Σλόγκαν της Bionics: "Η φύση ξέρει καλύτερα". Τι είδους επιστήμη είναι αυτή; Το ίδιο το όνομα και ένα τέτοιο μότο μας κάνουν να καταλάβουμε ότι η βιονική είναι συνδεδεμένη με τη φύση. Πολλοί από εμάς καθημερινά αντιμετωπίζουμε τα στοιχεία και τα αποτελέσματα της επιστήμης της βιονικής χωρίς καν να το γνωρίζουμε.
Έχετε ακούσει για την επιστήμη της βιονικής;
Η βιολογία είναι μια δημοφιλής γνώση που μας εισάγουν στο σχολείο. Για κάποιο λόγο, πολλοί πιστεύουν ότι η βιονική είναι μια από τις υποενότητες 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, συνηθίζουμε 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.
Η βιολογική βιονική εξερευνά τη φύση όπως είναι, χωρίς να προσπαθεί να παρέμβει. Αντικείμενο της μελέτης του είναι οι διεργασίες που συμβαίνουν μέσα στα βιολογικά συστήματα.
Η θεωρητική βιονική ασχολείται με τη μελέτη εκείνων των αρχών που έχουν παρατηρηθεί στη φύση και στη βάση τους δημιουργεί μια θεωρητικήμοντέλο, που εφαρμόζεται περαιτέρω στις τεχνολογίες.
Πρακτική (τεχνική) βιονική είναι η εφαρμογή θεωρητικών μοντέλων στην πράξη. Για να το πω έτσι, η πρακτική εισαγωγή της φύσης στον τεχνικό κόσμο.
Πού ξεκίνησαν όλα;
Ο μεγάλος Λεονάρντο ντα Βίντσι αποκαλείται ο πατέρας της βιονικής. Στα αρχεία αυτής της ιδιοφυΐας, μπορεί κανείς να βρει τις πρώτες προσπάθειες για την τεχνική ενσάρκωση των φυσικών μηχανισμών. Τα σχέδια του Ντα Βίντσι απεικονίζουν την επιθυμία του να δημιουργήσει ένα αεροσκάφος ικανό να κινεί τα φτερά του σαν πουλί κατά την πτήση. Κάποτε, τέτοιες ιδέες ήταν πολύ τολμηρές για να είναι περιζήτητες. Τράβηξαν την προσοχή πάνω τους πολύ αργότερα.
Ο πρώτος που εφάρμοσε τις αρχές της βιονικής στην αρχιτεκτονική ήταν ο Antoni Gaudí y Curnet. Το όνομά του έχει αποτυπωθεί σταθερά στην ιστορία αυτής της επιστήμης. Οι αρχιτεκτονικές κατασκευές που σχεδίασε ο μεγάλος Γκαουντί ήταν εντυπωσιακές 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 ο Rudolf Steiner. Υπό την ηγεσία του ξεκίνησε η ευρεία χρήση των βιονικών αρχών στο σχεδιασμό των κτιρίων.
Η καθιέρωση της βιονικής ως ανεξάρτητης επιστήμης συνέβη μόλις το 1960 σε ένα επιστημονικό συμπόσιο στην Daytona.
Η ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών και η μαθηματική μοντελοποίηση επιτρέπουν στους σύγχρονους αρχιτέκτονες να ενσωματώνουν τα στοιχεία της φύσης πολύ πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη ακρίβεια στην αρχιτεκτονική και σε άλλους κλάδους.
Φυσικά πρωτότυπα τεχνικών εφευρέσεων
Το πιο εύκολοένα παράδειγμα της εκδήλωσης της επιστήμης της βιονικής είναι η εφεύρεση των μεντεσέδων. Μια οικεία βάση που βασίζεται στην αρχή της περιστροφής ενός μέρους της δομής γύρω από ένα άλλο. Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται από τα κοχύλια για να ελέγχουν τα δύο φτερά τους και, εάν χρειάζεται, να τα ανοίγουν ή να τα κλείνουν. Τα γιγάντια κοκάλια του Ειρηνικού φτάνουν τα μεγέθη των 15-20 εκ. Η αρχή της άρθρωσης στη σύνδεση των κελυφών τους είναι καθαρά ορατή με γυμνό μάτι. Οι μικροί εκπρόσωποι αυτού του είδους χρησιμοποιούν την ίδια μέθοδο στερέωσης των βαλβίδων.
Στην καθημερινή ζωή χρησιμοποιούμε συχνά μια ποικιλία από τσιμπιδάκια. Το αιχμηρό και σαν τσιμπούρι ράμφος του θεού γίνεται φυσικό ανάλογο μιας τέτοιας συσκευής. Αυτά τα πουλιά χρησιμοποιούν ένα λεπτό ράμφος για να το κολλήσουν σε μαλακό χώμα και να αφαιρέσουν μικρά σκαθάρια, σκουλήκια κ.λπ.
Πολλές σύγχρονες συσκευές και συσκευές είναι εξοπλισμένες με βεντούζες. Για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση του σχεδιασμού των ποδιών διαφόρων συσκευών κουζίνας, προκειμένου να αποφευχθεί η ολίσθηση τους κατά τη λειτουργία. Επίσης, ειδικά παπούτσια για καθαριστικά τζαμιών πολυώροφων κτιρίων είναι εξοπλισμένα με βεντούζες για την ασφαλή στερέωσή τους. Αυτή η απλή συσκευή είναι επίσης δανεισμένη από τη φύση. Ο δεντροβάτραχος, έχοντας κορόιδα στα πόδια του, διατηρεί ασυνήθιστα επιδέξια τα λεία και ολισθηρά φύλλα 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 ένα άτομο να δανειστεί τεχνικές λύσεις από τη φύση για τις εφευρέσεις του.
Ποιος είναι ο πρώτος - φύση ήάνθρωποι;
Μερικές φορές συμβαίνει ότι αυτή ή η άλλη εφεύρεση της ανθρωπότητας έχει από καιρό «κατοχυρωθεί» από τη φύση. Δηλαδή, οι εφευρέτες, όταν δημιουργούν κάτι, δεν αντιγράφουν, αλλά βρίσκουν οι ίδιοι μια τεχνολογία ή μια αρχή λειτουργίας, και αργότερα αποδεικνύεται ότι αυτό υπήρχε στη φύση εδώ και πολύ καιρό, και κάποιος θα μπορούσε απλά να κρυφοκοιτάσει και να υιοθετήσει.
Αυτό συνέβη με το συνηθισμένο Velcro, το οποίο χρησιμοποιείται από ένα άτομο για να κουμπώνει ρούχα. Έχει αποδειχθεί ότι στη δομή των φτερών πουλιών, χρησιμοποιούνται επίσης γάντζοι για τη σύνδεση λεπτών γενειάδων μεταξύ τους, παρόμοια με αυτά που βρίσκονται στο Velcro.
Στη δομή των εργοστασιακών σωλήνων υπάρχει μια αναλογία με τους κοίλους μίσχους των δημητριακών. Ο διαμήκης οπλισμός που χρησιμοποιείται στους σωλήνες είναι παρόμοιος με τις ταινίες σκληρυνχύματος 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 κατασκευής εργοστασιακών σωλήνων 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. Ασταμάτητα, γίνονται εργασίες για τη δημιουργία τεχνητών οργάνων που μπορούν να λειτουργούν σε συμβίωση με το ανθρώπινο σώμα.
Ο Δανός Dennis Aabo ήταν ο πρώτος που δοκίμασε βιονική πρόθεση. Έχασε το μισό του χέρι, αλλά τώρα έχει την ικανότητα να αντιλαμβάνεται αντικείμενα με την αφή χρησιμοποιώντας την εφεύρεση των γιατρών. Το προσθετικό τουσυνδέεται με τις νευρικές απολήξεις του προσβεβλημένου άκρου. Οι αισθητήρες τεχνητών δακτύλων είναι σε θέση να συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με το άγγιγμα αντικειμένων και να τις μεταδίδουν στον εγκέφαλο. Ο σχεδιασμός δεν έχει ακόμη οριστικοποιηθεί αυτή τη στιγμή, είναι πολύ ογκώδης, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη χρήση του στην καθημερινή ζωή, αλλά ακόμα και τώρα αυτή η τεχνολογία μπορεί να ονομαστεί 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 των επιστημόνων λένε ότι σύντομα τα έργα τους θα επιτρέψουν την αλλαγή φθαρμένων ζωντανών ανθρώπινων οργάνων και τη χρήση μηχανικών πρωτοτύπων. Αυτή θα είναι πραγματικά η μεγαλύτερη ανακάλυψη στην ιατρική.
Βιονική στην αρχιτεκτονική
Η Αρχιτεκτονική και η Βιονική Κτιρίων είναι ένας ειδικός κλάδος της βιονικής επιστήμης, έργο του οποίου είναι η οργανική επανένωση της αρχιτεκτονικής και της φύσης. Πρόσφατα, όλο και πιο συχνά, όταν σχεδιάζουν σύγχρονες κατασκευές, στρέφονται σε βιονικές αρχές δανεισμένες από ζωντανούς οργανισμούς.
Σήμερα η αρχιτεκτονική βιονική έχει γίνει ένα ξεχωριστό αρχιτεκτονικό στυλ. Γεννήθηκε από μια απλή αντιγραφή εντύπων, και τώρα το καθήκον αυτής της επιστήμης έχει γίνει να υιοθετήσει τις αρχές, τα οργανωτικά χαρακτηριστικά και να τα εφαρμόσει τεχνικά.
Μερικές φορές αυτό το αρχιτεκτονικό στυλ ονομάζεται οικολογικό. Αυτό συμβαίνει επειδή οι βασικοί κανόνες της βιονικής είναι:
- αναζήτηση βέλτιστων λύσεων;
- αρχή της εξοικονόμησης υλικών;
- αρχή της μέγιστης βιωσιμότητας;
- αρχή εξοικονόμησης ενέργειας.
Όπως μπορείτε να δείτε, η βιονική στην αρχιτεκτονική δεν είναι μόνο εντυπωσιακές μορφές, αλλά και προηγμένες τεχνολογίες που σας επιτρέπουν να δημιουργήσετε μια δομή που να ανταποκρίνεται στις σύγχρονες απαιτήσεις.
Χαρακτηριστικά αρχιτεκτονικών βιονικών κατασκευών
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, έχουν ανθεκτικότητα, ικανότητα να αντέχουν σε δυσμενή φυσικά φαινόμενα και κατακλυσμούς.
Στο εξωτερικό κτιρίων που κατασκευάζονται σε αυτό το στυλ, διακρίνονται στοιχεία ανάγλυφων, σχημάτων, περιγραμμάτων, που αντιγράφονται επιδέξια από μηχανικούς σχεδιασμού από ζωντανά, φυσικά αντικείμενα και ενσαρκώνονται αριστοτεχνικά από αρχιτέκτονες-κατασκευαστές.
Αν ξαφνικά, όταν στοχάζεστε ένα αρχιτεκτονικό αντικείμενο, φαίνεται ότι κοιτάτε ένα έργο τέχνης, με μεγάλη πιθανότητα έχετε ένα κτίριο σε βιονικό στυλ. Παραδείγματα τέτοιων δομών υπάρχουν σχεδόν σε όλες τις πρωτεύουσες των χωρών και σε μεγάλες τεχνολογικά προηγμένες πόλεις του κόσμου.
Η κατασκευή της νέας χιλιετίας
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 γίνει με τη βοήθεια τετρακοσίων κάθετων και οριζόντιων ανελκυστήρων, η ταχύτητα των οποίων είναι 15 m/s. Χώρα,συμφώνησε να χορηγήσει αυτό το έργο, ήταν η Κίνα. Η πιο πυκνοκατοικημένη πόλη, η Σαγκάη, επιλέχθηκε για κατασκευή. Η υλοποίηση του έργου θα λύσει το δημογραφικό πρόβλημα της περιοχής.
Ο πύργος θα έχει πλήρως 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 κορμό δέντρου, αλλά και «ρίζες» - ένα νέο είδος βιονικής βάσης.
Το εξωτερικό κάλυμμα του κτιρίου είναι ένα πλαστικό και αναπνεύσιμο υλικό που μιμείται το φλοιό ενός δέντρου. Το σύστημα κλιματισμού αυτής της κάθετης πόλης θα είναι ανάλογο με τη λειτουργία ρύθμισης της θερμότητας του δέρματος.
Σύμφωνα με τις προβλέψεις επιστημόνων και αρχιτεκτόνων, ένα τέτοιο κτίριο δεν θα παραμείνει το μοναδικό στο είδος του. Μετά την επιτυχή εφαρμογή, ο αριθμός των βιονικών δομών στην αρχιτεκτονική του πλανήτη θα αυξηθεί μόνο.
Βιονικά κτίρια γύρω μας
Σε ποιες διάσημες δημιουργίες χρησιμοποιήθηκε η επιστήμη της βιονικής; Παραδείγματα τέτοιων δομών είναι εύκολο να βρεθούν. Πάρτε τουλάχιστον 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, υπάρχουν πολλά παραδείγματα βιονικών δομών σε όλο τον κόσμο:
- Η Όπερα του Σίδνεϊ χτίστηκε παρόμοια με ένα λουλούδι λωτού.
- ΠεκίνοΕθνική Λυρική Σκηνή - απομίμηση μιας σταγόνας νερού.
- Κολυμβητήριο στο Πεκίνο. Εξωτερικά, επαναλαμβάνει την κρυσταλλική δομή του πλέγματος νερού. Μια εκπληκτική σχεδιαστική λύση συνδυάζει τη χρήσιμη ικανότητα της κατασκευής να συσσωρεύει ηλιακή ενέργεια και στη συνέχεια να τη χρησιμοποιεί για να τροφοδοτεί όλες τις ηλεκτρικές συσκευές που λειτουργούν στο κτίριο.
- Ο ουρανοξύστης Aqua μοιάζει με ρεύμα νερού που πέφτει. Βρίσκεται στο Σικάγο.
- Το σπίτι του ιδρυτή της αρχιτεκτονικής βιονικής, Αντόνι Γκαουντί, 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 συναφή και αναγκαία για την ανάπτυξη της σύγχρονης κοινωνίας. Όλοι πρέπει να εξοικειωθούν με τις επιστημονικές αρχές της βιονικής. Χωρίς αυτή την επιστήμη, είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς την τεχνολογική πρόοδο σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Η βιονική είναι το μέλλον μας σε πλήρη αρμονία με τη φύση.
