Bionik-Slogan: "Die Natur weiß es am besten." Was ist das für eine Wissenschaft? Schon der Name und ein solches Motto lassen uns verstehen, dass Bionik mit der Natur verbunden ist. Viele von uns begegnen täglich den Elementen und Ergebnissen der Wissenschaft der Bionik, ohne es zu wissen.
Haben Sie schon von der Wissenschaft der Bionik gehört?
Biologie ist ein Volkswissen, an das wir in der Schule herangeführt werden. Aus irgendeinem Grund glauben viele, dass Bionik einer der Unterbereiche der Biologie ist. Tatsächlich ist diese Aussage nicht ganz richtig. Tatsächlich ist Bionik im engeren Sinne eine Wissenschaft, die sich mit lebenden Organismen beschäftigt. Aber meistens sind wir es gewohnt, etwas anderes mit dieser Lehre zu assoziieren. Angewandte Bionik ist eine Wissenschaft, die Biologie und Technik verbindet.
Gegenstand und Gegenstand der bionischen Forschung
Was untersucht die Bionik? Um diese Frage zu beantworten, müssen wir die strukturelle Aufteilung des Unterrichts selbst betrachten.
Biologische Bionik erforscht die Natur so wie sie ist, ohne einzugreifen. Gegenstand ihrer Untersuchung sind die Prozesse innerhalb biologischer Systeme.
Theoretische Bionik befasst sich mit dem Studium jener Prinzipien, die in der Natur gesehen wurden, und erstellt auf ihrer Grundlage eine TheorieModell, weiter angewendet in Technologien.
Praktische (technische) Bionik ist die Anwendung theoretischer Modelle in der Praxis. Sozusagen die praktische Einführung der Natur in die technische Welt.
Wo hat alles angefangen?
Der große Leonardo da Vinci wird als Vater der Bionik bezeichnet. In den Aufzeichnungen dieses Genies finden sich die ersten Versuche zur technischen Verkörperung natürlicher Mechanismen. Da Vincis Zeichnungen veranschaulichen seinen Wunsch, ein Flugzeug zu schaffen, das seine Flügel wie ein fliegender Vogel bewegen kann. Früher waren solche Ideen zu kühn, um gefragt zu sein. Sie machten viel später auf sich aufmerksam.
Der Erste, der die Prinzipien der Bionik in der Architektur anwandte, war Antoni Gaudí y Curnet. Sein Name ist fest in die Geschichte dieser Wissenschaft eingeprägt. Die vom großen Gaudí entworfenen architektonischen Bauwerke waren zur Zeit ihrer Erbauung beeindruckend und erregen viele Jahre später bei modernen Betrachtern die gleiche Freude.
Der nächste, der die Idee der Symbiose von Natur und Technik unterstützte, war Rudolf Steiner. Unter seiner Führung begann der weit verbreitete Einsatz bionischer Prinzipien bei der Gest altung von Gebäuden.
Die Etablierung der Bionik als eigenständige Wissenschaft erfolgte erst 1960 auf einem wissenschaftlichen Symposium in Daytona.
Die Entwicklung der Computertechnologie und der mathematischen Modellierung ermöglichen es modernen Architekten, die Hinweise der Natur viel schneller und mit größerer Genauigkeit in der Architektur und anderen Branchen zu verkörpern.
Natürliche Prototypen technischer Erfindungen
Am einfachstenEin Beispiel für die Manifestation der Wissenschaft der Bionik ist die Erfindung von Scharnieren. Eine bekannte H alterung, die auf dem Rotationsprinzip eines Teils der Struktur um einen anderen basiert. Dieses Prinzip nutzen Muscheln, um ihre beiden Flügel zu steuern und bei Bedarf zu öffnen oder zu schließen. Pazifische Riesenmuscheln erreichen eine Größe von 15-20 cm, das Scharnierprinzip bei der Verbindung ihrer Schalen ist mit bloßem Auge gut sichtbar. Kleine Vertreter dieser Art verwenden die gleiche Methode zur Befestigung der Klappen.
Im Alltag verwenden wir oft eine Vielzahl von Pinzetten. Der scharfe und zeckenartige Schnabel der Uferschnepfe wird zu einem natürlichen Analogon eines solchen Geräts. Diese Vögel benutzen einen dünnen Schnabel, um ihn in weiche Erde zu stecken und kleine Käfer, Würmer usw. herauszunehmen.
Viele moderne Geräte und Geräte sind mit Saugnäpfen ausgestattet. Sie werden zum Beispiel verwendet, um das Design der Füße verschiedener Küchengeräte zu verbessern, um ein Verrutschen während des Betriebs zu verhindern. Auch Spezialschuhe für Fensterputzer von Hochhäusern sind mit Saugnäpfen ausgestattet, um eine sichere Fixierung zu gewährleisten. Auch dieses einfache Gerät ist der Natur entlehnt. Der Laubfrosch, der Saugnäpfe an den Füßen hat, hält sich ungewöhnlich geschickt an glatten und rutschigen Blättern von Pflanzen, und der Oktopus braucht sie für den engen Kontakt mit seinen Opfern.
Sie können viele solcher Beispiele finden. Bionik ist genau die Wissenschaft, die dem Menschen hilft, technische Lösungen aus der Natur für seine Erfindungen zu entlehnen.
Wer ist der erste - Natur oderLeute?
Manchmal kommt es vor, dass diese oder jene Erfindung der Menschheit längst von der Natur "patentiert" wurde. Das heißt, Erfinder kopieren nicht, wenn sie etwas erschaffen, sondern erfinden selbst eine Technologie oder ein Funktionsprinzip, und später stellt sich heraus, dass dies in der Natur schon lange existiert und man es einfach gucken und übernehmen könnte.
Dies geschah mit dem üblichen Klettverschluss, der von einer Person verwendet wird, um Kleidung zu befestigen. Es ist erwiesen, dass in der Struktur von Vogelfedern auch Haken verwendet werden, um dünne Bärte miteinander zu verbinden, ähnlich wie sie auf Klettverschlüssen zu finden sind.
In der Struktur von Fabrikrohren gibt es eine Analogie zu den hohlen Halmen von Getreide. Die in den Rohren verwendete Längsbewehrung ähnelt den Sklerenchymbändern im Stamm. Versteifungsringe aus Stahl - Zwischenräume. Die dünne Haut an der Außenseite des Stiels ist ein Analogon der spiralförmigen Verstärkung in der Struktur von Rohren. Trotz der kolossalen Ähnlichkeit der Struktur erfanden Wissenschaftler unabhängig voneinander eine solche Methode zum Bau von Fabrikrohren und erkannten erst später die Identität einer solchen Struktur mit natürlichen Elementen.
Bionik und Medizin
Der Einsatz von Bionik in der Medizin ermöglicht es, vielen Patienten das Leben zu retten. Unaufhörlich wird daran gearbeitet, künstliche Organe zu schaffen, die in Symbiose mit dem menschlichen Körper funktionieren können.
Der Däne Dennis Aabo testete als Erster eine bionische Prothese. Er verlor die Hälfte seines Arms, aber jetzt hat er die Fähigkeit, Objekte durch Berührung wahrzunehmen, indem er die Erfindung von Ärzten nutzt. Seine Prothesemit den Nervenenden der betroffenen Extremität verbunden. Künstliche Fingersensoren sind in der Lage, Informationen über das Berühren von Objekten zu sammeln und an das Gehirn zu übermitteln. Das Design ist im Moment noch nicht finalisiert, es ist sehr klobig, was den Einsatz im Alltag erschwert, aber schon jetzt kann man diese Technologie als echte Entdeckung bezeichnen.
Alle Forschungen in diese Richtung basieren ausschließlich auf der Nachahmung natürlicher Prozesse und Mechanismen und deren technischer Umsetzung. Das ist medizinische Bionik. Bewertungen von Wissenschaftlern sagen, dass ihre Arbeiten es bald ermöglichen werden, abgenutzte lebende menschliche Organe auszutauschen und stattdessen mechanische Prototypen zu verwenden. Dies wird wirklich der größte Durchbruch in der Medizin sein.
Bionik in der Architektur
Architektur- und Baubionik ist ein Spezialgebiet der bionischen Wissenschaft, dessen Aufgabe die organische Wiedervereinigung von Architektur und Natur ist. In letzter Zeit greifen sie beim Entwurf moderner Strukturen immer häufiger auf bionische Prinzipien zurück, die von lebenden Organismen entlehnt wurden.
Heute ist die Architekturbionik zu einem eigenen Baustil geworden. Sie ist aus einem einfachen Kopieren von Formen entstanden, und nun ist es die Aufgabe dieser Wissenschaft geworden, die Prinzipien, Organisationsmerkmale zu übernehmen und technisch umzusetzen.
Manchmal wird dieser Baustil Öko-Stil genannt. Denn die Grundregeln der Bionik lauten:
- Suche nach optimalen Lösungen;
- Grundsatz der Materialeinsparung;
- Prinzip der maximalen Nachh altigkeit;
- Energiesparprinzip.
Wie Sie sehen können, ist Bionik in der Architektur nicht nur beeindruckende Formen, sondern auch fortschrittliche Technologien, mit denen Sie eine Struktur schaffen können, die modernen Anforderungen entspricht.
Eigenschaften architektonischer bionischer Strukturen
Aufgrund vergangener Erfahrungen in Architektur und Bauwesen können wir sagen, dass alle menschlichen Bauwerke zerbrechlich und kurzlebig sind, wenn sie sich nicht der Naturgesetze bedienen. Bionische Gebäude haben neben erstaunlichen Formen und kühnen architektonischen Lösungen Langlebigkeit und die Fähigkeit, widrigen Naturphänomenen und Katastrophen standzuh alten.
Im Äußeren von Gebäuden, die in diesem Stil gebaut wurden, sind Elemente von Reliefs, Formen und Konturen zu sehen, die von Konstrukteuren gekonnt von lebenden, natürlichen Objekten kopiert und von Architekten-Baumeistern meisterhaft verkörpert wurden.
Wenn es bei der Betrachtung eines architektonischen Objekts plötzlich vorkommt, als würde man ein Kunstwerk betrachten, handelt es sich mit hoher Wahrscheinlichkeit um ein Gebäude im bionischen Stil. Beispiele für solche Strukturen sind in fast allen Hauptstädten von Ländern und großen technologisch fortgeschrittenen Städten der Welt zu sehen.
Der Bau des neuen Jahrtausends
Bereits in den 90er Jahren entwarf ein spanisches Architektenteam ein Bauprojekt nach einem völlig neuen Konzept. Dies ist ein 300-stöckiges Gebäude mit einer Höhe von über 1200 m. Es ist geplant, dass die Bewegung entlang dieses Turms mit Hilfe von vierhundert vertikalen und horizontalen Aufzügen erfolgt, deren Geschwindigkeit 15 m/s beträgt. Land,zugestimmt, dieses Projekt zu sponsern, war China. Für den Bau wurde die am dichtesten besiedelte Stadt Shanghai ausgewählt. Die Umsetzung des Projekts wird das demografische Problem der Region lösen.
Der Turm wird eine vollständig bionische Struktur haben. Architekten glauben, dass nur dies die Festigkeit und H altbarkeit der Struktur gewährleisten kann. Der Prototyp der Struktur ist eine Zypresse. Die architektonische Komposition wird nicht nur eine zylindrische Form ähnlich einem Baumstamm haben, sondern auch "Wurzeln" - eine neuartige bionische Grundlage.
Die äußere Hülle des Gebäudes ist ein plastisches und atmungsaktives Material, das die Rinde eines Baumes imitiert. Die Klimaanlage dieser vertikalen Stadt wird analog zur wärmeregulierenden Funktion der Haut sein.
Nach den Prognosen von Wissenschaftlern und Architekten wird ein solches Gebäude nicht das einzige seiner Art bleiben. Nach erfolgreicher Implementierung wird die Anzahl bionischer Strukturen in der Architektur des Planeten nur noch zunehmen.
Bionische Gebäude um uns herum
In welchen berühmten Kreationen wurde die Wissenschaft der Bionik verwendet? Beispiele für solche Strukturen sind leicht zu finden. Nehmen Sie zumindest den Prozess der Errichtung des Eiffelturms. Lange Zeit gab es Gerüchte, dass dieses 300 Meter hohe Wahrzeichen Frankreichs nach den Zeichnungen eines unbekannten arabischen Ingenieurs gebaut wurde. Später wurde seine vollständige Analogie mit der Struktur des menschlichen Schienbeins aufgedeckt.
Neben dem Eiffelturm gibt es weltweit viele Beispiele für bionische Strukturen:
- Das Sydney Opera House wurde ähnlich wie eine Lotusblume gebaut.
- PekingNational Opera House - Nachahmung eines Wassertropfens.
- Schwimmkomplex in Peking. Äußerlich wiederholt es die Kristallstruktur des Wassergitters. Eine erstaunliche Designlösung kombiniert die nützliche Fähigkeit der Struktur, Sonnenenergie zu speichern und sie dann zu verwenden, um alle im Gebäude betriebenen Elektrogeräte mit Strom zu versorgen.
- Der Aqua-Wolkenkratzer sieht aus wie ein Strom aus fallendem Wasser. Befindet sich in Chicago.
- Das Haus des Begründers der Architekturbionik, Antoni Gaudí, ist eines der ersten bionischen Bauwerke. Bis heute hat es seinen ästhetischen Wert bewahrt und bleibt eine der beliebtesten Touristenattraktionen in Barcelona.
Wissen, das jeder braucht
Zusammenfassend lässt sich sagen: Alles, was die Bionik erforscht, ist relevant und notwendig für die Entwicklung der modernen Gesellschaft. Jeder soll sich mit den wissenschaftlichen Grundlagen der Bionik vertraut machen. Ohne diese Wissenschaft ist der technologische Fortschritt in vielen Bereichen der menschlichen Tätigkeit nicht vorstellbar. Bionik ist unsere Zukunft im Einklang mit der Natur.
