Рисунки по теме «Бионика»
ЖИВЫЕ
З
ЕМЛЕРОЙНЫЕ СНАРЯДЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
В
ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ
ГИДРОЛОКАЦИЯ
В
ПРИРОДЕ
ВАНТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ИСКУСНЫЕ Н
АВИГАТОРЫ
МОЗАИЧНЫЕ В
ИДЕНИЯ
МИГРИРУЮЩИЕ
П
О ВОЗДУХУ
БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ М
ОДЕЛИ
КОНСТРУКЦИИ ПОД ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ Н
АПРЯЖЕНИЕМ
УНИФИКАЦИЯ В
ПРИРОДЕ
ДЫРЧАТЫЕ К
ОНСТРУКЦИИ
КАМЕРНЫЙ ГЛАЗ Ж
ИВОТНЫХ
С
ТВОЛОВАЯ АРХИТЕКТУРА
Ж
ИВОЙ СВЕТ
ГИДРОДИНАМИКА Ж
ИВЫХ СИСТЕМ
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ П
ГЛУБОКОВОДНЫЕ АНАЛОГИ
КРЫЛАТЫЕ Э
ХОЛОКАТОРЫ
МАСТЕРА К
АМУФЛЯЖА
Т
РАНСФОРМАЦИЯ
Общая бионика в картинках — 2:
Для перехода на заглавную статью данной странички, с рассказом об авторе, обращайтесь по ссылке:http://chebatkov.livejournal.com/11145.html
Биологические ритмы.
Соответствие органических и технических процессов и циклов определённому времени суток, времени года и так далее.
Глубоководные аналоги.
Природные аналоги технических приспособлений, работающих на большой глубине.
Стволовая архитектура.
Устойчивая вертикальная структура в природном и техническом использовании.
Конструкции с предварительным напряжением.
Конструкции, в структуру которых заложено утяжеление общей массы удерживаемого.
Полёт насекомых.
Основная аэродинамика процесса полёта и пример для воздушной техники.
Электричество в живых организмах.
Использование электрического тока, как сигнала или оборонительного механизма.
Искусные навигаторы.
Автоматическая навигация живых организмов по магнитным полюсам.
Гидролокация в природе.
Особенности строения мозга животных, позволяющие лучше ориентироваться в толще воды.
Аэродинамические прототипы.
Аэродинамика крыла птицы, как пример для самолётов различного назначения.
Миграция по воздуху.
Инструменты ориентации в пространстве мигрирующих по воздуху животных.
Вантовые конструкции.
Конструкции природного и технического происхождения, представляющие из себя ванты, на которых держится что-либо натянутое между ними или же подвесные сооружения.
Вантовая система паутины.
Тургор.
Конструкции с поверхностным натяжением.
Гидродинамика живых систем.
Удобство и сбалансированность гидродинамики живых организмов, как пример для технических устройств.
Живые землеройные снаряды.
Живые организмы, приспособленные к рытью или бурению почвы разной твёрдости и их аналоги в технике.
…
Более полный и развёрнутый рассказ, с дополнениями, по данной теме,
Вы можете просмотреть в виде следующих лекционных занятий:
Приятного просмотра и прослушивания!!!
😉
Занимательная бионика на примере внешней схожести автомобилей, природных объектов и существ…
основы общей бионикидля учащихся
по художественно-эстетическим специальностям
Итак, приступим к нашей сегодняшней теме: что же такое в данном случае эстетика, красота и художественный подход?
Дело в том, что все эти понятия рождались только благодаря изучению природы, затем божественного начала во всём, а чуть позже снова через изучение природы, но уже не с философской или же религиозной точки зрения, а с точки зрения науки. Человек всегда стремился к гармонии с природой – отсюда и шедевры архитектуры древних цивилизаций с их Золотым сечением, и Ренессанс с его новым взглядом на мир и место человека в нём, и многое-многое другое…
Так вот, связка бионики (науки о подобии рукотворного природному) с
эстетикой состоит именно в выработанном тысячелетиями понятии красоты и функциональности одновременно. А где ещё, как не в природе, найти такие простые решения своих задач? Однако, в природе есть и «уродливые» создания, которые не смотря ни на что, вполне функциональны в своей среде обитания (например, насекомое «Медведка»). Так что, если смотреть прямо, то понятия красоты и уродства очень условны, они сильно зависят от людей, которые сами, чаще всего, зависят от моды и шика с китчем.
Вообще же признание чего-то или кого–либо уродливым зависит также и от общества, и здесь-то как раз человечество приняло моду (хотя по нынешним временам порой очень пошлую), которая стала «своеобразной скорлупой или раковиной» с достаточно навязанной вкусовщиной…
Ведь мода, по идее, — это всегда комфортно, эстетично и удобно (по крайней мере так утверждает реклама), к сожалению в реальности это не всегда так. Ради моды люди уродовали себя физически на протяжении тысячелетий и при этом совершенно в разных уголках Земли: затягивание бинтами голов детей в Древнем Египте ради придания вытянутой (божественной) формы черепа, сюда же входит и традиция такого же затягивания, только ступней ног у женщин высокого происхождения, которая была известна и практиковалась в средневековой Японии, не говоря уже о западноевропейской моде на туго стянутые корсеты, из-за которых девушки и женщины часто теряли сознание прямо на балах от нехватки кислорода – вот так крепко, ради осиной талии, затягивался корсет… и многое – многое другое…
Взглянем хотя бы воочию на то, как менялся стандарт женской красоты на протяжение последних 500 лет…
http://www.youtube.com/watch?v=nUDIoN-_Hxs …
Тут же хочется привести и другой пример художественного образа, который эстетически призван отталкивать…
Это Император Галактики из киноленты (культовой эпопеи) Джорджа Лукаса «Звёздные войны» — часть 6…
Роль зловещего предводителя тёмной иерархии сыграл Йан Мак Дайярмид…
Смотрим ссылку, где Лорд Вейдер выбирает светлую сторону Силы и в итоге, погибая сам, спасает своего сына Люка:
http://video.yandex.ru//users/d-chebatkov/view/30/ …
Особо неприятный образ, созданный на экране актёром Йаном Мак Дайярмидом.
Ещё парочка крайне неприятных персонажей из фантастического сериала «Лексс» — Мантрид и Брайзон.
Подробнее по ссылке:
http://video.yandex.ru/users/d-chebatkov/view/32/ …
А вот и примеры разнообразных типажей, которые встречаются в постъядерном мире, по версии разработчиков компьютерной игры Fallout — 1 и 2:
http://www.youtube.com/watch?v=8u1-pmRK_4k
и
http://www.youtube.com/watch?v=J376ardIXvs&feature=related
…
Здесь же дам и резко противоположный пример с участием наимилейших существ:
http://lovi.tv/video/vwnitkscpm/Kotytki_katautsy …
и
http://vk.com/away.php?to=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DaYbiPdXZp6E&post=173223471_7 …
Никак не могу не привести пример бионики с участием следуюших персонажей:
Иван Охлобыстин в роли доктора Быкова.
Тиранозавр Рекс.
Вот Вам и ящер в человеческом обличии… : )
Те, кто особенно заинтересовался данной тематикой, могут увидеть соответствующую лекцию по следующей ссылке:
…
Мода на природу, однако, не исчезнет никогда – это наш источник вдохновения. Ведь у человека заложена тяга к украшательствам и развитию таким образом своего тела (от татуировок у заключённых вплоть до современных фетишистов и диких племён.) Всё это вызвано необходимостью показать свою принадлежность к чему или кому-либо, иерархичностью и т.д. Здесь и стали подниматься ростки эстетики. Когда для ожерелий подбирали более интересные и необычные кости, раковины, жемчуг и т.д.
Именно здесь же и нужно сказать, что современное нам понятие красоты вообще теперь довольно абстрактно, так как все мы личности и можем позволить себе даже вызывающе одеться, что раньше было просто невозможно!!! Вспомним хотя бы 50-ые и 60-ые послевоенные годы с движением стиляг, которых ловили и дружинники, и милиция, многих судили за распространение пластинок с музыкой американского производства, выгоняли из комсомола, писали жалобы и занимались прочей никому не нужной чисто совдеповской деятельностью…
Понятием же истинной красоты у наших предков считался, прежде всего, расчёт по математическим выкладкам любого сооружения, также использовался и прямой расчёт на то, что природа сама подскажет выход, и действительно очень часто так и случалось, так, например, именно раковина Наутилуса подтолкнула инженерную мысль и вскоре стали появляться подводные лодки… Нельзя не вспомнить здесь
и пророка своего времени — Жюля Верна…
Именно тогда человек стал отгораживаться от природы (урбанизировать пространство, в том числе стали практически в каждом кабинете, помещении, квартире или доме использовать правила феншуй (фэн-шуй)), через несколько поколений стали складываться стереотипы «боязни» насекомых (уж слишком мы с ними не похожи) и некоторых других животных. Таким образом, произошла парадоксальная штука: человек, со временем, изготовлял всё большее количество различной продукции, уже сам не помня, откуда все эти формы и построения берутся. Подобные вещи известны художникам и дизайнерам, но простые потребители вообще не придают значения тому, что утюг, например, по дизайну напоминает большого жука, а старинные телефонные аппараты – ракообразных…!!!
По вопросу телефонных аппаратов и членистоногих, в своё время, очень хорошо подметил ещё Сальвадор Дали, создав один из своих шедевров: «Телефон — омар»…
Сальвадор Дали. «Телефон-омар». 1936 год.
В конце нашего рассказа мы проведём чисто научный эксперимент – будем угадывать, что конкретно подсмотрено у природы при создании того или иного автомобиля.
Таким образом, дизайн почти каждого предмета – это либо вещь, изготовленная
из природного материала, либо отчасти скопированная из живой, а порой и неживой природы.
Совпадений форм в случайном порядке не бывает — всё от природы!
НО ОБ ЭТОМ В СЛЕДУЮЩЕЙ ЧАСТИ:
Мастерская природы – нерукотворный источник всего живого на нашей планете. Природа – гениальнейший конструктор, архитектор, инженер, художник и великий строитель. Любое творение природы представляет собой высокосовершенное произведение, отличающееся поразительной целесообразностью, надёжностью, прочностью, экономичностью расхода строительного материала при разнообразии форм и конструкций.
С давних пор стремился человек как бы «заглянуть внутрь живых моделей», разгадать «секреты» действия биологических систем, созданных в мастерской природы.
Бурный рост технической мысли, начавшийся с середины ХХ века, развитие биологии и вторжение в неё таких точных наук, как физика, химия, математика и в особенности кибернетика, перебросившая мост между биологией и техникой, — всё это привело к тесной взаимосвязи биологических и технических дисциплин и обусловило развитие такой новой науки, а точнее даже целого направления, получившего название – бионика (от слова «бион» — элемент или ячейка жизни).
Бионика занимается изучением аналогий в живой и неживой природе, то есть изучением принципов построения и функционирования биологических систем, их элементов и применением полученных знаний для коренного усовершенствования существующих технических систем, созданием принципиально новых машин, аппаратов, строительных конструкций и т.д.
Подборка, что Вы видите сейчас на мониторе Вашего компьютера, знакомит читателя с некоторыми биологическими системами живой природы, представляющими интерес для учёных-биоников. На примере иллюстраций я постараюсь более наглядно показать что к чему. В основном показаны рисунки, фотографии и схемы. Именно они прекрасно иллюстрируют свойства «живых моделей», их качества, свойства, многое говорят об их органах чувств, способах передвижения, системах навигации, ориентации и локации, конструктивных особенностях, а также показаны достижения техники и электроники, сделанные на основе знаний о бионике.
Для наилучшего усвоения материала основная информация будет «разбавлена» примерами столкновения двух сфер – бионики и автомобильного дизайна, на примере чего Вы сможете наглядно понять, что такое истинное сходство техники с природой…
БИОНИКА:
Одна из тех наук, которая теснейшим образом связана с живой природой и которая очень заинтересована, чтобы на Земле остались те животные, на которых идёт беспощадная охота ради наживы… Истреблённые человеком животные ныне могли бы очень пригодиться для создания различных препаратов, вакцин, дальнейшего изучения эволюции и многого другого…
ПЕРЕХОДИМ К ИЗУЧЕНИЮ МАТЕРИАЛА ПО ПУНКТАМ:
Автомобили — пресмыкающиеся земноводные животные:
Лягушки:
Автомобили — водоплавающие и земноводные животные:
Касатка:
Скат:
Акула:
Дельфин:
Пиранья:
Сом:
Черепаха:
Пузырчатка:
Лосось:
Брюхоногий моллюск с раковиной:
Каплевидная форма у автомобилей:
Автомобили — летающие животные:
Чиж:
Между прочим — это дипломная работа группы незабвенного историка автомобильной техники Льва Шугурова.
Лев Шугуров рядом с произведением группы студентов технического вуза.
Ласточка:
Вороны:
Чайка:
Лебедь:
Летучая мышь:
Попугай:
Автомобили — гусеницы и многоножки:
Автомобили — насекомые:
Стрекозы и пауки:
Автомобили — жуки:
Бронзовка:
Жучки — букашки и «Божьи коровки»:
«Скарабеи» или «Жуки-навозники»:
Муравей:
Тараканы:
Цикады:
Клещи:
Блоха:
Вошь:
«Медведки»:
Пчелиная матка или матка термитов:
Автомобили яйцевидной и сферической формы:
Автомобили — утюги:
(случай бионического соответствия в технике автомобиля с бытовым прибором):
Автомобиль — о
По просьбам читателей. Архитектурная бионика.
Бионические формы отличаются сложностью конструкций и нелинейными формами.Возникновение термина.
Понятие «бионика» (от греч. «биос» –– жизнь), появилось в начале ХХ в. В глобальном смысле оно обозначает область научного знания, основанную на открытии и использовании закономерностей построения естественных природных форм для решения технических, технологических и художественных задач на основе анализа структуры, морфологии и жизнедеятельности биологических организмов.Название было предложено американским исследователем Дж. Стилом на симпозиуме 1960 года в г. Дайтоне — «Живые прототипы искусственных систем –– ключ к новой технике», — в ходе которого было закреплено возникновение новой, неизведанной области знания. С этого момента перед архитекторами, дизайнерами, конструкторами и инженерами возникает ряд задач, направленных на поиск новых средств формообразования.
В СССР к началу 1980 гг., благодаря многолетним усилиям коллектива специалистов лаборатории ЦНИЭЛАБ, просуществовавшей до начала 1990 гг., архитектурная бионика окончательно сложилась как новое направление в архитектуре. В это время выходит итоговая монография большого международного коллектива авторов и сотрудников этой лаборатории под общей редакцией Ю. С. Лебедева «Архитектурная бионика» (1990 г.)
Таким образом, период с середины ХХ в. по начало ХХI в. в архитектуре ознаменовался повышением интереса к сложным криволинейным формам, возрождением, уже на новом уровне, понятия «органическая архитектура», своими корнями уходящего в конец XIX – начало XX века, к творчеству Л. Салливана и Ф. Л. Райта. Они считали, что архитектурная форма, как и в живой природе, должна быть функциональной и развиваться как бы «изнутри наружу».
Проблема гармоничного симбиоза архитектурной и природной среды.
Технократическое развитие последних десятилетий давно подчинило себе образ жизни человека. Шаг за шагом человечество вышло из своей экологической ниши обитания на планете. Фактически, мы стали жителями искусственной «природы», созданной из стекла, бетона и пластика, совместимость которой с жизнью природной экосистемы неуклонно стремится к нулю. И чем сильнее искусственная природа захватывает живую, тем более явственной становится потребность человека в естественной, природной гармонии. Наиболее вероятным способом возврата человечества «в лоно природы», восстановления равновесия между двумя мирами является развитие современной бионики.
Небоскреб-кипарис в Шанхае. Архитекторы: Maria Rosa Cervera & Javier Pioz.
Сиднейская опера. Архитектор: Jørn Utzon.
Учебный центр Rolex. Архитекторы: японское архитектурное бюро SANAA.
Музей фруктов. Архитектор: Itsuko Hasegawa.
Интерьер музея фруктов.Во все времена существовала преемственность природных форм в архитектуре, созданной человеком. Но, в отличие от формалистского подхода прошлых лет, когда архитектор просто копировал природные формы, современная бионика опирается на функциональные и принципиальные особенности живых организмов – способность к саморегуляции, фотосинтез, принцип гармоничного сосуществования и т. д. Бионическая архитектура предполагает создание домов являющихся естественным продолжением природы, не вступающих с ней в конфликт. Дальнейшее развитие бионики предполагает разработку и создание экодомов – энергоэффективных и комфортных зданий с независимыми системами жизнеобеспечения. Конструкция такого здания предусматривает комплекс инженерного оборудования. При строительстве используются экологичные материалы и строительные конструкции. В идеале, дом будущего – это автономная самообеспечивающаяся система, органично вписывающаяся в природный ландшафт и существующая в гармонии с природой. Современная архитектурная бионика практически слилась с понятием «экоархитектура» и напрямую связана с экологией.
Формообразование, переходящее из живой природы в архитектуру.
Каждое живое существо на планете является совершенной работающей системой, приспособленной к окружающей среде. Жизнеспособность таких систем – результат эволюции многих миллионов лет. Раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в архитектуре сооружений.
Формообразование в живой природе характеризуется пластичностью и комбинаторностью, разнообразием как правильных геометрических форм и фигур –– окружностей, овалов, ромбов, кубов, треугольников, квадратов, различного рода многоугольников, так и бесконечным множеством чрезвычайно сложных и удивительно красивых, легких, прочных и экономичных конструкций, созданных в результате комбинирования этих элементов. Подобные структуры отражают сложность и многоэтапность эволюции развития живых организмов.
Основными позициями для изучения природы в ракурсе архитектурной бионики являются биоматериаловедение и биотектоника.
Объектом изучения в биоматериаловедении являются различные удивительные свойства природных структур и их «производных» — тканей животных организмов, стеблей и листьев растений, нитей паутины, усиков тыкв, крыльев бабочки и т.п.
С биотектоникой все сложнее. В этой области знания исследователей интересуют не столько свойства природных материалов, сколько сами принципы существования живых организмов. Главные проблемы биотектоники заключаются в создании новых конструкций на основе принципов и способов действия биоконструкций в живой природе, в осуществлении адаптации и роста гибких тектонических систем на основе адаптации и роста живых организмов.
В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Так в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше.
Технологии архитектурной бионики.
Приведем в пример несколько наиболее распространенных современных направлений разработки бионических зданий.
1. Энергоэффективный Дом — сооружение с низким потреблением энергии или с нулевым потреблением энергии из стандартных источников (Energy Efficient Building).
2. Пассивный Дом (Passive Building) – сооружение с пассивной терморегуляцией (охлаждение и отопление за счет использования энергии окружающей среды). В таких домах предусмотрено применение энергосберегающих строительных материалов и конструкций и практически отсутствует традиционная отопительная система.
3. Биоклиматическая архитектура (Bioclimatic Architecture). Одно из направлений в стиле hi-tech. Главный принцип биоклиматической архитектуры — гармония с природой: «… чтобы птица, залетев в офис, не заметила, что она внутри него». В основном, известны многочисленные биоклиматические небоскребы, в которых наравне с заградительными системами, активно применяется многослойное остекление (double skin technology) обеспечивающее шумоизоляцию и поддержку микроклимата вкупе с вентилляцией.
4. Умный Дом (Intellectual Building) — здание, в котором при помощи компьютерных технологий и автоматизации оптимизированы потоки света и тепла в помещениях и ограждающих конструкциях.
5. Здоровый Дом (Healthy Building) — здание, в котором, наряду с применением энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии, приоритетными являются природные строительные материалы (смеси из земли и глины, дерево, камень, песок, и т. д.) Технологии «здорового» дома включают системы очистки воздуха от вредных испарений, газов, радиоактивных веществ и т. д.
История использования архитектурных форм в архитектурной практике.
Архитектурная бионика возникла не случайно. Она явилась результатом предшествующего опыта использования в том или ином виде (чаще всего – ассоциативном и подражательном) определенных свойств или характеристик форм живой природы в архитектуре – к примеру, в гипостильных залах египетских храмов в Луксоре и Карнаке, капителях и колоннах античных ордеров, интерьерах готических соборов и т. д.
Колонны гипостильного зала храма в Эдфу.К бионической архитектуре зачастую относят здания и архитектурные комплексы, которые органично вписываются в природный ландшафт, являясь как бы его продолжением. К примеру, такими можно назвать сооружения современного швейцарского архитектора Петера Цумтора. Наравне с натуральными строительными материалами, он работает с уже существующими природными элементами – горами, холмами, газонами, деревьями, практически не видоизменяя их. Его сооружения словно растут из земли, а, порой, настолько сливаются с окружающей природой, что их не сразу можно обнаружить. Так, например, термы в Швейцарии со стороны кажутся просто зеленой площадкой.
Термы в Вальсе. Архитектор: Peter Zumthor.С точки зрения одной из концепций бионики – образа эко-дома, – к бионической архитектуре можно отнести даже привычные нам деревенские дома. Они созданы из натуральных материалов, а структуры деревенских поселков всегда были гармонично вписаны в окружающий ландшафт (верхняя точка поселка – церковь, низина – жилые дома и т. д.)
Купол Флорентийского собора. Архитектор: Filippo Brunelleschi.Возникновение данной области в истории архитектуры всегда связано с какой-либо технической новацией: так, зодчий итальянского Возрождения Ф. Брунеллески в качестве прототипа для конструирования купола Флорентийского собора взял скорлупу яйца, а Леонардо да Винчи копировал формы живой природы при изображении и конструировании строительных, военных и даже летательных аппаратов. Принято считать, что первым, кто начал изучать механику полета живых моделей «с бионических позиций», был именно Леонардо да Винчи, который пытался разработать летательный аппарат с машущим крылом (орнитоптер).
Галерея в парке Гюэль. Архитектор: Antonio Gaudi.
Портал Страстей Христовых Собора Святого Семейства (Sagrada Familia).
Чердачное перекрытие Casa Mila. Архитектор: Antonio Gaudi.
Арочный свод галереи в Casa Batlló. Архитектор: Antonio Gaudi.
Не смотря на то, что смысловой ряд протобионических построек выглядит достаточно внушительно и оправданно, некоторые специалисты считают архитектурной бионикой только те здания, которые не просто повторяют природные формы или созданы из естественных природных материалов, а содержат в своих конструкциях структуры и принципы живой природы.
Сооружение Эйфелевой башни. Инженер: Gustave Eiffel.
Проект моста. Архитектор: Paolo Soleri.
Велотрек в Крылатском. Архитекторы: Н. И. Воронина и А. Г. Оспенников.В России законы живой природы также были заимствованы для создания некоторых архитектурных объектов “доперестроечного” периода. Примерами можно назвать Останкинскую радиотелевизионную башню в Москве, Олимпийские объекты — велотрек в Крылатском, мембранные покрытия крытого стадиона на проспекте Мира и универсального спортивно-зрелищного зала в Ленинграде, ресторан в Приморском парке Баку и его привязка в г. Фрунзе — ресторан «Бермет» и др.
Среди имен современных зодчих, работающих в направлении архитектурной бионики, выделяются Норман Фостер (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Сантьяго Калатрава (http://www.calatrava.com/#/Selected%20works/Architecture?mode=english), Николас Гримшоу (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Кен Янг (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html), Винсент Калебо (http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.html) и т. д.
Если какой-либо аспект бионики заинтересовал Вас, пишите нам, и мы расскажем о нем более подробно!
Архитектурное бюро «Inttera».
ВСЕ ИЗОБРЕТЕНО ЗАДОЛГО ДО НАС! БИОНИКА.: yael_shoshany — LiveJournal
Человек, как известно, великий изобретатель: ни один другой вид на Земле не может похвастаться таким количеством технических приспособлений, позволяющих облегчить повседневную жизнь. Но такие ли уж мы умные на самом деле? Единственные, кто «обскакал» нас в вопросах изобретательности это неразлучная парочка естественный отбор и эволюция.
Живая природа — гениальный конструктор, инженер, технолог, великий зодчий и строитель, непревзойденный метеоролог. В ходе эволюционного развития в живых организмах сформировались многие весьма тонкие органы чувств, высокосовершенные механизмы обмена веществ, преобразования энергии и информации. Эти «биоинженерные системы» природы функционируют очень точно, надежно и экономично, отличаются поразительной целесообразностью и гармоничностью действий, способностью реагировать на ничтожные, едва уловимые изменения многочисленных факторов внешней и внутренней среды, запоминать эти изменения, отвечать на них многообразными приспособительными реакциями.
Какую бы задачу мы не решали, какую подсистему, устройство или механизм не разрабатывали, обязательно будет найдено уже имеющееся аналогичное творение универсальной мастерской — природы. И в подавляющем большинстве они далеко превосходят все то, что создано до недавнего времени инженерным творчеством человека .
Практичное человечество давно научилось копировать природу для создания различных вещей. Это явление называется в науке биомиметика (или бионика) – создание чего либо, используя принципы которые мы «подсматриваем» у природы.
Что изучает бионика?
Объектом её изучения являются процессы, происходящие внутри биологических систем. Теоретическая бионика занимается изучением тех принципов, которые были замечены в природе, и на их основе создаёт теоретическую модель, в дальнейшем применяемую в технологиях.
Практическая (техническая) бионика – это применение теоретических моделей на практике. Так сказать, практическое внедрение природы в технический мир.
Отцом бионики называют великого Леонардо да Винчи. В записях этого гения можно найти первые попытки технического воплощения природных механизмов.
Утверждение бионики как самостоятельной науки произошло лишь в 1960 году на научном симпозиуме в Дайтоне. Развитие компьютерной техники и математического моделирования позволяют современным ученым намного быстрее и с большей точностью воплощать подсказки природы.
Бионические разработки используются в промышленности, медицине, робототехнике,архитектуре, инженерии и во многих других областях.
Но что поражает, так это обстоятельство, когда кажется, что в природе трудно найти что-либо отсутствующее из того, что создал человек! Двигатель внутреннего сгорания? С ним имеет полнейшее сходство слюнная железа клопа: и здесь и там цилиндр, поршень, клапаны, только в одном случае они хитиновые, а мы привыкли иметь дело с металлом.
Лет через 30, когда принцип ультразвуковой локации у летучей мыши был, наконец, признан, Деннис Габор изобрел голографию. Прошел еще десяток лет, прежде чем произвел сенсацию лазер, и голограмма реально вошла в практику нашей науки и техники. А через год зоологи объявили, что акустический локатор летучей мыши дает голографическую картину. И это объяснимо. Летучая мышь, как и мы, любит видеть не плоское, а объемное изображение.
Мощное защитное оружие жука-бомбардира давно привлекало внимание исследователей. Самое легкое прикосновение к его телу вызывает сокращение мускульных стенок и двух секреторных желез, вырабатывающих химическое соединение сложного состава. Эти компоненты попадают в общую смесительную камеру, где вступают в бурную реакцию с образованием чрезвычайно едкого вещества — бензохинона и выделением большого количества тепла. Давление в камере резко повышается, и кипящая струя вырывается через отверстие в подбрюшье жука. Таким образом, природа предвосхитила не что иное, как бинарное химическое оружие: два соединения, порознь безвредные, при реакции дают настоящее боевое отравляющее вещество.
А совсем недавно были открыты еще более удивительные подробности работы «метательного механизма» бомбардира. Химик и эколог Томас Эйснер из Корнеллского университета (США) ухитрился зафиксировать все детали «выстрела» с помощью специально разработанных микродатчиков давления и высокоскоростной киносъемки. Как выяснилось, животное выпускает не сплошную струю, а отдельные порции бензохинона с интервалом всего 2 мс. Дело в том, что на выходе обеих секреторных желез стоят обратные запорные клапаны пассивного действия. Как только давление в камере подскакивает, они закрываются, и первая порция боевого вещества выбрасывается наружу. Упавшее давление позволяет клапанам вновь открыться под напором реагентов — и цикл повторяется. Так вот: весь этот механизм в точности соответствует принципу действия… двигателей реактивных самолетов-снарядов ФАУ-1, которыми нацисты обстреливали Лондон в дни второй мировой войны.
Ниже фото с описаниями некоторых бионических разработок.
В1926 году был выдан советский патент на самозатачивающиеся резцы .
Самозатачивающийся режущий инструмент, рабочая часть которого состояла из нескольких металлических слоёв разной твёрдости, разработал А.М. Игнатьев, по подобию строения зубов грызунов
Прекрасные лотосы древние индийцы недаром считали воплощением божества. Ведь они ухитрялись оставаться абсолютно чистыми в самых грязных водоемах, кишащих кишечной и прочими палочками. Все из-за особой структуры поверхности листа этого водного растения, с которого капли воды скатываются как шарики ртути: она не гладкая, а состоит из микроскопических иголочек, снижая площадь соприкосновения с каплей воды или грязи до минимума.
Ученые долго изучали свойства лотоса и, в итоге, создали краску, с которой вода и грязь скатываются даже лучше, чем с гуся. Покрашенные ею предметы можно мыть раз в пять лет, а то и реже – поверхности вообще не загрязняются из-за микроструктуры краски после засыхания.
Материал для строительства гнёзд осы добывают преимущественно из старых деревьев, пней и деревоматериалов. Осы, пятясь назад, соскребают челюстями частички волокон древесины. На соскребаемое место оса предварительно выпускает капельку слюны, которая размягчает древесину. Собрав комочек древесных волокон, оса переносит его к месту строительства гнезда. Здесь комочек повторно пережёвывается осой и обильно смачивается слюной. Далее оса садится на край ячейки гнезда и, прижав комочек к стенке гнезда, пятясь назад, раскатывает его в полоску. Затем, взяв полоску краями челюстей, начинает растягивать ее в длину. В дальнейшем такие полоски прикрепляются одна к другой, формируя бумажную стенку.
Достоверно неизвестно, знал ли об этом изобретатель первой в мире застежки-молнии, но принцип «зиппера» уже миллионы лет используют птицы для того, чтобы «латать» свои перышки. Наверняка у многих из вас в детстве было подобранное на улице перо какой-нибудь птицы. И мало кто мог устоять перед соблазном проткнуть его, а потом как ни в чем не бывало погладить двумя пальцами: перо на глазах становилось целым.
Так вот птицы, как и производители джинсов и курток, использую микро-крючочки для создания гладкой и легко восстанавливающейся поверхности.
Специалисты знают, что одна из самых больших инженерных проблем, с которой сталкиваются производители высокомощных процессоров, – это энергоэффективная система охлаждения. Чего только ни придумали, начиная от вентиляторов и заканчивая фреонами, чтобы искусственные «мозги» не перегревались. Но все равно ничего лучше, чем то, что заложила в наши организмы природа, не изобрели.Пару лет назад корпорация IBM представила новую технологию охлаждения процессоров и производительных компьютерных плат, основанную на принципе кровотока. Новинка получила название Cool Blue и работает следующим образом: в системе под очень большим давлением циркулирует специальная жидкость, которая распределяется по 50 тысячам микроскопических каналов на поверхности процессора.
Бионический конструктор Эльпюль
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Природа часто предлагает такие инженерные решения, которые и не снились нашим мудрецам. Прикладная наука о заимствовании у природы этих решений и использовании их в человеческих целях называется бионикой. Автор этой статьи предлагает архитекторам, инженерам и технологам присмотреться к конструкции главной молекулы жизни — ДНК, — а именно, к строению теломер и нуклеосом. Их топология подсказывает решение проблемы изготовления узловых соединений для строительства сетчатых оболочек жилых и общественных зданий.
Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2012 в номинации «Своя работа».
Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific.
От редакции
Формат «Биомолекулы» — молекулярная биология и биофизика, но ради этой статьи мы делаем исключение. Слово предоставляется Юрию Шевнину — изобретателю, дизайнеру и организатору мобильных кукольных представлений. Статья Юрия посвящена бионике в архитектуре и его собственной разработке — конструктору из упруго-гибких стержневых элементов для создания кинематических сетчатых каркасов и их применению в архитектуре и строительстве. Этот конструктор Юрий называет загадочным словом «эльпюль» и считает, что конструкционные особенности его изобретения восходят к топологии ДНК, гистонов и теломер. Редакция «Биомолекулы» относится к этому и другим красочным сравнениям исключительно как к метафоре.
If a DNA—RNA genetic code programs roses the design of roses, elephants and bees, we will have to ask ourselves what intellect designed the DNA—RNA code as well as atoms and molecules which implement the coded programs.
R. Buckminster Fuller
Что такое «бионический»?
Био́ника (от др.-греч. βιον — живущее) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы. Бионика (в том числе биомимикрия и биомиметика) занимается поиском и испытаниями изобретений живого мира для реализации инновационных технологий. С помощью современных знаний о строении живого вещества появилась возможность изменить всю структуру современного производства. Однако заимствование биологических знаний и воплощение их в современных технологиях бионики не является прямым копированием; это скорее независимый творческий поиск оптимальных решений, вдохновленный алгоритмами природы.
Био-тек (в противопоставление хай-теку), или архитектурная бионика, — название современного течения «нео-органической» архитектуры, где выразительность конструкций достигается заимствованием и производством биоморфных форм с использованием компьютера. Элементы бионики обрели жизнь в зданиях немецкого экспрессионизма 1920-х годов. Наибольший интерес представляет Стеклянный павильон, построенный Бруно Таутом (рис. 1).
Рисунок 1. Элементы бионики в архитектуре XX века. а — Стеклянный павильон Таута, представленный на выставке 1914 года в Кёльне. б — Шуховская башня на Шаболовке в Москве, названная в честь ее проектировщика В.Г. Шухова. Построенная в 1920–1922 годах, она была поистине новаторской со своей гиперболической сетчатой архитектурой. в — Знаменитый лондонский «Огурец» называют манифестом био-тека.
Постройка представляла собой прозрачную конструкцию с сетчатым куполом из цветного стекла. Она воплотила утопические фантазии писателя-экспрессиониста П. Шеербарта, автора книги «Стеклянная архитектура». «Я изобрел растущие дома, а вернее, домостроительные растения. Теперь нам больше не придется строить из мертвых стройматериалов, можно строить из живых», — так говорил один из героев Шеербарта.
В современной архитектуре стиля хай-тек часто используются конструкции с криволинейными очертаниями. Один из основных способов создания нелинейной и параметрической архитектуры — использование структур на основе сетчатых оболочек. Основоположник этого вида конструкций — В.Г. Шухов (рис. 1).
В советском художественном авангарде 1920-х годов наравне с конструктивизмом и супрематизмом возникает направление органиков во главе с М. Матюшиным. И если в начале XX века читатель мог только удивляться истории о гигантском вьюне, на стебле которого вырастают не цветы, а готовые дома, то уже в 60-е годы архитекторы всерьез занялись созданием архитектуры, имитирующей органические формы. В архитектуре появились природные направления — метаболизм, органика, бионика.
Современный цифровой био-тек и параметризм находится в процессе становления, и пока его исследовательская составляющая преобладает над практической. Основная проблема архитектурной бионики — это противостояние консервативной прямоугольной планировки и конструктивной схемы зданий и биоморфных криволинейных форм и оболочек. «И потому смело возле готического строения ставьте греческое», — писал Н. Гоголь. Но так получается только в высокоразвитых странах, а в основном в традиционной кубометрической среде био-тек выглядит чужеродно и даже вызывает враждебную реакцию. Достойное техническое и экономическое решение этого противоречия — одна из основных задач биопараметризма и данной статьи.
Патенты природы
«Изобретая» живое вещество, природа создала необходимую оболочку для него. В процессе эволюции материалы живого приспосабливались к изменениям окружающей среды и приобретали все более прочные формы, способные к большим обратимым перемещениям и деформациям. Этого требовал характер роста и воспроизведения организмов. Это свойство широко используется в живой природе, а среди творений рук человека его можно встретить разве что в одежде.
Природа очень неохотно использует жесткие материалы, неспособные к деформации. Скелет, работающий на сжатие, составляет лишь небольшую часть тела; бóльшая его часть — работающие на растяжение мягкие и упруго-гибкие ткани. Таким способом природа экономит энергию и материалы для строительства жизни. Именно эти упругие ткани снижают нагрузку от движений на хрупкий (хотя и жесткий) скелет. Чтобы использовать этот принцип и в искусственных конструкциях, необходим плодотворный обмен идеями между инженерами и биологами.
В мире имеются две школы проектирования конструкций. Это восточная школа гибкости и европейская школа жесткости. У китайцев есть поговорка «лучше согнуться, чем сломаться». А приверженцы традиционной европейской школы жестких конструкций создают мир, в котором страшные последствия землетрясений и наводнений стали нормой.
Условие обеспечения жесткости и максимальной устойчивости при этом требует в сотни раз бóльших материальных и энергетических затрат, чем если бы все они были созданы упругими и способными к деформации. Жесткость — это не всегда прочность, но зато это всегда значительное увеличение веса и стоимости конструкций. Для достижения больших обратимых деформаций требуется много надежных и простых шарнирных узлов. Проблема заключается в том, что производство этих узлов и коннекторов — непростая технологическая задача. С целью ее решения инженерам и технологам необходимо обратиться к живой природе и молекулярным исследованиям биологов. Как вещество создает узлы и шарниры в мире молекул и микроорганизмов? Природа не получила традиционного инженерного образования и поэтому с легкостью и без потерь создает шарнирные узлы и мягкие ткани любой формы. Биологические мягкие ткани способны к обратимой упругой деформации при нагрузках в 1000 раз бóльших, чем те, на которые рассчитаны конструкции, созданные инженерами-людьми.
…Будет ли способен ли дом будущего, подобно одежде, капле воды или живой клетке, менять свою форму? Интересным образцом для топологического моделирования упруго-гибкой структуры такого дома-капли может послужить молекула ДНК.
ДНК как прообраз структурного элемента сложных конструкций
ДНК представляет собой упруго-гибкую нить, способную скручиваться в тугую спираль хромосом. В последние годы ученые активно работают над технологиями получения трехмерных структур на основе спирали ДНК. В перспективе они могут быть использованы для создания электронных устройств и новых лекарств (или средств их доставки). Из цепочек ДНК, используя технологию ДНК-оригами, уже созданы решётки, коробочки с крышкой, вазы и даже сосуды каплевидной формы [1–4].
Самое сложное и самое интересное в создании этих наноструктур — узлы соединений. Это могут быть «липкие концы» на отрезках ДНК или комплементарные связи между нуклеотидами по длине цепочки ДНК. У человека в гаплоидном геноме (в единичном наборе хромосом) 3 млрд. пар нуклеотидов, общая длина которых составляет 1,7 м (из одной клетки!). Для того, чтобы ДНК могла поместиться в ядре, она плотно скручена, и свернуться ей помогают белки — гистоны. Если взяться за концы верёвки и начать скручивать их в разные стороны, она станет короче, и на ней образуются «супервитки». Так же может быть суперскручена и ДНК. Упакованная при помощи гистонов ДНК имеет вид бусин, называемых нуклеосомами (200 пар нуклеотидов на каждую, причем 146 пар накручиваются на гистоны, а остальные 54 — «висят» в виде линкерных фрагментов). Это первый уровень компактизации ДНК. В хромосомах ДНК свернута еще несколько раз для того, чтобы образовались еще более компактные структуры. Например, в макромире, этот принцип иллюстрирует патент спиральной структуры в виде механизма упруго-гибкого механизма тенсегрити из разворачивающейся пружины для стрелы антенны спутников. Вероятно, чем выше степень скрученности молекулы, тем выше ее способность противостоять разрушающим нагрузкам одновременно с увеличением количества информации в минимальном объеме. По своей форме нуклеосома обычно представляет собой плоский цилиндр диаметром 11 нм и высотой 6 нм. ДНК закручивается вокруг нуклеосомы, делая почти два витка (рис. 2).
Рисунок 2. Модель закручивания петли, аналогичная нуклеосоме
Автор предлагает использовать эту форму (ДНК—нуклеосома) для создания сетчатых оболочек макроскопических размеров (например, из проволоки). Спиральная технология сборки оболочки заключается в наложении упруго-гибких элементов в параллельных плоскостях и связывании их по длине и на концах. Фиксация объема такой оболочки происходит с помощью колец по длине и на концах оболочки; поверхность оболочки состоит их ячеек в форме полигонов.
Этот подход можно использовать для создания оболочек и в наномире, уже не из проволоки, а из молекул биополимера. Размер подобной оболочки на основе ДНК составит всего около 20 нанометров. Такие оболочки могут стать основой для изготовления или доставки новых лекарств, электронных и оптических систем,для создания сетчатых имплантатов, шунтов, стентов и биодеградируемых структур, или каркасов для выращивания тканей. Другой возможный материал для нано-оболочек — микротрубочки, представляющие собой полые цилиндры диаметром 25 нм. Длина их может быть от нескольких микрометров до нескольких миллиметров.
Нано и макро
Алгоритмы спиральной технологии универсальны для любого масштаба. Она с успехом может использоваться как для постройки наноустройств, так и при производстве оболочек зданий и средств передвижения. Можно представить себе, что благодаря спиральной технологии производства оболочек можно будет «вязать одежду» для зданий и материалы для их строительства с использованием индивидуальных алгоритмов, несущих отпечаток индивидуальности их владельцев.
Рисунок 3а. Различные структуры на основе сетчатых оболочек
Рисунок 3б. Различные структуры на основе сетчатых оболочек
Спиральная технология
Такие технологии, как сварка и сверление, в будущем должны уступить место спиральной технологии гибки. С помощью такой технологии люди смогут «без посредников» производить дома-оболочки любых форм и размеров. Внедрение спиральной технологии позволит экономить материальные ресурсы и в кратчайшие сроки осваивать новые территории. Однако это пока, конечно, только мечты.
А сегодня любой желающий сможет заказать себе и своим детям бионический конструктор. С его помощью можно собрать у себя дома светодиодный светильник для домашних растений в виде любого из двух сотен видов многогранников (полиэдров) или сделать себе светящийся кокон для сохранения тепла и юрту для путешествий.
Рисунок 4. Что можно сделать из бионического конструктора: бионическую сетчатую оболочку из светодиодов или складной каркас юрты
Каркас сетчатой оболочки
Сетчатый каркас оболочки при такой шарнирной сборке может складываться как по длине, так и по ширине. Кинематическая оболочка способна к обратимой деформации и может быть как несущей конструкцией нового здания, так и служить новой «одеждой» для старых зданий. Чтобы придать каркасу стабильную форму, используются складные кольца на поясах. Таким образом ячейки сети каркаса приобретают геометрически неизменяемую на время эксплуатации треугольную форму.
Рисунок 5. Проволочные элементы сетчатого каркаса с петлями по длине (1) и на концах (2) связываются с помощью винтов (3)
Видео, иллюстрирующее гибкую сетчатую оболочку. Другие видео см. на канале Shevnin @ YouTube.
Благодаря шарнирным связям и изменяемой геометрии ячеек, каркас дома может «замирать» на некоторое время и вновь «оживать» перед разборкой или утилизацией. Все элементы каркаса взаимозаменяемы и могут использоваться многократно. В результате каркас, образованный с помощью спиральной технологии гибки, получается в 20 раз легче традиционного, и при этом его невозможно сломать. Он, подобно пространственной пружине, отвечает на разрушительные нагрузки упругим и обратимым изменением формы. Если владельцу дома-оболочки потребуется увеличить жилое пространство, то это очень просто сделать: новые оболочки могут приращиваться к старой гиперболическими участками с минимальными поверхностями.
Если в ДНК последовательность нуклеотидов служит генетическим кодом, то в макромире последовательность винтовых соединений элементов каркаса дома служит для определения параметров и формы здания. С помощью компьютерной программы можно в течение часа рассчитать оптимальную форму и свойства каркаса с учетом индивидуальных предпочтений. Все поверхности могут быть «запрограммированы» на определенный ответ и требуемую степенью упругости.
Рисунок 6. Эльпюль-форма оболочки кокона человека
Рисунок 7. Узел крепления элементов сетчатой оболочки с трубчатыми элементами. Изготавливаются элементы конструктора «Эльпюль» на автоматах, напоминающих работу рибосом. Автор и патентообладатель Ю.В. Шевнин.
Создание предметного дизайна, навеянного топологией молекул жизни, позволяет решать сложные задачи по моделированию универсальных оболочек. В отличие от аналогов (конструкторов Байрона, Дрейнинга, Колтуна, Меккано и др.), конструктор Эльпюль имеет более простые и равнопрочные шарнирные узлы соединения. Стержни бионического конструктора напоминают белки типа коллагена. Они образуют силовые ячейки, заполненные эластичными панелями с малым модулем Юнга. Шарниры или связи между петлями образуются с помощью винтов с гайками. На стержнях имеются трубчатые насадки, аналогичные микротрубочкам в живой клетке. Они служат для увеличения прочности и устойчивости упруго-гибких стержней. С помощью такого конструктора можно быстро и просто моделировать любые сложные поверхности с ячейками-полигонами любых форм: треугольными, пентагональными, ромбическими, гексагональными и Вороного.
В отличие от существующих конструкторов молекул и молекулярной скульптуры [5], [6], автор статьи предлагает использовать упруго-гибкие стержневые элементы с петлями на концах и по длине, а для фиксации и увеличения прочности стержневых элементов — стержневые и трубчатые элементы (рис. 7).
Для демонстрации этой работы изготовлен набор-конструктор из проволоки, алюминиевых трубок и винтов с гайками. Для оптимизации работы с бионическим конструктором предлагается программа по трехмерной молекулярной графике, написанная на языке Java. При тестировании бионического конструктора преподаватели учебных заведений отмечают, что подобные модели и конструкторы чрезвычайно полезны в обучении. Они развивают моторику и позволяют «думать руками». Если студент сможет подержать в руках модель многогранника или оболочки живого организма, он сможет «почувствовать», как это работает.
Каплевидные оболочки для жизни или Эльпюль формы
Рисунок 8. Форма эльпюль, сочетающая гиперболическую, нулевую и эллиптическую кривизну поверхности
Для архитекторов и будущих градостроителей полезно знать, что каждый организм (и город, и здание в том числе) живет благодаря обмену веществ, он — открытая система. Потоки молекул и энергии текут в нем подобно ручьям. На пути преодоления энтропии оболочка-капля или клетка живого организма изначально имеют структуру и форму поверхности, способную к обмену с внешней средой. В невесомости форма капли — это сфера.
В условиях тяготения и на границе двух сред капля деформируется и сочетает в себе участки с разной кривизной. Для краткости, автором предложено такую форму называть эльпюль, где «эль» обозначает поверхность вращения с гиперболической кривизной, через которую происходит обмен веществ, а «пюль» — поверхность с положительной кривизной, способную запасать вещество и энергию (рис. 8).
И пусть пространство Лобачевского летит с знамен ночного Невского.
Велимир Хлебников
…Пусть Лобачевского кривые украсят города.
Как оно выглядит, это пространство Лобачевского? Криволинейное пространство Лобачевского — это гиперболоид, воронка, окно, вход и выход. Сумма углов треугольника на поверхности такого пространства меньше 180°. Все, что находится в гиперболическом участке пространства, перемещается. Это пространство потока энергии. Примером может служить черная дыра или воронка жидкости. А вот пространство Римана — это сфера или эллипсоид (рис. 9). Сумма углов треугольника на эллиптической поверхности больше 180°. В гармоничном сочетании оба эти пространства образуют «эльпюль» — т.е., каплевидную форму.
Рисунок 9. Поверхности отрицательной и положительной кривизны. а — Псевдосфера — поверхность вращения с постоянной отрицательной кривизной — реализует локальную модель геометрии Лобачевского. б — Сфера или эллипсоид имеют положительную кривизну и реализуют сферическую геометрию, близкую к геометрии Римана.
Впервые исследование математических закономерностей сетчатых поверхностей провел П.Л. Чебышев в работе «О кройке одежды» (сообщение в Association franchise par l’avancement des sciences от 28 августа 1878 г.). «Принимая участие в прениях на Конгрессе в Клермон-Ферране в связи сообщением, сделанным Эдуардом Люка о применении математического анализа к тканям, я коснулся другого вопроса о тканях, решение которого при помощи математики может представить известный интерес, а именно, кройки материй при изготовлении одежды или вообще оболочек каких бы то ни было тел», — написал он.
Чебышев установил математические принципы формообразования криволинейных поверхностей из плоских тканевых развёрток с четырехугольными ячейками, наглядно продемонстрировав, что поверхность шара может быть полностью покрыта двумя изначально плоскими выкройками.
А у Владимира Вернадского в итоговой статье «О состояниях физического пространства» есть такое определение биосферы: «Биосфера представляет собой земную оболочку, в которой в состояниях пространства евклидовой геометрии костных тел (кристаллов) включены дисперсным образом бесчисленные мелкие римановы (эллиптические) пространства живого вещества. Связь между ними поддерживается непрерывным биогенным током атомов (через гиперболические участки пространства Лобачевского)». К гиперболическим участкам могут относиться все виды связей, переходов и взаимодействий с внешней средой.
Симбиоз старого и нового
Товарищ Травкин из старой данелиевской комедии «Тридцать три» сказал: «Старое не должно зачеркивать новое, а новое не должно зачеркивать старое». Эта гениальное руководство к действию для преображения старых городов и предметов с помощью бионического конструктора (рис. 10).
Рисунок 10. Сетчатые оболочки в городской среде: типовая застройка (а) и промышленное здание (б)
Сегодня у людей имеется широчайший выбор технологий и материалов для создания искусственных сред обитания. Непреодолимой проблемой остается непреодолимое желание строить традиционные здания, неспособные к изменению формы и основанные на старых схемах жизнеобеспечения.
Нормы и правила, созданные в середине прошлого века, запрещают строить здания с деформацией поверхности более чем на несколько миллиметров. Это здорово тормозит исследования и внедрение бионических конструкций. Если бы человек никогда раньше не отходил от этого правила, мы и не увидели бы полета вертолета и дельтаплана. Конструкторы были вынуждены пойти на преступление и допустить большой изгиб лопастей вертолета: если бы лопасти были изготовлены по тогдашним нормам, вертолет никогда бы не взлетел — эти жесткие лопасти сломались бы при первом же испытании.
* * *Конструкции оболочек будущего — это уже не жесткие одинаковые коробки и проуны, это растущие и отвечающие на нагрузки и условия среды упруго-гибкие морфогенетические системы. Именно в таких, аналогичных живому организму бионических структурах и оболочках, способных на большие обратимые деформации, предстоит жить и находить свою радость будущему человечеству.
- Wenyan Liu, Hong Zhong, Risheng Wang, Nadrian C. Seeman. (2011). Crystalline Two-Dimensional DNA-Origami Arrays. Angew. Chem. Int. Ed.. 50, 264-267;
- H. Dietz, S. M. Douglas, W. M. Shih. (2009). Folding DNA into Twisted and Curved Nanoscale Shapes. Science. 325, 725-730;
- Ebbe S. Andersen, Mingdong Dong, Morten M. Nielsen, Kasper Jahn, Ramesh Subramani, et. al.. (2009). Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature. 459, 73-76;
- Попов Л. (2009). Замки шкатулок из ДНК отпираются генетическими ключами. Membrana;
- На заре молекулярной графики;
- Изваяние невидимого.
описание и фото-примеры – Rehouz
≡ Содержание:
Стиль Бионика в интерьере
Бионика относительно новый стиль в архитектуре и дизайне интерьеров. Его суть заключается в тесной связи природы и новых научных и технологических достижений.
Урбанизация, стремительное развитие строительного рынка материалов и технологий, дали жизнь новому, необычному стилю. Он начал зарождаться в Европе, в 20-х годах прошлого столетия, а в 70-х был признан как самостоятельный стиль.
Стиль бионика в интерьереОсновная идея стиля — перенесение в интерьер предметов и мотивов, имитирующих объекты живой природы. Бионический дизайн в интерьере является наиболее прогрессивным, и одновременно естественным и близким к природе направлением.
Характерные черты Бионики
— При создании дизайна интерьера в стиле бионика, преимущественно используется светлая цветовая гамма (натуральные, природные оттенки) в отделке и оформлении.
— В интерьере стиля нет привычного разграничения и зонирования пространства, острых углов и строгих линий. Бионика стремится объединить жилое пространство, так, чтобы одна комната плавно перетекала в другую.
— Ярко выраженное структурное строение (ячейки, соты, поры, пузырьки воды) используется в бионике повсеместно — для перегородок, мебели, декора…
— Оформление интерьера в бионическом стиле происходит по принципу модульных конструкций. Т.е. предметные комбинации в пространстве помещения, реализуются в довольно широком диапазоне путем различных построений – по форме, цвету, формированию вертикальных и горизонтальных рядов.
Концепция бионики строится на утверждении, что естественные формы окружающей природы являются совершенными, поэтому текстуры и декоративные элементы интерьера повторяются в стиле с той же гармоничностью, какая свойственна природе.
Отделка и материалы
Для оформления интерьера в стиле бионики могут применяться как новейшие материалы: смарт-стекло, мдф-панели, а также полимерные материалы (гибкий камень, древесный композит, жидкие обои), так и привычные: дерево, металл, текстиль, кожа, керамика. Приветствуются зеркальные, полупрозрачные и глянцевые поверхности.
Мебель в бионическом стиле
Стилевая мебель, как правило, имеет обтекаемые формы, приятна по тактильным ощущениям, практична, эргономична и функциональна.
Стандартная мебель вряд ли впишется в такой стиль, поэтому лучше обратиться к дизайнерским проектам либо заказать её изготовление по собственным эскизам.
 |  |
Освещение
Хорошее освещение является важным аспектом в бионике. Его должно быть много, ведь именно свет подчеркивает объем, пространство и форму. Большие окна и встроенные светильники помогут грамотно решить этот вопрос.
Текстиль и декор
Текстиль и декор должны быть соответствующие, стилевые. Шторы на окнах скорее будут неуместны, ведь это лишняя преграда естественному свету. Если такая преграда все же требуется, лучше отдать предпочтение современным, практичным жалюзи, светлых расцветок.
В качестве декора отлично подойдут креативные кадки с неприхотливыми комнатными растениями, оригинальные вазы с цветами…
И также общую картину могут дополнить эксклюзивные статуэтки, кубки, награды — которые еще подчеркнут неповторимость интерьера.
Стиль бионика в интерьере фото
Стиль Бионика в интерьере загородного дома
Стиль Бионика в интерьере квартиры
Бионика в гостиной комнате
Кухня в стиле бионика
Спальная в стиле бионика
Такой незаурядный и прогрессивный стиль призван сделать помещение уникальным, оригинальным, функционально продуманным и максимально комфортным.
+ Похожие стили:
≡ Стили интерьера, полный список с фото →