμβιομηχανική, Βιοανάδραση.

Λιτ.:Μοντελοποίηση στη βιολογία, μτφρ. από τα αγγλικά, εκδ. N. A. Bernstein, M., 1963: Parin V. V. and Baevsky R. M., Cybernetics in medicine and physiology, M., 1963; Ζητήματα βιονικής. Σάβ. άρθρ., αντιπρ. εκδ. M. G. Gaase-Rapoport, Μ., 1967; Martek V., Bionics, μτφρ. from English, Μ., 1967; Kreizmer L.P., Sochivko V.P., Bionics, 2nd ed., Μ., 1968; Braines S.N., Svechinsky V.B., Problems of neurocybernetics and neurobionics, M., 1968: Bibliographic index on bionics, M., 1965.

R. M. Baevsky.

Ρύζι. 1. Σχηματική αναπαράσταση ενός νευρώνα (αριστερά), το μοντέλο του (στη μέση) και ηλεκτρικό διάγραμμα ενός τεχνητού νευρώνα (δεξιά): 1 - κυτταρικό σώμα. 2 - δενδρίτες. 3 - άξονας; 4 - εξασφαλίσεις. 5 - τερματική διακλάδωση του άξονα. Pn, Pi, P2, P1 - είσοδοι νευρώνων. S n, S i, S 2, S 1 - συναπτικές επαφές. P - σήμα εξόδου. K - τιμή κατωφλίου του σήματος. R1 - R6, Rm - αντίσταση; C 1 - C 3, C m - πυκνωτές; T 1 -T 3 - τρανζίστορ. D - δίοδος.

Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. - Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. 1969-1978 .

Δείτε τι είναι το "Bionics" σε άλλα λεξικά:

- [Λεξικό ξένων λέξεων της ρωσικής γλώσσας

- [από το βιο... και (ηλεκτρονική)], μια επιστήμη που μελετά τους ζωντανούς οργανισμούς προκειμένου να χρησιμοποιήσει τα αποτελέσματα της γνώσης των μηχανισμών λειτουργίας τους στο σχεδιασμό μηχανών και στη δημιουργία νέων τεχνικών συστημάτων. Για παράδειγμα, βιονικά δεδομένα που λαμβάνονται από... ... Οικολογικό λεξικό

βιονική- Ετυμολογία. Προέρχεται από την ελληνική. βιολογική ζωή. Κατηγορία. Επιστημονική πειθαρχία. Ιδιαιτερότητα. Μελετά τις αρχές λειτουργίας των ζωντανών συστημάτων για χρήση στον τομέα της μηχανικής πρακτικής. Άρχισε να σχηματίζεται τη δεκαετία του '60. ΧΧ αιώνα Η κύρια μέθοδος...... Μεγάλη ψυχολογική εγκυκλοπαίδεια

Στούλνικοφ Μαξίμ

Ερευνητική εργασία με θέμα "Βιονική - η επιστήμη των μεγαλύτερων δυνατοτήτων"

Κατεβάστε:

Προεπισκόπηση:

Περιφερειακό επιστημονικό και πρακτικό συνέδριο

στο πλαίσιο του περιφερειακού φόρουμ νεολαίας

"Το μέλλον είμαστε εμείς!"

Κατεύθυνση Φυσικών Επιστημών (φυσική, βιολογία)

Ερευνητική εργασία για το θέμα

"Βιονική - η επιστήμη των μεγαλύτερων δυνατοτήτων"

Δημοτικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Προϋπολογισμού "Οργανωμένο Σχολείο Νο. 7" στο Petrovsk, Περιφέρεια Σαράτοφ

Ηγέτες:

Filyanina Olga Alexandrovna,

Καθηγήτρια Χημείας και Βιολογίας

Gerasimova Natalya Anatolevna,

Καθηγήτρια μαθηματικών και φυσικής,

Petrovsk

Απρίλιος 2014

1. Εισαγωγή σελ. 3-4
2. Από την αρχαιότητα στη νεωτερικότητα. σελ. 5-6
3. Τμήματα Βιονικής:

3.1. αρχιτεκτονική και κατασκευαστική βιονική· σελ. 6-8

3.2. εμβιομηχανική; σελ.8-12

3.3. νευροβιονική. σελ.13-14

4. Υπέροχα μικρά πράγματα, «ορισμένα από τη φύση». σελ. 14-15

5. Συμπέρασμα σελίδα 16

6. Βιβλιογραφία και χρησιμοποιημένοι πόροι του Διαδικτύου. σελίδα 16

Πουλί -

Ενεργός

Σύμφωνα με τον μαθηματικό νόμο

εργαλείο,

Για να γίνει αυτό,

στην ανθρώπινη δύναμη...

Λεονάρντο Ντα Βίντσι.

Θα θέλατε να πετάξετε πάνω από αυτοκίνητα με ένα άλμα, να κινηθείτε σαν Spider-Man, να εντοπίσετε εχθρούς αρκετά χιλιόμετρα μακριά και να λυγίσετε ατσάλινες δοκούς με τα χέρια σας; Πρέπει να υποθέσουμε ότι ναι, αλλά, δυστυχώς, αυτό δεν είναι ρεαλιστικό. Δεν είναι ρεαλιστικό προς το παρόν...

Από τη δημιουργία του κόσμου, ο άνθρωπος ενδιαφέρθηκε για πολλά πράγματα: γιατί το νερό είναι υγρό, γιατί η μέρα ακολουθεί τη νύχτα, γιατί μυρίζουμε το άρωμα των λουλουδιών κ.λπ. Φυσικά, ο άνθρωπος προσπάθησε να βρει μια εξήγηση για αυτό. Αλλά όσο περισσότερα μάθαινε, τόσο περισσότερα ερωτήματα δημιουργήθηκαν στο μυαλό του: μπορεί ένας άνθρωπος να πετάξει σαν πουλί, να κολυμπήσει σαν ψάρι, πώς «ξέρουν» τα ζώα για την προσέγγιση μιας καταιγίδας, για έναν επικείμενο σεισμό, για μια επερχόμενη ηφαιστειακή έκρηξη , είναι δυνατή η δημιουργία τεχνητής νοημοσύνης;

Υπάρχουν πολλές ερωτήσεις «γιατί» συχνά αυτές οι ερωτήσεις δεν ερμηνεύονται επιστημονικά, προκαλώντας μυθοπλασία και δεισιδαιμονίες. Για να γίνει αυτό, πρέπει να έχετε καλές γνώσεις σε πολλούς τομείς: φυσική και χημεία, αστρονομία και βιολογία, γεωγραφία και οικολογία, μαθηματικά και τεχνολογία, ιατρική και διάστημα.

Υπάρχει μια επιστήμη που θα συνδύαζε τα πάντα και θα μπορούσε να συνδυάσει τα αταίριαστα; Αποδεικνύεται ότι υπάρχει!

Είδος η έρευνά μου - η επιστήμη της βιονικής - " BIO Logia» και «Tech NIKA».

Σκοπός της ερευνητικής εργασίας:την ανάγκη για την εμφάνιση της επιστήμης της βιονικής, τις δυνατότητές της και τα όρια εφαρμογής της.

Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να βάλετε μια σειράκαθήκοντα:

1. Μάθετε τι είναι η «βιονική».

2. Ανιχνεύστε την ιστορία της ανάπτυξης της επιστήμης της «Βιονικής»: από την αρχαιότητα έως τη νεωτερικότητα και τη σχέση της με άλλες επιστήμες.

3. Προσδιορίστε τις κύριες ενότητες της βιονικής.

4. Για τι πρέπει να ευχαριστήσουμε τη φύση: τις ανοιχτές δυνατότητες και τα μυστήρια της βιονικής.

Ερευνητικές μέθοδοι:

Θεωρητικός:

- μελέτη επιστημονικών άρθρων, βιβλιογραφίας για το θέμα.

Πρακτικός:

Παρατήρηση;

Γενίκευση.

Πρακτική σημασία.

Νομίζω ότι η δουλειά μου θα είναι χρήσιμη και ενδιαφέρουσα σε ένα ευρύ φάσμα μαθητών και καθηγητών, αφού όλοι ζούμε στη φύση σύμφωνα με τους νόμους που αυτή δημιούργησε. Ένα άτομο πρέπει μόνο να κυριαρχήσει επιδέξια στη γνώση για να μεταφράσει στην τεχνολογία όλες τις συμβουλές της φύσης και να αποκαλύψει τα μυστικά της.

Από την αρχαιότητα μέχρι τη σύγχρονη εποχή

Η βιονική, μια εφαρμοσμένη επιστήμη που μελετά τη δυνατότητα συνδυασμού ζωντανών οργανισμών και τεχνικών συσκευών, αναπτύσσεται με πολύ γρήγορους ρυθμούς σήμερα.

Η επιθυμία να έχουμε ικανότητες που ξεπερνούν αυτές που μας έχει χαρίσει η φύση βρίσκεται βαθιά μέσα σε κάθε άνθρωπο - οποιοσδήποτε γυμναστής ή πλαστικός χειρουργός θα το επιβεβαιώσει. Το σώμα μας έχει απίστευτη προσαρμοστικότητα, αλλά υπάρχουν κάποια πράγματα που δεν μπορούν να κάνουν. Για παράδειγμα, δεν ξέρουμε πώς να μιλήσουμε σε αυτούς που δεν έχουν ακουστικό, δεν μπορούμε να πετάξουμε. Γι' αυτό χρειαζόμαστε τηλέφωνα και αεροπλάνα. Για να αντισταθμίσουν τις ατέλειές τους, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν εδώ και καιρό διάφορες «εξωτερικές» συσκευές, αλλά με την ανάπτυξη της επιστήμης, τα εργαλεία σταδιακά έγιναν μικρότερα και έγιναν πιο κοντά μας.

Επιπλέον, όλοι γνωρίζουν ότι αν συμβεί κάτι στο σώμα του, οι γιατροί θα πραγματοποιήσουν «επισκευές» χρησιμοποιώντας τις πιο σύγχρονες ιατρικές τεχνολογίες.

Αν συνδυάσουμε αυτές τις δύο απλές έννοιες, μπορούμε να πάρουμε μια ιδέα για το επόμενο βήμα στην ανθρώπινη εξέλιξη. Στο μέλλον, οι γιατροί όχι μόνο θα μπορούν να αποκαθιστούν «κατεστραμμένους» ή «εκτός λειτουργίας» οργανισμούς, αλλά θα αρχίσουν να βελτιώνουν ενεργά τους ανθρώπους, καθιστώντας τους πιο δυνατούς και ταχύτερους από ό,τι διαχειρίζεται η φύση. Αυτή είναι ακριβώς η ουσία της βιονικής και σήμερα βρισκόμαστε στο κατώφλι της εμφάνισης ενός νέου τύπου ανθρώπου. Ίσως κάποιος από εμάς να γίνει αυτό...

Ο Λεονάρντο ντα Βίντσι θεωρείται ο γενάρχης της βιονικής. Τα σχέδιά του και τα διαγράμματα του αεροσκάφους βασίστηκαν στη δομή του φτερού ενός πουλιού. Στην εποχή μας, σύμφωνα με τα σχέδια του Leonardo da Vinci, η μοντελοποίηση πραγματοποιήθηκε επανειλημμέναορνιθόπτερα (από τα ελληνικά órnis, γένος órnithos - πουλί και pterón - φτερό),τροχός κανονίζων την ταχύτητα , ένα βαρύτερο από τον αέρα αεροσκάφος με πτερύγια). Μεταξύ των ζωντανών πλασμάτων, τα πουλιά, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν τις κινήσεις των φτερών τους για να πετάξουν.

Μεταξύ των σύγχρονων επιστημόνων, μπορεί κανείς να ονομάσει το όνομα του Osip M.R. Delgado.

Με τη βοήθεια των ραδιοηλεκτρονικών του συσκευών μελέτησε τα νευρολογικά και φυσικά χαρακτηριστικά των ζώων. Και στη βάση τους προσπάθησα να αναπτύξω αλγόριθμους για τον έλεγχο των ζωντανών οργανισμών.

Βιονική (από το ελληνικό Biōn - στοιχείο της ζωής, κυριολεκτικά - ζωντανός), μια επιστήμη που συνορεύει με τη βιολογία και την τεχνολογία, που λύνει μηχανικά προβλήματα με βάση τη μοντελοποίηση της δομής και των ζωτικών λειτουργιών των οργανισμών. Η βιονική σχετίζεται στενά με τη βιολογία, τη φυσική, τη χημεία, την κυβερνητική και τις επιστήμες μηχανικής - ηλεκτρονικά, ναυσιπλοΐα, επικοινωνίες, ναυτιλιακές υποθέσεις κ.λπ. /BSE.1978/

Το επίσημο έτος γέννησης των βιονικών θεωρείται ότι είναι 1960 Οι βιονικοί επιστήμονες επέλεξαν ως έμβλημά τους ένα νυστέρι και ένα συγκολλητικό σίδερο που συνδέονται με ένα αναπόσπαστο σημάδι και το μότο τους είναι «Τα ζωντανά πρωτότυπα είναι το κλειδί για τη νέα τεχνολογία».

Πολλά βιονικά μοντέλα, πριν λάβουν τεχνική υλοποίηση, ξεκινούν τη ζωή τους σε έναν υπολογιστή, όπου συντάσσεται ένα πρόγραμμα υπολογιστή - ένα βιονικό μοντέλο.

Σήμερα η βιονική έχει πολλές κατευθύνσεις.

Τμήματα Βιονικής

1. Αρχιτεκτονική και κατασκευαστική βιονική.

Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα αρχιτεκτονικής και κατασκευαστικής βιονικής - πλήρεςαναλογία της δομής των στελεχών δημητριακώνκαι σύγχρονα πολυώροφα κτίρια. Οι μίσχοι των φυτών δημητριακών αντέχουν βαρέα φορτίακαι ταυτόχρονα να μην σπάσει κάτω από το βάρος της ταξιανθίας. Αν ο άνεμος τα λυγίσει στο έδαφος, αποκαθιστούν γρήγορα την κατακόρυφη θέση τους. Ποιο είναι το μυστικό; Αποδεικνύεται ότι η δομή τους είναι παρόμοια με το σχεδιασμό των σύγχρονων πολυώροφων κτιρίων.εργοστασιακών σωλήνων - ένα από τα τελευταία επιτεύγματα της μηχανικής σκέψης.

Οι διάσημοι Ισπανοί αρχιτέκτονες M.R. Οι Cervera και H. Ploz, ενεργοί υποστηρικτές της βιονικής, άρχισαν να ερευνούν «δυναμικές δομές» το 1985 και το 1991 οργάνωσαν την «Κοινωνία για την Υποστήριξη της Καινοτομίας στην Αρχιτεκτονική». Μια ομάδα υπό την ηγεσία τους, η οποία περιλάμβανε αρχιτέκτονες, μηχανικούς, σχεδιαστές, βιολόγους και ψυχολόγους, ανέπτυξε το έργο "Κάθετη βιονική πόλη πύργων" Σε 15 χρόνια, μια πόλη-πύργος θα πρέπει να εμφανιστεί στη Σαγκάη (σύμφωνα με τους επιστήμονες, σε 20 χρόνια ο πληθυσμός της Σαγκάης θα μπορούσε να φτάσει τα 30 εκατομμύρια άτομα). Η πόλη του πύργου έχει σχεδιαστεί για 100 χιλιάδες άτομα, το έργο βασίζεται στην "αρχή της ξύλινης κατασκευής".

Η πόλη του πύργου θα έχει το σχήμακυπαρίσσι Ύψος 1128 μ. με περίμετρο στη βάση 133 επί 100 μ. και στο φαρδύτερο σημείο 166 επί 133 μ. Ο πύργος θα έχει 300 ορόφους και θα βρίσκονται σε 12 κατακόρυφα τετράγωνα των 80 ορόφων.

Για τα 100 χρόνια από τη Γαλλική Επανάσταση διοργανώθηκε στο Παρίσι παγκόσμια έκθεση. Στο έδαφος αυτής της έκθεσης σχεδιάστηκε να ανεγερθεί ένας πύργος που θα συμβόλιζε τόσο το μεγαλείο της Γαλλικής Επανάστασης όσο και τα τελευταία τεχνολογικά επιτεύγματα. Περισσότερα από 700 έργα υποβλήθηκαν στον διαγωνισμό, το καλύτερο αναγνωρίστηκε ως το έργο του μηχανικού γέφυρας Alexandre Gustave Eiffel. Στα τέλη του 19ου αιώνα, ο πύργος, που πήρε το όνομά του από τον δημιουργό του, κατέπληξε όλο τον κόσμο με το διάτρητο και την ομορφιά του. Ο πύργος των 300 μέτρων έχει γίνει ένα είδος συμβόλου του Παρισιού. Υπήρχαν φήμες ότι ο πύργος χτίστηκε σύμφωνα με τα σχέδια ενός άγνωστου Άραβα επιστήμονα. Και μόνο μετά από περισσότερο από μισό αιώνα, βιολόγοι και μηχανικοί έκαναν μια απροσδόκητη ανακάλυψη: το σχέδιοΠύργος του Άιφελ επαναλαμβάνει ακριβώς τη δομή του μεγάλουοστό της κνήμης , αντέχοντας εύκολα το βάρος του ανθρώπινου σώματος. Ακόμη και οι γωνίες ανάμεσα στις φέρουσες επιφάνειες συμπίπτουν. Αυτό είναι ένα άλλο ενδεικτικό παράδειγμα βιονικής σε δράση.

Στην αρχιτεκτονική και βιονική των κατασκευών, δίνεται μεγάλη προσοχή στις νέες κατασκευαστικές τεχνολογίες. Για παράδειγμα, στον τομέα της ανάπτυξης αποδοτικών και χωρίς απόβλητα κατασκευαστικές τεχνολογίεςμια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση είναι η δημιουργίαπολυεπίπεδες δομές. Η ιδέα είναι δανεισμένη απόμαλάκια βαθέων υδάτων. Τα ανθεκτικά κελύφη τους, όπως αυτά του ευρέως διαδεδομένου κολοκυθιού, αποτελούνται από εναλλασσόμενες σκληρές και μαλακές πλάκες. Όταν μια σκληρή πλάκα ραγίζει, η παραμόρφωση απορροφάται από το μαλακό στρώμα και η ρωγμή δεν προχωρά περαιτέρω. Αυτή η τεχνολογία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κάλυψη αυτοκινήτων.

2. Εμβιομηχανική

Εντοπιστές της φύσης. Ζωντανά βαρόμετρα και σεισμογράφοι.

Η πιο προηγμένη έρευνα στη βιονική είναι η ανάπτυξη βιολογικών μέσων ανίχνευσης, πλοήγησης και προσανατολισμού. ένα σύνολο μελετών που σχετίζονται με τη μοντελοποίηση των λειτουργιών και των δομών του εγκεφάλου ανώτερων ζώων και ανθρώπων. δημιουργία συστημάτων βιοηλεκτρικού ελέγχου και έρευνα για το πρόβλημα «άνθρωπος-μηχανή». Αυτές οι περιοχές συνδέονται στενά μεταξύ τους. Γιατί η φύση είναι τόσο μπροστά από τον άνθρωπο στο σημερινό επίπεδο τεχνολογικής ανάπτυξης;

Είναι γνωστό από καιρό ότι τα πουλιά, τα ψάρια και τα έντομα αντιδρούν πολύ ευαίσθητα και με ακρίβεια στις καιρικές αλλαγές. Το χαμηλό πέταγμα των χελιδονιών προμηνύει μια καταιγίδα. Με τη συσσώρευση μεδουσών κοντά στην ακτή, οι ψαράδες θα ξέρουν ότι μπορούν να πάνε για ψάρεμα, η θάλασσα θα είναι ήρεμη.

Ζώα - "βιοσυνοπτικά"από τη φύση τους είναι προικισμένα με μοναδικές εξαιρετικά ευαίσθητες «συσκευές». Το καθήκον της βιονικής δεν είναι μόνο να βρει αυτούς τους μηχανισμούς, αλλά και να κατανοήσει τη δράση τους και να την αναδημιουργήσει σε ηλεκτρονικά κυκλώματα, συσκευές και δομές.

Η μελέτη του πολύπλοκου συστήματος πλοήγησης ψαριών και πτηνών, που καλύπτουν χιλιάδες χιλιόμετρα κατά τη διάρκεια των μεταναστεύσεων και επιστρέφουν αλάνθαστα στις θέσεις τους για ωοτοκία, διαχείμαση και εκτροφή νεοσσών, συμβάλλει στην ανάπτυξη εξαιρετικά ευαίσθητων συστημάτων παρακολούθησης, καθοδήγησης και αναγνώρισης αντικειμένων.

Πολλοί ζωντανοί οργανισμοί έχουν αναλυτικά συστήματα που δεν διαθέτουν οι άνθρωποι. Για παράδειγμα, οι ακρίδες έχουν ένα φυμάτιο στο 12ο τμήμα της κεραίας που ανιχνεύει την υπέρυθρη ακτινοβολία. Οι καρχαρίες και οι ακτίνες έχουν κανάλια στο κεφάλι και στο μπροστινό μέρος του σώματος που αντιλαμβάνονται αλλαγές θερμοκρασίας 0,10 C. Τα σαλιγκάρια, τα μυρμήγκια και οι τερμίτες έχουν συσκευές που αντιλαμβάνονται τη ραδιενεργή ακτινοβολία. Πολλοί αντιδρούν σε αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο (κυρίως πουλιά και έντομα που πραγματοποιούν μεταναστεύσεις μεγάλων αποστάσεων). Οι κουκουβάγιες, οι νυχτερίδες, τα δελφίνια, οι φάλαινες και τα περισσότερα έντομα αντιλαμβάνονται δονήσεις υπερήχων και υπερήχων. Τα μάτια μιας μέλισσας αντιδρούν στο υπεριώδες φως, μιας κατσαρίδας στο υπέρυθρο.

Το ευαίσθητο στη θερμότητα όργανο του κροταλία ανιχνεύει αλλαγές θερμοκρασίας 0,0010 C. το ηλεκτρικό όργανο των ψαριών (ακτίνες, ηλεκτρικά χέλια) αντιλαμβάνεται δυναμικά 0,01 μικροβολτ, τα μάτια πολλών νυκτόβιων ζώων αντιδρούν σε μεμονωμένα κβάντα φωτός, τα ψάρια αισθάνονται μια αλλαγή στη συγκέντρωση μιας ουσίας στο νερό 1 mg/m3 (=1 µg/l).

Υπάρχουν πολλά περισσότερα συστήματα χωρικού προσανατολισμού, η δομή των οποίων δεν έχει ακόμη μελετηθεί: οι μέλισσες και οι σφήκες προσανατολίζονται καλά από τον ήλιο, οι αρσενικές πεταλούδες (για παράδειγμα, το μάτι του παγωνιού, ο σκόρος του γερακιού του θανάτου, κ.λπ.) βρίσκουν ένα θηλυκό στο απόσταση 10 χλμ. Οι θαλάσσιες χελώνες και πολλά ψάρια (χέλια, οξύρρυγχος, σολομός) κολυμπούν αρκετές χιλιάδες χιλιόμετρα από τις γενέτειρες ακτές τους και αναμφίβολα επιστρέφουν για να γεννήσουν αυγά και να γεννήσουν στο ίδιο μέρος όπου ξεκίνησαν το ταξίδι της ζωής τους. Υποτίθεται ότι έχουν δύο συστήματα προσανατολισμού - μακρινά, από τα αστέρια και τον ήλιο, και κοντά, από τη μυρωδιά (η χημεία των παράκτιων νερών).

Οι νυχτερίδες, κατά κανόνα, είναι μικρές και, ας είμαστε ειλικρινείς, για πολλούς από εμάς δυσάρεστα έως και απωθητικά πλάσματα. Αλλά συνέβη να τους αντιμετωπίζουμε με προκατάληψη, η βάση της οποίας, κατά κανόνα, είναι διάφορα είδη θρύλων και πεποιθήσεων που αναπτύχθηκαν όταν οι άνθρωποι πίστευαν σε πνεύματα και κακά πνεύματα.

Η νυχτερίδα είναι ένα μοναδικό αντικείμενο για τους επιστήμονες της βιοακουστικής. Μπορεί να πλοηγηθεί εντελώς ελεύθερα στο απόλυτο σκοτάδι, χωρίς να προσκρούει σε εμπόδια. Επιπλέον, έχοντας κακή όραση, η νυχτερίδα εντοπίζει και πιάνει μικρά έντομα στη μύγα, διακρίνει ένα ιπτάμενο κουνούπι από ένα κηλίδα που ορμάει στον άνεμο, ένα βρώσιμο έντομο από μια άγευστη πασχαλίτσα.

Ο Ιταλός επιστήμονας Lazzaro Spallanzani ενδιαφέρθηκε για πρώτη φορά για αυτή την ασυνήθιστη ικανότητα των νυχτερίδων το 1793. Στην αρχή προσπάθησε να μάθει με ποιους τρόπους βρίσκουν το δρόμο τους διάφορα ζώα στο σκοτάδι. Κατάφερε να καθιερώσει: οι κουκουβάγιες και άλλα νυκτόβια πλάσματα βλέπουν καλά στο σκοτάδι. Είναι αλήθεια ότι στο απόλυτο σκοτάδι και αυτοί, όπως αποδεικνύεται, γίνονται αβοήθητοι. Όταν όμως άρχισε να πειραματίζεται με νυχτερίδες, ανακάλυψε ότι τέτοιο απόλυτο σκοτάδι δεν ήταν εμπόδιο για αυτούς. Στη συνέχεια ο Σπαλαντζάνι προχώρησε παραπέρα: απλώς στέρησε την όρασή τους από πολλές νυχτερίδες. Και τι? Αυτό δεν άλλαξε τίποτα στη συμπεριφορά τους. Ο Spallanzani πείστηκε γι' αυτό όταν άνοιξε τα στομάχια των πειραματικών ποντικών.

Το ενδιαφέρον για το μυστήριο μεγάλωνε. Ειδικά αφότου ο Spallanzani γνώρισε τα πειράματα του Ελβετού βιολόγου Charles Jurin, ο οποίος το 1799 κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι νυχτερίδες μπορούν να κάνουν χωρίς όραση, αλλά οποιαδήποτε σοβαρή βλάβη στην ακοή τους είναι μοιραία. Μόλις έβαλαν τα αυτιά τους με ειδικούς χάλκινους σωλήνες, άρχισαν να προσκρούουν τυφλά και τυχαία σε όλα τα εμπόδια που εμφανίζονταν στο πέρασμά τους. Μαζί με αυτό, μια σειρά από διαφορετικά πειράματα έχουν δείξει ότι οι διαταραχές στη λειτουργία των οργάνων της όρασης, της αφής, της όσφρησης και της γεύσης δεν έχουν καμία επίδραση στο πέταγμα των νυχτερίδων.

Τα πειράματα του Spallanzani ήταν αναμφίβολα εντυπωσιακά, αλλά ήταν σαφώς μπροστά από την εποχή τους. Ο Spallanzani δεν μπορούσε να απαντήσει στην κύρια και αρκετά επιστημονικά σωστή ερώτηση: αν όχι η ακοή ή η όραση, τότε τι βοηθάει τις νυχτερίδες να πλοηγούνται τόσο καλά στο διάστημα;

Εκείνη την εποχή, δεν ήξεραν τίποτα για τον υπέρηχο ή ότι τα ζώα μπορούσαν να έχουν κάποια άλλα όργανα (συστήματα) αντίληψης, όχι μόνο αυτιά και μάτια. Παρεμπιπτόντως, σε αυτό το πνεύμα ορισμένοι επιστήμονες προσπάθησαν να εξηγήσουν τα πειράματα του Spallanzani: λένε, οι νυχτερίδες έχουν μια λεπτή αίσθηση της αφής, τα όργανα της οποίας βρίσκονται, πιθανότατα, στις μεμβράνες των φτερών τους...

Το τελικό αποτέλεσμα ήταν ότι τα πειράματα του Spallanzani ξεχάστηκαν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μόνο στην εποχή μας, περισσότερα από εκατό χρόνια αργότερα, επιλύθηκε το λεγόμενο «σπαλλανζανικό πρόβλημα των νυχτερίδων», όπως το ονόμασαν οι ίδιοι οι επιστήμονες. Αυτό κατέστη δυνατό χάρη στην εμφάνιση νέων εργαλείων έρευνας που βασίζονται σε ηλεκτρονικά.

Ο φυσικός G. Pierce από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ μπόρεσε να ανακαλύψει ότι οι νυχτερίδες παράγουν ήχους που βρίσκονται πέρα ​​από το κατώφλι της ακουστικής ικανότητας του ανθρώπινου αυτιού.

Αεροδυναμικά στοιχεία.

Ο ιδρυτής της σύγχρονης αεροδυναμικής N. E. Zhukovsky μελέτησε προσεκτικά τον μηχανισμό πτήσης των πτηνών και τις συνθήκες που τους επιτρέπουν να πετούν στον αέρα. Με βάση τη μελέτη της πτήσης των πτηνών, προέκυψε η αεροπορία.

Τα έντομα έχουν ακόμα πιο προηγμένες ιπτάμενες μηχανές στη φύση. Όσον αφορά την αποτελεσματικότητα της πτήσης, τη σχετική ταχύτητα και την ικανότητα ελιγμών, δεν έχουν όμοια στη φύση τους. Η ιδέα της δημιουργίας ενός αεροσκάφους με βάση την αρχή της πτήσης εντόμων περιμένει την έγκρισή της. Για να αποφευχθεί η εμφάνιση επιβλαβών κραδασμών κατά τη διάρκεια της πτήσης, τα έντομα που πετούν γρήγορα έχουν χιτινώδη πάχυνση στα άκρα των φτερών τους. Οι σχεδιαστές αεροσκαφών χρησιμοποιούν τώρα παρόμοιες συσκευές για τα φτερά αεροσκαφών, εξαλείφοντας έτσι τον κίνδυνο κραδασμών.

Αεριοπροώθηση.

Η αεριωθούμενη πρόωση, που χρησιμοποιείται σε αεροπλάνα, πύραυλους και διαστημόπλοια, είναι επίσης χαρακτηριστική για τα κεφαλόποδα - χταπόδια, καλαμάρια, σουπιές. Η αεριωθούμενη πρόωση του καλαμαριού έχει μεγαλύτερο ενδιαφέρον για την τεχνολογία. Ουσιαστικά, το καλαμάρι έχει δύο θεμελιωδώς διαφορετικούς μηχανισμούς πρόωσης. Όταν κινείται αργά, χρησιμοποιεί ένα μεγάλο πτερύγιο σε σχήμα ρόμβου που κάμπτεται περιοδικά. Για μια γρήγορη ρίψη, το ζώο χρησιμοποιεί τζετ πρόωση. Μυϊκός ιστός - ο μανδύας περιβάλλει το σώμα του μαλακίου από όλες τις πλευρές, ο όγκος του είναι σχεδόν ο μισός όγκος του σώματός του. Με τη μέθοδο κολύμβησης με πίδακα, το ζώο ρουφάει νερό στην κοιλότητα του μανδύα μέσα από το διάκενο του μανδύα. Η κίνηση του καλαμαριού δημιουργείται με την ρίψη ενός ρεύματος νερού μέσα από ένα στενό ακροφύσιο (χωνί). Αυτό το ακροφύσιο είναι εξοπλισμένο με μια ειδική βαλβίδα και οι μύες μπορούν να το περιστρέψουν, αλλάζοντας έτσι την κατεύθυνση κίνησης. Το σύστημα πρόωσης του καλαμαριού είναι πολύ οικονομικό, χάρη στο οποίο μπορεί να φτάσει ταχύτητες 70 km/h, ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ακόμη και μέχρι 150 km/h.

Υδροπλάνο Το σχήμα του σώματος μοιάζει με δελφίνι. Το ανεμόπτερο είναι όμορφο και οδηγεί γρήγορα, έχοντας την ικανότητα να παίζει φυσικά στα κύματα σαν δελφίνι, κουνώντας το πτερύγιο του. Το σώμα είναι κατασκευασμένο από πολυανθρακικό. Ο κινητήρας είναι πολύ δυνατός. Το πρώτο τέτοιο δελφίνι κατασκευάστηκε από την Innespace το 2001.

Κατά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο, ο βρετανικός στόλος υπέστη τεράστιες απώλειες λόγω των γερμανικών υποβρυχίων. Ήταν απαραίτητο να μάθουμε πώς να τα ανιχνεύουμε και να τα παρακολουθούμε. Για το σκοπό αυτό έχουν δημιουργηθεί ειδικές συσκευές.υδρόφωνα. Αυτές οι συσκευές έπρεπε να ανιχνεύουν τα εχθρικά υποβρύχια από τον θόρυβο των ελίκων. Τοποθετήθηκαν σε πλοία, αλλά ενώ το πλοίο κινούνταν, η κίνηση του νερού στην οπή υποδοχής του υδροφώνου δημιουργούσε θόρυβο που έπνιγε τον θόρυβο του υποβρυχίου. Ο φυσικός Robert Wood πρότεινε στους μηχανικούς να μάθουν... από τις φώκιες, που ακούν καλά όταν κινούνται στο νερό. Ως αποτέλεσμα, η οπή υποδοχής του υδροφώνου είχε σχήμα σαν αυτί φώκιας και τα υδρόφωνα άρχισαν να «ακούνε» ακόμη και με την πλήρη ταχύτητα του πλοίου.

3. Νευροβιονική.

Ποιο αγόρι δεν θα ενδιαφερόταν να παίξει ρομπότ ή να παρακολουθήσει μια ταινία για τον Εξολοθρευτή ή τον Γούλβεριν; Οι πιο αφοσιωμένοι βιονιστές είναι οι μηχανικοί που σχεδιάζουν ρομπότ. Υπάρχει η άποψη ότι στο μέλλον τα ρομπότ θα μπορούν να λειτουργούν αποτελεσματικά μόνο εάν είναι όσο το δυνατόν πιο παρόμοια με τους ανθρώπους. Οι προγραμματιστές βιονικής προέρχονται από το γεγονός ότι τα ρομπότ θα πρέπει να λειτουργούν σε αστικές και οικιακές συνθήκες, δηλαδή σε ένα «ανθρώπινο» περιβάλλον με σκάλες, πόρτες και άλλα εμπόδια συγκεκριμένου μεγέθους. Επομένως, πρέπει τουλάχιστον να αντιστοιχούν σε ένα άτομο σε μέγεθος και ως προς τις αρχές κίνησης. Με άλλα λόγια, το ρομπότ πρέπει να έχει πόδια, και οι τροχοί, οι ράγες κλπ δεν είναι καθόλου κατάλληλες για την πόλη. Και από ποιον πρέπει να αντιγράψουμε το σχέδιο των ποδιών, αν όχι από ζώα; Ένα μινιατούρα, μήκους περίπου 17 cm, ρομπότ με έξι πόδια (εξάποδα) από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ τρέχει ήδη με ταχύτητα 55 cm/sec.

Μια τεχνητή καρδιά δημιουργήθηκε από βιολογικά υλικά. Νέος επιστημονική ανακάλυψηθα μπορούσε να δώσει τέλος στην έλλειψη οργάνων δωρητών.

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Μινεσότα προσπαθεί να δημιουργήσει ένα θεμελιωδώς νέα μέθοδοςθεραπεύοντας 22 εκατομμύρια ανθρώπους – αυτό είναι το πόσοι άνθρωποι στον κόσμο ζουν με καρδιακές παθήσεις. Οι επιστήμονες κατάφεραν να αφαιρέσουν τα μυϊκά κύτταρα από την καρδιά, διατηρώντας μόνο το πλαίσιο των καρδιακών βαλβίδων και των αιμοφόρων αγγείων. Νέα κύτταρα μεταμοσχεύθηκαν σε αυτό το πλαίσιο.

Ο θρίαμβος της βιονικής - τεχνητό χέρι. Επιστήμονες από το Ινστιτούτο Αποκατάστασης του Σικάγο κατάφεραν να δημιουργήσουν μια βιονική πρόθεση που επιτρέπει στον ασθενή όχι μόνο να ελέγχει το χέρι με τις σκέψεις, αλλά και να αναγνωρίζει ορισμένες αισθήσεις. Η ιδιοκτήτρια του βιονικού χεριού ήταν η Claudia Mitchell, η οποία στο παρελθόν υπηρετούσε στο ναυτικό των ΗΠΑ. Το 2005, ο Μίτσελ τραυματίστηκε σε ένα ατύχημα. Οι χειρουργοί έπρεπε να ακρωτηριάσουν το αριστερό χέρι της Μίτσελ μέχρι τον ώμο της. Ως αποτέλεσμα, τα νεύρα που θα μπορούσαν να είχαν χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της πρόθεσης έμειναν αχρησιμοποίητα.

Υπέροχα μικρά πράγματα "φαίνεται από τη φύση"

Ο περίφημος δανεισμός έγινε από τον Ελβετό μηχανικό George de
Mestral το 1955. Περπατούσε συχνά με τον σκύλο του και παρατήρησε ότι κάποια περίεργα φυτά κολλούσαν συνεχώς στη γούνα του. Έχοντας μελετήσει το φαινόμενο, ο de Mestral διαπίστωσε ότι ήταν δυνατό χάρη στους μικρούς γάντζους στους καρπούς του cocklebur (κολλιτσίδα). Ως αποτέλεσμα, ο μηχανικός συνειδητοποίησε τη σημασία της ανακάλυψής του και οκτώ χρόνια αργότερα κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ένα βολικό "Velcro".

Τα κορόιδα εφευρέθηκαν ενώ μελετούσαν τα χταπόδια.

Οι κατασκευαστές αναψυκτικών αναζητούν συνεχώς νέους τρόπους συσκευασίας των προϊόντων τους. Ταυτόχρονα, μια συνηθισμένη μηλιά έλυσε αυτό το πρόβλημα εδώ και πολύ καιρό. Το μήλο είναι κατά 97% νερό, συσκευασμένο όχι σε ξύλινο χαρτόνι, αλλά σε βρώσιμη φλούδα, αρκετά ορεκτικό ώστε να προσελκύει ζώα που τρώνε τα φρούτα και διανέμουν τους κόκκους.

Οι κλωστές αράχνης, ένα εκπληκτικό δημιούργημα της φύσης, έχουν τραβήξει την προσοχή των μηχανικών. Ο ιστός ήταν το πρωτότυπο για την κατασκευή μιας γέφυρας σε μακρά εύκαμπτα καλώδια, σηματοδοτώντας έτσι την αρχή της κατασκευής ισχυρών, όμορφων κρεμαστών γεφυρών.

Τώρα έχει αναπτυχθεί ένας νέος τύπος όπλου που μπορεί να σοκάρει τα εχθρικά στρατεύματα χρησιμοποιώντας υπερήχους. Αυτή η αρχή επιρροής δανείστηκε από τις τίγρεις. Ο βρυχηθμός ενός αρπακτικού περιέχει εξαιρετικά χαμηλές συχνότητες, οι οποίες, αν και δεν γίνονται αντιληπτές από τον άνθρωπο ως ήχος, έχουν παραλυτική επίδραση πάνω τους.

Η βελόνα που χρησιμοποιείται για την αιμοληψία, έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με την αρχή που αναπαράγει πλήρως τη δομή του κοπτικού δοντιού της νυχτερίδας, το δάγκωμα του οποίου είναι ανώδυνο και συνοδεύεται από σοβαρή αιμορραγία.

Η γνωστή σε εμάς σύριγγα εμβόλου μιμείται τη συσκευή αναρρόφησης αίματος - κουνουπιών και ψύλλων, το δάγκωμα των οποίων είναι εξοικειωμένο σε κάθε άτομο.

Τα χνουδωτά «αλεξίπτωτα» επιβραδύνουν την πτώση των σπόρων πικραλίδας στο έδαφος, όπως ένα αλεξίπτωτο επιβραδύνει την πτώση ενός ατόμου.

Συμπέρασμα.

Οι δυνατότητες της βιονικής είναι πραγματικά απεριόριστες...

Η ανθρωπότητα προσπαθεί να ρίξει μια πιο προσεκτική ματιά στις μεθόδους της φύσης για να τις χρησιμοποιήσει στη συνέχεια με σύνεση στην τεχνολογία. Η φύση είναι σαν ένα τεράστιο γραφείο μηχανικών, το οποίο είναι πάντα έτοιμο η σωστή διέξοδοςαπό οποιαδήποτε κατάσταση. ΣΥΓΧΡΟΝΟΣ ΑΝΘΡΩΠΟΣδεν πρέπει να καταστρέφει τη φύση, αλλά να την παίρνει ως πρότυπο. Με την ποικιλομορφία της χλωρίδας και της πανίδας, η φύση μπορεί να βοηθήσει ένα άτομο να βρει τη σωστή τεχνική λύση σε περίπλοκα ζητήματα και μια διέξοδο από κάθε κατάσταση.

Ήταν πολύ ενδιαφέρον για μένα να ασχοληθώ με αυτό το θέμα. Στο μέλλον, θα συνεχίσω να εργάζομαι για τη μελέτη των επιτευγμάτων της βιονικής.

Η ΦΥΣΗ ΩΣ ΠΡΟΤΥΠΟ – ΚΑΙ ΥΠΑΡΧΕΙ ΒΙΟΝΙΚΗ!

Βιβλιογραφία:

1. Βιονική. V. Martek, εκδ.: Mir, 1967

2. Τι είναι η βιονική. Σειρά "Λαϊκή Βιβλιοθήκη Επιστημών". Astashenkov P.T. M., Voenizdat, 1963

3. Αρχιτεκτονική βιονική Yu.S. Lebedev, V.I. Rabinovich και άλλοι, Stroyizdat, 1990.

Πόροι του Διαδικτύου που χρησιμοποιούνται

Htth://www/cnews/ru/news/top/index. Shtml 2003/08/21/147736;

Bio-nika.narod.ru

www.computerra.ru/xterra

- http://ru.wikipedia.org/ wiki/Bionics

Www.zipsites.ru/matematika_estestv_nauki/fizika/astashenkov_bionika/‎

Http://factopedia.ru/publication/4097

Http://roboting.ru/uploads/posts/2011-07/1311632917_bionicheskaya-perchatka2.jpg

http://novostey.com

Http://images.yandex.ru/yandsearch

Http://school-collection.edu.ru/catalog