Современные примеры бионики в архитектуре и дизайне интерьеров

Самые совершенные формы, как с точки зрения красоты, так и с точки зрения организации и функционирования, созданы самой природой и развились в процессе эволюции. Человечество с давних пор заимствовало у природы структуры, элементы, построения для решения своих технологических задач. В настоящее время техногенная цивилизация отвоевывает у природы все большие территории, вокруг доминируют прямоугольные формы, сталь, стекло и бетон, а мы живем в так называемых городских джунглях.

И с каждым годом все более ощутимой становится потребность человека в естественной гармоничной среде обитания, наполненной воздухом, зеленью, природными элементами. Поэтому экологическая тематика становится все более актуальной в градостроительстве и ландшафтном дизайне. В данной статье мы познакомимся с примерами бионики — интересного современного направления в архитектуре и дизайне интерьеров.

Примеры бионики в архитектуре. Научный и художественный подход

Бионика – это направление в первую очередь научное, а потом уже творческое. Применительно к архитектуре оно означает использование принципов и методов организации живых организмов и форм, созданных живыми организмами, при проектировании и строительстве зданий. Первым архитектором, работающим в стиле бионики,был А. Гауди. Его знаменитыми работами до сих пор восхищается мир (Дом Бальо, Дом Мила, Храм Святого Семейства, Парк Гуэля и др.).

Дом Мила Антонио Гауди в Барселоне

Национальный оперный театр в Пекине

Современная бионика базируется на новых методах с применением математического моделирования и широкого спектра программного обеспечения для расчета и 3d-визуализации. Основной ее задачей является изучение законов формирования тканей живых организмов, их структуры, физических свойств, конструктивных особенностей с целью воплощения этих знаний в архитектуре. Живые системы являются примером конструкций, которые функционируют на основе принципов обеспечения оптимальной надежности, формирования оптимальной формы при экономии энергии и материалов. Именно эти принципы и положены в основу бионики. Знаменитые примеры бионики представлены на сайте.

Оперный театр в Сиднее

Плавательный комплекс в Пекине

Вот несколько величайший сооружений на основе бионики во всем мире:

• Эйфелева башня в Париже (повторяет форму берцовой кости)
• Стадион «Ласточкино гнездо» в Пекине (внешняя металлическая конструкция повторяет форму птичьего гнезда)
• Небоскреб Аква в Чикаго (внешне напоминает поток падающей воды, также форма здания напоминает складчатую структуру известковых отложений по берегам Великих Озер)
• Жилой дом «Наутилус» или «Раковина» в Наукальпане (его дизайн взят из природной структуры – раковины моллюска)
• Оперный театр в Сиднее (подражает раскрывшимся лепесткам лотоса на воде)
• Плавательный комплекс в Пекине (конструкция фасада состоит из «пузырьков воды», повторяет кристаллическую решетку, она позволяет аккумулировать солнечную энергию, используемую на нужды здания)
• Национальный оперный театр в Пекине (имитирует каплю воды)

Бионика включает в себя и создание новых для строительства материалов, структуру которых подсказывают законы природы. На сегодняшний день существует уже множество примеров бионики, каждый из которых отличается удивительной прочностью своей структуры. Таким образом, можно получить новые дополнительные возможности для возведения сооружений различных масштабов.

Скульптура Облачные ворота в Чикаго

Примеры бионики в дизайне интерьера

Особенности дизайна интерьеров в стиле бионики с примерами

Бионический стиль пришел и в дизайн интерьера:как в жилых помещениях, так и в помещениях сферы услуг, социального и культурного назначения. Примеры бионики можно увидеть в современных парках, библиотеках, торговых центрах, ресторанах, выставочных центрах и т.д. Что же характерно для этого модного стиля? Каковы его особенности? Как и в случае архитектуры, бионика интерьера использует природные формы в организации пространства, в планировании помещений, в дизайне мебели и аксессуаров, в декоре.

Свои идеи дизайнеры черпают из знакомых структур живой природы:

• Воск и пчелиные соты – основа для создания необычных конструкций в интерьере: стен и перегородок, элементов мебели, декора, стеклянных конструкций, элементов стеновых и потолочных панелей, оконных проемов и т.д.
• Паутина является необычайно лёгким и экономным сетчатым материалом. Часто применяется как основа в дизайне перегородок, дизайне мебели и осветительных приборов, гамаков.
• Наружные или внутренние лестницы могут быть выполнены в виде спиральных или необычных конструкций, созданных из комбинированных природных материалов, повторяющих плавные природные формы. В дизайне лестниц художники бионического направления чаще всего отталкиваются от растительных форм.
• Цветные стекла и зеркала используются в примерах бионики для того, чтобы создать интересное освещение.
• В деревянных домах в качестве несущих колон могут использоваться стволы деревьев. Вообще дерево – один из самых распространенных материалов интерьера в стиле бионики. Также применяют шерсть, кожу, лен, бамбук, хлопок и др.
• Из водной глади берутся и гармонично вписываются зеркальные и глянцевые поверхности.
• Отличным решением является применение перфорации с целью уменьшения веса отдельных конструкций. Пористые костные структуры часто используются для создания интересной мебели, при этом экономя материал, создавая иллюзию воздушности и легкости.

Светильники также повторяют биологические структуры. Красиво и оригинально смотрятся светильники, имитирующие водопад, светящиеся деревья и цветы, облака, небесные светила, морских обитателей и т.д.Примеры бионики зачастую используют природные материалы, которые являются экологически чистыми. Характерными особенностями данного направления считаются плавные линии, натуральная цветовая гамма. Это попытка создать атмосферу, приближенную к естественной природе, при этом не упраздняя удобств, которые человек приобрел с развитием техники. Электронику вписывают в дизайн таким образом, чтобы она не бросалась в глаза.

небоскреб Aqua в Чикаго

пример бионики в дизайне интерьера

стадион Ласточкино гнездо в Пекине

В примерах бионики в интерьере можно рассмотреть аквариумы, интересные необычные конструкции и уникальные формы, которые, как и в природе, не повторяются. Можно сказать, что в бионике нет четких границ и зонирования пространства, одни помещения плавно «перетекают» в другие. Природные элементы не обязательно будут применимы ко всему интерьеру. Очень распространены в настоящее время проекты с отдельными элементами бионики – мебелью, повторяющей структуру тела, структуру растений и других элементов живой природы, органические вставки, декор из натуральных материалов.

Стоит отметить, что ключевой особенностью бионики в архитектуре и дизайне интерьера является подражание природным формам с учетом научных знаний о них. Создание благоприятной для человека экологически безопасной среды обитания с применением новых энергоэффективных технологий может стать идеальным направлением развития городов. Поэтому бионика является новым быстро развивающимся направлением, захватывающим умы архитекторов и дизайнеров.

Великие мелочи, подсмотренные у природы. Что изучает бионика?

Великие мелочи, подсмотренные у природы. Что изучает бионика?

Русская  С.А. 1Каталова  К.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №33

Клиндухова  Л.П. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №33

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

I Введение

Вы бы хотели одним прыжком перелетать через автомобили, быстро бегать, как леопард, замечать врагов на расстоянии нескольких километров и сгибать руками стальные балки? Надо полагать, что да, но, увы, это нереально. Пока нереально…

Человека, с момента создания мира, интересовало многое: почему кровь красная, почему день сменяет ночь, почему мы ощущаем аромат цветов и пр. Естественно человек пытался этому найти объяснение. Но чем больше он узнавал, тем еще больше возникало у него вопросов: может ли человек летать как птица, можно ли создать искусственный разум? Вопросов «почему» очень много, часто эти вопросы не научно истолковывались, порождая вымыслы, суеверия. Для этого нужно обладать хорошими знаниями во многих областях: в физике и химии, астрономии и биологии, географии и экологии, в математике и технике, в медицине и космосе.

А существует ли наука, которая объединила бы в себе все, смогла бы сочетать несочетаемое? Оказывается – существует!

Однажды, мы решили посмотреть телевизор, и включили канал «Наука 2.0». В это время шла передача «Бионика. Растения». Нас настолько заинтересовала эта наука, что нам захотелось еще больше о ней узнать.

Предмет нашего исследования — наука бионика — “БИОлогия” и “техНИКА”.

Био́ника (от греч. βίον — элемент жизни, буквально — живущий) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Данная наука сегодня очень востребована. Ее открытия применяются в строительстве, архитектуре, медицине, в технической промышленности. Мы думаем, что наша работа будет полезна и интересна широкому кругу и учащихся, и педагогов, так как все мы живем в природе по законам, которые она создала. Человек должен лишь умело владеть знаниями, чтобы воплотить в технике все подсказки природы и раскрыть ее тайны.

Наша исследовательская работа имеет большое практическое значение, так как может быть использована на уроках биологии, физики, математики, химии, а также при проведении классных часов.

Цель работы: в результате исследования понять, что изучает бионика, и раскрыть ее значение для человека.

Задачи:

— изучить историю возникновения бионики;

— рассмотреть применение на практике некоторых открытий бионики;

— изучить последние достижения бионики;

— собрать коллекцию экспонатов, используемых в бионике.

Методы: описание, наблюдение, сравнительный анализ.

II Теоретическая часть

Основоположник науки бионики

Прародителем бионики считается Леонардо да Винчи. Он родился15 апреля 1452 г., в городе Анкиано. Умер 2 мая 1519 г. В городе Кло-Люсе, Амбуаз, Франция. Леонардо да Винчи интересовали проблемы полёта. В Милане он делал много рисунков и изучал летательный механизм птиц разных пород и летучих мышей. Кроме наблюдений, он проводил и опыты, но они все были неудачными. Леонардо очень хотел построить летательный аппарат. Он говорил: «Кто знает всё, тот может всё. Только бы узнать — и крылья будут!».

Его чертежи и схемы летательных аппаратов были основаны на строении крыла птицы. Позднее, к его работам все-таки пришел успех.В наше время, по чертежам Леонардо да Винчи неоднократно осуществляли моделирование орнитоптера (от греч. órnis, род.падеж órnithos — птица и pterón — крыло), махолет, летательный аппарат тяжелее воздуха с машущими крыльями). Среди живых существ маховыми движениями крыльев для полёта пользуются, например, птицы.

(Приложение №1 рис. 1- 3)

Бионика (от греч.Biōn– элемент жизни, буквально – живущий), наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов. Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками – электроникой, навигацией, связью, морским делом и др.

Формальным годом рождения бионики принято считать 1960 г. Учёные – бионики избрали своей эмблемой скальпель и паяльник, соединённые знаком интеграла, а девизом – «Живые прототипы – ключ к новой технике».

2)Важнейшие открытия

Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей. Раньше люди были не способны увидеть то, что находится у них буквально перед носом, но современные технические средства и компьютерное моделирование помогает хоть немного разобраться в том, как устроен окружающий мир, и попытаться скопировать из него некоторые детали для собственных нужд.

А) Идея создания снегоходов также заимствована у природы. В основу конструкции снегохода положен принцип передвижения пингвинов по рыхлому снегу. Значительные снеговые преграды пингвины преодолевают достаточно своеобразным способом — скользя на брюхе и отталкиваясь от снега ластами, что спасает птицу от проваливания в снежную толщу и одновременно позволяет развивать весьма приличную скорость — до 20 км/ч. Сконструированная по этому принципу машина-снегоход достигает большей скорости — до 50 км/ч. Приложение №2 рис.1, 2 Б) В ходе исследований, проводимых в 1960 г. немецким ученым М. О. Крамером, было доказано, что сопротивление воды, испытываемое дельфином при движении, в 10 раз меньше, чем сопротивление при движении модели такого же размера с обшивкой из металла. Очевидно, быстроходность китообразных во многом обусловливается специфичностью строения их кожи. Специфичность кожного покрова китообразных обеспечивает гидрофобные, антитурбулентные свойства, а также вызывает особый двигательный механизм, свойственный ей. Именно он способствует сбиванию вихревых потоков вокруг быстро перемещающегося тела. В 1960 г. Крамер создал в США искусственное покрытие — «ламинфло» (от латинского laminar flow — ламинарное течение). Модель торпеды, обшитая такой псевдокожей, при испытаниях в потоке воды при скорости 70 км/ч имела сопротивление жидкости на 60 % ниже, чем контрольная модель. Приложение №2 рис. 3-5

В) В основу проекта древнегреческих амфитеатров с их поистине великолепной и непревзойденной до сегодняшнего дня акустикой было положено чашеобразное строение цветка водяной кувшинки, жужжание насекомых в котором звучит наиболее громко. Это было подмечено еще до нашей эры, но конструкции древних театров не кажутся устаревшими и сейчас. Приложение №2 рис. 6,7

Г) Система сосудов у крепких древесных растений, позволяющая влаге под значительным давлением подниматься на немалую высоту, была использована при проектировании современных водонапорных башен. Приложение №2 рис.8,9

Д) Во время первой мировой войны английский флот нес огромные потери из-за германских подводных лодок. Необходимо было научиться их обнаруживать и выслеживать. Для этой цели создали специальные приборы гидрофоны. Эти приборы должны были находить подводные лодки противника по шуму гребных винтов. Их установили на кораблях, но во время хода корабля движение воды у приемного отверстия гидрофона создавало шум, который заглушал шум подводной лодки. Физик Роберт Вуд предложил инженерам поучиться… у тюленей, которые хорошо слышат при движении в воде. В итоге приемному отверстию гидрофона придали форму ушной раковины тюленя, и гидрофоны стали «слышать» даже на полном ходу корабля. Приложение №2 рис. 10,11

Е) Реактивное движение, используемое сейчас в самолетах, ракетах, свойственно головоногим моллюскам – осьминогам, кальмарам, каракатицам и медузам.

Приложение №2 рис. 12-14

III Практическая часть

Анкетирование

Бионика- это очень интересная, но относительно новая наука. Школьная программа не включает изучение данного курса. Для того, чтобы узнать, а что же известно нашим сверстникам о бионике, мы провели анкетирование.

«Что Вы знаете о бионике?»

Как Вы думаете, что изучает бионика?

А) организм человека;

Б) животных

В) растения

Г) микроорганизмы

Д) использование особенностей живых организмов в технике

Е) я не знаю, что изучает бионика

2. Что бы Вы хотели узнать об этой науке?

А) последние достижения

Б) использование на практике

В) кто является основоположником этой науки

Результаты анкеты мы поместили в таблицы №1и №2

Таблица №1

а	б	в	г	д	е
14	7	5	22	20	57

Таблица №2

Из графика №1, мы видим, что большинство ребят, не знают, что изучает бионика. Многие считают, что бионика изучает микроорганизмы, организм человека, а некоторые, думают, что бионика изучает растения. Из графика №2, мы видим, что большинство ребят хотят узнать использование на практике этой науки, а также, кто является основоположником этой науки и ее последние достижения. Эти результаты еще более мотивировали нас на проведение исследования. Приложение №3 рис.1,2

2.Описание конкретных открытий с демонстрацией коллекции:

Мы решили, что изучая бионику, можно собрать коллекцию предметов, наиболее известных и используемых в жизни человека.

А) Архитектурно-строительная бионика

Конструкция Эйфелевой башни основана на научной работе швейцарского профессора анатомии Хермана фон Мейера (Hermann Von Meyer). За 40 лет до сооружения парижского инженерного чуда профессор исследовал костную структуру головки бедренной кости в том месте, где она изгибается и под углом входит в сустав. И при этом кость почему-то не ломается под тяжестью тела.

Фон Мейер обнаружил, что головка кости покрыта изощренной сетью миниатюрных косточек, благодаря которым нагрузка удивительным образом перераспределяется по кости. Эта сеть имела строгую геометрическую структуру, которую профессор задокументировал.

В 1866 году швейцарский инженер Карл Кульман (Carl Cullman) подвел теоретическую базу под открытие фон Мейера, а спустя 20 лет природное распределение нагрузки с помощью кривых суппортов было использовано Густавом Эйфелем, который в 1889 году построил чертеж Эйфелевой башни. Это сооружение считается одним из самых ранних очевидных примеров использования бионики в инженерии. Приложение №4 рис. 1,2,3

Французскому профессору Ле-Риколе человеческий скелет дал идею создания дырчатых конструкций, имеющих большую прочность и сравнительно небольшой вес. Строение арочного моста практически полностью повторяет позвоночно-реберный каркас позвоночных животных. Приложение № 5рис. Рис.1,2

Яркий пример архитектурно-строительной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чем же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Приложение №6 рис.1,2. Видео

Сочетание двух прототипов конструкций соломины и цветка лилии – это построение Останкинской башни. Боковые опорные сооружения, поддерживающие основную конструкцию – это «лепестки лилии». Приложение №6 рис. 3,4,5

Паутинные нити – изумительное творение природы привлекли внимание инженеров. Паутина явилась прообразом конструкции моста на длинных гибких тросах, положив тем самым начало строительству прочных красивых подвесных мостов. Они уменьшают грузоподъемность и требуют меньшей затраты строительного материала. Приложение №7 рис.1-4

Б) Бионика в медицине

Игла-скарификатор, служит для забора крови, сконструирована по принципу, полностью повторяет строение зуба-резца летучей мыши, укус которой безболезнен и сопровождается сильным кровотечением. Приложение №8 рис.1,2

Привычный нам поршневой шприц имитирует кровососущий аппарат – комара и блохи, с укусом которых знаком каждый человек. Приложение №8Рис.3,4

Пинцет. Человек изобрел инструмент, который выполняет те же функции, что и клюв веретенника. Это пинцет. Его острые концы легко проникают под верхний слой предметов. Сжав пальцами обе половинки пинцета, можно захватить даже самые мелкие предметы. Если отпустить их, пинцет разожмется и выпустит предмет. Преимущество инструмента, обе половинки которого движутся навстречу друг другу, состоит в том, что захватить предмет довольно легко. Пинцет используют как хирургический инструмент. Приложение №9 рис.1,2

Скальпель до сих пор повторяет форму тростникового листа с его природной режущей кромкой. Приложение №10 рис.1,2

Применяемая во время хирургической операции игла, используемая для наложения швов на внутренние органы и ткани человека, за несколько веков не изменила своей первоначальной формы — формы реберных костей крупных рыб. Приложение №11 рис.1,2

В) Бионика в быту

Перо птицы имеет очень интересное строение. На стержне находится опахало, которое состоит из бородок первого и второго порядка. Бородки второго порядка имеют зубчики, которые, соединяясь, замыкаются. Но, в тоже время, их очень легко рассоединить. Принцип этого строения положен в создание молнии для верхней одежды. Приложение №12 рис.1,2

Другое знаменитое заимствование сделал швейцарский инженер Джордж де Местраль (Georges de Mestral) в 1955 году. Он часто гулял со своей собакой и заметил, что к ее шерсти постоянно прилипают какие-то непонятные растения. Устав постоянно чистить собаку, инженер решил выяснить причину, по которой сорняки прилипают к шерсти. Исследовав феномен, де Местраль определил, что он возможен благодаря маленьким крючкам на плодах дурнишника (так называется этот сорняк). В результате инженер осознал важность сделанного открытия и через восемь лет запатентовал удобную «липучку» Velcro, которая сегодня широко используется при изготовлении не только военной, но и гражданской одежды. Приложение №13 рис. 1-3

Присоски, используемые в быту для прикрепления предметов, изобретены по принципу работы и строения присосок головоногих моллюсков. Осьминог изобрел изощренный метод охоты на свою жертву: он охватывает ее щупальцами и присасывается сотнями присосок, целые ряды которых находятся на щупальцах. Присоски помогают ему также двигаться по скользким поверхностям, не съезжая вниз. На щупальце осьминога хорошо видны присоски, расположенные плотными рядами. Приложение № 14 рис. 1,2,3. Солонка, которую мы используем ежедневно, и у каждого из нас она стоит на кухне, есть не что иное, как прототип коробочки мака. Приложение № 15 рис. 1-4

Г) Бионика в технике, промышленности, науке.

Очень интересной является идея использования строения и работы клешни ракообразных, которая служит для захвата и удержания добычи животных. По этому принципу изобретен инструмент, часто используемый в быту – пассатижи.Приложение № 16 рис.1,2

После многочисленных аварий конструкторы крылья на самолетах стали делать с утолщением на конце. Через некоторое время аналогичные утолщения были обнаружены на концах крыльев стрекозы. Приложение №17рис.1-3

Идея создания экскаватора «подсмотрена» у ловчих птиц. Раньше орлов и их родственников относили к группе хищных птиц, сегодня их называют ловчими. Чтобы удержать добычу, они цепко обхватывают свою жертву и впиваются в нее острыми когтями. Из таких объятий вырваться невозможно. Беркут охотится на мелких млекопитающих и птиц. Своими сильными и цепкими когтями он, например, намертво впивается в шкуру молодых сурков. Скопа и орлан-белохвост питаются чаще всего рыбой, которую можно поймать на поверхности воды. Их удлиненные лапы с очень острыми загнутыми когтями и грубой жесткой чешуйчатой внутренней стороной позволяют им впиваться в скользкую, готовую в любой момент ускользнуть рыбу так, что та уже не может вырваться. Приложение № 18 рис.1

Пушистые «парашютики» замедляют падение семян одуванчика на землю, точно так же, как парашют замедляет падение человека. Приложение №19 рис. 1-4

Крылатка клена явилась прототипом дельтаплана. Приложение №20 рис.1-4. Змея имеет орган, улавливающий тепло. По их прототипу изобрели тепловизоры. Живой объект даже обездвиженный как правило имеет разницу с окружающим фоном по тепловому фактору. Уникальные тепловые ямки змеи позволяют определять разницу температур до ноля целых до 2000 тысячных градусов и всё это без участия зрения. Получается, голова змеи снабжена природным инфракрасным локатором. Работает локатор по следующему принципу. В радиусе нескольких десятков метров от змеи появляется жертва, например мышь, ямки сканируя пространство и сравнивая перепады температур, определяют местоположение грызуна, посылают информацию в мозг. Мозг в свою очередь выстраивает три-де проекцию, молниеносно отделяя живое от неживого, то есть ветки и деревья отдельно, мышь отдельно. Долгое время герпетологам не удавалось раскрыть тайну тепловидения. На разгадку природного феномена натолкнулись случайно и вовсе не биологи. Английский астроном Уильям Герший, изучая солнце, открыл инфракрасные лучи. Каково же было удивление учёных, когда они поняли, что в основе инфракрасного излучения лежат тепловые волны, те самые которые улавливает локационный рецептор змеи. Змеи с их помощью могут очень точно определять расстояние до тех или иных объектов и даже охотиться на двигающуюся жертву и ловить её пользуясь только термоямками. В годы второй мировой войны американские инженеры смогли соединить открытие Гершеля со способностями змеи. Так появился первый тепловизор. Змеи являются живым прототипом тепловизора в природе. Принцип работы тепловизора не чем не отличается от инфракрасного виденья змеи. Основа нахождения объекта всё также, разница в тепловом исчислении. Вместо тепловых ямок змеи у тепловизора матрица из микробарометров. Всего за пол века человечество научилось использовать уникальное свойство змеи — теплочутьё во всех отраслях жизнедеятельности. Самая большая область, где используют тепловизоры—это военнная область. Используется для наблюдения на границе, для обнаружения нарушителей, устанавливается также на разной военной технике. Редчайшое свойство змеи улавливать тепловые объекты настолько проникло в нашу жизнь, что многие отрасли не могут и шага сделать без использования тепловизора. Тепловизоры используют в машинах класса люкс, они способны видеть до трехсот метров, то есть даже больше чем свет автомобильных фар. Тепловизоры также встраивают в рулевые датчики элитных яхт, они отлично помогают при ночной навигации. Их также используют для обнаружения утечек тепла в жилых домах. С их помощью спасают людей во время пожара. С помощью тепловизора также спасают экосистему. Их используют в исследовательских группах, они применяются для обнаружения животных. Однако самый мощный тепловизор 21 века проигрывает природному прототипу.

Приложение №21 рис.1-4

Заключение

В наше время оформилось самостоятельное направление в науке и технике, цель которого — использовать биологические знания для решения инженерных задач и развития техники.

И сейчас, в век электроники и атомной энергии, человек может очень многое позаимствовать у животных. Несколько лет назад академик А. И. Берг писал: «Мы часто гордимся достижениями современной науки и техники и имеем для этого серьезные основания. Но сопоставление наших предельных результатов с тем, что достигнуто живыми организмами в процессе длительного приспособления и отбора, заставляет нас быть более скромными».

Можно считать, что бионика находится еще в школьном возрасте. Ведь первая конференция специалистов — биоников, положившая начало ее официальному признанию, состоялась в 1960 г. Сейчас бионикой занимаются, тесно общаясь друг с другом, представители самых разных специальностей — биологи, врачи, физики, инженеры, математики. Круг вопросов, как мы узнали, выполняя нашу работу, которые исследует бионика, довольно обширен и продолжает расширяться.

Потенциал бионики поистине безграничен. Природа подобна огромному инженерному бюро, у которого всегда готов правильный выход из любой ситуации. Современный человек должен не разрушать природу, а брать её за образец. Обладая разнообразием флоры и фауны, природа может помочь человеку найти правильное техническое решение сложных вопросов и выход из любой ситуации.

В результате нашего исследования, мы сделали для себя много открытий. И убедились в том, что природный дар бесценен.

Выводы:

— изучили историю возникновения бионики;

— рассмотрели применение на практике некоторых открытий бионики;

— изучили последние достижения бионики;

— собрали коллекцию экспонатов, широко используемых человеком в быту, в архитектуре, в медицине, в промышленности и технике.

Список литературы

1. Вилли К. Биология. М.: Мир, 1964. Зернов С. А. Общая гидробиология. М.: Изд-во АНСССР, 1979
2. Константинов А. С., Ларина Н. И. Удивительное в жизни животных. Саратов, 1970.
3. Лебедев Ю.С., Рабинович В.И. Архитектурная бионика, Москва, Стройиздат, 1990Лункевич В. В. Занимательная биология. М.: Наука, 1965
4. Мартека В. Бионика. М.: Мир, 1987
5. Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993
6. Томилин А. Г. История слепого кашалота. М.: Наука, 1985

Использованные интернет-ресурсы

— 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/Бионика 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

Приложение №1

Рис.1

рис.2

Рис.3

Приложение №2

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Рис.6

Рис.7

Рис.8

рис.9

Рис.10

Рис.11

Рис.12

Рис.13

Рис.14

Приложение №3

График №1

График №2

Приложение №4

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Приложение №5

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Приложение №6

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Приложение №7

Рис. 1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Приложение №8

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Приложение №9

Рис.1

рис.2

Рис.3

рис.4

Приложение №10

Рис.1

Рис.2

Рис.

Приложение №11

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Приложение №12

Рис.1

Рис.2

Приложение №13

Рис.1

Рис.2

Приложение №14

Рис.1

Рис.2

Рис.3

рис.4

Рис.5

Приложение № 15

Рис.1

Ри.2

Ри.3

Ри.4

Приложение №16

Рис.1

рис.3

Рис.2 рис.4

Приложение №17

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Приложение №18

Рис.1

Приложение №19

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Приложение №20

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Рис.4

Рис.5

Приложение №21

Рис.1

Рис.2

Рис.3

Просмотров работы: 600

16 изобретений, идеи которых люди позаимствовали у животных

Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Люди веками наблюдают за чудесами природы и черпают идеи для собственных изобретений. Так даже появилась отдельная наука — бионика, и ее подраздел — биомиметика, в основе которой лежит принцип заимствования у животных идей и основных элементов для новых технологий.

AdMe.ru подготовил для вас подборку интересных изобретений человечества, прообразом которых стали животные.

Светоотражающая разметка, выдвижные лезвия и кошки

Кошка стала настоящей музой для англичанина Перси Шоу. Как-то раз он обратил внимание на то, как автомобильные фары отражаются в кошачьих глазах, тогда он и придумал первые дорожные отражатели, которые сейчас можно встретить повсюду.

Ученый Бернар Куртуа терпел неудачи в выделении вещества из водорослей, пока кошка не разбила колбы. Содержимое перемешалось, пошла реакция, ее результатом стали коричневые кристаллы. Их впоследствии назвали йодом.

А как ловко кошка обращается со своими когтями! Она может их выпустить и вернуть в мягкие «ножны», оставить острыми или «смягчить», чтобы не нанести никому вреда. Не это ли вдохновило создателей перочинных ножей?

Свет и биолюминесценция

Задолго до изобретения человеком свечей и ночных огней многие животные и даже некоторые виды грибов использовали биолюминесценцию. И пока одни ученые пытаются найти возможность ее применения в современном мире, другие сфокусировались на светлячках и уже достигли успехов.

Им удалось воссоздать свет, который излучают органы свечения этих чудо-насекомых. Полученный светодиод на 55 % ярче оригинала.

Звукоизоляция и совы

Как приятно иногда посидеть в тишине, и хорошо, что существуют звукоизолированные помещения, а спасибо мы за это должны сказать совам. Правда, они используют эту особенность в менее мирных целях. Совы должны быть совершенно бесшумными, чтобы беспрепятственно настигать свою жертву.

В этом им помогает конструкция перьев. Волокна и крошечные деления изолируют поток воздуха от крыльев, что предотвращает любые громкие звуки, в том числе и хлопанье перьев. Единственный звук, который можно будет услышать, — это писк жертвы.

Клонирование и морские звезды

В вопросе клонирования настоящим экспертом является морская звезда, а не овечка Долли. Когда люди еще и подумать не могли о возможности такого процесса, звезда воспроизводилась самостоятельно и без особого труда.

Более того, морская звезда, создающая клонов, здоровее и живет намного дольше звезды, которая воспроизводится половым путем, а их клоны не подвержены процессу старения. Кто знает, может, когда-нибудь эти морские звезды подарят нам секрет вечной молодости.

Бионика в нашей жизни | Статья в журнале «Юный ученый»

 

Работа посвящена исследованию объектов бионики, которые человечество создало благодаря самой природе. В работе рассматриваются множество примеров объектов бионики в жизни человека. Например, описание о текстурах с необыкновенными сцепляющими свойствами, которые к тому же способны «переклеиваться» бесчисленное число раз, как лапы ящерицы геккона. Показывается, что общего между глазами кошки и дорожными отражателями, которые сейчас можно встретить повсюду. А также, работа познакомит вас с нашими изобретениями бионики, которые мы придумали сами.

Ключевые слова: бионика, объекты живой природы, биология, техника.

 

Человек часто учится от природы, создавая инструменты и приборы, которыми природа пользуется на протяжении многих лет, оттачивая свое мастерство в процессе эволюции. Мы часто пользуемся такими инструментами как клещи, молотки, расчески, щетки и многое другое и не задумываемся, как они появились.

Первоначально этим создателем была природа. Это она имеет множество инструментов, только они сделаны еще лучше, качественней и являются наиболее точными, чем инструменты техники. Они изготовлены не из металла, например, из хитина, как у насекомых. Природа — гениальный конструктор, инженер, художник и великий строитель. Любое творение природы — это надежность, прочность, экономичность. Большинство человеческих изобретений уже “запатентовано” природой. И доказательства этой мысли можно встретить на каждом шагу.

Природа создала необыкновенно совершенные живые механизмы. Ученых привлекает скорость и принцип передвижения дельфинов, искусство полета птиц, особенности органов зрения мух, лягушек, органов слуха медузы, термолокаторов гремучих змей и т. д.

Гипотеза: Мы предположили, что человек часто использует в своей повседневной жизни инструменты, созданные природой, и не может без них обойтись.

Цель работы:

1. Рассмотреть устройство живых организмов в природе, которые человека использует в своей жизни.

2. Выяснить, как человек использует науку в своей жизни.

Задачи исследования:

1.Узнать, что такое бионика и изучить разнообразные живые организмы.

2. Выяснить, для каких целей человек использует живые организмы в жизни.

Объект исследования: объекты, используемые человеком.

Предмет исследования: знания о природе, используемые человеком, при создании объектов бионики в жизни человека.

Методы исследования: анализа и синтеза, самостоятельное создание объекта бионики.

Изучая науку — Бионику — возникали вопросы. А многие ли знают про эту науку? А какими приборами и инструментами, созданными природой, мы пользуемся дома? Может ли человек обойтись без этих инструментов?

Проведя небольшой опрос среди учеников нашего 2–2 класса Самарского медико-технического лицея, выявили, что большинство из наших одноклассников не знали о такой науке, как бионика.

Бионика — это наука, которая тесно связана с живой природой. Свое название бионика получила от греческого слова bion — элемент жизни. И это не случайно, потому что наука занимается изучением живых организмов.

Лозунг бионики — Природа знает лучше!!! На основе наблюдения за их особенностями создаются технические модели, которые по своей структуре прототипы природным процессам. Сегодня современная бионика получила колоссальное развитие.

Наука бионика — сформировалась во второй половине 20-го века. Бионика — наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организма. Бионика — это наука, которая применяет знания о живой природе для решения бытовых, инженерных, архитектурных задач и многих других.

Сегодня бионика как наука имеет несколько направлений. Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.

Круг вопросов, которые бионика изучает, очень широк, и это требует объединенных усилий многих наук. Большой интерес к бионике обусловлен значительной практической направленностью этой науки, изучающей принципы построения и функционирования биологических систем и прежде всего с целью создания новых машин, приборов, механизмов, строительных конструкций и технологических процессов, характеристики которых были бы столь же совершенными и высокоэффективными, как в живых системах.

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптера. После внимательного изучения полета птиц, Леонардо да Винчи спроектировал свою первую (1485–1487 гг.).

Бионика как самостоятельная наука относительно молода. Она зародилась в 1960 г. на международном симпозиуме в Дейтоне (США) на тему «Живые прототипы искусственных систем — ключ к новой технике», а первые работы по бионике начали появляться в США и СССР в начале 70-х годов.

У бионики есть символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла.

Одним из первых памятников архитектурной бионики является Эйфелева башня, бионический принцип которой воплощен в ее конструкции. Конструкция Эйфелевой башни имеет сходное строение с берцовой костью человека, и благодаря этому обладает достаточной прочностью.

Основоположником бионики можно считать Антонио Гауди, ещё в 19 столетии построивший первые уникальные дома. Именно Гауди первым стал не просто привносить в архитектурные сооружения декоративные элементы природы, а придал постройкам характер окружающей среды. Его знаменитые работы, до сих пор радуют людей. Одной из них это: Дом Мила в Каталонии, (Барселоне, Испания, 1910 г.), напоминает морскую пещеру или как его привыкли называть каталонцы «Каменоломня».

Благодаря изучению живых существ были сделаны очень важные и значительные открытия в технике, медицине, электронике и других науках. Многие даже не догадываются, как многим они обязаны именно животным, и растениям. Собираясь утром в школу и на работу, мы, не задумываясь, застёгиваем молнии, «липучки».

Приведем некоторые примеры объектов бионики.

1.               Липучка.

Швейцарский инженер Джордж де Местраль часто гулял со своей собакой и заметил, что к ее шерсти постоянно прилипают какие-то непонятные растения. Устав постоянно чистить собаку, инженер решил выяснить причину, по которой сорняки прилипают к шерсти. Исследовав в 1955 году феномен, он определил, что прилипание возможно благодаря маленьким крючкам на плодах дурнишника (так называется этот сорняк, репейника). В результате инженер осознал важность сделанного открытия и через восемь лет запатентовал удобную «липучку». В результате инженер осознал важность сделанного открытия и через восемь лет запатентовал удобную «липучку» Velcro, которая сегодня широко используется при изготовлении одежды.

2. Застёжка-молния.

Такое изобретение XX века, как застежка «молния», было сделано на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление. Считается, что первый прототип «молнии» разработал американский инженер-изобретатель Уиткомб Лео Джадсон, запатентовав его 7 ноября 1891 года за номером 504038 как «застёжку для обуви». Публике это изобретение было представлено в 1893 году, однако оно оказалось сложным в изготовлении и ненадёжным. В нашей жизни застежка «молния» закрепилась прочно и каждый из нас имеет одежду с такой застежкой.

3. Лотос и суперкраска.

Наверняка вы иногда замечали, что лепестки лотоса всегда чистые и красивые. Это происходит из-за специального покрытия на лепестках, которое не позволяют частицам грязи и пыли прилипнуть к цветку. Немецкая компания ISPO, производящая краски, потратила несколько лет на изучение данного феномена, после чего создала инновационную продукцию. Если вы решите покрасить дом такой краской, то навсегда забудете о его мойке. Впервые эффект лотоса открыл немецкий ботаник, профессор Боннского университета Вильгельм Бартлотт в 1990-х годах.

 

Литература:

 

1. Вопросы бионики. Сб. ст., отв. ред. М. Г. Гаазе-Рапопорт, М.: 1967.
2. Воронцова З. С. Мастерская природы. — М.: «Изобразительное искусство», 1981.
3. Доктор Карл Шукер. Удивительные способности животных. О.В.. Иванова, И. Г. Лебедев, перевод на русский язык, 2000. ООО “ТД Изд-во Мир книги”, 2006.
4. И. И. Гармаш. Тайны бионики. Киев: 1985.
5. Крайзмер Л. П., Сочивко В. П., Бионика, 2 изд., М.: 1968.
6. Мартека В., Бионика, пер. с англ., М.: 1967.

чему люди могут научиться у тараканов, ящериц и морских раковин? — T&P

Бионика — наука об использовании свойств, функций и структур живой природы в технических устройствах — известна еще со времен Леонардо да Винчи, который пытался сконструировать летательный аппарат, имитирующий полет птицы. Многие ученые обращаются к природе в надежде найти решение сложных вопросов, стоящих перед человечеством. Живая природа предлагает множество готовых решений — необходимо лишь адаптировать их для конкретных технологических проблем. Результаты своих исследований на эту тему представили в рамках конференций TEDGlobal Маркус Фишер, Жанин Бенюз и Роберт Фулл.

Летающий робот-птица

---

Многие роботы способны летать, но ни один из них не летает, как настоящая птица. Так было до тех пор, пока инженер Маркус Фишер и его команда из немецкой компании Festo не сконструировали по образу и подобию чайки сверхлегкого робота, самостоятельно летающего с помощью крыльев. Целью этого исследования было создание сверхлегких энергоэффективных механизмов, изучение свойств воздуха и воздушных потоков применительно к таким механизмам.

Робот-птица называется СмартБерд, весит 450 г, длина крыла составляет — 1,6 метра, а размах крыльев — около 2 метров. Робот изготовлен из углеродного волокна, оснащен мотором и передаточным механизмом. Кроме того, он имеет особую конструкцию крыльев, разделенных на две части, за счет чего достигается высокая аэродинамическая эффективность. Потребление энергии составляет 25 ватт для взлета и 16-18 ватт во время полета. Птица обладает отличными аэродинамическими характеристиками и способна самостоятельно летать, взмахивая крыльями.

12 ключевых идей из мира живой природы

---

Жанин Бенюз, биолог, автор книги «Бионика: инновации, вдохновленные природой», изучает возможности использования явлений живой природы в технологической сфере и в дизайне. Ее исследования вызывают большой интерес среди архитекторов, дизайнеров и инженеров, осознавших, сколько гениальных идей можно почерпнуть, наблюдая за тем, как функционируют живые организмы и биологические системы. 12 наиболее интересных и перспективных идей помогут, по мнению ученого, решить многие научно-технические проблемы.

Самосборка. Этот термин часто употребляется применительно к нанотехнологиям. Что касается живой природы, достаточно вспомнить морские раковины. Морская раковина — это самособирающийся материал. Перламутр также формируется сам по себе из морской воды. Это многослойная структура, очень прочная — во много раз прочнее высокотехнологичной керамики, произведенной в специальных печах. Возможность использования этого явления открывает перспективы создания высокотехнологичной керамики и других твердых материалов с гораздо меньшими затратами энергии и ресурсов.

Биологический силикон. Клетки диатомовых водорослей имеют панцирь, состоящий из кремнезема. Изучение механизма его образования перспективно для получения материалов на основе диоксида кремния и решения проблемы канцерогенных отходов при производстве микрочипов.

Использование углекислого газа в качестве исходного сырья. Для растений СО2 не представляет угрозу существованию. Растения перерабатывают углекислый газ в крахмал и глюкозу. Уже сейчас существуют технологии переработки углекислого газа в поликарбонат — вещество, из которого производят биологически разлагаемый пластик.

Трансформация солнечной энергии. Идет изучение механизмов поглощения солнечной энергии внутри пурпурной бактерии. Кроме того, обнаружен железосодержащий фермент под названием гидрогеназа, способный образовывать водород из протона и электронов. Этот фермент может также вызывать диссоциацию водорода. В топливных элементах этот процесс происходит благодаря платиновому катализатору. В природе это происходит с помощью обычного железа.

Жанин Бенюз — автор книги [«Биомимикрия: инновации, на которые вдохновляет природа»](http://www.amazon.com/Biomimicry-Innovation-Inspired-Janine-Benyus/dp/0060533226), в которой она объясняет очевидную и поэтому совершенно забытую вещь: «самый умный, элегантный и гибкий дизайн уже создан природой. Мир невероятно сложен, взаимосвязан и при этом великолепно продуман».

Форма. Мы знаем, что плавники кита покрыты бугорками. Точно такие же бугорки, расположенные на кромке самолета, повышают его эффективность на 32%, что влечет за собой огромную экономию природного топлива. Возможно ли образование цвета без красящих пигментов? Перо павлина, имея сложную слоистую структуру, синтезирует цвет благодаря своей форме. Свет проходит через одни слои и отражается от других. Это явление называется тонкопленочной интерференцией. Листья лотоса имеют особую структуру поверхности, благодаря которой загрязнения не могут закрепиться на ней. Этот принцип используется при производстве самоочищающейся фасадной краски Lotusan, которая при высыхании имитирует неровности на поверхности листа лотоса. Это позволяет стенам здания легко очищаться — грязь стекает вместе с дождевыми каплями.

Сбор пресной воды. Намибийский жук подсказал людям решение проблемы нехватки пресной воды в пустыне: жук добывает воду из тумана. А мокрица способна «улавливать» воду в воздухе. Установки по отбору воды из воздуха в Атланте и из тумана в Монтерее используют технологии, основанные на изучении этих представителей живой природы.

Выделение. Оказывается, возможно добывать металл без трудоемкой работы на рудниках. Микроорганизмы способны «выхватывать» металл из водного потока. Этот принцип используется в конструкции фильтров, применяющихся для выделения руды из обломочных потоков. Постепенно «зеленая» химия приходит на смену промышленной. Основной средой для этой эко-науки является вода и органические растворы, при этом используются лишь некоторые элементы периодической системы химических элементов.

Запрограммированное разложение. Мидии прикрепляются к скалам с помощью нитей, которые начинают растворяться по истечении двух лет. Эта идея могла бы найти свое воплощение в производстве упаковочных материалов.

Здоровье. Существует проблема обязательного хранения вакцин в холодильниках во время транспортировки. Холодильники часто ломаются, и вакцины не доходят до больных. Решение можно позаимствовать у тихоходки, организма, относящегося к типу микроскопических беспозвоночных. При неблагоприятных условиях тихоходка способна на многие месяцы впадать в состояние анабиоза за счет высушивания, а затем, при наступлении благоприятных условий, оживать. Уже существует способ высушивать вакцины, чтобы их можно было транспортировать без охлаждения.

Обмен информацией. В мире происходит 3,6 миллиона автомобильный аварий в год, а 80 миллионов особей саранчи, движущихся в пределах 1 кв. км, никогда не сталкиваются друг с другом. Почему? Ученые из Ньюкасла выяснили, что избегать столкновений саранче помогает особый крупный нейрон, и сейчас работают над внедрением принципов работы этого нейрона в системы безопасности автомобилей.

Увеличение плодородия. Проблема деградации фермерства и истощения почвы может быть решена с использованием опыта функционирования целостных экосистем, которые сами создают условия, благоприятные для живых существ. Например, растительный мир прерий улучшает состояние почвы; стадо местных копытных животных улучшает состояние пастбища; болота не только очищают воду, но и способствуют увеличению продуктивности. Живые организмы сами создают условия для продолжения жизни: улучшают почву, очищают воздух и воду, производят газы, необходимые нам, чтобы дышать. При этом они полностью удовлетворяют свои потребности — одно не исключает другого. Вот чему нам необходимо научиться в первую очередь — удовлетворять свои потребности, не разрушая среду обитания, в которой будут жить наши потомки.

Насекомые вдохновляют создателей роботов-спасателей

---

Биолог из Калифорнийского университета Роберт Фулл изучает движение живых существ и затем использует полученную информацию в конструировании роботов. Темой его недавнего исследования является стопа и ее функции. Наблюдая за пауками, тараканами, осьминогом и другими обитателями живыми существами, Роберт Фулл пришел к выводу, что у всех них функции стопы при движении по неровной поверхности распределены по всей длине ноги или даже по всей длине тела. Это позволяет им с легкостью преодолевать сложные препятствия или передвигаться по непривычным поверхностям с привычной скоростью. Данный принцип был использован при создании робота RHex, передвигающегося на шести ногах, имеющих полукруглую форму.

Другое интересное наблюдение: лапки тараканов покрыты маленькими иголочками, которые легко сгибаются в одном направлении, чтобы насекомое могло вытащить лапку, которая застряла между неровностями, а в противоположном направлении эти иголочки не сгибаются, чтобы лапка лишний раз никуда не проваливалась при беге. Роберт Фулл протестировал эти иголочки на крабах, и эффект был точно такой же. Краб, который был не способен бежать по сетке, с иголочками смог без проблем быстро передвигаться по сетчатой поверхности. Иголочки были добавлены на ноги робота, и он стал еще более ловким — смог перелезть через гладкие стальные рельсы, которые раньше представляли для него большую трудность.

Наблюдения за ящерицами показали, что при беге по сухому песку и по воде их лапы действуют как ласты, позволяя передвигаться с большой скоростью. Этот принцип лежит в основе создания робота Aqua RHex — очень ловкого водоплавающего родственника робота RHex.

Следующим рубежом для робота стала возможность взбираться по вертикальным поверхностям. Некоторые насекомые, например муравьи, используют специальное клейкое вещество, благодаря которому они прикрепляются к поверхности. Но еще более интересный механизм есть у ящериц гекконов. Внутренняя поверхность их лап покрыта очень мелкими волосками, кончики которых расщеплены на множество еще более мелких волосков. Каждая лапка имеет около миллиарда таких расщепленных кончиков размером в 200 нанометров, что позволяет им очень тесно соприкасаться с поверхностью и прикрепляться к ней только за счет силы межмолекулярного притяжения. Этот механизм используется для разработки самоочищающейся клейкой ленты из полиуретана, которая обладает уникальными свойствами: она воздухопроницаема, легко отклеивается, не вызывает раздражения, может использоваться в воде.

Роберт Фулл также делится подробностями создания поисково-спасательного робота, который мог бы передвигаться в горной местности. Робот называется Rise, имеет 6 ног и хвост. В конструкции его стопы используются все упомянутые выше приспособления.

Rise действительно способен карабкаться по гладкой вертикальной стене, и Роберт убежден, что со временем роботу покорятся и более сложные поверхности.

Доклады на тему » Бионика — учимся у природы

Как делаются открытия, как создаются различные изобретения — словом всё, что продвигает человечество вперед? Безусловно, для этого необходимы знания, талант, настойчивость и умение трудиться. Но и это ещё не всё.

Настоящего учёного отличает острая наблюдательность, соединённая с силой творческого воображения. Сочетание этих качеств и позволяет создавать промышленные аналоги природных структур.

По патентам природы

Начиная с 60-х годов XX столетия, появился новый термин — бионика, наука, использующая знания о живой природе для решения технических задач. Значимость этой науки трудно переоценить. Ведь природа создаёт свои творения с максимальной эффективностью.

Простейшим примером создания такого рукотворного аналога являются липучки и молнии, используемые в качестве застёжки на куртках обуви и т. д. А ведь и это простое, но очень удобное изобретение человек позаимствовал у природы. Колючки репейника легко прилипают к различным материалам, образуя достаточно прочное соединение, а, попав на волосы, доставляют немало неприятностей.

Огромное число интереснейших идей учёные почерпнули, изучая морских обитателей:

• Так, отточенная тысячелетней эволюцией форма тела дельфинов послужила прототипом для конструирования подводных лодок и морских судов. А изучение структуры кожи акул позволила создать совершенно уникальный материал ламинфо. Обшивка подводной части судов, выполненная из этого материала, увеличивает их быстроходность на 15–20%.

• Вы, наверное, встречали, распластанное в морской воде, похожее на холодец тело медузы. Изучая эту обитательницу морских глубин, учёные нашли у неё много интересного. Знаете, как передвигается медуза? Она с силой выталкивает из своих щупалец воду и таким образом продвигается вперед. Ракета движется по такому же принципу. Из её сопла с огромной скоростью вырываются раскалённые газы, толкая ракету в противоположную сторону.

• Но медуза приготовила для людей ещё один сюрприз. Оказывается, эти особы умеют «слышать» шум приближающегося шторма. И перед бурей уходят далеко в море, чтобы не быть выброшенными на берег морскими волнами. Ученым удалось изучить эту особенность медуз. Благодаря этому открытию был создан прибор «Ухо медузы», который с тех пор очень надежно служит людям. Он позволяет предсказывать приближение шторма и цунами за 12-15 часов до его начала. За это время моряки и рыбаки могут подготовиться к встрече с разбушевавшейся стихией. Спасибо тебе, медуза!
• В водоемах Бразилии обитает рыбка–четырёхглазка. Собственно, глаз у неё всего два, но каждый из них разделен на две части. Верхняя половинка следит за ситуацией над поверхностью воды, а нижняя позволяет оберегаться от хищников, посягающих на эту пучеглазую красавицу. Этот же принцип лежит в основе бифокальных очков. Их линзы состоят из двух половинок, имеющих разную оптическую силу. Верхняя часть служит для зрения вдаль, нижняя — для чтения.
• Замечательный французский исследователь морских глубин Жак–Ив Кусто с интересом наблюдал за жучком, который озабоченно тянул за собой в воду пузырек с воздухом. Это и послужило ученому идеей для создания акваланга.

Перечень патентов, позаимствованных у морских обитателей, далеко не исчерпан, но нам предстоит ещё познакомиться с интересными изобретениями, которые человечество подсмотрело у птиц и летающих насекомых.

Провожая взглядом стремительных стрижей или величавых орлов, с высоты высматривающих свою добычу, люди мечтали вот также спокойно воспарить над землей. Леонардо да Винчи зарисовывал полёты птиц и летучих мышей, и даже разработал летательную машину, которой не суждено было подняться в воздух.

Однако, идеи, позаимствованные у природы, всё же были использованы изобретателями летательных аппаратов:

• Конструкция крыла самолёта максимально приближена к форме крыльев крупных птиц.
• Долгое время испытатели скоростных самолётов сталкивались с явлением флаттера — сильнейшей вибрации. Избавиться от него удалось за счёт утолщения передней кромки крыльев самолёта. Оказалась, что готовое инженерное решение этой проблемы уже давно придумала природа — подобное утолщение есть на крыльях стрекоз.
• Стрекоза «вдохновила» конструкторов на создание вертолёта.
• Предполагается использование живой стрекозы в качестве беспилотника. На спину к ней будет прикрепляться «рюкзачок» с управляющей системой и солнечными батареями для питания. Таким образом можно будет управлять насекомыми, направляя их для лучшего опыления сельскохозяйственных культур. Не исключено их применение для слежения за человеком.
• Способность летучих мышей ориентироваться с помощью ультразвука послужило прообразом эхолокации. Она позволяет изучать рельеф морского дна, отыскивать затонувшие корабли, обнаруживать места скопления промысловой рыбы и т. д. Удалось даже сконструировать трость для незрячих людей, в которой вмонтирован источник и приёмник ультразвука, что в значительной степени улучшает качество их жизни.
• Неоценимую помощь для науки оказала обыкновенная муха. Изучая один из её загадочных органов (жужжальце) учёные создали на этом принципе очень важный навигационный прибор — вибрационный гироскоп.

• Это непривлекательное насекомое «подсказало» ещё одну интересную идею. Глаза мухи позволяют ей получать сразу множество изображений одного и того же объекта. Это позволяет ей с большой степенью точности определять скорость его движения. По этому принципу учёными был создан прибор, который так и назвали «глаз мухи». Он теперь используется для определения скорости авиалайнеров.
• Тысячелетиями отточенное умение животных маскироваться и менять окраску под цвет окружающей среды использовали при разработке материала — хамелеона. Подаваемые на него электрические импульсы, позволяют формировать на нем ложную картинку. Военная техника, покрытая таким материалом, становиться невидимой для беспилотников, так как сливается с ландшафтом местности.
• Оказывается, идея бинарного оружия позаимствована у жука бомбардира. Природа снабдила его оригинальным оружием для самозащиты. Две железы, работая автономно, вырабатывают два безобидных вещества, которые разгневанный жучок одновременно выбрасывает из брюшка. В точке их соединения температура достигает 100 °C! Бинарные снаряды снабжены камерой разделенной перегородкой на две части. В них содержатся два вещества, не представляющие в отдельности никакой опасности. Но при взрыве они соединяются, образуя сильнейший отравляющий газ.
• Путешествие по залам патентной библиотеки природы приближается к концу. Но откроем еще одну папку, на которой ранее значился гриф «Совершенно секретно».

Будущее бионики

Последние годы в бионике выделился отдельный раздел — нейробионика. Он изучает сходство между ЭВМ и нервной системой животных. Одна из важнейших задач этой науки — сделать управление вычислительной техникой столь же надежным и гибким как нервная система.

К её первым успехам относится создание экзоскелетов и биопротезов, которые ставят на ноги парализованных людей. Следующий шаг — управление этими устройствами силой мысли. Вполне вероятно, что нейробионика станет основой для создания искусственного интеллекта.

Автор: Драчёва Светлана Семёновна

---

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте. А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:

---

Вы можете оставить комментарий к докладу.

Применение бионики | Kratkoe.com

Бионика (от греч. biоn — элемент жизни, буквально — живущий), наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов. 

Совсем недавно родилась наука бионика (в 1960 г.), цель которой — помочь человеку перенять «секреты» у живой природы. Природа создала необыкновенно совершенные живые механизмы. Ученых привлекает скорость и принцип передвижения дельфинов, китов, кальмаров, пауков, кротов, кенгуру, искусство полета птиц и насекомых, особенности органов зрения мух, лягушек, органов слуха медузы, «секреты» эхолокаторов летучих мышей, термолокаторов гремучих змей и т.д. и т.п.

Бионика нашла применение в таких сферах деятельности как самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, архитектура, навигационное приборостроение, горном деле и др.

Бионика в строительстве и промышленности

Рассмотрим некоторые конкретные достижения бионики, уже реализованные в практических целях.

Пингвины передвигаются, скользя по снегу, отталкиваясь ластами. Снегоходная машина была разработана по такому же принципу  в Горьковском политехническом институте. Лежа на снегу широким днищем она не образует колею, не буксует и не вязнет.

Судостроители во всем мире давно уже обратили внимание на грушеобразную форму головы кита, более приспособленную к перемещению в воде, нежели ножеобразные носы современных судов. По сравнению с обычными судами китообразный пароход оказался более экономичным.

Конусообразную формы встречаются в конструкциях крон и стволов деревьев, грибов. Именно такую форму имеют угледобывающие комбайны.  Это оптимальная форма для сопротивления ветровым нагрузкам и действию силы тяжести. Архитекторы нередко используют конусовидный конструкции (Останкинская телебашня.)

Сооружения, созданные природой, намного совершеннее того, что пока умеет делать человек.

Богат и разнообразен мир животных, обитающих под землей. Дождевые черви, кроты имеют удивительные приспособления, с помощью которых они прокладывают подземные ходы.

Они представляют большой интерес при создании подземных роющих агрегатов. Разработана, например, оригинальная модель, которая, двигаясь под землей подобно кроту, пробивает туннель с гладкими плотными стенками.

Бионика взяла от земноводных принцип строения задней конечности. Воплотив это в таком предмете, как ласты.

Это всего лишь небольшой ряд примеров того, как человек применяет биологические модели. Но животные обладают и многими другими свойствами, которые используются, или могут быть использованы человеком: ультразвуковое видение летучих мышей, эхолокация дельфинов (на расстоянии 20–30 м дельфин безошибочно указывает место, где упала дробинка диаметром 4 мм).