סיסמת ביוניקה: "הטבע יודע הכי טוב".איזה מין מדע זה? עצם השם והמוטו הזה גורמים לנו להבין שהביוניקה קשורה לטבע. רבים מאיתנו נתקלים מדי יום במרכיבים ובתוצאות של מדע הביוניקה מבלי לדעת זאת.
האם שמעת על מדע כמו ביוניקה?
ביולוגיה היא ידע פופולרי שאיתו אנוהם מכירים אחד את השני בבית הספר. מסיבה כלשהי, רבים מאמינים שהביוניקה היא אחד מתתי הסעיפים של הביולוגיה. למעשה, הצהרה זו אינה מדויקת לחלוטין. ואכן, במובן הצר של המילה, ביוניקה היא מדע החוקר אורגניזמים חיים. אבל לא פעם, אנחנו רגילים לשייך משהו אחר ללימוד הזה. ביוניקה יישומית היא מדע המשלב ביולוגיה וטכנולוגיה.
נושא ומושא המחקר הביוני
מה חוקרת ביוניקה? כדי לענות על שאלה זו, יש לשקול את החלוקה המבנית של הדוקטרינה עצמה.
ביולוגית ביולוגית חוקר את הטבע כפי שהוא, מבלי לנסות להתערב. מטרת המחקר שלו היא התהליכים המתרחשים בתוך מערכות ביולוגיות.
ביוניקה תיאורטית עוסקת בחקר אותם עקרונות שנראו בטבע, ועל בסיסם יוצרת מודל תיאורטי, אשר מיושם בהמשך בטכנולוגיות.
ביוניקה מעשית (טכנית). הוא יישום מודלים תיאורטיים בפועל. כביכול, החדרה מעשית של הטבע לעולם הטכני.
מאיפה הכל התחיל?
אבי הביוניקה נקרא לאונרדו דה וינצ'י הגדול.ברשומות של גאון זה, אפשר למצוא את הניסיונות הראשונים להתגלמות הטכנית של מנגנונים טבעיים. הרישומים של דה וינצ'י ממחישים את רצונו ליצור מטוס המסוגל להזיז את כנפיו כמו ציפור במעופה. פעם, רעיונות כאלה היו נועזים מכדי להיות מבוקשים. הם נאלצו למשוך תשומת לב לעצמם הרבה יותר מאוחר.
הראשון שיישם את עקרונות הביוניקה באדריכלות, היה אנטוני גאודי אי קרנט. שמו טבוע היטב בהיסטוריה של המדע הזה. המבנים האדריכליים שתוכנן על ידי גאודי הגדול היו מרשימים בזמן בנייתם, והם גורמים לאותה הנאה שנים רבות לאחר מכן בקרב משקיפים מודרניים.
רודולף שטיינר היה הבא שתמך ברעיון של סימביוזה של טבע וטכנולוגיה. בהנהגתו החל השימוש הנרחב בעקרונות ביונים בתכנון מבנים.
הקביעה של ביוניקה כמדע עצמאי התרחשה רק בשנת 1960 בסימפוזיון מדעי בדייטונה.
התפתחות טכנולוגיית המחשוב והמודלים המתמטיים מאפשרים לאדריכלים מודרניים לגלם את רמזי הטבע הרבה יותר מהר ובדיוק רב יותר באדריכלות ובתעשיות אחרות.
אבות טיפוס טבעיים של המצאות טכניות
הדוגמה הפשוטה ביותר לביטוי של מדע הביוניקההיא המצאת הצירים. תושבת מוכרת המבוססת על עקרון הסיבוב של חלק אחד של המבנה סביב החלק השני. עיקרון זה משמש את צדפים על מנת לשלוט בשתי כנפיהן ובמידת הצורך לפתוח או לסגור אותן. קוצי הענק של האוקיינוס השקט מגיעים לגדלים של 15-20 ס"מ. עקרון הצירים בחיבור קונכיותיהם נראה בבירור לעין בלתי מזוינת. נציגים קטנים של מין זה משתמשים באותה שיטה לתיקון השסתומים.
בחיי היומיום, אנו משתמשים לעתים קרובות במגוון פינצטות.המקור החד והדמוי של הסנונית הופך לאנלוג טבעי של מכשיר כזה. ציפורים אלה משתמשות במקור דק, תוקעות אותו לתוך אדמה רכה ומוציאות חיפושיות קטנות, תולעים וכן הלאה.
מכשירי חשמל וציוד מודרניים רביםמצויד בכוסות יניקה. כך למשל, הם משמשים לשיפור עיצוב רגלי מכשירי המטבח השונים על מנת למנוע החלקה במהלך הפעולה. כמו כן, נעליים מיוחדות לניקוי חלונות של בניינים רבי קומות מצוידות בכוסות יניקה להבטחת קיבוען הבטוח. המכשיר הפשוט הזה מושאל גם מהטבע. צפרדע העצים, עם פראיירים על רגליה, שומרת בזריזות יוצאת דופן על עלים חלקים וחלקלקים של צמחים, והתמנון זקוק להם למגע קרוב עם קורבנותיו.
ניתן למצוא דוגמאות רבות כאלה. ביוניקה היא רק המדע שעוזר לאדם לשאול פתרונות טכניים מהטבע להמצאותיו.
מי ראשון - טבע או אנשים?
לפעמים קורה שהמצאההאנושות קיבלה "פטנט" מזמן הטבע. כלומר, ממציאים, כשיוצרים משהו, לא מעתיקים, אלא מגיעים עם הטכנולוגיה או עקרון העבודה בעצמם, ובהמשך מתברר שזה קיים בטבע כבר הרבה זמן, ואפשר פשוט להציץ ולאמץ את זה. .
אז זה קרה עם הסקוטש הרגיל,המשמש את האדם להדק בגדים. הוכח כי במבנה של נוצות ציפורים משתמשים בקרסים גם לחיבור זקנים דקים זה לזה, בדומה לאלו המצויים בסקוטש.
במבנה של צינורות המפעל, יש אנלוגיה עםגבעולים חלולים של דגנים. החיזוק האורכי בשימוש בצינורות דומה לרצועות הסקלרנכימה בגזע. טבעות קשיחות פלדה - מרווחים. העור הדק בצד החיצוני של הגבעול הוא אנלוגי לחיזוק ספירלה במבנה הצינורות. למרות הדמיון האדיר של המבנה, מדענים המציאו באופן עצמאי בדיוק שיטה כזו לבניית צינורות מפעל, ורק מאוחר יותר הם ראו את זהותו של מבנה כזה עם אלמנטים טבעיים.
ביוניקה ורפואה
השימוש בביוניקה ברפואה מאפשר זאתלהציל את חייהם של חולים רבים. ללא הרף, מתבצעת עבודה ליצירת איברים מלאכותיים המסוגלים לתפקד בסימביוזה עם גוף האדם.
הראשון בר המזל לחוות את הביוניתותבת לדני דניס אבו. הוא איבד חצי מזרועו, אבל עכשיו יש לו את היכולת לתפוס חפצים על ידי מגע באמצעות המצאה של רופאים. התותבת שלו מחוברת לקצות העצבים של הגפה הפגועה. חיישני אצבע מלאכותיים מסוגלים לאסוף מידע על נגיעה בחפצים ולהעביר אותו למוח. העיצוב עדיין לא סוכם כרגע, הוא מגושם מאוד, מה שמקשה על השימוש בו בחיי היומיום, אבל כבר עכשיו אפשר לקרוא לטכנולוגיה הזו תגלית אמיתית.
כל המחקר בתחום הזה הוא לחלוטיןמבוססים על העתקת תהליכים ומנגנונים טבעיים והביצועים הטכניים שלהם. זו ביוניקה רפואית. ביקורות של מדענים אומרים כי בקרוב עבודותיהם יאפשרו לשנות איברים אנושיים חיים בלויים ולהשתמש באבות טיפוס מכניים במקום. זו אכן תהיה פריצת הדרך הגדולה ביותר ברפואה.
ביוניקה בארכיטקטורה
ביוניקה אדריכלית ובנייה - מיוחדתענף המדע הביוני, שמשימתו היא איחוד אורגני של אדריכלות וטבע. לאחרונה, לעתים קרובות יותר ויותר, בעת תכנון מבנים מודרניים, הם פונים לעקרונות ביונים השאולים מאורגניזמים חיים.
כיום, הביוניקה האדריכלית הפכה לנפרדסגנון אדריכלי. הוא נולד מהעתקה פשוטה של טפסים, ועכשיו המשימה של המדע הזה הפכה לאמץ עקרונות, תכונות ארגוניות וליישם אותם טכנית.
לפעמים סגנון אדריכלי זה נקרא סגנון אקולוגי. הסיבה לכך היא שהכללים הבסיסיים של הביוניקה הם:
- חיפוש אחר פתרונות מיטביים;
- העיקרון של שמירת חומרים;
- העיקרון של ידידותיות סביבתית מרבית;
- עקרון חיסכון באנרגיה.
כפי שאתה יכול לראות, ביוניקה באדריכלות היא לא רק צורות מרשימות, אלא גם טכנולוגיות מתקדמות המאפשרות לך ליצור מבנה העונה על הדרישות המודרניות.
מאפיינים של מבנים ביונים אדריכליים
מבוסס על ניסיון עבר באדריכלות ובנייה, ניתן לומר שכל המבנים האנושיים הם שבירים וקצרי מועד אם הם לא משתמשים בחוקי הטבע. לבניינים ביוניים, בנוסף לצורות מדהימות ולפתרונות אדריכליים נועזים, יש עמידות, יכולת לעמוד בתופעות טבע שליליות ובקטקליזמות.
בחלק החיצוני של מבנים שנבנו בסגנון זה,ניתן לראות אלמנטים של תבליטים, צורות, קווי מתאר, שהועתקו במיומנות על ידי מהנדסי עיצוב מחפצים חיים וטבעיים ומגולמים בצורה מופתית על ידי אדריכלים-בונים.
אם פתאום, כאשר בוחנים אובייקט אדריכלינראה שאתה מסתכל על יצירת אמנות, עם סבירות גבוהה שאתה מסתכל על בניין בסגנון הביוניקה. דוגמאות למבנים כאלה ניתן לראות כמעט בכל בירות המדינות והערים הגדולות המתקדמות מבחינה טכנולוגית בעולם.
בניית המילניום החדש
עוד בשנות ה-90 על ידי צוות אדריכלים ספרדינוצר פרויקט בנייה המבוסס על קונספט חדש לחלוטין. מדובר בבניין בן 300 קומות שגובהו יעלה על 1200 מ' מתוכנן שהתנועה לאורך מגדל זה תתבצע בעזרת ארבע מאות מעליות אנכיות ואופקיות שמהירותן היא 15 מ' לשנייה. המדינה שהסכימה לתת חסות לפרויקט זה הייתה סין. העיר הצפופה ביותר, שנחאי, נבחרה לבנייה. יישום הפרויקט יפתור את הבעיה הדמוגרפית של האזור.
למגדל יהיה מבנה ביוני מלא.אדריכלים מאמינים שרק זה יכול להבטיח את חוזק ועמידות המבנה. אב הטיפוס של המבנה הוא עץ ברוש. להרכב האדריכלי תהיה לא רק צורה גלילית, בדומה לגזע עץ, אלא גם "שורשים" - סוג חדש של יסוד ביוני.
החיפוי החיצוני של המבנה הוא חומר פלסטי ונושם המחקה קליפת עץ. מערכת מיזוג האוויר של העיר האנכית הזו תהיה אנלוגית לתפקוד ויסות החום של העור.
לפי התחזיות של מדענים ואדריכלים, בניין כזה לא יישאר היחיד מסוגו. לאחר יישום מוצלח, מספר המבנים הביוניים בארכיטקטורת הפלנטה רק יגדל.
מבנים ביונים סביבנו
באילו יצירות מפורסמות זה שימשמדע הביוניקה? קל למצוא דוגמאות למבנים כאלה. קח לפחות את תהליך יצירת מגדל אייפל. במשך זמן רב היו שמועות שסמל זה של 300 מטר של צרפת נבנה לפי ציורים של מהנדס ערבי אלמוני. מאוחר יותר, התגלתה האנלוגיה המלאה שלו עם מבנה השוקה האנושית.
בנוסף למגדל אייפל, ישנן דוגמאות רבות למבנים ביונים בכל רחבי העולם:
- בית האופרה של סידני נבנה באנלוגיה לפרח הלוטוס.
- בית האופרה הלאומי של בייג'ינג הוא חיקוי של טיפת מים.
- מתחם שחייה בבייג'ינג.כלפי חוץ, הוא חוזר על מבנה הגביש של סריג המים. פתרון עיצובי מדהים משלב את היכולת השימושית של המבנה לצבור אנרגיה סולארית ולאחר מכן להשתמש בה להפעלת כל מכשירי החשמל הפועלים במבנה.
- גורד שחקים "אקווה" נראה כמו זרם של מים נופלים. ממוקם בשיקגו.
- ביתו של מייסד הביוניקה האדריכלית אנטוניוגאודי הוא אחד המבנים הביוניים הראשונים. עד היום הוא שמר על ערכו האסתטי ונשאר אחד מאתרי התיירות הפופולריים ביותר בברצלונה.
הידע שכולם צריכים
לסיכום, אנו יכולים לומר בבטחה:כל מה שחקר הביוניקה רלוונטי והכרחי להתפתחות החברה המודרנית. כולם צריכים להכיר את העקרונות המדעיים של הביוניקה. ללא המדע הזה, אי אפשר לדמיין התקדמות טכנית בתחומים רבים של פעילות אנושית. ביוניקה היא העתיד שלנו בהרמוניה מלאה עם הטבע.
