Бионика ұраны: "Табиғат жақсы біледі". Бұл қандай ғылым? Атаудың және осындай ұранның өзі бионика табиғатпен байланысты екенін түсінуге мүмкіндік береді. Көпшілігіміз күнделікті бионика ғылымының элементтері мен нәтижелерін білмей-ақ кездестіреміз.
Сіз бионика ғылымы туралы естідіңіз бе?
Биология - бұл біз мектепте танысатын танымал білім. Кейбір себептермен көптеген адамдар биониканы биологияның кіші бөлімдерінің бірі деп санайды. Шын мәнінде, бұл мәлімдеме толығымен дәл емес. Шынында да, сөздің тар мағынасында бионика – тірі ағзаларды зерттейтін ғылым. Бірақ көбінесе біз бұл іліммен басқа нәрсені байланыстыруға дағдыланғанбыз. Қолданбалы бионика – биология мен технологияны біріктіретін ғылым.
Бионикалық зерттеу пәні мен объектісі
Бионика нені зерттейді? Бұл сұраққа жауап беру үшін оқытудың құрылымдық бөлінісін қарастыру керек.
Биологиялық бионика кедергі жасамай, табиғатты сол қалпында зерттейді. Оның зерттеу объектісі биологиялық жүйелердің ішінде болып жатқан процестер болып табылады.
Теориялық бионика табиғатта болған сол принциптерді зерттеумен айналысады және олардың негізінде теориялықмодель, әрі қарай технологияларда қолданылады.
Практикалық (техникалық) бионика – теориялық модельдерді тәжірибеде қолдану. Былайша айтқанда, табиғатты техникалық әлемге іс жүзінде енгізу.
Бәрі неден басталды?
Ұлы Леонардо да Винчи биониканың атасы деп аталады. Бұл данышпанның жазбаларында табиғи механизмдерді техникалық іске асырудың алғашқы әрекеттерін табуға болады. Да Винчидің сызбалары оның ұшқан құс сияқты қанаттарын қозғалта алатын ұшақ жасауға деген ұмтылысын көрсетеді. Бір кездері мұндай идеялар сұранысқа ие болу үшін тым батыл болды. Олар өздеріне кейінірек назар аударды.
Бионика принциптерін сәулет өнерінде алғаш қолданған Антони Гауди и Курнет болды. Оның есімі осы ғылым тарихында мықтап жазылып қалды. Ұлы Гауди жасаған сәулет құрылымдары олардың салыну уақытында әсерлі болды және олар көптеген жылдар өткен соң қазіргі заманғы бақылаушыларды бірдей қуанышқа бөледі.
Табиғат пен технологияның симбиозы идеясын қолдаған келесі адам Рудольф Штайнер болды. Оның жетекшілігімен ғимараттарды жобалауда бионикалық принциптерді кеңінен қолдану басталды.
Биониканың тәуелсіз ғылым ретінде орнығуы тек 1960 жылы Дейтонадағы ғылыми симпозиумда болды.
Компьютерлік технологияның және математикалық модельдеудің дамуы заманауи сәулетшілерге сәулет және басқа салаларда табиғат белгілерін әлдеқайда жылдам әрі дәлірек енгізуге мүмкіндік береді.
Техникалық өнертабыстың табиғи прототиптері
Ең оңайБионика ғылымының көрінісі мысал ретінде ілмектерді ойлап табу болып табылады. Құрылымның бір бөлігін екіншісінің айналасында айналдыру принципіне негізделген таныс монтаж. Бұл принципті теңіз раковиналары екі қанаттарын басқару және қажет болған жағдайда оларды ашу немесе жабу үшін пайдаланады. Тынық мұхитының алып коклаларының өлшемдері 15-20 см-ге жетеді. Олардың қабықтарын біріктірудегі топса принципі қарапайым көзге анық көрінеді. Бұл түрдің кішкентай өкілдері клапандарды бекітудің бірдей әдісін пайдаланады.
Күнделікті өмірде біз әртүрлі пинцеттерді жиі қолданамыз. Құдайдың өткір және кене тәрізді тұмсығы мұндай құрылғының табиғи аналогына айналады. Бұл құстар жұқа тұмсықты жұмсақ топыраққа жабыстырып, ұсақ қоңыздарды, құрттарды және т.б. шығарады.
Көптеген заманауи құрылғылар мен құрылғылар сорғыштармен жабдықталған. Мысалы, олар жұмыс кезінде сырғып кетпеу үшін әртүрлі ас үй құрылғыларының аяқтарының дизайнын жақсарту үшін қолданылады. Сондай-ақ, көпқабатты үйлердің терезелерін жууға арналған арнайы аяқ киім олардың қауіпсіз бекітілуін қамтамасыз ету үшін сорғыштармен жабдықталған. Бұл қарапайым құрылғы да табиғаттан алынған. Аяқтарында сорғыштары бар ағаш бақасы өсімдіктердің тегіс және тайғақ жапырақтарында ерекше ептілікпен жүреді, ал сегізаяқ құрбандарымен тығыз байланыста болу үшін қажет.
Осындай мысалдарды көптеп табуға болады. Бионика – адамға өзінің өнертабыстары үшін табиғаттан техникалық шешімдер алуға көмектесетін ғылым.
Бірінші кім - табиғат немесеадамдар?
Кейде адамзаттың осы немесе басқа өнертабыстары табиғаттан бұрыннан «патенттелген» болып қалады. Яғни, өнертапқыштар бір нәрсені жасаған кезде көшірмей, технологияны немесе жұмыс істеу принципін өздері ойлап табады, кейінірек бұл табиғатта бұрыннан бар екені белгілі болды және оны жай ғана қарап, қабылдауға болады.
Бұл адам киімді бекіту үшін пайдаланатын кәдімгі Velcro-да болды. Құс қауырсындарының құрылымында ілмектердің жіңішке сақалдарды бір-біріне жалғау үшін де қолданылатыны дәлелденді, бұл Velcro-да кездесетіндерге ұқсас.
Зауыттық құбырлар құрылымында дәнді дақылдардың қуыс сабақтарына ұқсастық бар. Құбырларда қолданылатын бойлық арматура өзектегі склеренхималық жолақтарға ұқсас. Болат қатайтатын сақиналар - аралықтар. Штанганың сыртқы жағындағы жұқа қабық құбырлар құрылымындағы спиральды арматураның аналогы болып табылады. Құрылымның үлкен ұқсастығына қарамастан, ғалымдар зауыттық құбырларды салудың дәл осындай әдісін дербес ойлап тапты және мұндай құрылымның табиғи элементтермен сәйкестігін кейінірек көрді.
Бионика және медицина
Биониканы медицинада қолдану көптеген науқастардың өмірін сақтап қалуға мүмкіндік береді. Адам ағзасымен симбиозда жұмыс істей алатын жасанды мүшелерді жасау жұмыстары үздіксіз жүргізілуде.
Дэйн Деннис Аабо бірінші болып бионикалық протезді сынады. Ол қолының жартысынан айырылды, бірақ қазір дәрігерлердің өнертабысы арқылы заттарды жанасу арқылы қабылдау мүмкіндігі бар. Оның протезізақымдалған аяқтың жүйке ұштарымен байланысқан. Жасанды саусақ сенсорлары заттарға қол тигізу туралы ақпаратты жинап, оны миға жібере алады. Әзірге дизайн әлі аяқталмаған, ол өте көлемді, бұл оны күнделікті өмірде пайдалануды қиындатады, бірақ қазірдің өзінде бұл технологияны нағыз жаңалық деп атауға болады.
Бұл бағыттағы барлық зерттеулер толығымен табиғи процестер мен механизмдерді көшіруге және оларды техникалық енгізуге негізделген. Бұл медициналық бионика. Ғалымдардың пікірлері жақын арада олардың жұмыстары адамның тозған тірі ағзаларын өзгертуге және оның орнына механикалық прототиптерді қолдануға мүмкіндік беретінін айтады. Бұл шынымен де медицинадағы ең үлкен жетістік болады.
Архитектурадағы бионика
Сәулет-құрылыс бионикасы – бионикалық ғылымның ерекше саласы, оның міндеті сәулет пен табиғатты органикалық қайта біріктіру болып табылады. Соңғы уақытта заманауи құрылымдарды жобалау кезінде олар тірі организмдерден алынған бионикалық принциптерге көбірек жүгінеді.
Бүгінгі таңда архитектуралық бионика жеке архитектуралық стильге айналды. Ол пішіндерді қарапайым көшіруден туды, енді бұл ғылымның міндеті принциптерді, ұйымдастырушылық белгілерді қабылдау және оларды техникалық жүзеге асыру болды.
Кейде бұл архитектуралық стиль эко-стиль деп аталады. Себебі биониканың негізгі ережелері:
- оңтайлы шешімдерді іздеу;
- материалды үнемдеу принципі;
- максималды тұрақтылық принципі;
- энергия үнемдеу принципі.
Көріп отырғаныңыздай, архитектурадағы бионика - бұл әсерлі формалар ғана емес, сонымен қатар заманауи талаптарға сай құрылымды жасауға мүмкіндік беретін озық технологиялар.
Сәулеттік бионикалық құрылымдардың сипаттамалары
Сәулет пен құрылыстағы өткен тәжірибеге сүйене отырып, адамның барлық құрылымдары табиғат заңдылықтарын қолданбаса, нәзік және қысқа мерзімді деп айта аламыз. Бионикалық ғимараттар таңғажайып пішіндер мен батыл архитектуралық шешімдерден басқа, төзімділікке, қолайсыз табиғи құбылыстар мен катаклизмдерге төтеп беру қабілетіне ие.
Осы стильде салынған ғимараттардың сыртында рельефтердің, пішіндердің, контурлардың элементтерін көруге болады, оларды инженер-конструкторлар тірі, табиғи нысандардан шебер көшіреді және сәулетші-құрылысшылар шеберлікпен бейнелейді.
Егер кенеттен сәулет нысанын ойлаған кезде сіз өнер туындысына қарап отырғандай көрінсеңіз, сізде бионикалық стильдегі ғимарат болуы ықтимал. Мұндай құрылымдардың мысалдарын әлемнің барлық дерлік астаналарынан және технологиялық дамыған ірі қалалардан көруге болады.
Жаңа мыңжылдықтың құрылысы
90-жылдары испандық сәулетшілер тобы мүлде жаңа тұжырымдамаға негізделген құрылыс жобасын жасады. Бұл биіктігі 1200 м-ден асатын 300 қабатты ғимарат. Бұл мұнара бойымен қозғалыс жылдамдығы 15 м/с болатын төрт жүз тік және көлденең лифттердің көмегімен жүзеге асады деп жоспарлануда. ел,Қытай бұл жобаға демеушілік жасауға келісті. Құрылыс үшін халқы ең тығыз орналасқан Шанхай қаласы таңдалды. Жобаны жүзеге асыру аймақтың демографиялық мәселесін шешеді.
Мұнара толығымен бионикалық құрылымға ие болады. Сәулетшілер тек бұл құрылымның беріктігі мен беріктігін қамтамасыз ете алады деп санайды. Құрылымның прототипі - кипарис ағашы. Архитектуралық композиция ағаш діңіне ұқсас цилиндрлік пішінге ғана емес, сонымен қатар «тамырларға» - бионикалық негіздің жаңа түріне ие болады.
Ғимараттың сыртқы жабыны - ағаштың қабығына еліктейтін пластик және ауа өткізетін материал. Бұл тік қаланың ауаны баптау жүйесі терінің жылуды реттейтін функциясына ұқсас болады.
Ғалымдар мен сәулетшілердің болжамы бойынша мұндай ғимарат жалғыз ғана болып қалмайды. Сәтті жүзеге асырылғаннан кейін планетаның архитектурасындағы бионикалық құрылымдардың саны тек қана артады.
Айналамыздағы бионикалық ғимараттар
Бионика ғылымы қандай атақты туындыларда қолданылды? Мұндай құрылымдардың мысалдарын табу оңай. Кем дегенде Эйфель мұнарасын құру процесін алыңыз. Ұзақ уақыт бойы Францияның бұл 300 метрлік символы белгісіз араб инженерінің сызбалары бойынша салынған деген қауесет тарады. Кейінірек оның адамның жіліншік сүйегінің құрылымымен толық ұқсастығы анықталды.
Эйфель мұнарасынан басқа, дүние жүзінде бионикалық құрылымдардың көптеген мысалдары бар:
- Сидней опера театры лотос гүліне ұқсас салынған.
- БейжіңҰлттық опера театры - су тамшысына еліктеу.
- Бейжіңдегі жүзу кешені. Сырттай ол су торының кристалдық құрылымын қайталайды. Таңғажайып дизайн шешімі құрылымның күн энергиясын жинақтау және оны ғимаратта жұмыс істейтін барлық электр құрылғыларын қуаттандыру үшін пайдалану үшін пайдалы қабілетін біріктіреді.
- Aqua тіреген ғимараты құлаған су ағынына ұқсайды. Чикагода орналасқан.
- Сәулет бионикасының негізін қалаушы Антони Гаудидің үйі – алғашқы бионикалық құрылымдардың бірі. Бүгінгі күнге дейін ол өзінің эстетикалық құндылығын сақтап қалды және Барселонадағы ең танымал туристік орындардың бірі болып қала береді.
Бәріне қажет білім
Қорытындылай келе, біз сенімді түрде айта аламыз: бионика зерттейтін барлық нәрсе заманауи қоғамның дамуы үшін өзекті және қажет. Әрбір адам биониканың ғылыми принциптерімен таныс болуы керек. Бұл ғылымсыз адам қызметінің көптеген салаларындағы технологиялық прогресті елестету мүмкін емес. Бионика – табиғатпен толық үйлесімдегі болашағымыз.
