生物学におけるバイオニクスについて簡単に説明します。 生物学に関するプレゼンテーション「バイオニクス～自然の生きたワークショップ～」。 デザイナーは、生きた自然の身近な構造からアイデアを引き出します。

でモデルを作成する バイオニクス- それは戦いの半分です。 特定の実際的な問題を解決するには、実践に関心のあるモデル特性の存在を確認するだけでなく、デバイスの所定の技術的特性を計算する方法を開発し、確実に達成する合成方法を開発する必要があります。問題に必要な指標の一部。

だからこそ、多くの人が バイオニックモデルは、技術的な実装を受ける前に、コンピューター上で動作を開始します。 モデルの数学的記述が構築されます。 コンピュータープログラムはそれからコンパイルされます - バイオニックモデル。 このようなコンピュータモデルを使用すると、さまざまなパラメータを短時間で処理でき、設計上の欠陥を排除できます。

そうです、ソフトウェアに基づいて モデリング原則として、モデルの機能のダイナミクスを分析します。 モデルの特別な技術的構造に関しては、そのような作業は間違いなく重要ですが、ターゲットとなる負荷は異なります。 それらの主なことは、モデルの必要な特性をより効率的かつ正確に再作成できる最適な基礎を見つけることです。 に蓄積 バイオニクス実務の経験 モデリング非常に複雑なシステムには一般的な科学的意義があります。 この種の作品では絶対に必要な膨大な数のヒューリスティック手法が、問題を解決するためにすでに普及しています。 重要なタスク実験物理学、技術物理学、経済問題、多段分岐通信システムの設計問題など。

現在、バイオニクスにはいくつかの方向性があります。

建築および建設バイオニクスは、生体組織の形成と構造形成の法則を研究し、材料、エネルギーの節約、信頼性の確保の原則に基づいて生体の構造システムを分析します。 ニューロバイオニクスでは、脳の機能を研究し、記憶のメカニズムを探ります。 動物の感覚器官と、動物と植物の両方における環境に対する内部反応機構は、集中的に研究されています。

建築および建設バイオニクスの顕著な例は、穀物の茎と現代の高層ビルの構造の完全な類似です。 穀物の茎は、花序の重みで壊れることなく、重い負荷に耐えることができます。 風によって地面に曲がっても、すぐに垂直位置に戻ります。 秘密は何ですか？ その構造は、エンジニアリングの最新の成果の 1 つである、現代の高層工場のパイプの設計に似ていることが判明しました。 どちらの構造も中空です。 植物の茎の強膜組織は縦方向の補強として機能します。 茎の節間は剛性のリングです。 茎の壁に沿って楕円形の垂直の空洞があります。 パイプ壁も同じ設計ソリューションを採用しています。 穀物の茎のパイプの外側に配置された螺旋状の補強材の役割は、薄い皮によって演じられます。 しかし、エンジニアたちは自然を「調べる」ことなく、自分たちで建設的な解決策を導き出しました。 構造物の正体は後に判明した。

近年、バイオニクスにより、人間の発明のほとんどが本質的にすでに「特許取得」されていることが確認されました。 20世紀のジッパーやベルクロなどの発明は、鳥の羽の構造をもとに作られました。 フックを備えたさまざまな目の羽のひげは、確実なグリップを提供します。

バイオニクスの積極的な信奉者であるスペインの有名な建築家、M. R. セルベラと J. プロスは、1985 年に「動的構造」の研究を開始し、1991 年に「建築革新を支援する協会」を組織しました。 彼らのリーダーシップの下、建築家、エンジニア、デザイナー、生物学者、心理学者を含むグループが「Vertical Bionic Tower City」プロジェクトを開発しました。 15年以内に上海にタワーシティが出現するはずだ（科学者によると、20年以内に上海の人口は3000万人に達する可能性がある）。 このタワーシティは10万人向けに設計されており、プロジェクトは「木造建築の原則」に基づいています。

都市タワーは高さ 1128 メートル、根元の周囲が 133 × 100 メートル、最も広い部分で 166 × 133 メートルのヒノキの木の形をしており、タワーは 300 階建てで、 80 階建ての 12 の垂直ブロックに位置します。 ブロックの間にはスクリード床があり、各ブロックレベルの支持構造として機能します。 ブロックの中には、垂直方向の庭を持つさまざまな高さの家があります。 この精巧なデザインは、ヒノキの枝や樹冠全体の構造に似ています。 タワーはアコーディオンの原理に従って杭基礎の上に建てられます。この原理は埋められるのではなく、木の根系が発達するのと同じように、高さが増すにつれて全方向に発達します。 上層階での風の変動は最小限に抑えられ、空気がタワー構造を容易に通過します。 タワーを覆うには、革の多孔質の表面を模倣した特殊なプラスチック素材が使用されます。 建設が成功すれば、そのような建築都市をさらにいくつか建設することが計画されている。

建築および建設バイオニクスにおいて 大きな注目新しい建設技術に注力しています。 例えば、効率的で無駄のない建設技術の開発においては、積層構造の創出が期待されています。 このアイデアは深海の軟体動物から借用したものです。 広く普及しているアワビのような耐久性のある殻は、硬い板と柔らかい板が交互に重なって構成されています。 硬い板に亀裂が入った場合、その変形は柔らかい層によって吸収され、それ以上亀裂が進むことはありません。 この技術は自動車のカバーにも使用できます。

ニューロバイオニクスの主な分野は、人間と動物の神経系の研究と、神経細胞、ニューロンおよび神経ネットワークのモデリングです。 これにより、電子技術やコンピュータ技術の向上と発展が可能になります。

生物の神経系には、人間が発明した最も現代的な類似物に比べて、多くの利点があります。

外部情報の形態（手書き、フォント、色、音色など）に関係なく、外部情報を柔軟に認識します。

高い信頼性: 技術システムは 1 つ以上の部品が故障すると機能しなくなり、たとえ数十万の細胞が死んだとしても脳は機能し続けます。

ミニチュア。 たとえば、人間の脳と同じ数の素子を備えたトランジスタ デバイスは約 1000 m3 の体積を占めることになりますが、人間の脳が占める体積は 1.5 dm3 です。

エネルギー効率 - その違いは明らかです。

高度な自己組織化 - 新しい状況や活動プログラムの変更に素早く適応します。

エッフェル塔と脛骨

フランス革命100周年を記念して、パリで世界博覧会が開催されました。 この展覧会の敷地内に、偉大さを象徴する塔を建てる予定でした。 フランス革命、そして最新のテクノロジーの進歩。 コンテストには 700 以上のプロジェクトが提出され、最も優れたプロジェクトが橋梁技師アレクサンドル ギュスターヴ エッフェルのプロジェクトとして認められました。 19 世紀末、その作成者の名前にちなんで名付けられたこの塔は、その透かし彫りと美しさで全世界を驚かせました。 高さ 300 メートルの塔はパリの一種のシンボルとなっています。 この塔は未知のアラブ科学者の図面に従って建てられたという噂がありました。 そして、半世紀以上が経って初めて、生物学者と技術者は予期せぬ発見をしました。 エッフェル塔脛骨の構造を正確に再現しており、人体の重量に容易に耐えることができます。 耐荷重面間の角度も一致します。 これも良い例です バイオニクス活動中。

バイオニクスは、得られた知識を実際の人間の活動に使用することを目的として、生きた自然を研究する科学です。 バイオニクスの問題: 生物の個々の部分の構造と機能のパターンの研究 ( 神経系、分析装置、翼、皮膚）をベースにして、新しいタイプのコンピュータ、ロケーター、航空機、水泳装置などを作成することを目的としています。 燃料効率の高い筋肉のようなエンジンを作成するために生体エネルギー学を研究しています。 化学の関連分野の発展を目的とした、物質の生合成プロセスの研究。 バイオニクスは、サイバネティクス (参照) だけでなく、技術 (電子、通信、海事など) および自然科学 (医学) の分野とも密接に関連しています。

バイオニクス (英語のバイオニクス、bion - 生きた生き物、有機体、ギリシャ語の Bioo - live) は、獲得した知識を実際の人間の活動に使用することを目的として、生きた自然を研究する科学です。

バイオニクスという用語が初めて登場したのは 1960 年で、そのときさまざまな分野の専門家がデイトナ (米国) のシンポジウムに集まり、次のようなスローガンを提唱しました。 新技術」 バイオニクスは、生物学を数学、物理学、化学、テクノロジーと結びつける一種の架け橋でした。 バイオニクスの最も重要な目標の 1 つは、物理化学とバイオニクスの間の類似性を確立することです。 情報プロセス、テクノロジーで遭遇するもの、および生きた自然における対応するプロセス。 バイオニクスの専門家は、何百万年もの進化の中で生きた自然が生み出したさまざまな「技術的アイデア」に魅了されます。 バイオニクスのタスクの中で特別な位置を占めているのは、生物学の知識の利用に基づいた制御および通信システムの開発と構築です。 これが狭義のバイオニクスです。 バイオニクスには 重要サイバネティクス、無線エレクトロニクス、航空学、生物学、医学、化学、材料科学、建設、建築などの分野で使用されます。バイオニクスのタスクには、開発も含まれます。 生物学的方法鉱業、有機化学の複合物質の製造技術、野生動物が使用する建築材料や塗料など。 バイオニクスは、生きた自然を合理的にコピーし、生物学的物体、プロセス、現象を適切に使用するための技術的条件を見つける技術を教えます。

ここで考えられる方法の 1 つは、プロセスの構造図、オブジェクトの機能、これらの機能の数値的特性、それらの目的と時間の経過に伴う変化を研究する機能 (数学的またはソフトウェア) モデリングです。 このアプローチにより、数学的手段を使用して関心のあるプロセスを研究し、その有効性が原則的に確立され、この種のシステムを構築するための経済的、エネルギーおよびその他の可能性を確認する必要がある場合に、モデルの技術的実装を実行することが可能になります。既存のものを使ったモデル。 技術的手段。 もう一つの方法は、物理的および化学的モデリングです。バイオニクス分野の専門家が、生物の中で起こる物質の変換（分解と合成を含む）の原理を研究するために、生化学的および生物物理学的プロセスを研究します。 この道は化学技術の問題に最も密接に関連しており、エネルギーと高分子化学の開発に新たな機会をもたらします。 バイオニクスによって開発された 3 番目のアプローチは、生命システムと生物学的メカニズムを直接利用するものです。 技術システム。 このアプローチは、通常、逆モデリング法と呼ばれます。この場合、バイオニクスの専門家は、純粋に工学的な問題を解決するために生体システムを適応させる可能性と条件を模索するためです。言い換えれば、生物学的オブジェクト上で技術的なデバイスまたはプロセスをシミュレートしようとします。 実践からの要請に応えて登場したバイオニクスは、あらゆる技術分野における生物学的知識の応用に基づく研究の始まりとして機能しました。 その主な成果は、生物学の絶えず技術的習熟のための最初の方法を確立することです。

ストゥルニコフ・マキシム

「バイオニクス - 最大の可能性の科学」というテーマに関する研究活動

ダウンロード：

プレビュー:

地域科学・実践カンファレンス

地域青少年フォーラムの枠内で

「未来は私たちだ！」

自然科学分野（物理学、生物学）

テーマに関する研究活動

「バイオニクス - 最大の可能性をもたらす科学」

サラトフ州ペトロフスクの市立予算教育機関「組織化学校第7」

リーダー:

フィリヤニナ・オルガ・アレクサンドロヴナ

化学と生物の教師

ゲラシモワ・ナタリア・アナトレヴナ、

数学と物理の先生、

ペトロフスク

2014 年 4 月

1. はじめに pp.3-4
2. 古代から現代へ。 pp.5-6
3. バイオニクスセクション:

3.1. 建築および建設バイオニクス。 pp.6-8

3.2. 生体力学; pp.8-12

3.3. ニューロバイオニクス。 pp.13-14

4. 「自然から見た」素晴らしい小さなもの。 pp.14-15

5. 結論 16 ページ

6. 文献および使用されたインターネット リソース。 16ページ

鳥 -

アクティブ

数学的法則によると

道具、

どちらを行うには、

人間の力で…

レオナルド・ダ・ヴィンチ.

1 回のジャンプで車の上を飛び、スパイダーマンのように動き、数キロ離れた敵を発見し、鉄骨の梁を手で曲げてみたいと思いませんか? そうだと想定しなければなりませんが、残念ながら、これは非現実的です。 今のところ非現実的ですね…

世界の創造以来、人間は多くのことに興味を持ってきました。なぜ水は湿っているのか、なぜ昼が夜の後に続くのか、なぜ花の香りを嗅ぐのかなどです。当然のことながら、人間はこれに対する説明を見つけようとしました。 しかし、学べば学ぶほど、彼の心にはさらに多くの疑問が生じました。人は鳥のように飛び、魚のように泳ぐことができるのか、動物は嵐の接近、差し迫った地震、来るべき火山の噴火についてどうやって「知る」のでしょうか。 、人工知能を作ることは可能ですか？

「なぜ」という疑問はたくさんありますが、多くの場合、これらの疑問は科学的に解釈されず、作り話や迷信を生み出します。 これを行うには、物理​​学と化学、天文学と生物学、地理と生態学、数学と技術、医学と宇宙など、多くの分野で優れた知識を持っている必要があります。

すべてを組み合わせ、矛盾したものを組み合わせることのできる科学は存在するのでしょうか? 存在することが判明しました！

アイテム 私の研究 - バイオニクスの科学 - "バイオロギア』と『テックニカ』。

研究活動の目的:バイオニクス科学の出現の必要性、その能力と適用限界。

これを行うには、行を入れることができますタスク:

1. 「バイオニクス」とは何かを知る。

2. 「バイオニクス」科学の発展の歴史をたどります：古代から現代まで、そして他の科学との関係。

3. バイオニクスの主要なセクションを特定します。

4. 私たちが自然に感謝する必要があるもの: バイオニクスの開かれた可能性と謎。

研究手法：

理論的:

- 科学論文、テーマに関する文献の研究。

実用的：

観察;

一般化。

実用的な意義。

私たちは皆、自然の中で自然が生み出した法則に従って生きているので、私の作品は幅広い生徒や教師にとって有益で興味深いものになると思います。 自然のすべてのヒントをテクノロジーに変換し、その秘密を明らかにするには、人は知識を巧みに習得する必要があります。

古代から現代まで

バイオニクスは、生物と技術的装置を組み合わせる可能性を研究する応用科学であり、今日非常に速いペースで発展しています。

自然が私たちに与えてくれた能力を超える能力を持ちたいという願望は、すべての人の心の奥深くにあります。フィットネストレーナーや形成外科医なら誰でも、これを確認するでしょう。 私たちの体は驚くべき適応力を持っていますが、できないこともいくつかあります。 たとえば、私たちは声の届かないところにいる人たちとどう話せばよいのかわかりませんし、飛ぶこともできません。 だからこそ電話と飛行機が必要なのです。 人々は自らの欠陥を補うために、古くからさまざまな「外部」装置を利用してきましたが、科学の発展とともにその道具は徐々に小型化され、私たちに身近になってきました。

さらに、自分の体に何かが起こった場合、医師が最新の医療技術を使用して「修復」を行うことは誰もが知っています。

これら 2 つの単純な概念を組み合わせると、人類進化の次のステップについてのアイデアが得られます。 将来的には、医師は「損傷した」または「故障した」生物を修復できるだけでなく、人間を積極的に改善し、自然管理よりも強く、より速く人間を作り始めるでしょう。 これはまさにバイオニクスの本質であり、今日私たちは新しいタイプの人間の出現の入り口に立っています。 おそらく私たちのうちの誰かがそうなるでしょう...

レオナルド・ダ・ヴィンチはバイオニクスの祖先と考えられています。 彼の航空機の図面や図は、鳥の翼の構造に基づいていました。 私たちの時代には、レオナルド・ダ・ヴィンチの図面に従って、モデリングが繰り返し実行されました。鳥翅目 (ギリシャ語の órnis、性別 órnithos - 鳥と pterón - 翼から)、フライホイール 、空気よりも重い翼を羽ばたく航空機）。 生き物の中でも、例えば鳥は翼をはばたかせて飛びます。

現代の科学者の中で、オシップ・M・R・デルガドの名前を挙げることができるでしょう。

彼は無線電子装置の助けを借りて、動物の神経学的および身体的特徴を研究しました。 そしてそれらに基づいて、生物を制御するためのアルゴリズムの開発を試みました。

バイオニクス (ギリシャ語の Biōn - 生命の要素、文字通り - 生きている) に由来し、生物学とテクノロジーに隣接する科学であり、生物の構造と重要な機能のモデル化に基づいて工学的問題を解決します。 バイオニクスは、生物学、物理学、化学、サイバネティクス、工学科学 (エレクトロニクス、ナビゲーション、通信、海事など) と密接に関連しています。/BSE.1978/

バイオニクスの正式な誕生年は、 1960年 バイオニクス科学者は、一体化された記号によって接続されたメスとはんだごてをエンブレムとして選択し、彼らのモットーは次のとおりです。生きたプロトタイプが新技術の鍵となる».

多くのバイオニック モデルは、技術的に実装される前に、コンピュータ プログラムがコンパイルされるコンピュータ上でその動作を開始します (バイオニック モデル)。

現在、バイオニクスにはいくつかの方向性があります。

バイオニクスセクション

1. 建築および建設バイオニクス。

建築および建設バイオニクスの顕著な例 - 完成穀物の茎の構造の類似そして近代的な高層ビル。 穀物の茎は、花序の重みで壊れることなく、重い負荷に耐えることができます。 風によって地面に曲がっても、すぐに垂直位置に戻ります。 秘密は何ですか？ その構造は現代の高層ビルのデザインに似ていることがわかりました。工場のパイプ - 工学思想の最新の成果の 1 つ。

スペインの有名な建築家 M.R. バイオニクスの積極的な支持者であるセルベラと H. プロズは、1985 年に「動的構造」の研究を開始し、1991 年に「建築革新を支援する協会」を組織しました。 彼らのリーダーシップの下、建築家、エンジニア、デザイナー、生物学者、心理学者を含むグループがプロジェクトを開発しました。垂直型バイオニックタワーシティ」 15年以内に上海にタワーシティが出現するはずだ（科学者によると、20年以内に上海の人口は3000万人に達する可能性がある）。 このタワーシティは10万人向けに設計されており、プロジェクトは「木造建築の原則」に基づいています。

タワーシティはこんな形になりますヒノキ 高さは 1,128 メートル、根元の周囲は 133 × 100 メートル、最も広い部分で 166 × 133 メートルで、タワーは 300 階建てで、80 階建ての 12 の垂直ブロックに配置されます。

フランス革命100周年を記念して、パリで世界博覧会が開催されました。 この展覧会の敷地内には、フランス革命の偉大さと最新の技術的成果の両方を象徴する塔を建てる予定でした。 コンテストには 700 以上のプロジェクトが提出され、最も優れたプロジェクトが橋梁技師アレクサンドル ギュスターヴ エッフェルのプロジェクトとして認められました。 19 世紀末、その作成者の名前にちなんで名付けられたこの塔は、その透かし彫りと美しさで全世界を驚かせました。 高さ 300 メートルの塔はパリの一種のシンボルとなっています。 この塔は未知のアラブ科学者の図面に従って建てられたという噂がありました。 そして、半世紀以上が経って初めて、生物学者と技術者は予期せぬ発見をしました。エッフェル塔 大きな構造の構造を正確に繰り返します脛骨 、人体の重量に簡単に耐えます。 耐荷重面間の角度も一致します。 これは、バイオニクスが実際に使用されているもう 1 つの例です。

建築および建設バイオニクスでは、新しい建設技術に大きな注目が集まっています。 例えば、効率的で無駄のない建設技術の開発の分野では、有望な方向性が生み出されています。層状構造。 アイデアは以下から借用しました深海の軟体動物。 広く普及しているアワビのような耐久性のある殻は、硬い板と柔らかい板が交互に重なって構成されています。 硬い板に亀裂が入った場合、その変形は柔らかい層によって吸収され、それ以上亀裂が進むことはありません。 この技術は自動車のカバーにも使用できます。

2. バイオメカニクス

自然ロケーター。 ライブ気圧計と地震計。

バイオニクスにおける最も先進的な研究は、検出、ナビゲーション、方向確認の生物学的手段の開発です。 高等動物と人間の脳の機能と構造のモデル化に関連した一連の研究。 生体電気制御システムの構築と「マンマシン」問題の研究。 これらの領域は互いに密接に関連しています。 現在の技術開発レベルにおいて、自然はなぜ人間よりもはるかに先を行っているのでしょうか?

鳥、魚、昆虫が気象の変化に非常に敏感かつ正確に反応することは長い間知られていました。 ツバメの低空飛行は雷雨の前兆です。 海岸近くにクラゲが集まることで、漁師たちは海が穏やかになり、釣りに行けることがわかります。

動物 - 「生共観光学」本質的に、ユニークな超高感度の「デバイス」が備わっています。 バイオニクスの課題は、これらのメカニズムを発見するだけでなく、その動作を理解し、それを再現することです。 電子回路、デバイス、構造。

複合施設の探索 ナビゲーションシステム魚や鳥は回遊中に数千キロメートルを移動し、産卵、越冬、雛の育成のために間違いなく元の場所に戻ってくるため、高感度の追跡、誘導、物体認識システムの開発に貢献しています。

多くの生物は人間にはない分析システムを持っています。 たとえば、バッタの第 12 触角節には、赤外線を感知する結節があります。 サメやエイの頭と体の前面には、0.10℃の温度変化を感知するチャネルがあります。カタツムリ、アリ、シロアリには、放射性放射線を感知する装置があります。 多くの人が変化に反応する 磁場（主に長距離を移動する鳥や昆虫）。 フクロウ、コウモリ、イルカ、クジラ、およびほとんどの昆虫は、インフラストラクチャおよび超音波振動を知覚します。 ミツバチの目は紫外線に反応し、ゴキブリの目は赤外線に反応します。

ガラガラヘビの熱に敏感な器官は、0.0010℃の温度変化を感知します。 魚 (エイ、デンキウナギ) の電気器官は 0.01 マイクロボルトの電位を感知し、多くの夜行性動物の目は単一量子の光に反応し、魚は水中の物質の濃度 1 mg/m3 (=1) の変化を感知します。 μg/l)。

さらに多くの空間定位システムがありますが、その構造はまだ研究されていません。ミツバチやスズメバチは太陽によって適切に方向を定められ、雄の蝶（たとえば、夜のクジャクの目、デスヘッドオオスカシバなど）は太陽の光で雌を見つけます。 10kmの距離。 ウミガメそして多くの魚（ウナギ、チョウザメ、サケ）は、故郷の海岸から数千キロメートル離れたところを泳ぎ、間違いなく、人生の旅を始めた場所と同じ場所に産卵と産卵のために戻ってきます。 彼らは2つの方位システムを持っていると考えられています - 遠くでは星と太陽によって、そして近くでは匂い（沿岸水域の化学的性質）によって。

コウモリは一般に小さく、正直に言うと、私たちの多くにとって不快で、嫌悪感を抱く生き物ですらあります。 しかし、それはたまたま彼らを偏見をもって扱っただけであり、その基礎となっているのは、原則として、人々が精霊や悪霊を信じていた時代に発展したさまざまな種類の伝説や信念です。

コウモリ- 生物音響科学者にとってユニークなオブジェクト。 彼女は完全な暗闇の中で障害物にぶつかることなく完全に自由に移動できます。 さらに、コウモリは視力が低いため、小さな昆虫をその場で見つけて捕まえ、飛んでいる蚊と風に飛んでいる斑点、食用の昆虫と味のないてんとう虫を区別します。

この異常な能力で初めて コウモリイタリアの科学者ラザロ・スパランツァーニは 1793 年にそれに興味を持ちました。 最初に彼は、さまざまな動物が暗闇の中でどのようにして道を見つけるのかを調べようとしました。 彼は、フクロウや他の夜行性の生き物は暗闇でもよく見えるということを証明することができました。 確かに、完全な暗闇の中では、結局のところ、彼らも無力になります。 しかし、彼がコウモリの実験を始めたとき、そのような完全な暗闇はコウモリにとって障害ではないことがわかりました。 それからスパランツァーニはさらに進んで、数匹のコウモリの視力を奪っただけだった。 そして何？ これによって彼らの行動は何も変わりませんでしたが、彼らは目の見える人と同じように昆虫を狩るのが上手でした。 スパランツァーニは、実験用マウスの胃を開いたとき、これを確信しました。

謎への関心が高まった。 特にスパランツァーニがスイスの生物学者チャールズ・ジュリンの実験を知るようになってからは、1799年にコウモリは視覚がなくても生きていけるが、深刻な聴覚障害はコウモリにとって致命的であるという結論に達した。 彼らは特殊な銅管で耳に栓をするとすぐに、彼らは盲目的かつランダムに進路上に現れるすべての障害物にぶつかり始めました。 これに加えて、視覚、触覚、嗅覚、味覚の器官の機能の障害がコウモリの飛行に影響を及ぼさないことも、さまざまな実験で示されています。

スパランツァーニの実験は間違いなく印象的でしたが、明らかに時代を先取りしていました。 スパランツァーニは、科学的にまったく正しい主要な質問に答えることができませんでした。聴覚や視覚ではないとしたら、この場合、コウモリが宇宙でうまく移動するのに何が役立つのでしょうか?

当時、彼らは超音波について何も知りませんでしたし、動物が耳や目だけでなく他の知覚器官 (システム) を持っている可能性があることも知りませんでした。 ちなみに、一部の科学者はスパランツァーニの実験を説明しようとしたのはこの精神でした。科学者たちは、コウモリには微妙な触覚があり、その器官はおそらく翼の膜にあると言います...

その結果、スパランツァーニの実験は長い間忘れ去られました。 科学者自身がそれを呼んだ、いわゆる「コウモリのスパランザン問題」は、100年以上経った私たちの時代になって初めて解決されました。 これは、エレクトロニクスベースの新しい研究ツールの出現により可能になりました。

ハーバード大学の物理学者 G. ピアースは、コウモリが人間の耳の可聴限界を超えた音を発することを発見することができました。

空力要素。

現代空気力学の創始者N. E. ジュコフスキーは、鳥の飛行メカニズムと鳥が空を飛ぶための条件を注意深く研究しました。 鳥の飛行の研究に基づいて、航空が誕生しました。

さらに完璧 航空機生きた自然界では昆虫が持っています。 飛行効率、相対速度、操縦性の点で、本質的に同等のものはありません。 昆虫飛行の原理に基づいて航空機を作成するというアイデアは承認を待っています。 飛行中に有害な振動が発生するのを防ぐために、高速で飛ぶ昆虫は羽の端にキチン質の肥厚を持っています。 現在、航空機の設計者は同様の装置を航空機の翼に使用しており、それによって振動の危険性が排除されています。

ジェット推進.

飛行機、ロケット、宇宙船で使用されるジェット推進も、タコ、イカ、イカなどの頭足類の特徴です。 イカのジェット推進力はテクノロジーにとって最も興味深いものです。 本質的に、イカには 2 つの根本的に異なる推進メカニズムがあります。 ゆっくりと移動するときは、周期的に曲がる大きなひし形のひれを使用します。 素早く投げるために、この動物はジェット推進力を使います。 筋肉組織 - 外套膜は軟体動物の体の四方を取り囲んでおり、その体積は体の体積のほぼ半分を占めています。 ジェット水泳法では、動物は外套膜の隙間から外套腔内に水を吸い込みます。 細いノズル（漏斗）から水流を吐き出すことでイカの動きを生み出します。 このノズルには特別なバルブが装備されており、筋肉がそれを回転させることで動きの方向を変えることができます。 イカの推進システムは非常に経済的で、そのおかげで時速 70 km の速度に達することができ、一部の研究者は最高 150 km/h まで到達できると考えています。

ハイドロプレーン 体の形はイルカに似ています。 このグライダーは美しく、素早く乗り、イルカのように波の中でヒレを振って自然に遊ぶ能力を持っています。 本体はポリカーボネート製です。 モーターは非常に強力です。 この種の最初のイルカは 2001 年に Innespace によって建造されました。

第一次世界大戦中、イギリス艦隊はドイツの潜水艦により多大な損害を被りました。 それらを検出し追跡する方法を学ぶ必要がありました。 この目的のために特別な装置が作成されました。水中聴音器。 これらの装置はプロペラの音によって敵の潜水艦を探知することになっていました。 これらは船に設置されていましたが、船が動いている間、水中聴音器の受け穴の水の動きが騒音を発生させ、潜水艦の騒音をかき消してしまいました。 物理学者のロバート・ウッドは、エンジニアが水中を移動するときによく聞こえるアザラシから学ぶことを提案しました。 その結果、ハイドロフォンの受け穴の形状が決まりました。 耳介アザラシの音が鳴り響き、船が全速力で進んでも水中聴音器が「聞こえる」ようになった。

3. ニューロバイオニクス。

ロボットごっこをしたり、ターミネーターやウルヴァリンの映画を見たりすることに興味のない少年がいるでしょうか？ 最も熱心なバイオニストは、ロボットを設計するエンジニアです。 将来のロボットは、人間にできるだけ似ている場合にのみ効果的に機能できるようになるという見方があります。 バイオニクスの開発者は、ロボットが都市や家庭の状況、つまり階段、ドア、その他の特定のサイズの障害物がある「人間の」環境で機能しなければならないという事実に基づいて研究を進めています。 したがって、少なくとも、サイズと動作原理の点で人に対応する必要があります。 つまり、ロボットには脚がなければならず、車輪や履帯などは都市にはまったく適していないのです。 そして、動物ではないとしたら、誰の足のデザインをコピーすべきでしょうか？ スタンフォード大学の全長約17センチメートルの小型6足ロボット（ヘキサポッド）はすでに秒速55センチメートルの速度で走行している。

人工心臓は生体材料から作られています。 新しい 科学的発見ドナー臓器の不足を解消できるかもしれない。

ミネソタ大学の研究者グループは、世界で心臓病を抱えて生きている人の数に相当する2,200万人を治療する根本的に新しい方法を開発しようとしている。 科学者たちは心臓から筋肉細胞を除去し、心臓弁の枠だけを保存することに成功しました。 血管。 新しい細胞がこのフレームに移植されました。

バイオニクスの勝利 - 義手。 シカゴリハビリテーション研究所の科学者たちは、患者が思考で手を制御できるだけでなく、特定の感覚を認識できるようにするバイオニック義肢の作成に成功した。 バイオニックハンドの所有者は、元軍人のクラウディア・ミッチェルでした。 海軍アメリカ合衆国。 2005年、ミッチェルは事故で負傷した。 外科医はミッチェルさんの左腕を肩まで切断しなければならなかった。 その結果、プロテーゼの制御に使用できたはずの神経が使用されないままになってしまった。

「自然から見た」素晴らしい小さなもの

有名な借用はスイスの技術者ジョルジュ・ドによって行われました。
1955年のメストラル。 彼はよく犬と一緒に散歩していましたが、その毛皮に奇妙な植物が常にくっついていることに気づきました。 この現象を研究したデ・メストラル氏は、ザルガイ (ゴボウ) の果実に付いている小さなフックのおかげでそれが可能であると判断しました。 その結果、エンジニアは自分の発見の重要性を認識し、8 年後に便利な「ベルクロ」の特許を取得しました。

吸盤はタコの研究中に発明されました。

メーカー ソフトドリンク彼らは製品をパッケージ化する新しい方法を常に模索しています。 同時に、普通のリンゴの木はずっと前にこの問題を解決しました。 リンゴは97％が水分で、木製のボール紙ではなく食用の皮に詰められており、食欲をそそるほど動物が果物を食べたり、穀物を分配したりするのに十分です。

自然の驚くべき創造物であるクモの糸は、エンジニアの注目を集めています。 このウェブは、長く柔軟なケーブルで橋を建設するためのプロトタイプであり、これにより、強くて美しい吊り橋の建設の始まりとなりました。

超音波を使用して敵軍に衝撃を与えることができる新しいタイプの兵器が開発されました。 この影響力の原理はトラから借用したものです。 捕食者の咆哮には超低周波が含まれており、人間には音として認識されませんが、麻痺させる効果があります。

採血に使用されるスカリファイアーニードルは、コウモリの切歯の構造を完全に再現する原理に従って設計されており、噛むと痛みはなく、激しい出血を伴います。

私たちによく知られているピストン注射器は、誰もが刺される蚊やノミという吸血装置を模倣しています。

パラシュートが人間の落下を遅らせるのと同じように、ふわふわの「パラシュート」はタンポポの種が地面に落ちるのを遅らせます。

結論。

バイオニクスの可能性は本当に無限大です...

人類は、自然の方法をより詳しく調べ、それをテクノロジーに賢く利用しようとしています。 自然は巨大な工学局のようなもので、どんな状況からでも常に正しい方法で脱出することができます。 現代人は自然を破壊するのではなく、自然を模範とすべきです。 動植物の多様性により、自然は人が複雑な問題に対する適切な技術的解決策を見つけたり、あらゆる状況から抜け出す方法を見つけたりするのに役立ちます。

このテーマに取り組むのは私にとって非常に興味深いことでした。 今後もバイオニクスの成果の研究に取り組んでいきたいと思います。

自然を標準 – そしてバイオニクスもある!

文学：

1. バイオニクス。 V. マルテック編: ミール、1967

2. バイオニクスとは何ですか。 シリーズ「ポピュラーサイエンスライブラリー」。 アスタシェンコフ P.T. M.、ヴォニズダット、1963

3. 建築バイオニクス Yu.S. レベデフ、V.I.ラビノヴィッチ他、モスクワ、ストロイズダット、1990年。

使用されるインターネット リソース

http://www/cnews/ru/news/top/index。 shtml 2003/08/21/147736;

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- http://ru.wikipedia.org/ ウィキ/バイオニクス

www.zipsites.ru/matematika_estestv_nauki/fizika/astashenkov_bionika/

http://factopedia.ru/publication/4097

http://roboting.ru/uploads/posts/2011-07/1311632917_bionicheskaya-perchatka2.jpg

http://novostey.com

http://images.yandex.ru/yandsearch

http://school-collection.edu.ru/catalog

バイオニクスのスローガンは「自然が一番よく知っている」です。 これはどのような科学ですか? 名前自体とこのモットーは、バイオニクスが自然と結びついていることを理解させます。 私たちの多くは、知らず知らずのうちにバイオニクス科学の要素や結果に毎日遭遇しています。

バイオニクスのような科学について聞いたことがありますか?

生物学は学校で習う一般的な知識です。 何らかの理由で、多くの人はバイオニクスが生物学の下位分野の 1 つであると信じています。 実際、この記述は完全に正確ではありません。 確かに、狭義の意味では、バイオニクスは生きた有機体を研究する科学です。 しかし、ほとんどの場合、私たちはこの教えから何か別のことを連想することに慣れています。 応用バイオニクスは、生物学とテクノロジーを組み合わせた科学です。

バイオニクス研究の主題と目的

バイオニクスは何を研究するのですか? この質問に答えるには、教育そのものの構造的分割を考慮する必要があります。

生物バイオニクス干渉することなく、ありのままの自然を探索します。 研究の対象は内部で起こるプロセスです。

理論的バイオニクス自然界で注目されている原理の研究を扱い、それに基づいて理論モデルを作成し、それがその後テクノロジーで使用されます。

実践的（技術的）バイオニクス理論モデルを実際に応用することです。 いわば、自然を技術的な世界に実際に導入することです。

すべてはどこから始まったのでしょうか?

偉大なレオナルド・ダ・ヴィンチはバイオニクスの父と呼ばれています。 この天才のメモには、自然のメカニズムを技術的に実装する最初の試みが見られます。 ダ ヴィンチの絵は、鳥が飛ぶように翼を動かせる飛行機を作りたいという彼の願望を表しています。 かつては、そのようなアイデアはあまりにも大胆すぎて人気がありませんでした。 彼らはずっと後になって注目を集めました。

バイオニクスの原理を建築に初めて適用したのは、アントニ・ガウディ・クールネでした。 彼の名前はこの科学の歴史にしっかりと刻まれています。 偉大なガウディによって設計された建築構造は、建設当時は印象的でしたが、何年も経った後、現代の観察者の間で同じ喜びを呼び起こします。

自然とテクノロジーの共生という考えを次に支持したのは彼のリーダーシップの下で、建築設計におけるバイオニック原理の広範な使用が始まりました。

バイオニクスの承認 独立した科学それは1960年にデイトナの科学シンポジウムでのみ起こった。

コンピューター技術と数学的モデリングの発展により、現代の建築家は建築やその他の産業において自然の手がかりをより迅速かつ正確に実装できるようになりました。

技術発明の自然なプロトタイプ

最も 簡単な例バイオニクス科学の現れは、ヒンジの発明です。 締結は誰にとってもよく知られており、構造のある部分が別の部分の周りを回転するという原理に基づいています。 この原理は、貝殻が 2 つのバルブを制御し、必要に応じて開閉するために使用されます。 太平洋巨大ハートフィッシュの大きさは 15 ～ 20 cm に達し、その貝殻を連結するヒンジの原理は肉眼でもはっきりと見ることができます。 この種の小型の代表者は、バルブを固定するために同じ方法を使用します。

日常生活では、さまざまなピンセットを使用することがよくあります。 ゴッドウィットの鋭くてはさみ状のくちばしは、そのような装置の自然な類似物になります。 これらの鳥は細いくちばしを使って柔らかい土に突き刺し、小さな甲虫や虫などを捕らえます。

最近のデバイスやデバイスの多くには吸盤が装備されています。 例えば、さまざまなキッチン家電の脚部のデザインを改良し、使用中の滑りを防止するために使用されています。 吸盤は、安全な固定を確保するために、高層ビルの窓ガラス清掃員の専用シューに装備するためにも使用されます。 このシンプルな装置も自然から借りたものです。 アマガエルは足に吸盤があり、植物の滑らかで滑りやすい葉の上に異常に器用に留まり、タコは犠牲者と密接に接触するために吸盤を必要とします。

そのような例はたくさん見つかります。 バイオニクスはまさに、人々が発明のために自然から技術的解決策を借用するのに役立つ科学です。

自然と人間、どちらが先ですか？

時々、人類の発明が長い間自然に「特許」を取得されていることが起こります。 つまり、発明者は何かを作るとき、コピーするのではなく、自分たちでその技術や動作原理を考え出し、その後、それが自然界に古くから存在していたことが判明し、それを簡単にスパイして採用することができます。 。

これは、人が衣服を固定するために使用される通常のベルクロ留め具で発生しました。 ベルクロに見られるものと同様のフックも、細いバーブを接続するために使用されることが証明されています。

工場の煙突の構造は、穀物の中空の茎に似ています。 パイプで使用される縦方向の補強材は、ステムの強膜ストランドに似ています。 スチール製の補強リング - 隙間。 ステムの外側の薄い皮は、パイプの構造におけるらせん状の補強材に似ています。 構造が非常に類似しているにもかかわらず、科学者たちは工場のパイプを構築するためのまさにそのような方法を独自に発明し、後になって初めてそのような構造と自然の要素との同一性がわかりました。

バイオニクスと医学

医療におけるバイオニクスの使用により、多くの患者の命を救うことが可能になります。 人体と共生して機能する人工臓器の開発は止まることなく進んでいます。

デーン・デニス・アーボが最初にそれをテストしました。 彼は腕の半分を失いましたが、現在は医療発明の助けを借りて、接触によって物体を認識する能力を持っています。 彼の義足は負傷した手足の神経終末に接続されています。 人工指センサーは、接触した物体に関する情報を収集し、脳に送信することができます。 デザインオン この瞬間まだ完成していませんが、非常に煩雑で日常生活で使用するのは困難ですが、今ではこのような技術は本当の発見と言えるでしょう。

この方向のすべての研究は、完全に自然のプロセスとメカニズム、およびそれらの技術的実装をコピーすることに基づいています。 これがメディカルバイオニクスです。 科学者らのレビューによれば、彼らの研究により、使い古された生きた人間の臓器の代わりに機械のプロトタイプを使用することが間もなく可能になるという。 これはまさに医学における最大の進歩となるでしょう。

建築におけるバイオニクス

建築および建設バイオニクスはバイオニクス科学の特別な分野であり、その課題は建築と自然の有機的な再結合です。 で 最近現代の構造物を設計する際、生物から借用した生物学的原理に注目するケースが増えています。

現在、建築バイオニクスは独立した建築スタイルとなっています。 それは形式の単純なコピーから生まれましたが、現在、この科学の任務は、原則、組織的特徴を採用し、それらを技術的に実装することになっています。

この建築様式はエコスタイルと呼ばれることもあります。 これは、バイオニクスの基本的なルールが次のとおりであるためです。

• 最適な解決策を探す。
• 材料節約の原則。
• 最大限の環境配慮の原則。
• 省エネの原理。

ご覧のとおり、建築におけるバイオニクスは印象的な形状であるだけでなく、現代の要件を満たす構造の作成を可能にする進歩的なテクノロジーでもあります。

バイオニック建築物の特徴

建築や建設における過去の経験に基づいて、人間の構造物はすべて、自然法則を利用しなければ脆弱で寿命が短いと言えます。 バイオニック建築は、驚くべき形状と大胆な建築的ソリューションに加えて、回復力があり、逆境の自然現象や災害に耐えることができます。

この様式で建てられた建物の外観には、設計技術者が生きている自然物から巧みにコピーし、建築家が見事に体現したレリーフ、形、輪郭の要素が見られます。

建築物について熟考しているときに、突然芸術作品を見ているように見える場合は、目の前にバイオニック スタイルの建物がある可能性が高くなります。 このような構造の例は、世界中のほぼすべての国の首都や技術的に進んだ大都市で見ることができます。

新世紀に向けたデザイン

90 年代に遡ると、スペインの建築家チームがまったく新しいコンセプトに基づいた建築プロジェクトを作成しました。 これは高さ1200メートルを超える300階建てのビルで、このタワーに沿った移動には400台の垂直および水平エレベーターが使用され、その速度は15メートル/秒であることが計画されています。 スポンサーに同意した国 このプロジェクト、中国であることが判明しました。 最も人口の多い都市、上海が建設地に選ばれた。 このプロジェクトの実施により、この地域の人口問題は解決されるでしょう。

タワーは完全にバイオニック構造になります。 建築家は、これだけで構造の強度と耐久性を確保できると信じています。 構造物の原型はヒノキです。 建築構成は、木の幹に似た円筒形だけでなく、新しいタイプのバイオニック基盤である「根」も持ちます。

建物の外壁は木の樹皮を模した通気性のあるプラスチック素材でできています。 この垂直都市の空調システムは、皮膚の体温調節機能に似ています。

科学者や建築家によると、このような建物はこの種の唯一のものではなくなるという。 導入が成功した後の数量 バイオニックな建物地球の構造は増加するばかりです。

私たちの周りのバイオニック建築物

バイオニクスの科学を利用した有名な作品は何ですか? このような構造の例は簡単に見つかります。 たとえば、エッフェル塔の作成プロセスを考えてみましょう。 長い間この 300 メートルのフランスのシンボルは、正体不明のアラブ人技術者の図面に従って建てられたという噂がありました。 その後、人間の脛骨の構造との完全な類似性が明らかになりました。

エッフェル塔以外にも、世界中でバイオニック構造の例が数多く見つかります。

• 蓮の花に喩えて建てられました。
• 北京国立歌劇院 - 模造水滴。
• 北京の水泳複合施設。 外側では水格子の結晶構造を繰り返します。 驚くべき設計ソリューションは、太陽エネルギーを蓄積し、その後それを建物内で動作するすべての電気機器に電力を供給するために使用するという構造の有用な機能も組み合わせています。
• アクアの超高層ビルは、まるで水の流れのように見えます。 シカゴにあります。
• 建築バイオニクスの創始者であるアントニオ ガウディの家は、最初のバイオニクス構造物の 1 つです。 前に 今日美的価値を保っており、バルセロナで最も人気のある観光地の 1 つであり続けています。

誰もが必要とする知識

要約すると、安全に言えるのは、バイオニクス研究のすべてが開発に関連しており、必要であるということです。 現代社会。 誰もがバイオニクスの科学原理をよく理解する必要があります。 この科学がなければ、人間活動の多くの分野における技術的進歩を想像することは不可能です。 バイオニクスは、自然と完全に調和した私たちの未来です。

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導入

BIONICS - 生物学とサイバネティクスの方向性。 新しい装置、メカニズム、システムを作成し、既存のものを改良するために、生物の構造的特徴と重要な機能を研究します。

人間はしばしば自然から学び、自然が長年にわたって使用する道具や装置を作成し、進化の過程でスキルを磨きます。 私たちはペンチ、ハンマー、櫛、ブラシなどの道具をよく使いますが、それらがどのようにしてできたのかについては考えません。 もともとこの創造者は自然でした。 彼女は多くのツールを持っていますが、それらは技術的なツールよりもさらに優れており、高品質で、より正確に作られています。 それらは金属ではなく、たとえば昆虫のようなキチンでできています。 科学 - バイオニクス - を勉強していると、疑問が生じました。 この科学について知っている人は何人いますか? そして、私たちは自然によって作られたどのような装置や道具を家庭で使っているのでしょうか？ 人はこれらのツールなしでやっていけるでしょうか？

仮説：よく使う人を想定しました 日常生活自然が生み出した道具であり、それなしでは生きていけません。

仕事の目標: 平均的な統計家族のアパートにあるツールの研究。

研究目的：

1. アパートにあるさまざまな道具を見て、自然がこの物体をもともとどのように使用していたのかを学びましょう。
2. ツールがどのような目的で使用されるか、またツールなしで作業が可能かどうかを判断します。
3. バイオニクス、その研究対象、そして知識の実際への応用など、科学に関する知識について生徒にアンケートを実施します。
4. 学生に科学 - BIONICS を理解してもらうためのパンフレットの作成。

研究対象：人間が使う道具。

研究テーマ: 人間が道具を作成するために使用する自然に関する知識。

研究手法：社会調査、人々が使用する道具の調査、パンフレットの作成。

文献レビュー

1.1 科学 - バイオニクス - は 20 世紀後半に形成されました。 バイオニクス - 「BIOLOGY（生物学）」と「TECHNIQUE（技術）」。これは「自然から学ぶ明日の技術」を意味し、人間と自然に今ある技術よりも大きな利益をもたらすものです。 (インターネットリソース)

バイオニクスには、交差したメス、はんだごて、積分記号というシンボルがあります。

バイオニクスは生物学とテクノロジーの境界にある科学であり、身体の構造と重要な機能のモデル化に基づいて工学的問題を解決します。

航空の発展に伴い、航空機も改良されました。 しかし、 長い間高速航空の恐ろしい災難はフラッター、つまり特定の速度で突然現れる翼の振動であり、最も耐久性のある設計の航空機が数秒で空中でバラバラになるという事実につながりました。 多くの事故の後、設計者はこの災害に対処する方法を学びました。彼らは最後に厚みのある翼を作り始めました。 そしてそのとき初めて、蝶の羽の端にまったく同じキチン質の肥厚が発見されました。

科学者たちは、甲殻類と彼らが爪でどのように物をつかむかを観察することによって、今日でも使用されている便利な医療用クランプを考案しました。

超低周波音を感知するクラゲの器官をモデル化することで、嵐の発生を何時間も前に警告し、嵐が来る方向を示す技術装置を作成することが可能になりました。

サメの流線型の形状とその特徴 外部構造現代の潜水艦の原型となった。 イカは水を体内に取り込み、勢いよく押し出します。 これは彼が高速で移動するのに役立ちます。 人類はこの原理を応用してジェット エンジンを作成しました [2]。

飛行中、コウモリは継続的に生成する音波の反射によって誘導されます。 ネズミの位置を特定する装置は、人工のラジオやソナーよりも正確です。

グスタフ エッフェルは 1889 年にエッフェル塔の絵を描きました。 この構造は、工学におけるバイオニクスの使用の最も初期の明確な例の 1 つと考えられています。 ヘルマン・フォン・マイヤーは、大腿骨頭が曲がって斜めに関節に入る部分の骨構造を検査しました。

2。実験

研究対象:サイエンス - バイオニクス。

2.1 社会学的調査の実施

学校社会学調査を実施するために、8 つの多肢選択式質問が作成されました (付録 1)。

調査は5年生から9年生までの生徒を対象に実施されました。 回答者は計 126 名。 調査結果表第１（別紙２）

最初の質問は、科学そのもの、つまりバイオニクスのアイデアを明らかにしました。 質問の文言から判断すると、ほぼ全員の生徒が正解し、95.5% の確率で正解しました。 しかし多くの人は、この科学が何を研究しているのか全く分からないと主張しました。 私たちはバイオニクスというコンセプトを明らかにし、その後も質問に答え続けました。 5 年生の成績が最も悪かった - 63.8%、9 年生の成績が最も良かった - 93%。 これは9年間の学校教育で得た膨大な知識を物語っています。 しかし、回答 (付録 2、表 No. 2) から追跡すると、誰にとっても最も簡単な質問は 5 番で、ほぼ全員が正解したことがわかります。 そして、最も難しい質問は No.8 であることが判明しました。 人体解剖学を徹底的に勉強したため、多くの人が正解できたのは 9 点だけでした。

2.2 人間が使用する道具の研究。

2.2.1道具: コンビネーションペンチ（別表３．表１）

自然物: アントライオンダニ- アントライオンは昆虫の幼虫を食べます。 アリは砂の漏斗を壊し、アリがこの罠に落ちると砂を投げつけ、そこから抜け出すのを防ぎます。 その際、彼はペンチを砂すくいとして使用します。 獲物の中身を吸い出すと、漏斗から空の殻が排出されます。 アントライオンダニは砂をまき散らし、獲物を掴んで噛みつきます。 それらは注射器、小さな吸引ポンプ、または投げる道具のように機能します。 したがって、それらは 6 つの機能を備えた一種の複合ダニを表します。 [1]

ツールの使用:ほとんどの場合、作業時には 4 つの機能を実行できるペンチが使用されます。 グリップ端には溝付きの接触面があり、たとえばブリキのシートを保持できます。 これらのプライヤーのくぼみには歯があり、チューブを回転させることができます。 工具の曲がり部分が側面で交差するため、ワイヤーを切断することができます。 釘を打つのにも使用できます。

結論：コンビネーションプライヤーは、いくつかのツールを置き換えることができるため、使いやすいです。

2.2.2 ツール:ピンセット（別表３．表２）

自然物: 神使-非常に長いくちばしと長い足を持つシギ科の大きなシギ。 15センチの長いくちばしで地面を探り、柔らかい土に突き刺します。 同時に鳥のくちばしの先端がタイミングよく開いたり閉じたりします。 これにより、小さな虫や他の獲物を捕まえやすくなります。

くちばしは組み合わせツールです。 食べ物を捕らえる前に、くちばしは圧縮され、摘み取って探す道具として機能します。 地中深くでのみ、ピンセットの 2 枚の葉のように開き、この場合、正確に動作する把握機構の機能が実行されます。 [1]

ツールの使用: ピンセットの鋭い先端は、対象物の最上層の下に簡単に突き刺さります。 ピンセットの両半分を指で握ると、小さな物でも掴むことができます。 ピンセットを放すと、ピンセットが開いてオブジェクトを放します。

結論: 小さな物体を扱うには、人間の指では正確な操作ができないため、ピンセットが必要です。

2.2.3道具：ジャックナイフ(別紙2.表No.3)

自然物:フンコロガシ柔らかい土や肥料の中に生息しています。 彼は自分自身を推進するために、下肢にある特別なパドルを使用します。 カブトムシがそれらを必要としないときは、脛骨の溝に脚を置き、それから脛骨を太ももの隙間に入れることができます。 このようにして彼のツールが配置され、スペースが節約されています。 [1]

ツールの使用:ジャックナイフ大小の刃、ハサミ、コルク栓抜き、栓抜き、ドライバー、つまようじなど、多くの個別の部品で構成されています。 これらすべての要素が小さなスペースに配置されています。 そのようなナイフをズボンのポケットに入れても怪我をすることはありません。 このようにして、小さなフンコロガシが掘る刃を使って開発したのと同じように、人類は省スペースシステム全体を開発しました。

結論：折りたたみナイフにはさまざまなツールが収納できますが、非常にコンパクトで場所をとりません。

2.2.4道具：ドリル（別紙３．表第４）

自然物:について針葉樹ホーンテールsa。針葉樹の大型のツノバチの産卵者は、産卵の準備をするとき、枝に沿って木の幹まで這い、

体の背中をこちらに向け、産卵管をそこから解放し、楽に置きます。 この昆虫は木に深さ約2センチメートルの小さな穴を「あけます」。 針葉樹なら20分くらいかかります。 穴の準備ができたら、スズメバチは長くて中空のドリルのような産卵管を使ってそこに卵を置きます。 [1]

ツールの使用:ダボ、ボルト、ネジ用の穴を開けるには、外観と動作原理が大型の針葉樹ホーンテイルスズメバチの産卵管に似ているドリルが使用されます。 大型の針葉樹ホーンテイルスズメバチの産卵管とは異なり、テクニカルドリルはただ 1 つの機能しか実行しません。つまり、穴あけのみです。

結論：ドリルは必要ですが、さまざまな場所に穴を開けるのに非常に便利です。 建材(木材、コンクリート、金属)。

2.2.5道具：面ファスナー（別紙３．表第５）

自然物:ごぼう。ゴボウの実を見ると、フックがいかに必要かが分かります。 ゴボウの果実では、植物自体によって種子が散布されるさまざまな方法があります。 その果実には200以上の鉤があり、動物の毛皮に取り付けられています。 動物はそれらを運び、振り落とします。 [1]

ツールの使用:彼らの助けを借りて、たとえばスポーツシューズを固定することができます。 この場合、靴紐は不要になります。 また、長さの調整も簡単にできるのも利点の一つです。

結論：ベルクロはとても便利です。 靴や衣類などを留める手間が省けます。 赤ちゃんでも大人の手を借りなくても靴を履くことができます。

2.2.6道具：技術的な吸盤（別紙３．表第６）

自然物:タコ彼は獲物を狩る洗練された方法を発明しました。彼は触手で獲物を覆い、数百の吸盤を吸います。その列全体が触手にあります。 また、滑りやすい路面でも滑り落ちずに移動するのに役立ちます。 [1]

ツールの使用:滑らかな表面がある場合は、吸盤がよく使用されます。 日常生活では主にキッチンとバスルームで使用されます。 吸盤フックを浴室のタイルに押し付けると真空空間が生まれます。

結論：技術的な吸盤は日常生活で非常に便利で、釘や接着剤を使用せずに、さまざまな物体（タオルフック、石鹸皿、バスマットなど）を保持できます。

2.2.7道具：バッテリー（別紙３．表第７）

自然物:電気ウナギ最大700ボルトの放電を発し、敵や獲物を気絶させたり殺したりすることができます。 電圧を生成する電気器官は特別な筋肉で構成されています。 バッテリーと同様、電圧はイオンの流れによって生成され、一連の衝撃によって次々と放電されます。 [1]

ツールの使用どの家庭にも、電池で動作する膨大な数の機器 (時計、懐中電灯) があります。

結論：バッテリーは多くの電気製品に不可欠です 家庭用器具、電気が止まってもバッテリーが私たちを救ってくれます！

2.2.8 道具：注射針（別紙３．表第８）

自然物:スズメバチ。スズメバチに刺されました。 スズメバチの針の長さは3 mmを超えず、厚さは0.001 mmです。 スズメバチが危険にさらされると、それを保護のために使用します。 刺された傷は容易に人間の皮膚に吸収され、小さな短剣に変化します。 同時に注射器でもある [1] 。

ツールの使用:静脈内および筋肉内注射。

結論：多くの人は、緊急用に自宅の薬品棚に注射器を保管しています。

結論

作業中に、学生たちはバイオニクスの科学についての理解についてアンケートを受けました。 結局のところ、多くの人はこの科学を知りませんが、答えを選択する際のプロンプトに基づいて、それが何をするのかを想像することができます。

アパート内にあり、本来の目的に使用されている道具も調査されました。 これらの道具や装置は、自然に関する知識を利用して人間によって作成されました。

これが発明の基礎です 結合ダニ動作原理です アントライオンダニ。マンションのリノベーション時に便利な多機能ツールです。 ピンセットくちばしを繰り返す 神使、小さなオブジェクトを扱うときに非常に便利です。 ジャックナイフ肩甲骨のある脚を模倣します フンコロガシ- コンパクトかつ多機能。 安全上の注意事項が守られているキャンプ、旅行、保管、持ち運びの際にはかけがえのないものです。 ドリル、のように 私産卵管で針葉樹のホーンテイルスズメバチ、建設や修理中にさまざまな建築材料（木材、コンクリート、金属）に穴を開けるのに必要で非常に便利です。 クラスプ ベルクロと同じくらい粘着性 ごぼう。 バッグや靴、洋服などを留めるのにとても便利です。 また、子供にとっては靴ひもよりもベルクロの方が扱いやすいため、特に小さな子供の母親にとっては時間を節約できます。 美しいタイルにドリルで穴を開けるのはいつも残念だ、逃げ道 技術的な吸盤。フックや石鹸皿、棚などを接着剤や釘を使わずにしっかりと固定できるので、バスルームには欠かせないものです。 タコ吸盤。 これなしのアパートや家を想像することは不可能です。 電池、時計、電話、懐中電灯など、どこで使用されているかわかりません。 電池の動作原理は電子オルガンと同じです。 電気ウナギ。自宅の薬棚に常備している人も多いでしょう。 注射器緊急支援のため。 最も効果的で最も薄い注射器を生み出すのは、技術ではなく自然です。 スズメバチに刺された。 残念ながら、曲がったり折れたりしない針のような針は、テクノロジーによってまだ生み出されていません。 このような注射器を作ることができれば、たとえばワクチン接種はほとんど痛みを伴わないものになるでしょう。

人間が自然に関する知識をどのように応用して道具を作成するかを研究することによって。 そして、アパートにある道具を調べ、人がそれをどのように使用するかを調べます。 確かに私たちは仮説を確認しました。 人間は日常生活の中で自然が生み出した道具を頻繁に使用しており、それなしでは生きていけません。

作業の結果に基づいて、周囲の世界についての授業で使用できるパンフレットが作成されました。 そして生徒たちに科学、バイオニクスについてのアイデアを与えます。

書誌リスト

1. ボロンツォワ Z.S. 自然のワークショップ。 - M.: 「ファイン アーツ」、1981 - ポストカード 32 枚。

1. ナクティガル V.N. 膨大な知識のシリーズ。 バイオニクス。 - M.: Book World LLC、2003 - 128 p.

Webサイト：

1. ACADEMICの辞書と百科事典https://dic.academic.ru/
2. http://www.microarticles.ru/

3.https://www.google.ru/search?q=symbol+bionics

付録 1。

社会学的調査の質問:

1. 生物学的知識を利用して工学的問題を解決し、技術を開発することを目的とする科学の名前は何ですか?

a) デザイン。 b) 計画を立てる。 c) バイオニクス +

1. 空気力学の創始者 N.E. は何を研究しましたか? ジュコフスキー？ 彼の研究に基づいて、航空が登場しました。

a) 物理学。 b) 造船。

1. 自然界のより高度な航空機には...

a) 昆虫 +; b) 爬虫類。 c) 木の葉

1. コウモリのエコーロケーションの根底にある原理と類推すると、...

b) レーダー。 c) その他のテクノロジー

1. どのような動物が電気活動を持っていますか?

a) 魚 +; b) マウス。 c) モル

1. 医療におけるバイオニクスの使用は...

a) 医薬品の作成。 b) 医療機関の建設。

1. 人々が住む現代の高層ビルはどのような構造を模倣しているのでしょうか？

a) 穀物の茎 +; b) ハーブ。 c) 茂み

1. エッフェル塔の構造の根底にある原理は何ですか?

付録 2.

社会学調査の結果

テーブルNo.1

社会学調査結果比較表

テーブルNo.2

付録 3.