Slogan Bionics: „Natura wie najlepiej”. Co to za nauka? Już sama nazwa i takie motto uświadamiają nam, że bionika jest związana z naturą. Wielu z nas codziennie styka się z elementami i wynikami nauki o bionice, nawet o tym nie wiedząc.
Czy słyszałeś o bionice?
Biologia to popularna wiedza, którą poznajemy w szkole. Z jakiegoś powodu wielu uważa, że bionika jest jedną z podrozdziałów biologii. W rzeczywistości to stwierdzenie nie jest do końca trafne. Rzeczywiście, w wąskim znaczeniu tego słowa, bionika jest nauką badającą żywe organizmy. Ale najczęściej jesteśmy przyzwyczajeni do kojarzenia czegoś innego z tym nauczaniem. Bionika stosowana to nauka, która łączy biologię i technologię.
Przedmiot i przedmiot badań bionicznych
Co bada bionika? Aby odpowiedzieć na to pytanie, musimy wziąć pod uwagę strukturalny podział samego nauczania.
Bionika biologiczna bada naturę taką, jaka jest, bez prób ingerowania. Przedmiotem jej badań są procesy zachodzące wewnątrz układów biologicznych.
Bionika teoretyczna zajmuje się badaniem tych zasad, które były widziane w przyrodzie i na ich podstawie tworzy teoretycznemodel, dalej stosowany w technologiach.
Bionika praktyczna (techniczna) to zastosowanie modeli teoretycznych w praktyce. Że tak powiem, praktyczne wprowadzenie natury w świat techniki.
Gdzie to wszystko się zaczęło?
Wielki Leonardo da Vinci nazywany jest ojcem bioniki. W zapisach tego geniusza można znaleźć pierwsze próby technicznego ucieleśnienia naturalnych mechanizmów. Rysunki Da Vinci ilustrują jego pragnienie stworzenia samolotu zdolnego do poruszania skrzydłami jak ptak w locie. Kiedyś takie pomysły były zbyt odważne, aby były pożądane. Zwrócili na siebie uwagę znacznie później.
Pierwszym, który zastosował zasady bioniki w architekturze, był Antoni Gaudí y Curnet. Jego imię mocno wpisuje się w historię tej nauki. Konstrukcje architektoniczne zaprojektowane przez wielkiego Gaudiego robiły wrażenie już w momencie ich budowy i wywołują ten sam zachwyt wiele lat później wśród współczesnych obserwatorów.
Następną osobą, która poparła ideę symbiozy natury i technologii był Rudolf Steiner. Pod jego kierownictwem rozpoczęło się powszechne stosowanie zasad bionicznych w projektowaniu budynków.
Ustanowienie bioniki jako niezależnej nauki nastąpiło dopiero w 1960 roku na sympozjum naukowym w Daytona.
Rozwój technologii komputerowej i modelowania matematycznego umożliwia współczesnym architektom znacznie szybsze i dokładniejsze ucieleśnienie wskazówek natury w architekturze i innych branżach.
Naturalne prototypy wynalazków technicznych
Najłatwiejszyprzykładem przejawu nauki o bionice jest wynalezienie zawiasów. Znany montaż oparty na zasadzie rotacji jednej części konstrukcji wokół drugiej. Ta zasada jest wykorzystywana przez muszle do kontrolowania swoich dwóch skrzydeł i, w razie potrzeby, otwierania lub zamykania ich. Pacyficzne małże olbrzymie osiągają rozmiary 15-20 cm, zasada zawiasów w łączeniu ich muszli jest wyraźnie widoczna gołym okiem. Mali przedstawiciele tego gatunku stosują ten sam sposób mocowania zaworów.
W życiu codziennym często używamy różnych pęsety. Ostry i przypominający kleszcz dziób rycyka staje się naturalnym odpowiednikiem takiego urządzenia. Ptaki te używają cienkiego dzioba, aby wbić go w miękką glebę i wyjąć małe chrząszcze, robaki itp.
Wiele nowoczesnych urządzeń i urządzeń jest wyposażonych w przyssawki. Na przykład służą do ulepszania konstrukcji nóg różnych urządzeń kuchennych, aby zapobiec ich zsuwaniu się podczas pracy. Również specjalne buty do mycia okien w wieżowcach są wyposażone w przyssawki, aby zapewnić ich bezpieczne mocowanie. To proste urządzenie jest również zapożyczone z natury. Rzekotka drzewna, mając przyssawki na nogach, niezwykle zręcznie trzyma się gładkich i śliskich liści roślin, a ośmiornica potrzebuje ich do bliskiego kontaktu ze swoimi ofiarami.
Możesz znaleźć wiele takich przykładów. Bionika jest dokładnie nauką, która pomaga człowiekowi zapożyczać rozwiązania techniczne od natury dla swoich wynalazków.
Kto jest pierwszy - natura czyludzie?
Czasami zdarza się, że ten czy inny wynalazek ludzkości od dawna jest "opatentowany" przez naturę. Oznacza to, że wynalazcy tworząc coś, nie kopiują, ale sami wymyślają technologię lub zasadę działania, a później okazuje się, że w naturze istniało to od dawna i można było po prostu podejrzeć i zaadoptować.
Zdarzyło się to ze zwykłym rzepem, którego używa osoba do zapinania ubrań. Udowodniono, że w strukturze ptasich piór zastosowano również haczyki do łączenia ze sobą cienkich zarostów, podobnie jak na rzepach.
W strukturze rur fabrycznych istnieje analogia do wydrążonych łodyg zbóż. Wzmocnienie podłużne zastosowane w rurach jest podobne do pasm sklerenchymy w łodydze. Stalowe pierścienie usztywniające - szczeliny. Cienka powłoka na zewnętrznej stronie trzonu jest odpowiednikiem spiralnego wzmocnienia w strukturze rur. Pomimo kolosalnego podobieństwa konstrukcji, naukowcy niezależnie wymyślili właśnie taką metodę budowy rur fabrycznych, a dopiero później dostrzegli tożsamość takiej konstrukcji z elementami naturalnymi.
Bionika i medycyna
Wykorzystanie bioniki w medycynie umożliwia ratowanie życia wielu pacjentów. Nieustannie trwają prace nad stworzeniem sztucznych narządów, które mogą funkcjonować w symbiozie z ludzkim ciałem.
Dane Dennis Aabo jako pierwszy przetestował protezę bioniczną. Stracił połowę ręki, ale teraz ma zdolność postrzegania przedmiotów dotykiem dzięki wynalazkowi lekarzy. Jego protezapołączone z zakończeniami nerwowymi chorej kończyny. Sztuczne czujniki palców są w stanie zbierać informacje o dotykaniu przedmiotów i przekazywać je do mózgu. Projekt nie został jeszcze sfinalizowany, jest bardzo nieporęczny, co utrudnia korzystanie z niego w życiu codziennym, ale nawet teraz tę technologię można nazwać prawdziwym odkryciem.
Wszystkie badania w tym kierunku opierają się całkowicie na kopiowaniu naturalnych procesów i mechanizmów oraz ich technicznej realizacji. To jest bionika medyczna. Recenzje naukowców mówią, że już niedługo ich prace umożliwią zmianę wysłużonych żywych organów ludzkich i wykorzystanie w zamian mechanicznych prototypów. To będzie naprawdę największy przełom w medycynie.
Bionika w architekturze
Bionika architektoniczno-budowlana to specjalna gałąź nauk bionicznych, której zadaniem jest organiczne ponowne zjednoczenie architektury i natury. Ostatnio coraz częściej, projektując nowoczesne konstrukcje, odwołują się do zasad bionicznych zapożyczonych z żywych organizmów.
Dziś bionika architektoniczna stała się odrębnym stylem architektonicznym. Narodziła się z prostego kopiowania formularzy, a teraz zadaniem tej nauki stało się przyjęcie zasad, cech organizacyjnych i ich techniczne wdrożenie.
Czasami ten styl architektoniczny nazywany jest stylem ekologicznym. Dzieje się tak, ponieważ podstawowe zasady bioniki to:
- wyszukiwanie optymalnych rozwiązań;
- zasada oszczędzania materiałów;
- zasada maksymalnej trwałości;
- zasada oszczędzania energii.
Jak widać, bionika w architekturze to nie tylko imponujące formy, ale także zaawansowane technologie, które pozwalają na stworzenie konstrukcji spełniającej współczesne wymagania.
Charakterystyka architektonicznych struktur bionicznych
Na podstawie przeszłych doświadczeń w architekturze i budownictwie możemy powiedzieć, że wszystkie ludzkie struktury są kruche i krótkotrwałe, jeśli nie korzystają z praw natury. Budynki bioniczne, oprócz niesamowitych kształtów i odważnych rozwiązań architektonicznych, posiadają trwałość, odporność na niekorzystne zjawiska naturalne i kataklizmy.
Na zewnątrz budynków zbudowanych w tym stylu można zobaczyć elementy płaskorzeźb, kształtów, konturów, umiejętnie skopiowane przez inżynierów projektantów z żywych, naturalnych obiektów i po mistrzowsku ucieleśnione przez architektów-budowniczych.
Jeśli nagle, kontemplując obiekt architektoniczny, wydaje Ci się, że patrzysz na dzieło sztuki, z dużym prawdopodobieństwem masz budynek w stylu bionicznym. Przykłady takich konstrukcji można zobaczyć w niemal wszystkich stolicach krajów i dużych zaawansowanych technologicznie miastach świata.
Budowa nowego tysiąclecia
W latach 90. hiszpański zespół architektów stworzył projekt budynku oparty na zupełnie nowej koncepcji. Jest to 300-kondygnacyjny budynek, którego wysokość przekroczy 1200 m. Planuje się, że ruch po tej wieży odbywać się będzie za pomocą czterystu pionowych i poziomych wind, których prędkość wynosi 15 m/s. kraj,zgodził się sponsorować ten projekt, były Chiny. Do budowy wybrano najgęściej zaludnione miasto, Szanghaj. Realizacja projektu rozwiąże problem demograficzny regionu.
Wieża będzie miała w pełni bioniczną strukturę. Architekci uważają, że tylko to może zapewnić wytrzymałość i trwałość konstrukcji. Prototypem konstrukcji jest drzewo cyprysowe. Kompozycja architektoniczna będzie miała nie tylko cylindryczny kształt zbliżony do pnia drzewa, ale także „korzenie” – nowy rodzaj bionicznego podłoża.
Zewnętrzne pokrycie budynku to plastikowy i oddychający materiał, który imituje korę drzewa. System klimatyzacji tego pionowego miasta będzie analogiczny do funkcji regulacji ciepła skóry.
Według prognoz naukowców i architektów taki budynek nie będzie jedynym w swoim rodzaju. Po udanym wdrożeniu liczba struktur bionicznych w architekturze planety tylko wzrośnie.
Bioniczne budynki wokół nas
W jakich słynnych dziełach wykorzystano naukę bioniki? Przykłady takich struktur są łatwe do znalezienia. Weź przynajmniej proces tworzenia Wieży Eiffla. Przez długi czas krążyły plotki, że ten 300-metrowy symbol Francji został zbudowany według rysunków nieznanego arabskiego inżyniera. Później ujawniono jej pełną analogię z budową kości piszczelowej człowieka.
Oprócz Wieży Eiffla istnieje wiele przykładów struktur bionicznych na całym świecie:
- Operę w Sydney zbudowano podobnie jak kwiat lotosu.
- PekinOpera Narodowa - imitacja kropli wody.
- Kompleks pływacki w Pekinie. Na zewnątrz powtarza strukturę krystaliczną sieci wodnej. Niesamowite rozwiązanie projektowe łączy użyteczną zdolność konstrukcji do gromadzenia energii słonecznej, a następnie wykorzystania jej do zasilania wszystkich urządzeń elektrycznych pracujących w budynku.
- Wieżowiec Aqua wygląda jak strumień spadającej wody. Znajduje się w Chicago.
- Dom założyciela bioniki architektonicznej, Antoniego Gaudiego, jest jedną z pierwszych konstrukcji bionicznych. Do dziś zachowało swoje walory estetyczne i pozostaje jednym z najpopularniejszych miejsc turystycznych w Barcelonie.
Wiedza, której każdy potrzebuje
Reasumując, możemy śmiało powiedzieć: wszystko, co bada bionika, jest istotne i niezbędne dla rozwoju współczesnego społeczeństwa. Każdy powinien zapoznać się z naukowymi zasadami bioniki. Bez tej nauki nie sposób wyobrazić sobie postępu technologicznego w wielu dziedzinach ludzkiej działalności. Bionika to nasza przyszłość w pełnej harmonii z naturą.
