Бионика - биологија

Колку е топло премногу топло за живот длабоко под дното на океанот?

Антибиотици од бактерии

Миграција на клетки: новооткриена функција на познат протеин

Молекуларен компас за порамнување на клетките

Она што ги прави лисјата стареат наесен

Демократијата на птиците за мршојадец

Околина на Екембо: Луѓето исто така живееле во отворени пејзажи

| Генетика | Земјоделство, шумарство и сточарство

Разновидноста на пченицата е создадена со вкрстување на диви треви

Колку е топло премногу топло за живот длабоко под дното на океанот?

Бионика

На Бионика (исто така Биомимика, Биомиметика или Биомиметрија) се занимава со трансфер на природни појави во технологија. Најстариот познат пример за ова е идејата на Леонардо да Винчи за пренесување лет на птици на летачки машини. Најчестиот пример од современото секојдневие е прицврстувачот Велкро инспириран од Велкро. Биониката се заснова на претпоставката дека живата природа развива оптимизирани структури и процеси преку еволутивни процеси, од кои луѓето можат да учат. [1]

Како интердисциплинарна област на истражување, биониката привлекува природни научници и инженери, архитекти, филозофи и дизајнери. Бионика е за систематско препознавање на решенија од живата природа; така се разликува од инспирацијата на природата без намера. Вашата цел е секогаш технички објект или процес што е одделен од природата. Ова ги разликува биониката од науките кои користат и прошируваат биолошки процеси, како што се биоинформатиката, биофизиката и биохемијата.

Формирање концепт и историја

Англиски термин бионика Американскиот мајор на воздухопловните сили Jackек Е. Стил првпат беше презентиран во 1960 година на конференција под раководство на Хајнц фон Форстер во воздухопловната база Рајт-Патерсон во Дејтон, Охајо: „Симпозиум за бионика: живи прототипови - клуч за нова технологија“. Ј.Е. Стил, невролог во воена служба, потекнува од терминот од грчкото стебло „биос“ (живот) и од наставката „-оника“ што значи „проучување“ - германски збор Бионика се состои од биологија и технологија.

Во светот на англиски јазик, значењето на е ограничено бионички претежно на конструкција на делови од тело или - почесто - комбинација на биологија и електроника (исто така во врска со идејата за киборг). Она што се нарекува бионика во германското говорно подрачје повеќе одговара на поимот на англиски јазик биомиметика или биомимика. Бидејќи многу автори се свесни за јазичниот проблем, двата поими бионика и биомиметика сега често се користат синонимно.

Како историски пионер на биониката, обично се наведува италијанскиот пронаоѓач Леонардо да Винчи, кој во 1505 година го анализирал летот на птиците во неговиот ракопис На летот на птиците и се обидел да ги пренесе своите откритија на летачките машини. Првиот германски патент во областа на биониката му е доделен на Раул Хајнрих Франце во 1920 година за „нов распрснувач“ заснован на моделот на капсула од афион. [2] Набргу потоа, швајцарскиот научник Georgeорџ де Местрал го разви прицврстувачот „Велкро“ заснован на моделот на ридарот.

Предавањето на Инго Реченберг од 1964 година под наслов: „Контрола на кибернетско решение на експериментална истражувачка задача“ се смета за пресвртница во историјата на биониката. Тука тој го демонстрираше експериментот со тунелот Дарвин во ветер, во кој плочата за шарки преклопена во цик-цак форма, еволуира во рамна форма со најмал отпор. [3]

Развој и разграничување

Бионика се разви само во воспоставена научна дисциплина во последните неколку децении, особено поради нови и подобрени методи (компјутерски перформанси, производни процеси, интердисциплинарни размислувања). Кога развивале технички функционални елементи, инженерите не биле секогаш свесни за паралелниот развој во природата. Рамката е развиена без знаење за фината структура на трабекулите. Бидејќи немаше трансфер од каков било вид, таквите формални или функционални совпаѓања се нарекуваат преписки, а не бионика.

Биомиметиката или биониката како научна дисциплина, од друга страна, специфично пребарува структури во природата кои можат да бидат од техничко значење како модели на улоги. Оваа постапка често може да се опише како чисто пребарување по аналогија. Сепак, честопати дозволува само мал скок на иновации, бидејќи техничката апликација веќе мора да биде препознатлива.

Алтернативно, одредени структурни или организациски принципи може да се опишат преку основни биолошки истражувања, кои само тогаш се препознаваат како соодветни за пренесување на технологијата. На пример, нови рамковни конструкции (на пример, за зацврстување на конструкции на двојни wallидови) се развиваат врз основа на испитување на коскената структура. Знаењето за невлажливоста и самочистењето на одредени површини засновани на растенија, само подоцна доведоа до развој на вакви разновидни индустриски производи како фасадна боја, покривни плочки и тенди со т.н. ефект на лотос, а аеродинамиката бараше многу стимули во зоологијата.

Мрежата за бионичко учење е истражувачка асоцијација на компанијата Фесто со универзитети, институти и развојни компании. Целта на иницијативата е да се произведат нови видови на носители на технологија преку примена на бионика.

Биониката може да се подели на различни под-области: Конструкцијата бионика ги споредува градежните елементи и нивните интеграции, сензорската бионика ги испитува системите за прием на стимул, структурната бионика ги анализира биолошките елементи на структурата, механизмите за движење бионика, влијанието на површината и прилагодувањето на протокот, невробиониката го набудува природниот трансфер на информации и преносот до ИТ системите, градежната бионика испитува целосни конструкции на живи суштества или нивни производи, апаратот бионика спроведува природни конструкции на уреди, процесната бионика обезбедува аналитички студии за биолошки процеси како на пр. Б. Фотосинтеза, климатска биомиметика бара системи за пасивна вентилација, ладење или греење, антропобиониката ги проучува движењата на животните, честопати за употреба во роботика, еволутивната бионика ги пренесува еволутивните процеси на истражување (експериментален развој на обиди и грешки).

Основен пристап

Во Аналогна бионика се одвива „процес од горе надолу“: вие го дефинирате проблемот, барате аналогии во природата, ги анализирате овие аналогии и конечно барате решенија за проблемот со знаењето добиено од природата. Примери:

Авион: Ото Лилиентал и браќата Рајт го набудуваа летот (движењето) на големи птици и со тоа ги оптимизираа нивните прототипови.
Падобран: овошје од коза брада
Винглети на краевите на крилјата на авионите: големите вртлози на врвовите на крилата на авионите резултираат во голема потрошувачка на гориво, што може да се намали за околу пет до шест проценти преку употреба на крилја. Истражување на крилјата на зголемените/лизгачките птици како аналогија на авионот. Опис на крилјата на рацете на одредени видови птици (на пр. Бура, кондор и орел), кои наместо еден голем вртлог предизвикуваат неколку помали и со тоа трошат помалку енергија во целина. Производство на вештачки крилја со неколку структури за пролевање вител (крилја). Дизајнерите на авиони дополнително ги развија крилестите крила до профилот на јамка на врвот на крилото (јамка на сплит-крило) (спироид). Примерот покажува дека на крајот на оптимизацијата, нејзината бионичка изведба не мора секогаш да биде видлива.
Развој на нови видови профили на автомобилски гуми: Биолошкиот модел е, на пример, шепите на мачки, кои се шират при промена на насоката и со тоа имаат поголема површина за контакт со земјата.
Роботи слични на пајаци чии нозе имаат автономни контролни функции и затоа се супериорни во однос на роботите со централно управување.

Во Бионика на апстракција се одвива "процес од долу нагоре": еден спроведува основни биолошки истражувања, ја испитува биомеханиката и функционалната морфологија на биолошките системи, го препознава и опишува основниот принцип, води апстракција на овој принцип (одвојување од биолошкиот модел и превод во не- јазик за специфичен предмет), бара можни технички апликации и конечно развива такви апликации заедно со инженери, техничари, дизајнери итн. Примери: