Бионик бол байгалиас өдөөгдсөн шинжлэх ухаан юм. Сэдэв: Бионик - биологийн техникээс техникийн бионик хүртэл

Бионикийн шинжлэх ухаан яг хэзээ үүссэнийг хэлэх боломжгүй, учир нь хүн төрөлхтөн байгалиас урам зориг авч ирсэн тул жишээлбэл, 3000 орчим жилийн өмнө торгоны бүтээлийг шавьж шиг хуулбарлах оролдлого хийсэн нь мэдэгдэж байна. Мэдээжийн хэрэг, ийм оролдлогыг хөгжил гэж нэрлэж болохгүй, зөвхөн орчин үеийн технологи гарч ирсний дараа хүн байгалийн санааг хуулбарлах, олон жилийн турш байгалийн нөхцөлд төрсөн бүх зүйлийг хэдхэн цагийн дотор зохиомлоор хуулбарлах бодит боломж байсан. Жишээлбэл, эрдэмтэд гоо үзэсгэлэн, цэвэр байдлын хувьд байгалийн чулуунаас дутахгүй синтетик чулууг хэрхэн яаж ургуулахыг мэддэг, ялангуяа алмазын аналог юм.

Бионикийн хамгийн алдартай дүрслэл бол Парис дахь Эйфелийн цамхаг юм. Энэхүү бүтээн байгуулалт нь гуяны ясыг судлахад үндэслэсэн бөгөөд энэ нь жижиг яснаас бүрддэг байв. Тэд жинг төгс хуваарилахад тусалдаг тул гуяны толгой нь илүү их ачааллыг тэсвэрлэдэг. Эйфелийн цамхагийг бүтээхэд ижил зарчмыг ашигласан.

Магадгүй түүний хөгжилд асар их хувь нэмэр оруулсан бионикийн хамгийн алдартай "" нь Леонардо да Винчи юм. Жишээлбэл, тэрээр соно нисэхийг ажиглаж, дараа нь нисэх онгоц бүтээхдээ түүний хөдөлгөөнийг шилжүүлэхийг оролдсон.

Шинжлэх ухааны бусад салбарт бионикийн ач холбогдол

Хүн бүр бионикийг шинжлэх ухаан гэж хүлээн зөвшөөрдөггүй, учир нь энэ нь хэд хэдэн шинжлэх ухааны уулзвараас үүссэн мэдлэгийг харгалзан үздэг бол бионикийн ойлголт нь өөрөө өргөн хүрээтэй боловч шинжлэх ухааны хэд хэдэн чиглэлийг хамардаг. Ялангуяа эдгээр нь генийн инженерчлэл, дизайн, анагаах ухаан, биологийн электроник юм.

Үүний зөвхөн хэрэглээний шинж чанарын талаар ярьж болох ч орчин үеийн програм хангамж нь байгалийн бүх төрлийн шийдлийг бодит байдалд загварчлах, хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог тул байгалийн үзэгдлийг хүний ​​хүчин чадалтай судалж, харьцуулах нь улам бүр хамааралтай болж байна. Орчин үеийн робот техникийг бүтээхдээ инженерүүд бионикийн эрдэмтдээс тусламж хүсэх нь нэмэгдсээр байна. Эцсийн эцэст, роботууд ирээдүйд хүний ​​амьдралыг ихээхэн хөнгөвчлөх бөгөөд үүний тулд тэд зөв хөдөлж, сэтгэж, таамаглаж, дүн шинжилгээ хийх гэх мэт чадвартай байх ёстой. Ийнхүү Стэнфордын их сургуулийн эрдэмтэд жоомны ажиглалт дээр үндэслэн робот бүтээжээ. Тэдний шинэ бүтээл нь зөвхөн уян хатан, органик төдийгүй маш их ажиллагаатай байдаг. Ойрын ирээдүйд энэ робот бие даан хөдөлж чадахгүй байгаа хүмүүсийн зайлшгүй туслагч болж магадгүй юм.

Бионикийн тусламжтайгаар ирээдүйд асар том технологийн хөгжлийг бий болгох боломжтой болно. Одоо хүн байгалийн үзэгдлийн аналогийг бүтээхэд хэдхэн жил шаардагдах бөгөөд байгаль өөрөө үүнд хэдэн мянган жил зарцуулах болно.

Нээлтүүд хэрхэн хийгддэг, янз бүрийн шинэ бүтээлүүд хэрхэн бий болдог - товчхондоо бүх зүйл, Хүн төрөлхтнийг юу урагшлуулдаг вэ?Үүнд мэдээж мэдлэг, авьяас, тэсвэр тэвчээр, ажиллах чадвар хэрэгтэй. Гэхдээ энэ нь бүгд биш юм.

Жинхэнэ эрдэмтэн бол ажиглалтын хурц хүч, бүтээлч төсөөллийн хүчээрээ ялгагдана. Эдгээр чанаруудын хослол нь байгалийн бүтцийн үйлдвэрлэлийн аналогийг бий болгох боломжийг олгодог.

Байгалийн патентын дагуу

20-р зууны 60-аад оноос хойш шинэ нэр томъёо гарч ирэв - бионик, амьд байгалийн тухай мэдлэгийг ашиглан техникийн асуудлыг шийдвэрлэх шинжлэх ухаан.Энэ шинжлэх ухааны ач холбогдлыг үнэлж баршгүй. Эцсийн эцэст байгаль нь өөрийн бүтээлийг хамгийн их үр ашигтайгаар бүтээдэг.

Ийм хүний ​​гараар хийсэн аналогийг бүтээх хамгийн энгийн жишээ бол гутлын хүрэмний бэхэлгээний зориулалттай Velcro болон цахилгаан товч юм. Гэвч хүн энэ энгийн боловч маш тохиромжтой шинэ бүтээлийг байгалиас зээлж авсан. Burdock нуруу нь янз бүрийн материалд амархан наалдаж, нэлээд хүчтэй холболт үүсгэдэг бөгөөд үсэнд ороход маш их асуудал үүсгэдэг.

Эрдэмтэд далайн амьдралыг судалснаар маш олон сонирхолтой санаануудыг олж авчээ.

• Ийнхүү олон мянган жилийн хувьслын үр дүнд энэ нь шумбагч онгоц, далайн хөлөг онгоцны загвар зохион бүтээх загвар болж чадсан юм. Мөн судалгаагаар бүрэн өвөрмөц ламинфо материалыг бүтээх боломжтой болсон. Энэ материалаар хийсэн хөлөг онгоцны усан доорх хэсгийг бүрээс нь хурдыг 15-20% нэмэгдүүлдэг.

• Далайн усанд тарааж, царцсан мах шиг харагдахыг та харсан байх. Далайн гүний энэ оршин суугчийг судалж үзээд эрдэмтэд түүний тухай олон сонирхолтой зүйлийг олж мэдэв. Та медуз хэрхэн хөдөлдгийг мэдэх үү? Тэр тэмтрүүлээсээ усыг хүчээр шахаж, урагш хөдөлдөг. ижил зарчим дээр. Түүний цоргоноос халуун хийнүүд асар хурдтайгаар гарч, пуужинг эсрэг чиглэлд түлхэв.

• Харин медуз хүмүүст бас нэгэн сюрприз бэлдсэн байна. Эдгээр хүмүүс ойртож буй шуурганы чимээг "сонсох" боломжтой болсон. Шуурганы өмнө тэд далайн давалгаанд урсахгүйн тулд далай руу явдаг. Эрдэмтэд медузын энэ шинж чанарыг судалж чадсан. Энэхүү нээлтийн ачаар “Медузын чих” төхөөрөмжийг бүтээсэн бөгөөд тэр цагаас хойш хүмүүст маш найдвартай үйлчилж байна. Энэ нь шуурга эхлэхээс 12-15 цагийн өмнө ойртож буйг урьдчилан таамаглах боломжийг олгодог. Энэ хугацаанд далайчид болон загасчид уур хилэнтэй тэмцэхэд бэлтгэж болно. Баярлалаа, медуз!
• Дөрвөн нүдтэй загас Бразилийн усан санд амьдардаг. Үнэндээ тэр зөвхөн хоёр нүдтэй боловч тус бүр нь хоёр хэсэгт хуваагддаг. Дээд тал нь усны гадаргуу дээрх нөхцөл байдлыг хянадаг бөгөөд доод тал нь энэхүү алдаатай нүдтэй гоо үзэсгэлэнд халдаж буй махчин амьтдаас өөрийгөө хамгаалах боломжийг олгодог. Үүнтэй ижил зарчим нь bifocal шилний суурь юм. Тэдний линз нь өөр өөр оптик хүч бүхий хоёр хагасаас бүрдэнэ. Дээд хэсэг нь алсын хараа, доод хэсэг нь уншихад ашиглагддаг.
• Далайн гүн дэх Францын гайхалтай судлаач Жак-Ив Кусто агаарын бөмбөлгийг ус руу татаж буй алдааг сонирхон ажиглав. Энэ нь эрдэмтэнд усанд шумбах хэрэгсэл бүтээх санааг өгсөн юм.

Далайн амьтдаас авсан патентын жагсаалт дуусаагүй байгаа ч хүн төрөлхтөн шувуу, нисдэг шавжийг тагнаж байсан сонирхолтой шинэ бүтээлүүдтэй танилцах шаардлагатай хэвээр байна.

Хүмүүс олзоо хайж буй хурдан хурдан хүлгүүд эсвэл сүрлэг бүргэдүүдийг дээрээс харж, газар дээгүүр тайван нисэхийг мөрөөддөг байв. нислэгийн тоймыг зурж, тэр ч байтугай хөөрөх тавилангүй нисдэг машин зохион бүтээжээ.

Гэсэн хэдий ч байгалиас авсан санаануудыг нисэх онгоц зохион бүтээгчид ашигласан хэвээр байна.

• Онгоцны далавчны загвар нь том шувуудын далавчны хэлбэртэй аль болох ойрхон байна.
• Удаан хугацааны турш өндөр хурдны нисэх онгоцны туршигчид хүчтэй чичиргээ - сэгсрэх үзэгдэлтэй тулгарсан. Онгоцны далавчны урд ирмэгийг өтгөрүүлэх замаар үүнээс салах боломжтой байв. Байгаль нь аль эрт энэ асуудлыг шийдэх бэлэн инженерийн шийдлийг гаргаж ирсэн нь тогтоогдсон - лууны далавч дээр үүнтэй төстэй зузааралт байдаг.
• Соно загвар зохион бүтээгчдэд нисдэг тэрэг бүтээхэд "урам зориг өгсөн".
• Амьд лууг нисгэгчгүй онгоц болгон ашиглахаар төлөвлөж байна. Удирдлагын систем, цахилгаан эрчим хүчний нарны зай хураагуур бүхий “үүргэвч”-ийг нуруундаа хавсаргана. Ингэснээр шавьжтай тэмцэж, үр тарианы тоосжилтыг сайжруулахад чиглүүлэх боломжтой болно. Тэдгээрийг ашиглан хүнийг хянах боломжтой байж магадгүй юм.
• Хэт авианы тусламжтайгаар сарьсан багваахайг жолоодох чадвар нь цуурайтах прототип болсон. Энэ нь далайн ёроолын топографийг судлах, живсэн хөлөг онгоц хайх, арилжааны загас хуримтлагддаг газрыг олох гэх мэт боломжийг олгодог. Тэр ч байтугай хараагүй хүмүүст зориулсан таяг зохион бүтээх боломжтой байсан бөгөөд үүнд хэт авианы эх үүсвэр, хүлээн авагч суурилуулсан бөгөөд энэ нь мэдэгдэхүйц сайжирдаг. тэдний амьдралын чанар.
• Шинжлэх ухаанд үнэлж баршгүй тусламж үзүүлсэн. Эрдэмтэд түүний нууцлаг эрхтнүүдийн нэгийг (ногт) судалж, энэ зарчмаар маш чухал навигацийн төхөөрөмж болох чичиргээт гироскопыг бүтээжээ.

• Энэхүү сонирхолгүй шавж өөр нэг сонирхолтой санааг “санал болгов”. Ялааны нүд нь нэг объектын олон зургийг нэг дор хүлээн авах боломжийг олгодог. Энэ нь түүний хөдөлгөөний хурдыг өндөр нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжийг олгодог. Энэ зарчимд үндэслэн эрдэмтэд "ялааны нүд" хэмээх төхөөрөмжийг бүтээжээ. Одоо үүнийг агаарын тээврийн хэрэгслийн хурдыг тодорхойлоход ашигладаг.
• Олон мянган жилийн турш амьтдын өнгөлөн далдлах, хүрээлэн буй орчныхоо өнгөнд тохируулан өнгө өөрчлөх чадварыг материал болох хамелеон бүтээхэд ашигласан. Түүнд хэрэглэсэн цахилгаан импульс нь хуурамч дүр төрхийг бий болгодог. Ийм материалаар бүрсэн цэргийн техник нь газар нутагтай нийлдэг тул нисгэгчгүй онгоцонд үл үзэгдэх болно.
• Хоёртын зэвсгийн санааг бөмбөгдөгч цохоос зээлж авсан нь харагдаж байна. Байгаль түүнд өөрийгөө хамгаалах анхны зэвсгээр хангаж өгсөн. Бие даасан байдлаар ажилладаг хоёр булчирхай нь хор хөнөөлгүй хоёр бодис үүсгэдэг бөгөөд ууртай хорхой нь хэвлийн хөндийгөөс нэгэн зэрэг гадагшлуулдаг. Тэдний холболтын үед температур 100 ° C хүрдэг! Хоёртын сумнууд нь хуваалтаар хоёр хэсэгт хуваагдсан танхимаар тоноглогдсон байдаг. Тэд дангаараа ямар ч аюул учруулахгүй хоёр бодис агуулдаг. Гэвч дэлбэрэлтийн үеэр тэд нэгдэж, хүчтэй хортой хий үүсгэдэг.
• Байгалийн патентын номын сангийн танхимуудаар хийсэн аялал дуусах дөхөж байна. Гэхдээ өмнө нь "Маш нууц" гэж тэмдэглэгдсэн өөр хавтас нээцгээе.

Бионикийн ирээдүй

Сүүлийн жилүүдэд бионикт тусдаа хэсэг гарч ирэв. нейробионик.Тэрээр компьютер болон амьтдын мэдрэлийн системийн ижил төстэй байдлыг судалдаг. Энэ шинжлэх ухааны хамгийн чухал зорилтуудын нэг бол компьютерийн технологийн хяналтыг мэдрэлийн систем шиг найдвартай, уян хатан болгох явдал юм.

Түүний анхны амжилтууд нь саажилттай хүмүүсийг хөл дээр нь босгодог гадна араг яс, биопротезийг бүтээсэн явдал юм. Дараагийн алхам бол эдгээр төхөөрөмжүүдийг бодлын хүчээр удирдах явдал юм. Нейробионик нь хиймэл оюун ухааныг бий болгох үндэс суурь болох магадлалтай.

Хэрэв энэ мессеж танд хэрэгтэй байсан бол би тантай уулзахдаа баяртай байх болно

Бионик. Мөн түүний амжилт

Дууссан:

Степин К.С.

Багш:
Пономарева О.Н.

Танилцуулга______________________________________________________________ 3

Бионикийн анхны хэрэглээ _________________________________ 4

Сонгодог жишээнүүд:

Өвслөг ургамлын ишний дотоод бүтэц...................................... ............ 5

Жимс, үрийн тархалт................................................ ................. ................. 5

Анги шавьж. Diptera захиалах................................................ ......... ......... 7

Тархины хэсгүүдийн бүтэц, үүрэг............................................. ............ .6

Орчин үеийн нээлтүүд:

Далайн гүн хөвөнгийн араг яс................................................. ........ ...................... 8

Нийгэмд тустай морин шоргоолжны сүрэг................................................ ......... ................... 9

Гүйх, үсрэх роботууд...................................... ...... ................. 9

Дүгнэлт_________________________________________________ 10

Хавсралт_________________________________________________ 11

Ашигласан материал__________________________________________ 15

Танилцуулга

Бионик(Грек хэлнээс biōn - амьдралын элемент, шууд утгаараа - амьд) - амьд байгалийн зарчим, шинж чанар, чиг үүрэг, бүтцийг техникийн төхөөрөмж, системд ашиглах талаархи хэрэглээний шинжлэх ухаан. Инженерийн асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд зэрлэг ан амьтдын талаархи мэдлэгийг ашиглах санаа нь шувууд шиг далавчтай нисэх онгоц бүтээхийг оролдсон Леонардо да Винчигээс гаралтай: орнитоптер.

Организмын морфогенезийн хэв маягийг хиймэл объект бүтээхэд зориулж судлах нь ихэвчлэн бионикийн салбарт тодорхой хамааралтай байдаг [XX зууны 50-аад оны сүүлчээр шинжлэх ухааны шинэ чиглэл. Энэ шинжлэх ухаан үүссэн нь кибернетик, биофизик, биохими, сансрын биологи, инженерийн сэтгэл зүй гэх мэт хөгжлийн үр дагавар байв.1960 оны 9-р сард Дейтона (АНУ) хотод болсон симпозиум. шинэ шинжлэх ухаан болох бионик хэмээх нэрийг өгсөн. Симпозиумын уриа: “Амьд эх загвар бол шинэ технологийн түлхүүр” гэсэн уриа нь бионикийн олон жилийн хөгжлийн хэтийн төлөвийг маш сайн тодорхойлж байна.] Үнэн хэрэгтээ био хэлбэр, био бүтэц, биофункцийг ашиглах зорилгоор бүтээх зарчим. Техникийн систем эсвэл архитектурын объектыг бий болгохыг нэг биш, хэд хэдэн биофизикийн шинжлэх ухаан судалдаг.

Үүнд:

Биологийн системд тохиолддог үйл явцыг судалдаг биологийн бионик;

Эдгээр үйл явцын математик загварыг бий болгодог онолын бионик;

Техникийн бионик нь инженерийн асуудлыг шийдвэрлэхэд онолын бионикийн загваруудыг ашигладаг.

Бионик нь биологи, физик, хими, кибернетик, инженерийн шинжлэх ухаантай нягт холбоотой: электроник, навигаци, харилцаа холбоо, далайн шинжлэх ухаан болон бусад.

Амьд организм ба машинуудын удирдлага, харилцааны ерөнхий зарчмуудыг авч үздэг кибернетик үүссэн нь амьд системийн бүтэц, үйл ажиллагааг илүү өргөн хүрээнд судлах, тэдгээрийн техникийн системтэй нийтлэг байдлыг тодруулах, түүнчлэн ашиглах хөшүүрэг болсон юм. шинэ төхөөрөмж, механизм, материал гэх мэтийг бий болгохын тулд амьд организмын талаар олж авсан мэдээлэл.

Бионикийн ажлын үндсэн чиглэлүүд нь дараахь асуудлуудыг хамардаг.

à хүн, амьтны мэдрэлийн системийг судлах, компьютерийн технологийг цаашид сайжруулах, автоматжуулалт, телемеханикийн (нейробионик) шинэ элемент, төхөөрөмжийг хөгжүүлэхийн тулд мэдрэлийн эсүүд (нейрон) болон мэдрэлийн сүлжээг загварчлах;

à шинэ мэдрэгч, илрүүлэх системийг бий болгох зорилгоор амьд организмын мэдрэхүйн эрхтнүүд болон бусад мэдрэхүйн системийг судлах;

à эдгээр зарчмуудыг технологид ашиглахын тулд төрөл бүрийн амьтдын чиг баримжаа, байршил, навигацийн зарчмуудыг судлах;

à амьд организмын морфологи, физиологи, биохимийн шинж чанарыг судлах, техникийн болон шинжлэх ухааны шинэ санаа дэвшүүлэх.

Бионикийн анхны хэрэглээ

Дизайнерууд эсвэл инженерүүдэд тулгардаг бараг бүх технологийн асуудлыг бусад амьд оршнолууд удаан хугацаанд амжилттай шийдэж ирсэн. Жишээлбэл, зөөлөн ундаа үйлдвэрлэгчид бүтээгдэхүүнээ савлах шинэ арга замыг байнга хайж байдаг. Үүний зэрэгцээ жирийн алимны мод энэ асуудлыг аль эрт шийдсэн. Алим нь 97% ус бөгөөд модон картон дээр биш, харин амьтныг татахад хангалттай хоолны дуршилтай, жимсийг идэж, үр тариа тарааж өгдөг хүнсний хальстай.

Бионикийн мэргэжилтнүүд ингэж тайлбарладаг. Тэд инженерийн болон дизайны асуудалтай тулгарахдаа амьтан, ургамлын хязгааргүй хэмжээтэй "шинжлэх ухааны бааз"-аас шийдлийг хайдаг.

1889 онд Эйфелийн цамхгийн зургийг зурсан Густав Эйфел ойролцоогоор ижил зүйлийг хийсэн. Энэхүү бүтэц нь бионикийг инженерчлэлд ашигласан хамгийн анхны тод жишээнүүдийн нэг гэж тооцогддог.

Эйфелийн цамхгийн загварыг Швейцарийн анатомийн профессор Херман фон Мейерийн шинжлэх ухааны бүтээл дээр үндэслэсэн. Парисын инженерийн гайхамшгийг бүтээхээс 40 жилийн өмнө профессор гуяны ясны толгойн ясны бүтцийг нугалж, үе мөчний өнцгөөр орох хэсэгт нь судалжээ. Гэсэн хэдий ч зарим шалтгааны улмаас яс нь биеийн жингийн дор хугардаггүй. Фон Мейер ясны толгой нь бяцхан ясны нарийн сүлжээгээр бүрхэгдсэн болохыг олж мэдсэн бөгөөд үүний ачаар ачаалал ясанд гайхалтай дахин хуваарилагддаг. Энэ сүлжээ нь хатуу геометрийн бүтэцтэй байсан бөгөөд профессор үүнийг баримтжуулсан (Хавсралт №1).

1866 онд Швейцарийн инженер Карл Каллман фон Мейерийн нээлтийн онолын үндэс суурийг тавьсан бөгөөд 20 жилийн дараа муруй тулгуур ашиглан байгалийн ачааллын хуваарилалтыг Эйфел ашигласан (Хавсралт No2).

Өөр нэг алдартай зээлийг 1955 онд Швейцарийн инженер Жорж де Местрал хийсэн. Тэрээр нохойтойгоо байнга алхаж, зарим хачирхалтай ургамал үслэг эдлэлд нь байнга наалддаг болохыг анзаарчээ. Нохойг байнга сойж байгаад залхсан инженер нохойны үсэнд хогийн ургамал наалддаг учрыг олохоор шийджээ. Энэ үзэгдлийг судалсны дараа де Местрал коклебурын (энэ хогийн ургамлын нэр) жимс дээрх жижиг дэгээний ачаар боломжтой болохыг тогтоожээ. Үүний үр дүнд инженер өөрийн нээлтийн ач холбогдлыг ойлгож, найман жилийн дараа тэрээр тохиромжтой Velcro-ийн патентыг авсан бөгөөд өнөөдөр зөвхөн цэргийн төдийгүй иргэний хувцас үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг (Хавсралт №3).

Сонгодог жишээнүүд

"Өвслөг ургамлын ишний дотоод бүтэц"

Өвслөг ургамлын ишний хөндлөн огтлол нь модлогтой харьцуулахад өөр бүтэцтэй байдаг. Жишээлбэл, буурцагт ургамлын ишний хөндлөн огтлолд (Хавсралт

будаа. №5 -б) тойрог хэлбэртэй байна. Үслэг ургамлын иш нь хөндий бөгөөд дотор нь агаарын эргэлтэнд зориулагдсан 2 агаарын хөндий байдаг. Склеренхимийн хэлхээ 1 нь салхины ачаалалд өртөх үед ургамалд хүч чадал өгдөг. Арьс 3 нь ишийг агаар мандал, цаг уурын үзэгдлээс хамгаалдаг. Ишний гол хэсэг нь арьснаас хурдан ургадаг. Сүүлийнх нь түүний өсөлтийг хязгаарлаж байх шиг байна. Гол нь сунасан, арьс нь шахагдсан байна. Үүний үр дүнд ишний бүтцэд дотоод стресс үүсдэг. Энэ нь ишний уян хатан чанарыг өгдөг.

Бионик нь байгальд хэлбэр үүсэх хэв маягийг судалж, анхны, хэмнэлттэй барилгын бүтцийг бий болгодог. Хөндлөн огтлолтой үйлдвэрийн хоолой (Хавсралт No5 -c) нь ноостой ургамлын иштэй төстэй бүтэцтэй. Уртааш арматур 1 нь ишний судал шиг бат бөх чанарыг өгдөг бол хоосон зай 2 нь бүтцийг гэрэлтүүлдэг. Зүссэн хэсгийн төв дугуй нүх нь утааны яндан, спираль холбох хэрэгсэл 3. Дизайн нь байгалиас зээлсэн хоолойг үйлдвэрлэхэд цул байснаас бага барилгын материал зарцуулж, биеийн хүч бага зарцуулсан. Ийм хоолойн салхины ачаалалд тэсвэртэй байдал нь байгалийн аналогиасаа муу биш юм.

"Жимс, үрийн хуваарилалт"

Австрийн Taube онгоцны далавчны хэлбэрийн загвар (Хавсралт No 6 -a) нисэх онгоц бүтээх үүрээр Зенония усан үзмийн модны нисдэг үр байсан (Хавсралт No 6 -b). Энэ нь муруй төгсгөлтэй хулууны үртэй төстэй. Бага жинтэй тул үр нь маш сайн нислэгийн шинж чанартай байдаг. Энэ нөхцөл байдал нь Богемийн зохион бүтээгч Этричийн анхаарлыг татсан юм. 1904 онд тэрээр сүүлгүй анхны планераа бүтээжээ. Далавчны урт нь 6 м байсан бөгөөд 25 кг жинтэй. Дараагийн жилүүдэд Этрич байгалийн зүйрлэлийг зээлж, планеруудын шинэ загваруудыг бүтээж, тэдгээрийг сайжруулж, нислэгийн чанарыг сайжруулав.

Үр тарианы ургамлын тоос нь агаараар дүүрсэн хоёр бүрхүүлтэй бөгөөд нягтрал нь хүрээлэн буй орчны нягтралаас бага байдаг. Энэ нь цэцгийн тоосыг өргөх хүчийг бий болгодог тул агаараар хол зайд явдаг.

Байгаль дээр хэрэгжсэн өргөх хүчний зарчмыг хүн өөрийн бүтээсэн анхны нисэх онгоцонд ашигласан: халуун агаарын бөмбөлөг, бөмбөлөг, агаарын хөлөг. Бадминтоны унадаг дугуй нь данделионын шүхрийн жимстэй төстэй юм. Магадгүй тэр эсвэл үүнтэй төстэй шүхрийн жимс Леонардо да Винчид шүхрийн санааг өгсөн байх.

"Анги шавж. Diptera захиалах"

Бяцхан биологийн мэдрэгч болох гэрийн ялааны хөл дээр химорецепторууд байгаа эсэхийг анхаарч үзье. Ялаа дөрвөн төрөлтэй: зарим нь усны найрлагад дүн шинжилгээ хийдэг, бусад нь элсэн чихэр, бусад нь янз бүрийн давсыг шинжилдэг, бусад нь уураг агуулсан хоол хүнс байгааг илтгэдэг. Түүний хөхөнд ижил рецепторууд байдаг. Тэдний ачаар ялаа хөл дор яг юу байгааг үргэлж мэддэг: хоол хүнс, ундаа эсвэл иддэггүй зүйл. Ялааны хошуу нь арьсны рецепторуудын уншилтанд автоматаар хариу үйлдэл үзүүлдэг. Тэр сунгасан - ялаа ууж эсвэл идэж эхэлдэг. Түрүүвчийг шулуун болгосноор шавьж ямар бодис, ямар концентрацид баригдаж байгааг шүүж болно. Уг бодисыг хэдхэн секундын дотор шинжилдэг. Тиймээс байгаль нь химийн шинжилгээний хамгийн дэвшилтэт аргуудыг олж авсан. Физикчид болон химичүүд ялааны ашигладаг аргуудыг бүрэн ойлгосноор тэдгээрийг ашиглаж болно.

BSSR-ийн ШУА-ийн Дулаан, масс дамжуулах хүрээлэнгийн геофизикийн лабораторид цахиурын нунтагаас вазелин наалдамхай бодисыг бий болгосон. Хэрэв та үүнийг цахилгаан соронзон орны дугуйнд түрхвэл тэр даруй хатуурдаг. Дугуй нь бэхэлгээний гадаргуу дээр найдвартай наасан байна. Соронзон талбарыг арилгахад бодис өмнөх наалдамхай төлөвөө олж авдаг. Инженерүүд алхдаг робот бүтээжээ (Хавсралт Зураг No7). Энэ нь металл гадаргуу дээрх согогийг хайдаг. Зургаан хөл 4 нь биед 5 бэхлэгдсэн бөгөөд тус бүр нь хоёр хөтөчтэй (дамжуулах механизмтай мотор). Нэг нь хэвтээ, нөгөө нь босоо хөдөлгөөнд зориулагдсан. Хөл нь наалдамхай бодисоор шингээсэн дэр 3 бүхий гутлаар төгсдөг. Энэ нь усан сангаас хөлний хөндийн тулгуур руу тэжээгддэг. Роботын зургаан хөлийг тус бүр гурван хөлтэй хоёр бүлэгт нэгтгэсэн. Робот нь нэг бүлэг хөлтэй нэгэн зэрэг алхаж, нөгөө нь тулгуур гадаргуу дээр наасан байна. Өөрөөр хэлбэл, цахилгаан гүйдэл нь нэг буюу өөр бүлгийн хөлний гутал руу тэжээгддэг бөгөөд хөлийн дэвсгэрийг дэмжих гадаргуу дээр наасан байна.

Робот нь нүдтэй - телевизийн камер 1, цахилгаан кабель бүхий хоолой 2, хийн хөдөлгүүрт шахсан агаарыг нийлүүлэх хоолой.

"Тархины хэсгүүдийн бүтэц, үүрэг"

Одоог хүртэл нууц хэвээр байгаа тархины зарчмуудыг олж мэдэх нь ирээдүйн компьютерийг зохион бүтээх түлхүүрийг олох гэсэн үг юм. Нейроцибернетикийн шинэ шинжлэх ухаан нь хиймэл тархины бүтээн байгуулалтыг авч үздэг. Анхны компьютер нь арифметик үйлдэл хийх үүрэгтэй байв. Компьютерийн технологи хөгжихийн хэрээр компьютер илүү төвөгтэй үйлдлүүдийг гүйцэтгэж, илүү хурдан ажиллаж, хэмжээ нь багасч эхэлсэн (Хүснэгт 8-р хуудас).

Сонголтууд	Хүний тархи	компьютер
Хадгалах хэрэгсэл	Мэдрэлийн сэтгэлийн хөөрөл	Цахилгаан гүйдэл
Оролтын хурд	1 бит/с-ээс бага хугацаа	106 bps-ээс их
санах ой дахь формацууд	биеийн санах ой
Үйл ажиллагааны хугацаа	Миний бүх амьдрал	Секундэд хэдэн тэрбум үйлдэл хийдэг
Давуу тал	Онцгой анхаарал хандуулдаг	Төвлөрөл бага
	цогцолбор	дахь цогц функцууд
	бусад функцууд	илүү их
	маш бага хэмжээгээр.	эзлэхүүн. Бага зэрэг
	Хамтын ажиллагааны өндөр зэрэг	цахилгааны төгс байдал
	шилдэг физик-	хаан ширээний нейрон
	нейрон дахь логик үйл явц
Хадгалалтын хамаарал	хамааралтай	хамаарахгүй
хувь хүнийг өнгөрөөх
ялангуяа
эелдэг, сэтгэл хөдлөм
муж байхгүй
Санах ойн багтаамж	Онолын дээд хэмжээ	Энэ үед 107 бит
	ээж 108-1010 бит	цагдаа
	амьдралын зам
Санах ойн төрөл	Холимог	Холимог
Онцлогууд -	Утгыг нь цээжлэх	Механикийг цээжлэх
үрчлээ	залхуу	логик
Боловсруулалтын төрөл	Зэрэгцээ	Тогтвортой
мэдээлэл
холбоо
Мэдээллийн шүүлтүүр	Маш үр дүнтэй	Хөөрхий
холбоо
Хадгалах хугацаа	Мөнхийн бус	Байнгын
санах ой дахь формацууд
Па-аас олборлох
шаардлагатай оруулах -
тогтоц:
саяхан танилцуулсан	Хурдан	Хурдан
эртнээс танилцуулсан	Удаан	хурдан
Гэмтсэн бол	Ажилладаг	ажиллахгүй байна
Мэдээллийн ойлголт	Олон сувгаар: хэлбэр, өнгөөр,	Нэг суваг
	дагуу объектын сүүдэр
	фонт, гар бичмэл,
	үнэрлэх, хүрэх,
	дуу хоолойны тембр, аялгуу
	үндэстэн, зураг зурах гэх мэт.
Жин	1.2-1.3 кг	3-10 дахин их
		хүний ​​тархинаас илүү

Орчин үеийн нээлтүүд

Орчин үеийн бионик нь байгалийн материалыг хуулбарлах шинэ материалыг боловсруулахтай ихээхэн холбоотой юм. Генийн биологичид, инженер, материалын мэргэжилтнүүдийн хамтарсан ажлын үр дүнд ижил Кевлар гарч ирэв.

Одоогийн байдлаар зарим эрдэмтэд хиймэл чих (АНУ-д аль хэдийн худалдаанд гарсан) эсвэл хиймэл нүд (хөгжүүлж байгаа) бий болгохын тулд хүний ​​биеийн эрхтнүүдийн аналогийг хайж байна.

Далайн гүн хөвөнгийн араг яс

Бусад хөгжүүлэгчид байгалийн организмуудыг судлахад анхаарлаа хандуулдаг. Тухайлбал, Bell Labs (Lucent Corporation)-ийн судлаачид саяхан Euplectellas төрлийн далайн гүний хөвөнгийн биед өндөр чанартай оптик шилэн болохыг илрүүлжээ. Lucent Technologies-ийн нэг хэсэг болох Bell Labs-ийн судлаачид далайн гүний хөвөн нь харилцаа холбооны сүлжээнд ашиглагдаж буй хамгийн сүүлийн үеийн утаснуудтай маш төстэй шинж чанартай оптик утас агуулдаг болохыг олж тогтоожээ. Түүнээс гадна зарим талаараа байгалийн эслэг нь хиймэл эслэгээс илүү байж болно.(Хавсралт Зураг No8) .

Өнөөдөр нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн ангиллын дагуу хөвөн нь анхдагч сээр нуруугүй амьтдын бие даасан төрлийг бүрдүүлдэг. Тэд туйлын хөдөлгөөнгүй амьдралын хэв маягийг удирддаг. Euplectella төрлийн хөвөн нь халуун орны далайд амьдардаг. Энэ нь 15-20 см урттай, түүний дотоод торон хэлбэрийн хүрээ нь тунгалаг цахиурын давхар ислээр хийгдсэн цилиндр саваагаар үүсдэг. Хөвөнгийн ёроолд нэг төрлийн титэм хэлбэртэй утаснуудын багц байдаг. Эдгээр утаснуудын урт нь 5-18 см, зузаан нь хүний ​​үстэй адил юм. Эдгээр утаснуудын судалгаагаар тэдгээр нь өөр өөр оптик шинж чанартай хэд хэдэн тодорхой тодорхойлогдсон төвлөрсөн давхаргаас бүрддэг болохыг олж мэдэв. Цилиндрийн төв хэсэг нь цэвэр цахиурын давхар ислээс бүрдэх ба түүний эргэн тойронд мэдэгдэхүйц хэмжээний органик бодис агуулсан цилиндрүүд байдаг.

Байгалийн оптик утаснуудын бүтэц нь лабораторид олон жилийн турш боловсруулсан дээжтэй хэр ойрхон байгааг эрдэмтэд гайхшруулж байв. Шилэн утаснуудын төв хэсгийн ил тод байдал нь хамгийн сайн хиймэл дээжээс арай бага боловч байгалийн утас нь механик нөлөөлөл, ялангуяа хугарах, гулзайлгах үед илүү тэсвэртэй болох нь батлагдсан. Эдгээр механик шинж чанарууд нь оптик мэдээлэл дамжуулах сүлжээг эмзэг болгодог - хэрэв оптик шилэнд хагарал үүссэн эсвэл эвдэрсэн бол түүнийг солих шаардлагатай бөгөөд энэ нь маш үнэтэй ажиллагаа юм. Bell Labs-ийн эрдэмтэд байгалийн оптик утаснуудын маш өндөр хүч чадал, уян хатан чанарыг харуулсан дараах баримтыг иш татав - тэдгээрийг зангидаж болно, тэр үед оптик шинж чанараа алддаггүй. Хиймэл оптик утастай ийм үйлдэл нь эвдрэх эсвэл ядаж дотоод хагарал үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь эцсийн дүндээ материалын функциональ шинж чанараа алддаг гэсэн үг юм.

Байгалийн ийм бүтээлийг лабораторид хэрхэн үржүүлэхийг эрдэмтэд хараахан мэдэхгүй байна. Баримт нь орчин үеийн оптик утас нь маш өндөр температурт хайлмалаас зууханд үйлдвэрлэгддэг бөгөөд далайн хөвөн нь байгалийн жамаар хөгжлийнхөө явцад далайн усны температурт химийн бодисоор нийлэгжүүлдэг. Хэрэв бид энэ үйл явцыг загварчилж чадвал бусад зүйлсээс гадна эдийн засгийн хувьд ашигтай байх болно.

Туршилтын үр дүнгээс харахад эдгээр 20 см-ийн хөвөнгийн араг ясны материал нь орчин үеийн холбооны кабелиас дутуугүй дижитал дохиог дамжуулж чаддаг бол байгалийн оптик шилэн нь органик бодис агуулагддаг тул хүний ​​утаснаас хамаагүй бат бөх байдаг нь тогтоогджээ. бүрхүүл. Эрдэмтдийг гайхшруулсан хоёр дахь онцлог нь 0 орчим градусын температурт ийм бодис үүсгэх боломжтой байдаг бол Люсентын үйлдвэрүүд энэ зорилгоор өндөр температурт боловсруулалт хийдэг. Далайн хөвөнгийн араг яс 15 см-ээс хэтрэхгүй тул одоо эрдэмтэд шинэ материалын уртыг хэрхэн нэмэгдүүлэх талаар бодож байна.

Нийгэмд тустай морин шоргоолжны сүрэг

Эрдэмтэд шинэ материал боловсруулахаас гадна байгалийн “оюуны чадавхид” тулгуурласан технологийн нээлтүүдийн талаар байнга мэдээлж байна. Жишээлбэл, 2003 оны 10-р сард Xerox Palo Alto судалгааны төв нь хувилагч болон хэвлэгч машиныг тэжээх механизмын шинэ технологийг боловсруулсан.

"AirJet" төхөөрөмж дээр хөгжүүлэгчид морин шоргоолжны сүргийн зан байдлыг хуулбарласан бөгөөд морин шоргоолж бүр бие даасан шийдвэр гаргадаг ч үүр барих гэх мэт нийтлэг зорилгод шилждэг.

Пало Алто хотод зохион бүтээгдсэн хэвлэмэл хэлхээ нь олон тооны агаарын цорготой бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь төв процессорын тушаалгүйгээр бие даан ажилладаг боловч цаасыг зөөх ерөнхий ажилд хувь нэмэр оруулдаг. Төхөөрөмж нь хөдөлгөөнт эд ангигүй бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн өртөгийг бууруулдаг. Хэвлэмэл хэлхээ бүр нь өөр өөр чиглэлд чиглэсэн 4 хушууны 144 багц, мөн 32 мянган оптик мэдрэгч ба микроконтроллер (Хавсралт №9) агуулдаг.

Гүйх, үсрэх роботууд

Гэхдээ бионикийн хамгийн үнэнч шүтэн бишрэгчид бол робот зохион бүтээдэг инженерүүд юм. Өнөөдөр хөгжүүлэгчдийн дунд ирээдүйд роботууд (роботехникийн талаар эндээс уншина уу) зөвхөн хүнтэй аль болох адилхан байвал үр дүнтэй ажиллах боломжтой гэсэн үзэл бодол маш түгээмэл байдаг. Эрдэмтэд, инженерүүд хотын болон ахуйн нөхцөлд, өөрөөр хэлбэл "хүний" интерьер - шат, хаалга болон бусад тодорхой хэмжээний саад тотгортой ажиллах ёстой гэж үздэг. Тиймээс, тэд дор хаяж хүний ​​хэмжээ, хөдөлгөөний зарчмаар тохирсон байх ёстой. Өөрөөр хэлбэл, робот хөлтэй байх ёстой (дугуй, зам гэх мэт нь хотод тохиромжгүй). Гэхдээ бид хөлний загварыг амьтнаас биш юмаа гэхэд хэнээс хуулбарлах ёстой вэ?

Стэнфордын их сургуулийн эрдэмтэд босоо байрлалтай хоёр хөлт робот бүтээх чиглэлээр хамгийн хол ахисан байна. Тэд жоомын хөдөлгөөний системийг судалсны үр дүнд зургаан хөлт бяцхан робот бүтээх туршилтыг бараг гурван жил хийжээ.

Эхний hexapod нь 2000 оны 1-р сарын 25-нд баригдсан (Хавсралт №10) Одоо загвар нь маш хурдан ажилладаг - секундэд 55 см-ийн хурдтай (өөрийн гурваас илүү урттай) - мөн саад бэрхшээлийг амжилттай даван туулж байна.

Стэнфорд мөн хүний ​​хэмжээтэй нэг хөлтэй харайдаг монопод зохион бүтээсэн бөгөөд энэ нь байнгын үсэрч байхдаа тогтворгүй тэнцвэрийг хадгалах чадвартай. Хүн нэг хөлөөс нөгөө хөл рүү "унаж" хөдөлж, ихэнх цагаа нэг хөл дээрээ өнгөрөөдөг гэдгийг та мэднэ. Ирээдүйд Стэнфордын эрдэмтэд хүний ​​алхах систем бүхий хоёр хөлт робот бүтээнэ гэж найдаж байна (Хавсралт №11).

Дүгнэлт

Бионикийн тухай ойлголт нь шинэ зүйл биш юм. Жишээлбэл, 3000 жилийн өмнө Хятадууд шавьжаар торго хийх аргыг нэвтрүүлэх гэж оролдсон. Гэвч 20-р зууны төгсгөлд бионик хоёр дахь салхи олсон нь орчин үеийн технологи нь байгалийн бяцхан бүтцийг урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй нарийвчлалтайгаар хуулбарлах боломжийг олгодог. Тиймээс хэдэн жилийн өмнө эрдэмтэд аалзны ДНХ-д дүн шинжилгээ хийж, торгомсог торны хиймэл аналог болох Кевларыг бүтээх боломжтой болсон. Энэ материалд би орчин үеийн бионикийн хэд хэдэн ирээдүйтэй чиглэлүүдийг жагсааж, байгалиас зээлсэн хамгийн алдартай тохиолдлуудыг иш татсан.

Сүүлийн арван жилд бионик нь шинэ хөгжилд ихээхэн түлхэц өгсөн. Энэ нь орчин үеийн технологиуд гига болон нано түвшинд шилжиж, байгалийн бяцхан бүтцийг урьд өмнө хэзээ ч байгаагүй нарийвчлалтайгаар хуулбарлах боломжтой болсонтой холбоотой юм. Орчин үеийн бионик нь байгалийн аналоги, робот техник, хиймэл эрхтнийг хуулбарлах шинэ материалыг боловсруулахтай голчлон холбоотой юм.

Байгаль нь инженер, эрдэмтдэд технологи, санааг зээлэх хязгааргүй боломжийг олгодог. Өмнө нь хүмүүс хамрын урд байгаа зүйлийг шууд харж чаддаггүй байсан ч орчин үеийн техникийн хэрэгсэл, компьютерийн загварчлал нь бидний эргэн тойрон дахь ертөнц хэрхэн ажилладаг талаар бага ч гэсэн ойлгоход тусалдаг бөгөөд үүнээс зарим нарийн ширийн зүйлийг өөрсдийн хэрэгцээнд зориулж хуулбарлахыг хичээдэг. .

Хүн бүх зүйл биш юмаа гэхэд байгалиасаа маш их зүйлийг авсан. Гал асаах, цаг агаарын таагүй байдлаас нүхэнд нуугдах, хоол хүнсээ нөөцөлж хадгалах, хүрээлэн буй орчинтойгоо өнгөлөн далдлах гэх мэт олон зүйлийг бид удаан хугацаанд мэддэг байсан тул бидний амьдралд тэдний гадаад төрх байдлын талаар бодохоо больсон.

Гэвч амьд байгалийг тагнуулснаар бий болсон технологийг ашиглан хүний ​​ертөнцийг илүү тохь тухтай болгох зорилго бүхий бүхэл бүтэн шинжлэх ухаан - бионик байдаг.

Леонардо да Винчи нь бионикийн эцэг гэж тооцогддог. Тэр л анх удаа шувуудын нислэгээс санаа авч нисдэг машин хийхээр шийдсэн юм. Түүний өмнө эртний Грекийн домогт дүрслэгдсэн Икар байсан. Гэхдээ энэ бол илүү мөрөөдөл боловч домогт зохион бүтээгч үүнийг хэрэгжүүлэхээр шийджээ. Flywheel төхөөрөмжид зориулсан бүх төрлийн диаграмм бүхий түүний зургууд өнөөг хүртэл хадгалагдан үлджээ. Түүний шинэ бүтээл хэзээ ч амжилтад хүрээгүй нь үнэн, гэхдээ эхний алхамыг хийсэн. Бионикийг шинжлэх ухаан болгон албан ёсоор 1960 онд бий болгосон. Дараа нь энэ сэдвээр анхны симпозиум болсон.

Тэр цагаас хойш бионикийн ачаар бидний амьдралд олон гайхалтай зүйлс гарч ирсэн. Тэдний хамгийн сонирхолтой нь:

Парисын бэлгэ тэмдэг болсон алдарт Эйфелийн цамхгийн загвар нь хүний ​​ясны бүтцийн зарчимд суурилжээ. Архитектор Эйфел араг ясны бүтцийг судалсан анатомийн профессор Херман фон Мейерийн шинжлэх ухааны бүтээлүүдээс санаагаа авсан.

Velcro бэхэлгээ нь мөн байгалиас санаа авсан. Жорж де Местраль нохойтойгоо байнга алхдаг байв. Тэрээр гэрийн тэжээвэр амьтандаа хайртай байсан ч үслэг эдлэлийнхээ өргөсийг самнахдаа маш их уурлав. Энэ үйлдвэрийг илүү нарийвчлан судалж, асуудлаас нь ангижрахаар шийдсэн инженер хамгийн тохиромжтой бэхэлгээний аргуудын нэгийг гаргаж ирэв.

Бидний ихэнх нь амьдардаг орчин үеийн өндөр барилгууд нь үр тарианы ишний бүтцийг яг хуулбарладаг.

Загвар бүтээх бионик- энэ бол тулааны тал хувь юм. Тодорхой практик асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд зөвхөн дадлага хийх сонирхолтой загвар шинж чанарууд байгаа эсэхийг шалгахаас гадна төхөөрөмжийн урьдчилан тодорхойлсон техникийн шинж чанарыг тооцоолох аргыг боловсруулж, үр дүнд хүрэхийг баталгаажуулах синтезийн аргыг боловсруулах шаардлагатай. асуудалд шаардлагатай үзүүлэлтүүдийн .

Тийм ч учраас олон бионикзагварууд, техникийн хэрэгжилтийг хүлээн авахаасаа өмнө компьютер дээр амьдралаа эхэлдэг. Загварын математик тайлбарыг хийсэн болно. Үүнээс компьютерийн програмыг эмхэтгэсэн - бионик загвар. Ийм компьютерийн загварыг ашиглан янз бүрийн параметрүүдийг богино хугацаанд боловсруулж, дизайны алдааг арилгах боломжтой.

Энэ нь зөв, програм хангамж дээр суурилсан загварчлал, дүрмээр бол загварын үйл ажиллагааны динамикийг шинжлэх; Загварын тусгай техникийн барилгын хувьд ийм ажил нь эргэлзээгүй чухал боловч тэдний зорилтот ачаалал өөр өөр байдаг. Тэдгээрийн гол зүйл бол загварын шаардлагатай шинж чанарыг илүү үр дүнтэй, үнэн зөвөөр дахин бий болгох хамгийн сайн үндэслэлийг олох явдал юм. -д хуримтлагдсан бионикпрактик туршлага загварчлалтуйлын нарийн төвөгтэй системүүд нь ерөнхий шинжлэх ухааны ач холбогдолтой. Энэ төрлийн ажилд зайлшгүй шаардлагатай асар олон тооны эвристик аргууд нь туршилтын болон техникийн физикийн чухал асуудлууд, эдийн засгийн асуудлууд, олон үе шаттай салбарласан холбооны системийг зохион бүтээх гэх мэт асуудлыг шийдвэрлэхэд аль хэдийн өргөн тархсан байна.

Өнөөдөр бионик хэд хэдэн чиглэлтэй.

Архитектур, барилгын бионик нь амьд эд эс үүсэх, бүтэц үүсэх хуулиудыг судалж, материал, эрчим хүч хэмнэх, найдвартай байдлыг хангах зарчмаар амьд организмын бүтцийн тогтолцоонд дүн шинжилгээ хийдэг. Нейробионик нь тархины үйл ажиллагааг судалж, санах ойн механизмыг судалдаг. Амьтны мэдрэхүйн эрхтнүүд, амьтан, ургамлын аль алинд нь хүрээлэн буй орчинд үзүүлэх хариу урвалын дотоод механизмыг эрчимтэй судалж байна.

Архитектур, барилгын бионикийн гайхалтай жишээ бол үр тарианы иш, орчин үеийн өндөр барилгуудын бүтцийн бүрэн аналоги юм. Үр тарианы ургамлын иш нь баг цэцэгтэй жингийн дор тасрахгүйгээр хүнд ачааг тэсвэрлэх чадвартай. Хэрэв салхи тэднийг газарт бөхийлгөж байвал босоо байрлалаа хурдан сэргээдэг. Нууц нь юу вэ? Тэдний бүтэц нь инженерийн хамгийн сүүлийн үеийн ололтуудын нэг болох орчин үеийн өндөр үйлдвэрийн хоолойн дизайнтай төстэй болох нь харагдаж байна. Хоёр бүтэц нь хөндий юм. Ургамлын ишний склеренхимийн судал нь уртааш арматурын үүрэг гүйцэтгэдэг. Ишний завсрын зангилаа нь хөшүүн цагираг юм. Ишний хана дагуу зууван босоо хоосон зай бий. Хоолойн хана нь ижил дизайны шийдэлтэй байдаг. Үр тарианы ургамлын ишний хоолойн гадна талд байрлуулсан спираль арматурын үүргийг нимгэн арьсаар гүйцэтгэдэг. Гэсэн хэдий ч инженерүүд байгальд "харалгүй" өөрсдөө бүтээлч шийдэлд хүрсэн. Энэ бүтэц нь хожим нь илэрсэн.

Сүүлийн жилүүдэд хүний ​​ихэнх шинэ бүтээлүүд байгалиасаа "патентлагдсан" гэдгийг бионик баталлаа. Цахилгаан товч, Velcro зэрэг 20-р зууны шинэ бүтээлийг шувууны өдний бүтэц дээр үндэслэн хийсэн. Дэгээгээр тоноглогдсон янз бүрийн захиалгын өд сахал нь найдвартай атгах боломжийг олгодог.

Бионикийн идэвхтэй шүтэн бишрэгчид Испанийн алдарт архитекторууд М.Р.Червера, Ж.Плоз нар 1985 онд "динамик бүтэц"-ийн судалгааг эхлүүлж, 1991 онд "Архитектур дахь инновацийг дэмжих нийгэмлэг"-ийг байгуулжээ. Тэдний удирдлаган дор архитектор, инженер, дизайнер, биологич, сэтгэл судлаачид багтсан баг “Босоо бионик цамхаг хот” төслийг боловсруулжээ. 15 жилийн дараа Шанхайд цамхаг хот бий болох ёстой (Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар 20 жилийн дараа Шанхай хотын хүн ам 30 саяд хүрч магадгүй). Цамхаг хот нь 100 мянган хүнд зориулагдсан бөгөөд төсөл нь "мод барих зарчим" дээр суурилдаг.

Хотын цамхаг нь 1128 м өндөртэй, ёроолд нь 133 х 100 м, хамгийн өргөн нь 166 х 133 м өндөртэй, цамхаг нь 300 давхар байх болно 80 давхар 12 босоо блокт байрладаг. Блокуудын хооронд шалны шалнууд байдаг бөгөөд тэдгээр нь блокийн түвшин бүрт тулгуур бүтэц болдог. Блокнуудын дотор босоо цэцэрлэгтэй янз бүрийн өндөртэй байшингууд байдаг. Энэхүү нарийн хийц нь кипарис модны мөчир болон бүхэл бүтэн титмийн бүтэцтэй төстэй юм. Цамхаг нь баян хуурын зарчмын дагуу овоолсон суурин дээр зогсох бөгөөд энэ нь булшлагдаагүй, харин өндөр өсөх тусам бүх чиглэлд хөгждөг - модны үндэс систем хэрхэн хөгждөгтэй адил. Дээд давхарт салхины хэлбэлзэл багасдаг: агаар нь цамхагийн бүтцээр амархан дамждаг. Цамхагийг хучихын тулд арьсны сүвэрхэг гадаргууг дуурайлган тусгай хуванцар материалыг ашиглана. Хэрэв бүтээн байгуулалт амжилттай болбол дахин хэд хэдэн ийм барилга хот барихаар төлөвлөж байна.

Архитектур, барилгын бионикийн хувьд барилгын шинэ технологид ихээхэн анхаарал хандуулдаг. Жишээлбэл, үр ашигтай, хог хаягдалгүй барилгын технологийг хөгжүүлэх чиглэлээр ирээдүйтэй чиглэл бол давхаргат бүтцийг бий болгох явдал юм. Энэ санааг далайн гүн дэх нялцгай биетүүдээс авсан. Тэдний удаан эдэлгээтэй хясаа, тухайлбал өргөн тархсан хулсны бүрхүүлүүд нь ээлжлэн ээлжлэн оршдог хатуу ба зөөлөн хавтангуудаас бүрддэг. Хатуу хавтан хагарах үед хэв гажилт нь зөөлөн давхаргад шингэж, хагарал цааш явахгүй. Мөн энэ технологийг машин бүрхэхэд ашиглаж болно.

Нейробионикийн үндсэн чиглэлүүд нь хүн, амьтны мэдрэлийн системийг судлах, мэдрэлийн эсүүд-нейрон ба мэдрэлийн сүлжээг загварчлах явдал юм. Энэ нь цахим болон компьютерийн технологийг сайжруулах, хөгжүүлэх боломжтой болгодог.

Амьд организмын мэдрэлийн систем нь хүний ​​зохион бүтээсэн хамгийн орчин үеийн аналогиас хэд хэдэн давуу талтай байдаг.

Гадаад мэдээллийг ямар хэлбэрээр (гар бичмэл, фонт, өнгө, тембр гэх мэт) үл харгалзан уян хатан хүлээн авах.

Өндөр найдвартай байдал: нэг буюу хэд хэдэн хэсэг эвдэрсэн үед техникийн системүүд бүтэлгүйтдэг бөгөөд хэдэн зуун мянган эс үхсэн ч тархи ажиллаж байна.

Бяцхан зураг.

Жишээлбэл, хүний ​​тархитай ижил тооны элемент бүхий транзистор төхөөрөмж 1000 орчим м3 эзэлхүүнийг эзэлдэг бол бидний тархи 1.5 дм3 эзэлхүүнтэй байдаг.

Өөрийгөө зохион байгуулах өндөр түвшин - шинэ нөхцөл байдалд хурдан дасан зохицох, үйл ажиллагааны хөтөлбөрт өөрчлөлт оруулах.

Эйфелийн цамхаг ба шилбэ

Францын хувьсгалын 100 жилийн ойд зориулан Парист дэлхийн үзэсгэлэн зохион байгууллаа. Энэхүү үзэсгэлэнгийн нутаг дэвсгэр дээр Францын хувьсгалын агуу байдал, хамгийн сүүлийн үеийн технологийн ололт амжилтыг хоёуланг нь бэлгэдсэн цамхаг барихаар төлөвлөж байсан. Уралдаанд 700 гаруй төсөл ирүүлсэн бөгөөд шилдэг нь гүүрний инженер Александр Густав Эйфелийн төсөл юм. 19-р зууны төгсгөлд бүтээгчийнхээ нэрээр нэрлэгдсэн цамхаг нь задгай хийц, гоо үзэсгэлэнгээрээ дэлхийг гайхшруулж байв. 300 метрийн цамхаг Парисын нэгэн төрлийн бэлэг тэмдэг болжээ. Энэ цамхаг нь үл мэдэгдэх араб эрдэмтний зургийн дагуу баригдсан гэсэн цуу яриа байсан. Зөвхөн хагас зуу гаруй жилийн дараа биологичид, инженерүүд гэнэтийн нээлт хийжээ: Эйфелийн цамхагийн загвар нь хүний ​​биеийн жинг амархан тэсвэрлэх шилбэний бүтцийг яг давтсан юм. Даацын гадаргуугийн хоорондох өнцөг хүртэл давхцдаг. Энэ бол бас нэг сайн жишээ юм бионикүйл ажиллагаанд.