Slogan de Bionics: "La nature sait mieux." Quel genre de science est-ce? Le nom même et une telle devise nous font comprendre que la bionique est liée à la nature. Beaucoup d'entre nous rencontrent quotidiennement les éléments et les résultats de la science de la bionique sans même le savoir.
Avez-vous entendu parler de la science de la bionique ?
La biologie est un savoir populaire qu'on nous présente à l'école. Pour une raison quelconque, beaucoup pensent que la bionique est l'une des sous-sections de la biologie. En fait, cette affirmation n'est pas tout à fait exacte. En effet, au sens étroit du terme, la bionique est une science qui étudie les organismes vivants. Mais le plus souvent, nous sommes habitués à associer autre chose à cet enseignement. La bionique appliquée est une science qui combine biologie et technologie.
Sujet et objet de la recherche bionique
Qu'est-ce que la bionique étudie ? Pour répondre à cette question, nous devons considérer la division structurelle de l'enseignement lui-même.
La bionique biologique explore la nature telle qu'elle est, sans chercher à interférer. L'objet de son étude sont les processus qui se produisent à l'intérieur des systèmes biologiques.
La bionique théorique traite de l'étude de ces principes qui ont été observés dans la nature et, sur leur base, crée une théoriemodèle, appliqué ultérieurement dans les technologies.
La bionique pratique (technique) est l'application de modèles théoriques dans la pratique. Pour ainsi dire, l'introduction pratique de la nature dans le monde technique.
Où tout a commencé ?
Le grand Léonard de Vinci est appelé le père de la bionique. Dans les archives de ce génie, on trouve les premières tentatives d'incarnation technique des mécanismes naturels. Les dessins de Léonard de Vinci illustrent son désir de créer un avion capable de bouger ses ailes comme un oiseau en vol. À une certaine époque, de telles idées étaient trop audacieuses pour être demandées. Ils ont attiré l'attention sur eux bien plus tard.
Le premier à appliquer les principes de la bionique en architecture fut Antoni Gaudí y Curnet. Son nom est fermement ancré dans l'histoire de cette science. Les structures architecturales conçues par le grand Gaudi étaient impressionnantes au moment de leur construction, et elles provoquent le même plaisir bien des années plus tard parmi les observateurs modernes.
La prochaine personne qui a soutenu l'idée de la symbiose de la nature et de la technologie était Rudolf Steiner. Sous sa direction, l'utilisation généralisée des principes bioniques dans la conception des bâtiments a commencé.
L'établissement de la bionique en tant que science indépendante n'a eu lieu qu'en 1960 lors d'un symposium scientifique à Daytona.
Le développement de la technologie informatique et de la modélisation mathématique permet aux architectes modernes d'incarner les indices de la nature beaucoup plus rapidement et avec une plus grande précision dans l'architecture et d'autres industries.
Prototypes naturels d'inventions techniques
Le plus simpleun exemple de la manifestation de la science de la bionique est l'invention des charnières. Une monture familière basée sur le principe de la rotation d'une partie de la structure autour d'une autre. Ce principe est utilisé par les coquillages pour contrôler leurs deux ailes et, si nécessaire, les ouvrir ou les fermer. Les coques géantes du Pacifique atteignent des tailles de 15 à 20 cm. Le principe de charnière reliant leurs coquilles est clairement visible à l'œil nu. Les petits représentants de cette espèce utilisent la même méthode de fixation des valves.
Dans la vie de tous les jours, nous utilisons souvent une variété de pincettes. Le bec pointu et semblable à une tique de la barge devient un analogue naturel d'un tel appareil. Ces oiseaux utilisent un bec fin pour le planter dans un sol meuble et éliminer les petits coléoptères, les vers, etc.
De nombreux appareils et appareils modernes sont équipés de ventouses. Par exemple, ils sont utilisés pour améliorer la conception des pieds de divers appareils de cuisine afin d'éviter qu'ils ne glissent pendant le fonctionnement. De plus, les chaussures spéciales pour laveurs de vitres des immeubles de grande hauteur sont équipées de ventouses pour assurer leur fixation en toute sécurité. Ce dispositif simple est également emprunté à la nature. La rainette, qui a des ventouses sur ses pieds, garde exceptionnellement habilement les feuilles lisses et glissantes des plantes, et la pieuvre en a besoin pour un contact étroit avec ses victimes.
Vous pouvez trouver de nombreux exemples de ce type. La bionique est exactement la science qui aide une personne à emprunter des solutions techniques à la nature pour ses inventions.
Qui est le premier - nature oupersonnes ?
Il arrive parfois que telle ou telle invention de l'humanité soit depuis longtemps "brevetée" par la nature. C'est-à-dire que les inventeurs, lorsqu'ils créent quelque chose, ne copient pas, mais proposent eux-mêmes une technologie ou un principe de fonctionnement, et plus tard, il s'avère que cela existe dans la nature depuis longtemps, et on pourrait simplement regarder et adopter.
Cela s'est produit avec le velcro habituel, qui est utilisé par une personne pour attacher des vêtements. Il a été prouvé que dans la structure des plumes d'oiseaux, des crochets sont également utilisés pour relier les barbes fines les unes aux autres, similaires à celles que l'on trouve sur le velcro.
Dans la structure des tuyaux d'usine, il y a une analogie avec les tiges creuses des céréales. Le renfort longitudinal utilisé dans les tuyaux est similaire aux bandes de sclérenchyme dans la tige. Anneaux de raidissement en acier - interstices. La fine peau à l'extérieur de la tige est un analogue du renforcement en spirale dans la structure des tuyaux. Malgré la similitude colossale de la structure, les scientifiques ont inventé indépendamment une telle méthode de construction de tuyaux d'usine et n'ont vu que plus tard l'identité d'une telle structure avec des éléments naturels.
Bionique et médecine
L'utilisation de la bionique en médecine permet de sauver la vie de nombreux patients. Sans cesse, des travaux sont en cours pour créer des organes artificiels capables de fonctionner en symbiose avec le corps humain.
Dane Dennis Aabo a été le premier à tester une prothèse bionique. Il a perdu la moitié de son bras, mais maintenant il a la capacité de percevoir des objets au toucher grâce à l'invention des médecins. Sa prothèserelié aux terminaisons nerveuses du membre atteint. Les capteurs de doigts artificiels sont capables de collecter des informations sur les objets touchés et de les transmettre au cerveau. Le design n'a pas encore été finalisé pour le moment, il est très volumineux, ce qui rend son utilisation difficile au quotidien, mais même maintenant, cette technologie peut être qualifiée de véritable découverte.
Toutes les recherches dans ce sens sont entièrement basées sur la copie des processus et mécanismes naturels et leur mise en œuvre technique. C'est de la bionique médicale. Les critiques des scientifiques disent que leurs travaux permettront bientôt de changer des organes humains vivants usés et d'utiliser à la place des prototypes mécaniques. Ce sera vraiment la plus grande percée de la médecine.
La bionique dans l'architecture
La bionique architecturale et de construction est une branche spéciale de la science bionique, dont la tâche est la réunification organique de l'architecture et de la nature. Récemment, de plus en plus souvent, lors de la conception de structures modernes, ils se tournent vers des principes bioniques empruntés à des organismes vivants.
Aujourd'hui, la bionique architecturale est devenue un style architectural distinct. Elle est née d'une simple copie de formulaires, et maintenant la tâche de cette science est devenue d'adopter les principes, les caractéristiques organisationnelles et de les mettre en œuvre techniquement.
Parfois, ce style architectural est appelé éco-style. En effet, les règles de base de la bionique sont:
- recherche de solutions optimales;
- principe d'économie de matériaux;
- principe de durabilité maximale;
- principe d'économie d'énergie.
Comme vous pouvez le voir, la bionique dans l'architecture n'est pas seulement des formes impressionnantes, mais aussi des technologies avancées qui vous permettent de créer une structure qui répond aux exigences modernes.
Caractéristiques des structures bioniques architecturales
Se basant sur l'expérience passée en architecture et en construction, nous pouvons dire que toutes les structures humaines sont fragiles et de courte durée si elles n'utilisent pas les lois de la nature. Les bâtiments bioniques, en plus de formes étonnantes et de solutions architecturales audacieuses, ont la durabilité, la capacité de résister aux phénomènes naturels néfastes et aux cataclysmes.
À l'extérieur des bâtiments construits dans ce style, on peut voir des éléments de reliefs, de formes, de contours, habilement copiés par des ingénieurs concepteurs à partir d'objets vivants et naturels et magistralement incarnés par des architectes-constructeurs.
Si tout à coup, en contemplant un objet architectural, il semble que vous regardiez une œuvre d'art, avec une forte probabilité, vous avez un bâtiment de style bionique. Des exemples de telles structures peuvent être vus dans presque toutes les capitales des pays et les grandes villes technologiquement avancées du monde.
La construction du nouveau millénaire
Dans les années 90, une équipe d'architectes espagnols a créé un projet de construction basé sur un tout nouveau concept. Il s'agit d'un bâtiment de 300 étages, dont la hauteur dépassera 1200 m. Il est prévu que le mouvement le long de cette tour se fasse à l'aide de quatre cents ascenseurs verticaux et horizontaux, dont la vitesse est de 15 m/s. pays,accepté de parrainer ce projet, était la Chine. La ville la plus densément peuplée, Shanghai, a été choisie pour la construction. La mise en œuvre du projet résoudra le problème démographique de la région.
La tour aura une structure entièrement bionique. Les architectes pensent que seul cela peut assurer la solidité et la durabilité de la structure. Le prototype de la structure est un cyprès. La composition architecturale aura non seulement une forme cylindrique semblable à un tronc d'arbre, mais aussi des "racines" - un nouveau type de fondation bionique.
Le revêtement extérieur du bâtiment est un matériau plastique et respirant qui imite l'écorce d'un arbre. Le système de climatisation de cette ville verticale sera analogue à la fonction thermorégulatrice de la peau.
Selon les prévisions des scientifiques et des architectes, un tel bâtiment ne restera pas unique en son genre. Après une mise en œuvre réussie, le nombre de structures bioniques dans l'architecture de la planète ne fera qu'augmenter.
Bâtiments bioniques autour de nous
Dans quelles créations célèbres la science de la bionique a-t-elle été utilisée ? Des exemples de telles structures sont faciles à trouver. Prenez au moins le processus de création de la Tour Eiffel. Pendant longtemps, il y a eu des rumeurs selon lesquelles ce symbole de la France de 300 mètres aurait été construit selon les dessins d'un ingénieur arabe inconnu. Plus tard, son analogie complète avec la structure du tibia humain a été révélée.
En plus de la tour Eiffel, il existe de nombreux exemples de structures bioniques dans le monde entier:
- L'Opéra de Sydney a été construit comme une fleur de lotus.
- PékinNational Opera House - imitation d'une goutte d'eau.
- Complexe de natation à Pékin. Extérieurement, il répète la structure cristalline du réseau d'eau. Une solution de conception étonnante combine la capacité utile de la structure à accumuler l'énergie solaire et à l'utiliser ensuite pour alimenter tous les appareils électriques fonctionnant dans le bâtiment.
- Le gratte-ciel Aqua ressemble à un jet d'eau qui tombe. Situé à Chicago.
- La maison du fondateur de la bionique architecturale, Antoni Gaudí, est l'une des premières structures bioniques. Jusqu'à aujourd'hui, il a conservé sa valeur esthétique et reste l'un des sites touristiques les plus populaires de Barcelone.
Connaissance dont tout le monde a besoin
En résumé, nous pouvons affirmer: tout ce que la bionique étudie est pertinent et nécessaire au développement de la société moderne. Chacun devrait se familiariser avec les principes scientifiques de la bionique. Sans cette science, il est impossible d'imaginer le progrès technologique dans de nombreux domaines de l'activité humaine. La bionique est notre avenir en parfaite harmonie avec la nature.
