입구인간 생활에서의 생체 공학의 예. 바이오닉스는 자연에서 영감을 얻은 과학입니다. 건축 생체 공학 건물의 특성
생체 공학적 형태는 디자인의 복잡성과 비선형 형태로 구별됩니다.
용어의 출현.
"바이오닉"(그리스어 "bios"-생명)의 개념은 20세기 초에 나타났습니다. 세계적인 의미에서 이는 구조, 형태 및 생명 활동 분석을 기반으로 기술, 기술 및 예술적 문제를 해결하기 위해 자연 형태 구성 패턴의 발견 및 사용에 기반한 과학 지식 분야를 나타냅니다. 생물학적 유기체. 이 이름은 1960년 데이토나에서 열린 심포지엄에서 미국 연구원 J. Steele에 의해 제안되었습니다. - "인공 시스템의 살아있는 프로토타입 - 핵심 새로운 기술", -그 동안 알려지지 않은 새로운 지식 분야의 출현이 통합되었습니다. 이 순간부터 건축가, 디자이너, 건설자 및 엔지니어는 새로운 조형 수단을 찾기 위한 수많은 작업에 직면하게 됩니다.
소련에서는 1980년대 초 1990년대 초까지 존재했던 TsNIELAB 연구소 전문가 팀의 수년간의 노력 덕분에 건축 생체공학이 마침내 건축의 새로운 방향으로 등장했습니다. 이때 Yu. S. Lebedev의 일반 편집하에 이 실험실의 대규모 국제 저자 및 직원 팀의 최종 논문 "Architectural Bionics"(1990)가 출판되었습니다.
따라서 시대는 20세기 중반부터이다. 21세기 초까지. 건축 분야에서는 복잡한 곡선 형태에 대한 관심이 증가하고, 이미 새로운 차원에서 "유기적 건축" 개념이 부활한 것으로 나타났습니다. XIX 후반- 20세기 초, L. 설리반(L. Sullivan)과 F. L. 라이트(F. L. Wright)의 작품. 그들은 살아있는 자연과 마찬가지로 건축 형태도 기능적이어야 하고, 말하자면 “안쪽에서 바깥쪽으로” 발전해야 한다고 믿었습니다.
건축과 자연환경의 조화로운 공생 문제.
최근 수십 년 동안의 기술 발전은 오랫동안 인간의 삶의 방식을 정복해 왔습니다. 단계적으로 인류는 그 상황에서 벗어났습니다. 생태학적 틈새시장지구상의 서식지. 사실 우리는 유리, 콘크리트, 플라스틱으로 만들어진 인공적인 '자연'의 거주자가 되었고, 자연 생태계의 생명과의 양립성은 점점 0에 가까워지고 있습니다. 그리고 인공적인 자연이 살아있는 자연을 차지할수록 자연의 조화에 대한 인간의 필요성은 더욱 분명해집니다. 인류를 '자연의 품으로' 돌려보내고 두 세계 사이의 균형을 회복할 수 있는 가장 가능성 있는 방법은 현대 생체 공학의 발전입니다.
상하이의 사이프러스 빌딩. 건축가: Maria Rosa Cervera & Javier Pioz.
시드니 오페라 하우스. 건축가: Jørn Utzon.
롤렉스 트레이닝 센터. 건축가: 일본 건축국 SANAA.
건축 생체 공학은 부조, 윤곽, 형태 형성 원리 및 외부 세계와의 상호 작용 등 자연에서 최대한 활용하는 혁신적인 스타일입니다. 상하이의 사이프러스 초고층 빌딩, 호주의 시드니 오페라 하우스, 네덜란드의 NMB 은행 보드 빌딩, 일본의 롤렉스 트레이닝 센터 및 과일 박물관 등 전 세계적으로 유명한 건축가들이 생체 공학적 건축 아이디어를 성공적으로 구현했습니다. .
과일박물관. 건축가 : 하세가와 이츠코
과일박물관 내부.
인간이 창조한 건축물에는 언제나 자연 형태의 연속성이 있어 왔습니다. 그러나 건축가가 단순히 자연의 형태를 모방했던 지난 몇 년간 형식주의적 접근 방식과 달리, 현대 생체 공학은 자기 조절 능력, 광합성 능력, 조화로운 공존의 원리 등 살아있는 유기체의 기능적이고 근본적인 특징을 기반으로 합니다. 생체 공학적 건축은 자연과 충돌하지 않는 자연스러운 확장 성격을 지닌 주택을 만드는 것과 관련이 있습니다. 추가 개발생체 공학에는 독립적인 생명 유지 시스템을 갖춘 에너지 효율적이고 편안한 건물인 에코 하우스의 개발 및 창조가 포함됩니다. 이러한 건물의 설계에는 복잡한 엔지니어링 장비가 포함됩니다. 건축시 친환경 자재와 건축구조물을 사용합니다. 이상적으로 미래의 집은 자연 경관에 완벽하게 들어맞고 자연과 조화롭게 존재하는 자율적이고 자립적인 시스템입니다. 현대 건축 바이오닉스는 실질적으로 '에코 건축'이라는 개념과 융합되어 생태학과 직접적인 관련이 있습니다.
살아있는 자연에서 건축으로 이어지는 형태의 형성.
지구상의 모든 생명체는 완벽한 작업 시스템을 갖추고 있습니다. 환경. 그러한 시스템의 생존 가능성은 수백만 년에 걸친 진화의 결과입니다. 살아있는 유기체 구조의 비밀을 밝혀냄으로써 건물 건축에서 새로운 기회를 얻을 수 있습니다.
살아있는 자연의 형태 형성은 가소성과 조합성, 다양한 규칙적인 기하학적 모양과 도형(원, 타원, 마름모, 정육면체, 삼각형, 정사각형, 다양한 종류의 다각형, 극도로 복잡하고 놀랍도록 아름다운 끝없이 다양한 형태)이 특징입니다. 이러한 요소를 결합하여 가볍고 내구성이 뛰어나며 경제적인 구조를 만듭니다. 이러한 구조는 살아있는 유기체 발달의 복잡성과 다단계 진화를 반영합니다.
건축바이오닉스의 관점에서 자연을 연구하는 주요 직위는 생체재료과학과 바이오텍토닉스이다.
생체 재료 과학 연구의 목적은 동물 유기체의 조직, 식물의 줄기와 잎, 거미줄, 호박 더듬이, 나비 날개 등 자연 구조와 그 "파생품"의 다양한 놀라운 특성입니다.
생명공학을 사용하면 모든 것이 더 복잡해집니다. 이 지식 분야에서 연구자들은 살아있는 유기체의 존재 원리만큼 천연 물질의 특성에 관심이 없습니다. 생물 구조론의 주요 문제는 살아있는 자연에서 생물 구조의 작용 원리와 방법을 기반으로 한 새로운 구조의 생성, 살아있는 유기체의 적응 및 성장을 기반으로 한 유연한 구조 시스템의 적응 및 성장 구현입니다.
건축 및 건설 바이오닉스에서는 새로운 건설 기술에 많은 관심을 기울이고 있습니다. 따라서 효율적이고 폐기물이 없는 건설 기술 개발 분야에서 유망한 방향은 계층형 구조를 만드는 것입니다. 아이디어는 심해 연체동물에서 빌려온 것입니다. 내구성이 뛰어난 껍질은 단단한 판과 부드러운 판이 교대로 구성되어 있습니다. 경질판에 균열이 생기면 변형이 연질층에 흡수되어 균열이 더 이상 진행되지 않습니다.
건축 생체 공학 기술.
생체 공학적 건물 개발에 있어 가장 일반적인 현대적 추세 중 몇 가지 예를 들어 보겠습니다.
1. 에너지 효율 주택 - 표준 에너지원에서 에너지 소비가 적거나 에너지 소비가 전혀 없는 건물(에너지 효율 건물).
2. 패시브 하우스(Passive Building) - 패시브 온도 조절(환경 에너지를 이용한 냉난방) 구조입니다. 이러한 주택은 에너지 절약형 건축 자재 및 구조물을 사용하며 실제로 전통적인 난방 시스템이 없습니다.
3. 생물기후학적 건축. 하이테크 스타일의 트렌드 중 하나입니다. 생물 기후 건축의 주요 원칙은 자연과의 조화입니다. "... 사무실로 날아가는 새가 그 안에 있다는 것을 알아 차리지 못하도록." 기본적으로 수많은 생물기후학적 고층 건물이 알려져 있으며, 차단 시스템과 함께 다층 유리(이중 스킨 기술)가 환기와 함께 방음 및 미기후 지원을 제공하기 위해 적극적으로 사용됩니다.
4. 스마트 하우스(지적 빌딩) - 컴퓨터 기술과 자동화의 도움으로 실내와 둘러싸는 구조물의 빛과 열의 흐름이 최적화된 건물입니다.
5. 건강한 집(건강한 건물) - 에너지 절약 기술 및 대체 에너지원의 사용과 함께 천연 건축 자재(흙과 점토, 목재, 돌, 모래 등의 혼합물)를 우선적으로 사용하는 건물 "건강한" 홈 기술에는 유해한 연기, 가스, 방사성 물질 등의 공기 정화 시스템이 포함됩니다.
건축 실습에서 건축 형태를 사용한 역사.
건축 생체공학은 우연히 탄생한 것이 아닙니다. 이는 건축에서 살아 있는 자연 형태의 특정 속성이나 특징을 하나 또는 다른 형태(가장 흔히 연관적이고 모방적)로 사용한 이전 경험의 결과였습니다. 예를 들어 Luxor 및 Karnak에 있는 이집트 사원의 하이포스타일 홀, 수도 및 고대 주문의 기둥, 고딕 양식의 인테리어 대성당 등
에드푸 신전의 하이포스타일 홀의 기둥.
바이오닉 아키텍처에는 자연 경관에 유기적으로 들어맞는 건물과 건축 단지가 포함되는 경우가 많습니다. 예를 들어, 현대 스위스 건축가 Peter Zumthor의 건물이라고 할 수 있습니다. 천연 건축 자재와 함께 산, 언덕, 잔디, 나무 등 이미 존재하는 자연 요소를 실질적으로 수정하지 않고 사용할 수 있습니다. 그의 건물은 땅에서 자라는 것처럼 보이며 때로는 땅과 너무도 합쳐지는 것처럼 보입니다. 주변 자연즉시 감지할 수 없다는 것입니다. 예를 들어 스위스의 온천탕은 외부에서 보면 그냥 녹지처럼 보입니다.
Vals의 목욕탕. 건축가: 피터 줌터(Peter Zumthor).
바이오닉스의 개념 중 하나인 에코하우스의 이미지라는 관점에서 볼 때, 우리에게 친숙한 마을 주택도 바이오닉 건축으로 분류될 수 있습니다. 그것들은 천연 재료로 만들어졌으며, 시골 마을의 구조는 항상 주변 경관과 조화롭게 통합되었습니다(마을의 가장 높은 지점은 교회, 저지대는 주거용 건물 등).
피렌체 대성당의 돔. 건축가: 필리포 브루넬레스키.
건축사에서 이 분야의 출현은 항상 일종의 기술 혁신과 관련이 있습니다. 예를 들어 이탈리아 르네상스 건축가 F. 브루넬레스키는 피렌체 대성당의 돔을 건설하기 위한 프로토타입으로 달걀 껍질을 사용했고 레오나르도 다 빈치는 건축과 군사 건물, 심지어 항공기를 묘사하고 설계할 때 살아있는 자연의 형태를 복사했습니다. "생체 공학적 위치에서" 살아있는 모델의 비행 역학을 연구하기 시작한 최초의 사람은 날개가 펄럭이는 항공기 (ornithopter)를 개발하려고 시도한 Leonardo da Vinci라는 것이 일반적으로 인정됩니다.
구엘 공원의 갤러리. 건축가: 안토니오 가우디.
성가족 대성당(사그라다 파밀리아)의 그리스도 수난 포털.
19세기와 20세기 건설 기술의 발전. 살아있는 자연의 건축을 해석하기 위한 새로운 기술적 가능성을 불러일으켰습니다. 이것은 많은 건축가의 작품에 반영되어 있으며 그중에서도 Antoni Gaudi가 눈에 띕니다. 이는 20세기 건축에서 생물 형태를 널리 사용하는 선구자입니다. A. Gaudi가 설계하고 건축한 주거용 건물, Güell Monastery, 바르셀로나의 유명한 "Sagrada Familia"(성가족 대성당, 높이 170m)는 여전히 탁월한 건축 걸작으로 남아 있으며 동시에 가장 재능 있고 건축적 자연 형태의 동화, 즉 적용과 발전의 특징적인 예입니다.
카사 밀라 다락방 바닥. 건축가: 안토니오 가우디.
카사 바트요 갤러리의 아치형 금고. 건축가: 안토니오 가우디.
A. Gaudi는 자연과 마찬가지로 건축에도 복사할 곳이 없다고 믿었습니다. 결과적으로 그의 구조는 매우 복잡합니다. 그의 건물에서는 두 개의 동일한 부분을 찾을 수 없습니다. 기둥은 나무껍질과 잎이 있는 야자나무 줄기를 묘사하고, 계단 난간은 식물 줄기를 모방하고, 아치형 천장은 나무 왕관을 재현합니다. 그의 작품에서 가우디는 포물선형 아치, 초나선형, 경사 기둥 등을 사용하여 건축가와 엔지니어 모두의 건축학적 환상을 능가하는 기하학적 구조를 갖춘 건축물을 만들었습니다. A. Gaudí는 공간적으로 구부러진 형태의 생물 형태학적 디자인 특성을 사용한 최초의 사람 중 한 명으로, 그는 작은 벽돌 계단의 쌍곡선 포물면 형태로 구현했습니다. 동시에 가우디는 단순히 자연물을 복사한 것이 아니라 자연의 형태를 창의적으로 해석하여 비율과 대규모 리듬 특성을 수정했습니다.
프로토바이오닉 건물의 의미론적 범위가 매우 인상적이고 정당해 보인다는 사실에도 불구하고 일부 전문가는 단순히 자연 형태를 반복하거나 천연 재료로 만든 것이 아니라 설계에 살아있는 자연의 구조와 원리를 포함하는 건물만 건축 바이오닉으로 간주합니다. .
에펠탑 건설. 엔지니어: 구스타브 에펠.
브릿지 프로젝트. 건축가: 파올로 솔레리.
이 과학자들은 인간 경골의 구조를 정확하게 복제한 교량 엔지니어 A. G. 에펠의 300m 에펠탑과 말아올린 시리얼 잎을 연상시키는 건축가 P. 솔레리의 교량 프로젝트와 같은 건물을 프로토바이오닉이라고 부르기를 선호합니다. 식물 줄기 등의 하중 재분배 원리를 바탕으로 개발되었습니다.
Krylatskoye의 사이클링 트랙. 건축가: N. I. Voronina 및 A. G. Ospennikov.
러시아에서는 살아있는 자연의 법칙을 빌려 "페레스트로이카 이전" 시대의 건축물을 만들었습니다. 예를 들면 모스크바의 Ostankino 라디오 및 TV 타워, 올림픽 시설(Krylatskoye의 자전거 트랙), Mira Avenue의 실내 경기장 멤브레인 덮개, Leningrad의 범용 스포츠 및 엔터테인먼트 홀, Baku Primorsky Park의 레스토랑 및 그 연결 등이 있습니다. Frunze시-Bermet 레스토랑 등
건축 생체공학 분야에서 활동하는 현대 건축가 중에는 Norman Foster(http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Santiago Calatrava(http://www.calatrava.com/#)가 있습니다. /선정) 눈에 띄는 %20works/Architecture?mode=english), Nicholas Grimshaw (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Ken Young (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html) ), Vincent Calebo(http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.html) 등
생체공학에 관심이 있는 부분이 있다면, 저희에게 편지를 보내주시면 더 자세히 알려드리겠습니다!
건축국 "인테라".
생체공학(그리스어에서 비온- 생명의 요소, 말 그대로 - 생활), 생물학과 기술에 접한 과학으로 유기체의 구조와 중요한 기능을 모델링하는 것을 기반으로 공학 문제를 해결합니다.
최근에는 인간이 살아있는 자연의 "비밀"을 배우도록 돕는 것이 목표인 생체공학 과학이 탄생했습니다(1960년). 자연은 유난히 완벽한 생활 메커니즘을 만들어냈습니다. 과학자들은 돌고래, 고래, 오징어, 거미, 두더지, 캥거루의 움직임 속도와 원리, 새와 곤충의 비행 기술, 파리, 개구리의 시각 기관, 해파리의 청각 기관의 특징, 반향측정기의 "비밀" 박쥐, 방울뱀 온도 측정기 등 등등.
Bionics는 항공기 및 조선, 우주 비행, 기계 공학, 건축, 항법 장비 제작, 광업 등과 같은 분야에서 응용 분야를 찾았습니다.
건설 및 산업 분야의 생체 공학
이미 실용적인 목적으로 구현된 생체 공학의 몇 가지 구체적인 성과를 고려해 보겠습니다.
펭귄은 눈 위를 미끄러지듯 움직이며 오리발로 밀어냅니다. 스노모빌도 같은 원리로 개발되었습니다 Gorky Polytechnic Institute에서. 바닥이 넓은 눈 위에 누워도 틀에 박히지 않고 미끄러지거나 끼지 않습니다.
전 세계 조선소들은 현대 선박의 칼 모양 뱃머리보다 물 속에서 움직이는 데 더 적합한 배 모양의 고래 머리 모양에 오랫동안 관심을 기울여 왔습니다. 기존 선박에 비해 고래류 증기선은 더 경제적이었습니다.
원뿔 모양은 나무의 면류관과 줄기, 버섯의 구조에서 발견됩니다. 이것이 바로 석탄 채굴 콤바인의 형태입니다. 풍하중과 중력에 저항하는 최적의 형상입니다. 건축가는 원뿔 모양의 구조물(Ostankino TV 타워)을 자주 사용합니다.
자연이 만들어낸 구조는 지금까지 인간이 할 수 있었던 것보다 훨씬 완벽하다.
지하에 사는 동물의 세계는 풍부하고 다양합니다. 지렁이와 두더지는 지하 통로를 만드는 데 놀라운 적응력을 가지고 있습니다.
지하 굴착 장치를 만들 때 큰 관심을 갖고 있습니다. 예를 들어, 두더지처럼 지하로 이동하면서 매끄럽고 조밀한 벽으로 이루어진 터널을 뚫는 독창적인 모델이 개발되었습니다.
바이오닉스는 양서류의 뒷다리 구조 원리를 따랐다. 이를 오리발 등의 아이템에 구현함으로써.
이는 인간이 생물학적 모델을 적용하는 방법에 대한 몇 가지 예일 뿐입니다. 그러나 동물은 인간이 사용하거나 사용할 수 있는 다른 많은 특성도 가지고 있습니다. 박쥐의 초음파 시각, 돌고래의 반향정위(20~30m 거리에서 돌고래는 직경 4mm의 펠릿이 있는 위치를 정확하게 나타냅니다) 쓰러뜨리다).
2003년 10월 24일, 금요일, 18:10, 모스크바 시간
지난 10년 동안 현대 기술을 통해 전례 없는 정확도로 미니어처 자연 구조물을 복사할 수 있게 되면서 생체공학은 새로운 개발에 대한 강력한 자극을 받았습니다. 동시에 현대 생체 공학은 과거의 개방형 디자인이 아니라 자연 유사체, 로봇 공학 및 인공 장기를 복사하는 신소재 개발과 크게 관련되어 있습니다.생체공학의 개념은 결코 새로운 것이 아니다. 예를 들어, 3000년 전에 중국인들은 곤충으로 비단을 만드는 방법을 채택하려고 했습니다. 그러나 20세기 말에 생체 공학은 두 번째 바람을 발견했습니다. 현대 기술은 전례 없는 정확도로 미니어처 자연 구조물을 복사하는 것을 가능하게 했습니다. 그래서 몇 년 전 과학자들은 거미의 DNA를 분석하고 부드러운 거미줄의 인공 유사물인 케블라(Kevlar)를 만들 수 있었습니다. 이 리뷰 자료는 현대 생체 공학의 몇 가지 유망한 분야를 나열하고 자연에서 차용한 가장 유명한 사례를 제시합니다.
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인간 공학적 구조와 자연이 창조한 구조의 주요 차이점은 후자의 놀라운 에너지 효율성입니다. 수백만 년에 걸쳐 개선되고 진화하면서 살아있는 유기체는 최소한의 에너지를 사용하여 살고, 움직이고, 번식하는 법을 배웠습니다. 이 현상은 동물의 독특한 신진대사와 동물 간의 최적의 에너지 교환에 기초합니다. 다양한 형태로삶. 따라서 자연에서 엔지니어링 솔루션을 빌려 현대 기술의 에너지 효율성을 크게 높일 수 있습니다.
천연재료는 가격이 매우 저렴하고 양이 풍부하며, 그 '품질'은 인간이 만든 것보다 훨씬 좋습니다. 따라서 녹용의 소재는 인간이 개발할 수 있었던 최고의 세라믹 복합재보다 훨씬 더 강합니다. 동시에 사람들은 특정 초강력 물질을 얻기 위해 다소 "멍청한" 에너지 집약적 과정을 사용하며, 자연은 훨씬 더 지능적이고 효율적인 방식으로 물질을 만듭니다. 이를 위해 주변 천연 물질(설탕, 아미노산, 염)이 사용되지만, 많은 경우 아직 접근할 수 없는 독창적인 설계 및 엔지니어링 솔루션, 초효율 유기 촉매 등 "노하우"를 사용합니다. 인간의 이해. 바이오닉스는 자연의 노하우를 연구하고 복사합니다.
생체공학(영어 이름 - "생체모방")은 자연에서 귀중한 아이디어를 빌려 엔지니어링 및 디자인 솔루션과 새로운 정보 기술의 형태로 구현하는 유망한 과학 기술 방향입니다. 안건 생체공학다른 이름으로 알려져 있음: 예를 들어 미국에서는 일반적으로 사용되는 용어 "생체모방"하지만 가끔 그들은 다음과 같이 이야기합니다. 생물발생. 이 유망한 과학 및 기술 방향의 본질은 자연에서 귀중한 아이디어를 빌려 독창적인 엔지니어링 및 설계 솔루션과 새로운 정보 기술의 형태로 구현하는 것입니다. 지난 10년 동안 생체공학은 새로운 발전을 위한 중요한 자극을 받았습니다. 이는 현대 기술이 기가 및 나노 수준으로 이동하고 있으며 전례 없는 정확도로 미니어처 자연 구조를 복사할 수 있게 되었기 때문입니다. 현대 생체 공학은 주로 천연 유사체, 로봇 공학 및 인공 장기를 복사하는 신소재 개발과 관련이 있습니다. |
또한 자연 구조물의 디자인은 자연적으로 효과적이라고 주장하는 것을 디자인하려는 인간의 시도와 비교할 수 없습니다. 생물학적 물체(예: 성숙한 나무)의 모양은 일반적으로 우호적(예: 숲에 있는 다른 나무의 지원)과 공격적인 환경에 대한 수년간의 노출을 고려하여 오랜 적응 과정의 결과로 생성됩니다. 요인. 성장과 발달 과정에는 세포 수준에서의 상호작용적 조절이 포함됩니다. 이 모든 것이 전체에 걸쳐 제품의 놀라운 내구성을 보장합니다. 수명주기. 성형 과정에서의 이러한 적응성은 생체 공학이라고 불리는 독특한 적응 구조의 생성으로 이어집니다. 지능형 시스템. 동시에 우리 업계는 환경과 상호 작용하고 속성을 변경하여 적응할 수 있는 지능형 시스템을 만드는 기술에 아직 접근할 수 없습니다.
현재 과학자들은 최소한 환경에 대한 적응성을 최소화한 시스템을 설계하려고 노력하고 있습니다. 예를 들어, 현대 자동차에는 개별 구성 요소의 하중을 측정하고 타이어 공기압을 자동으로 변경하는 등의 기능을 수행하는 수많은 센서가 장착되어 있습니다. 그러나 개발자와 과학은 이 긴 여정의 시작에 불과합니다.
지능형 시스템의 전망은 흥미롭습니다. 완벽한 지능형 시스템예를 들어 구조의 특정 부분에 누락된 재료를 추가하거나 개별 구성 요소의 화학적 조성을 변경하는 등 다양한 방법으로 자체 디자인을 독립적으로 개선하고 모양을 변경할 수 있습니다. 하지만 사람들은 자연으로부터 배울 만큼 충분한 관찰력과 지능을 갖고 있을까요?
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20세기 후반 과학계에 등장한 바이오닉스? 바이오닉스는 자연 시스템의 관찰 자료를 기반으로 현대 기술을 창조합니다.
영어로 번역된 "생체공학"이라는 단어는 "살아있는 유기체에 대한 지식"을 의미합니다. 앞서 언급했듯이 주요 임무는 살아있는 자연의 패턴을 식별하고 이를 시스템에 적용하는 것입니다. 인간 활동. 처음으로 생체 공학의 문제점, 그 목표 및 기능이 미국 데이토나 심포지엄에서 확인되었습니다. 그러다가 1960년에는 생물학적 메커니즘만이 기술 발전의 진정한 원형이 될 수 있다는 주장이 과감하게 제기되었습니다.
생체공학의 주요 문제점과 과제
- 획득한 지식을 차량, 컴퓨팅 등 최신 기술 성과 창출의 기초로 사용하기 위해 살아있는 유기체의 개별 시스템 및 기관(예: 신경계, 심장 또는 피부)의 기능 및 특성을 관찰하고 연구합니다.
- 살아있는 유기체의 생체 에너지 잠재력을 연구하여 에너지를 절약하기 위해 근육처럼 작용할 수 있는 엔진을 만듭니다.
- 새로운 세제 및 의약품 생산을 위한 화학산업 발전을 위한 생화학적 합성과정을 연구합니다.
생체 공학과 인간 지식의 다른 영역 사이의 관계
“바이오닉스는 많은 기술(전자, 운송, 정보 기술)과 자연 과학(의학, 생물학, 화학)을 연결하는 연결 고리로 간주됩니다.”
전문가들은 합리적인 목적을 위해 기존 지식의 전체를 특정 통일체로 결합한다고 주장합니다. 실용적인 응용 프로그램위해 가장 필요한 과정입니다 현대 세계. 생체 공학은 개별 지식 분야의 전문화가 강화되어 과학의 생명력이 박탈되었을 때 나타났습니다.
따라서 생물학의 생체공학은 습득한 지식을 수학, 기술 및 화학과의 질적 결합에 적용할 수 있도록 하는 필수 구성 요소입니다. 정보, 기술 및 천연 자원 간의 유사한 연결을 설정하는 것은 생체 공학 연구의 필수적인 부분입니다.
가장 넓은 의미에서 생체공학이 자연으로부터 “빌려오는” 수단이라면 기발한 아이디어최신 과학 발전의 경우 좁은 의미에서 이 과학을 생물학과 항공학, 사이버네틱스, 재료 과학, 건설, 비즈니스, 의학, 화학, 건축, 심지어 예술 사이의 매우 긴밀한 연결로 말할 수 있습니다. 생체 공학 전문가는 진화를 통해 기존의 물질과 새로 업데이트된 물질과 인류의 발전이 제공하는 기술적 능력을 적절하게 비교할 수 있으려면 과도한 관찰력과 분석 정신을 갖추어야 합니다.
생체 공학의 좁은 의미에 대한 대화를 계속하면서 우리는 생산에 사용할 천연 자원과 광물을 추출하는 최신 방법 개발과 같은 작업에 대해 이야기할 수 있습니다.
생체공학은 자연이 우리에게 제공하는 것을 더 좋고 더 합리적으로 사용하는 방법에 대한 과학이라는 사실에도 불구하고, 그 기본 기능 중 하나는 사회의 지속적인 발전을 위한 무한한 자원과 아이디어의 원천으로서 천연 물질을 보호하는 것입니다. 이를 달성하기 위해 생체 공학 전문가는 세 가지 주요 접근 방식을 사용합니다.
- 기능적 수학적 프로그램 접근 방식(진행 중인 프로세스의 다이어그램, 구조, 기원 및 결과 연구) 이 접근 방식을 사용하면 기존 도구를 사용하여 새로운 모델을 구성할 수 있습니다.
- 물리화학적 접근(생화학적 과정 연구). 이 접근법은 연구자에게 연구된 메커니즘을 사용하여 새로운 물질을 합성할 수 있는 기회를 제공합니다.
- 역모델링이라고 불리는 기술 프레임워크에서 생물학적 시스템을 직접 적용하는 것입니다. 이전 접근 방식에서 생물학적 재료를 사용하여 새로운 기술적 수단을 만드는 것에 대해 이야기했다면 여기서는 생물학적 환경에서 답변과 필요한 자원을 검색하여 문제와 기술적 문제를 해결하는 것에 대해 이야기할 수 있습니다.
따라서 생체 공학 과학이 무엇을 연구하는지에 대한 질문에 가장 잘 대답하는 방법은 다음과 같습니다. 바이오닉스는 과학적 진보를 촉진하고 동시에 기존 천연자원을 보존하기 위해 존재의 생물학적 측면과 기술 진보를 연결하는 방법, 수단 및 가능성을 찾는 것입니다.
스툴니코프 맥심
"바이오닉스 - 가장 큰 가능성의 과학"이라는 주제에 대한 연구 작업
다운로드:
시사:
지역 과학 및 실무 회의
지역 청소년 포럼의 틀 내에서
"미래는 우리다!"
자연과학 방향(물리, 생물학)
주제에 대한 연구 작업
"바이오닉스 - 최고의 가능성을 지닌 과학"
사라토프 지역 페트로프스크의 시 예산 교육 기관 "조직화된 학교 No. 7"
리더:
필야니나 올가 알렉산드로브나,
화학 및 생물학 교사
게라시모바 나탈리아 아나톨레브나,
수학과 물리학 교사,
페트로프스크
2014년 4월
- 서문 3-4페이지
- 고대부터 현대까지. 5-6페이지
- 생체공학 섹션:
3.1. 건축 및 건설 바이오닉스; 6-8페이지
3.2. 생체역학; pp.8-12
3.3. 신경생체공학. pp.13-14
4. “자연에서 본” 크고 작은 것들. 14~15페이지
5. 결론 16페이지
6. 문헌 및 인터넷 자원 활용. 16페이지
새 -
활동적인
수학 법칙에 따르면
도구,
무엇을 하려면,
인간의 힘으로...
레오나르도 다빈치.
한 번의 점프로 자동차 위로 날아가고, 스파이더맨처럼 움직이고, 수 킬로미터 떨어진 적을 발견하고, 손으로 강철 빔을 구부리고 싶습니까? 우리는 그렇다고 가정해야 합니다. 그러나 아쉽게도 이것은 비현실적입니다. 지금으로서는 비현실적입니다...
세상이 창조된 이래로 인간은 왜 물이 젖는지, 왜 밤이 지나면 낮이 오는지, 왜 꽃향기가 나는지 등에 대해 많은 관심을 가져왔습니다. 당연히 인간은 이에 대한 설명을 찾으려고 노력했습니다. 그러나 그가 더 많이 배울수록 그의 마음에는 더 많은 질문이 생겼습니다. 사람이 새처럼 날 수 있고, 물고기처럼 수영할 수 있는지, 동물은 폭풍의 접근, 임박한 지진, 다가오는 화산 폭발에 대해 어떻게 "알" 수 있습니까? , 인공지능을 만드는 것이 가능할까요?
"왜"라는 질문이 많이 있습니다. 이러한 질문은 과학적으로 해석되지 않아 허구와 미신이 발생하는 경우가 많습니다. 이를 위해서는 물리학과 화학, 천문학과 생물학, 지리와 생태학, 수학과 기술, 의학과 우주 등 다양한 분야에 대한 좋은 지식이 필요합니다.
모든 것을 결합하고 부조화를 결합할 수 있는 과학이 있습니까? 그것이 존재한다는 것이 밝혀졌습니다!
안건 내 연구 – 생체공학 과학 – “ BIO Logia' 및 'Tech NIKA'.
연구 작업의 목적:생체 공학 과학의 출현 필요성, 그 능력 및 적용 한계.
이렇게하려면 행을 넣을 수 있습니다작업:
1. "생체공학"이 무엇인지 알아보세요.
2. 고대부터 현대까지, 그리고 다른 과학과의 관계까지 "바이오닉스" 과학 발전의 역사를 추적합니다.
3. 생체 공학의 주요 부분을 식별하십시오.
4. 우리가 자연에 감사해야 할 것: 생체 공학의 열린 가능성과 신비.
연구 방법:
이론적 인:
- 과학 기사, 주제에 관한 문헌 연구.
현실적인:
관찰;
일반화.
실용적인 중요성.
우리 모두는 자연이 만들어낸 법칙에 따라 자연 속에서 살고 있기 때문에 내 작업은 다양한 학생과 교사에게 유용하고 흥미로울 것이라고 생각합니다. 자연의 모든 힌트를 기술로 변환하고 그 비밀을 밝히려면 사람이 지식을 능숙하게 습득해야합니다.
고대부터 현대까지
살아있는 유기체와 기술 장치의 결합 가능성을 연구하는 응용과학인 바이오닉스는 오늘날 매우 빠른 속도로 발전하고 있습니다.
자연이 우리에게 부여한 능력을 능가하는 능력을 갖고자 하는 욕구는 모든 사람의 마음 깊은 곳에 자리 잡고 있습니다. 피트니스 트레이너나 성형외과 의사라면 누구나 이를 확인할 것입니다. 우리 몸은 놀라운 적응력을 갖고 있지만, 할 수 없는 일도 있습니다. 예를 들어, 우리는 귀가 닿지 않는 사람들과 대화하는 방법을 모르고 날 수 없습니다. 이것이 바로 우리에게 전화와 비행기가 필요한 이유입니다. 불완전함을 보완하기 위해 사람들은 오랫동안 다양한 "외부" 장치를 사용해 왔지만 과학의 발달과 함께 도구는 점차 작아지고 우리에게 더 가까워졌습니다.
또한 신체에 무슨 일이 생기면 의사가 가장 현대적인 의료 기술을 사용하여 "수리"를 수행한다는 것을 누구나 알고 있습니다.
이 두 가지 간단한 개념을 종합하면 인류 진화의 다음 단계에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다. 미래에 의사들은 "손상된" 또는 "고장난" 유기체를 복원할 수 있을 뿐만 아니라 사람들을 적극적으로 개선하여 자연이 관리하는 것보다 더 강하고 빠르게 만들 것입니다. 이것이 바로 생체 공학의 본질이며, 오늘날 우리는 새로운 유형의 인간 출현의 문턱에 서 있습니다. 아마도 우리 중 한 명이 그렇게 될 것입니다...
레오나르도 다빈치는 생체 공학의 창시자로 간주됩니다. 그의 항공기 그림과 다이어그램은 새의 날개 구조를 기반으로 했습니다. 우리 시대에는 Leonardo da Vinci의 그림에 따르면 모델링이 반복적으로 수행되었습니다.조각목 (그리스어 órnis, 성별 órnithos - 새 및 pterón - 날개에서 유래),플라이휠 , 날개가 펄럭이는 공기보다 무거운 항공기). 예를 들어, 생물 중에서 새는 날개를 퍼덕이는 동작을 사용하여 날아갑니다.
현대 과학자들 사이에서는 Osip M.R. Delgado라는 이름을 지을 수 있습니다.
그는 무선 전자 장치의 도움으로 동물의 신경학적, 신체적 특성을 연구했습니다. 그리고 이를 토대로 살아있는 유기체를 제어하는 알고리즘을 개발하려고 노력했습니다.
생체공학 (그리스어 Biōn - 생명의 요소, 말 그대로 - 생활), 생물학과 기술에 접한 과학으로, 유기체의 구조와 중요한 기능을 모델링하는 것을 기반으로 공학 문제를 해결합니다. 생체 공학은 생물학, 물리학, 화학, 사이버네틱스 및 공학 과학(전자, 항해, 통신, 해양 문제 등)과 밀접한 관련이 있습니다. /BSE.1978/
생체 공학의 공식적인 탄생 연도는 다음과 같이 간주됩니다. 1960년 생체 공학 과학자들은 통합 기호로 연결된 메스와 납땜 인두를 엠블럼으로 선택했으며 그들의 모토는 "살아있는 프로토타입은 신기술의 핵심이다».
많은 생체 공학 모델은 기술적 구현을 받기 전에 컴퓨터에서 생활을 시작합니다. 컴퓨터 프로그램– 생체 공학 모델.
오늘날 생체공학에는 여러 가지 방향이 있습니다.
생체공학 섹션
- 건축 및 건설 바이오닉스.
건축 및 건설 생체 공학의 놀라운 예 - 완료시리얼 줄기의 구조 비유그리고 현대적인 고층 건물. 곡물 식물의 줄기는 꽃차례의 무게로 인해 부러지지 않고 무거운 하중을 견딜 수 있습니다. 바람이 그들을 땅으로 구부리면 수직 위치를 빠르게 회복합니다. 비밀은 무엇입니까? 그 구조는 현대 고층 건물의 디자인과 유사하다는 것이 밝혀졌습니다.공장 파이프 - 공학적 사고의 최신 성과 중 하나입니다.
유명한 스페인 건축가 M.R. 생체 공학의 적극적인 지지자인 Cervera와 H. Ploz는 1985년부터 "동적 구조"를 연구하기 시작했으며, 1991년에는 "건축 혁신 지원 협회"를 조직했습니다. 건축가, 엔지니어, 디자이너, 생물학자, 심리학자를 포함한 그들의 리더십 아래 그룹이 프로젝트를 개발했습니다.수직형 바이오닉 타워 시티" 15년 안에 상하이에 타워 도시가 나타날 것입니다(과학자에 따르면 20년 안에 상하이 인구는 3천만 명에 이를 수 있습니다). 타워 시티는 10만 명을 대상으로 설계되었으며, 이 프로젝트는 "목조 건축 원리"를 기반으로 합니다.
타워 도시는 다음과 같은 모양을 갖게 됩니다.사이프러스 높이는 1128m이고 밑면 둘레는 133x100m이고 가장 넓은 지점은 166x133m입니다. 타워는 300층으로 구성되며 80층의 12개 수직 블록에 위치하게 됩니다.
프랑스 혁명 100주년을 맞아 파리에서 세계박람회가 열렸다. 이번 전시회 부지에는 위대함을 상징하는 탑을 세울 계획이었습니다. 프랑스 혁명, 최신 기술 발전. 700개 이상의 프로젝트가 대회에 제출되었으며, 그중 최고 작품은 교량 엔지니어인 Alexandre Gustave 에펠의 프로젝트로 인정되었습니다. 19세기 말, 창조자의 이름을 딴 이 탑은 그 개방성과 아름다움으로 전 세계를 놀라게 했습니다. 300m 높이의 타워는 일종의 파리의 상징이 되었습니다. 알려지지 않은 아랍 과학자의 그림에 따라 탑이 지어졌다는 소문이 돌았습니다. 그리고 반세기가 지난 후에야 생물학자와 엔지니어들은 예상치 못한 발견을 했습니다.에펠탑 큰 것의 구조를 정확히 반복합니다.경골 , 인체의 무게를 쉽게 견딜 수 있습니다. 하중을 받는 표면 사이의 각도도 일치합니다. 이것은 또 다른 것입니다 예시적인 예생체공학이 작동 중입니다.
건축 및 건설 바이오닉스에서는 새로운 건설 기술에 많은 관심을 기울이고 있습니다. 예를 들어, 효율적이고 폐기물이 없는 건설 기술 개발 분야에서 유망한 방향은 다음과 같습니다.계층 구조. 아이디어는 다음에서 빌려왔습니다.심해 연체동물. 널리 퍼져 있는 전복과 같이 내구성이 뛰어난 껍질은 단단한 판과 부드러운 판이 교대로 구성되어 있습니다. 경질판에 균열이 생기면 변형이 연질층에 흡수되어 균열이 더 이상 진행되지 않습니다. 이 기술은 자동차를 덮는 데에도 사용될 수 있습니다.
2. 생체역학
자연 탐지기. 라이브 기압계 및 지진계.
생체 공학 분야의 가장 발전된 연구는 탐지, 항법 및 방향 지정을 위한 생물학적 수단의 개발입니다. 고등 동물과 인간의 뇌 기능과 구조를 모델링하는 것과 관련된 일련의 연구; 생체전기 제어 시스템의 개발과 "인간-기계" 문제에 대한 연구. 이들 영역은 서로 밀접하게 연관되어 있습니다. 현재의 기술 발전 수준에서 자연이 인간보다 훨씬 앞서 있는 이유는 무엇입니까?
새, 물고기, 곤충이 날씨 변화에 매우 민감하고 정확하게 반응한다는 것은 오랫동안 알려져 왔습니다. 제비의 낮은 비행은 뇌우를 예고합니다. 해안 근처에 해파리가 쌓이면 어부들은 낚시를 할 수 있다는 것을 알게 되고 바다는 고요해질 것입니다.
동물 - "생물시놉틱스"본질적으로 고유한 극도로 민감한 "장치"가 부여됩니다. 생체공학의 임무는 이러한 메커니즘을 찾는 것뿐만 아니라 그 작용을 이해하고 이를 재현하는 것입니다. 전자 회로, 장치, 구조.
단지 탐험 네비게이션 시스템이동하는 동안 수천 킬로미터를 이동하고 산란, 월동 및 병아리 양육을 위해 제자리로 정확하게 돌아오는 물고기와 새는 매우 민감한 추적, 안내 및 개체 인식 시스템의 개발에 기여합니다.
많은 살아있는 유기체에는 인간이 가지고 있지 않은 분석 시스템이 있습니다. 예를 들어, 메뚜기의 12번째 더듬이 부분에는 적외선을 감지하는 결절이 있습니다. 상어와 가오리는 머리와 몸 앞쪽에 0.10C의 온도 변화를 감지하는 채널이 있습니다. 달팽이, 개미, 흰개미는 방사능 방사선을 감지하는 장치를 가지고 있습니다. 많은 사람들이 자기장의 변화에 반응합니다(주로 장거리 이동을 하는 새와 곤충). 올빼미, 박쥐, 돌고래, 고래 및 대부분의 곤충은 적외선 및 초음파 진동을 감지합니다. 벌의 눈은 자외선에 반응하고 바퀴벌레는 적외선에 반응합니다.
방울뱀의 열에 민감한 기관은 0.0010C의 온도 변화를 감지합니다. 물고기의 전기 기관(가오리, 전기 뱀장어)은 0.01 마이크로볼트의 전위를 감지하고, 많은 야행성 동물의 눈은 단일 양자의 빛에 반응하며, 물고기는 물 속 물질 농도의 변화를 감지합니다. 1mg/m3(=1 µg/l).
우주에는 더 많은 방향 시스템이 있으며 그 구조는 아직 연구되지 않았습니다. 꿀벌과 말벌은 태양에 의해 방향이 잘 잡혀 있고 수컷 나비 (예 : 밤 공작 눈, 죽음의 머리 매 나방 등)가 찾습니다. 10km 거리에 있는 암컷. 바다거북과 많은 물고기(장어, 철갑상어, 연어)는 자신의 고향 해안에서 수천 킬로미터를 헤엄쳐 알을 낳고 인생 여정을 시작한 곳으로 알을 낳기 위해 돌아옵니다. 그들은 별과 태양에 의한 먼 거리와 냄새(해안 해수의 화학적 성질)에 의한 가까운 두 가지 방향 시스템을 가지고 있다고 가정합니다.
일반적으로 박쥐는 작으며 솔직히 말해서 우리 중 많은 사람들에게 불쾌하고 혐오스러운 생물입니다. 그러나 그들을 편견으로 대하는 일이 일어났는데, 그 기초는 일반적으로 사람들이 영과 악령을 믿었을 때 발전한 다양한 종류의 전설과 신념입니다.
박쥐는 생물음향학 과학자들에게 독특한 물체입니다. 그녀는 장애물에 부딪히지 않고 완전한 어둠 속에서도 완전히 자유롭게 탐색할 수 있습니다. 또한 시력이 좋지 않은 박쥐는 작은 곤충을 즉석에서 감지하고 잡으며 날아 다니는 모기와 바람에 돌진하는 얼룩, 식용 곤충과 맛없는 무당 벌레를 구별합니다.
이탈리아 과학자 Lazzaro Spallanzani는 1793년에 처음으로 박쥐의 특이한 능력에 관심을 갖게 되었습니다. 처음에 그는 다양한 동물들이 어둠 속에서 어떤 방식으로 길을 찾는지 알아내려고 노력했습니다. 그는 올빼미와 다른 야행성 생물이 어둠 속에서도 잘 볼 수 있다는 사실을 확립했습니다. 사실, 완전한 어둠 속에서 그들 역시 무력하게 됩니다. 그러나 그가 박쥐를 대상으로 실험을 시작했을 때, 그는 그러한 완전한 어둠이 박쥐에게는 방해가 되지 않는다는 것을 발견했습니다. 그런 다음 Spallanzani는 더 나아갔습니다. 그는 단순히 여러 박쥐의 시력을 박탈했습니다. 그리고 뭐? 이것은 그들의 행동에 아무것도 바꾸지 않았습니다. 그들은 눈이 있는 사람들만큼 곤충을 사냥하는 데 탁월했습니다. Spallanzani는 실험용 쥐의 위를 열었을 때 이것을 확신하게 되었습니다.
미스터리에 대한 관심이 커졌습니다. 특히 Spallanzani가 스위스 생물 학자 Charles Jurin의 실험에 대해 알게 된 후 1799 년에 박쥐는 시력 없이도 할 수 있지만 심각한 청력 손상은 치명적이라는 결론에 도달했습니다. 특수 구리관으로 귀를 막자마자, 그들은 길에 나타나는 모든 장애물에 맹목적으로 무작위로 부딪히기 시작했습니다. 이와 함께 다양한 실험을 통해 시각, 촉각, 후각 및 미각 기관의 기능 장애가 박쥐의 비행에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.
Spallanzani의 실험은 의심할 여지 없이 인상적이었지만 시대를 확실히 앞선 것이었습니다. Spallanzani는 과학적으로 매우 정확한 주요 질문에 답할 수 없었습니다. 청각이나 시각이 아니라면 이 경우 박쥐가 우주에서 그렇게 잘 탐색하는 데 도움이 되는 것은 무엇입니까?
그 당시 그들은 초음파에 대해 전혀 몰랐고, 동물이 귀와 눈뿐만 아니라 다른 지각 기관(시스템)을 가질 수 있다는 것도 몰랐습니다. 그건 그렇고, 일부 과학자들이 Spallanzani의 실험을 설명하려고 시도한 것은 이러한 정신이었습니다. 그들은 박쥐가 미묘한 촉각을 가지고 있으며 그 기관은 아마도 날개 막에 있을 것이라고 말합니다...
결과적으로 Spallanzani의 실험은 오랫동안 잊혀졌습니다. 100여 년이 지난 우리 시대에야 과학자들이 스스로 불렀던 소위 "박쥐의 스팔란자니아 문제"가 해결되었습니다. 이는 전자 기반의 새로운 연구 도구의 등장으로 가능해졌습니다.
하버드 대학교 물리학자 G. 피어스(G. Pierce)는 박쥐가 인간의 귀로 들을 수 있는 한계점을 넘어서는 소리를 낸다는 사실을 발견했습니다.
공기역학적 요소.
현대 공기 역학의 창시자 N. E. Zhukovsky는 새의 비행 메커니즘과 새가 공중으로 날아갈 수 있는 조건을 신중하게 연구했습니다. 새 비행에 대한 연구를 바탕으로 항공이 등장했습니다.
곤충은 자연에서 훨씬 더 발전된 비행 기계를 가지고 있습니다. 비행 효율성, 상대 속도 및 기동성 측면에서 본질적으로 동등하지 않습니다. 창조의 아이디어 항공기곤충 비행의 원리를 기반으로 한 는 허가를 기다리고 있습니다. 비행 중에 유해한 진동이 발생하는 것을 방지하기 위해 빠르게 나는 곤충의 날개 끝에는 키틴질의 두꺼워진 부분이 있습니다. 항공기 설계자는 이제 항공기 날개에 유사한 장치를 사용하여 진동 위험을 제거합니다.
제트 추진.
비행기, 로켓 및 우주선에 사용되는 제트 추진력은 문어, 오징어, 오징어와 같은 두족류의 특징이기도 합니다. 오징어의 제트 추진력은 기술 분야에서 가장 큰 관심 대상입니다. 본질적으로 오징어는 근본적으로 다른 두 가지 추진 메커니즘을 가지고 있습니다. 천천히 움직일 때에는 주기적으로 휘어지는 커다란 다이아몬드 모양의 지느러미를 사용한다. 빠르게 던지기 위해 동물은 제트 추진력을 사용합니다. 근육 조직 - 맨틀은 연체동물의 몸을 모든 면에서 둘러싸고 있으며, 그 부피는 몸 부피의 거의 절반을 차지합니다. 제트 수영 방법을 사용하면 동물은 맨틀 틈새를 통해 맨틀 구멍으로 물을 빨아들입니다. 오징어의 움직임은 좁은 노즐(깔때기)을 통해 물줄기를 뿜어내는 방식으로 만들어집니다. 이 노즐에는 특수 밸브가 장착되어 있으며 근육이 회전하여 이동 방향을 변경할 수 있습니다. 오징어의 추진 시스템은 매우 경제적이어서 속도가 70km/h에 도달할 수 있으며 일부 연구자들은 최대 150km/h까지 도달할 수 있다고 믿습니다.
수중익선 몸의 형태는 돌고래와 비슷합니다. 글라이더는 아름답고 빠르게 타며 돌고래처럼 지느러미를 흔들며 자연스럽게 파도 속에서 놀 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 본체는 폴리카보네이트로 만들어졌습니다. 모터는 매우 강력합니다. 최초의 돌고래는 2001년 Innespace에 의해 제작되었습니다.
제1차 세계대전 당시 영국 함대는 독일 잠수함의 공격으로 엄청난 손실을 입었습니다. 이를 탐지하고 추적하는 방법을 배우는 것이 필요했습니다. 이를 위해 특수 장치가 만들어졌습니다.수중청음기. 이 장치는 프로펠러의 소음을 통해 적 잠수함을 탐지하도록 되어 있었습니다. 선박에 설치되었지만 선박이 이동하는 동안 수중 청음기 수용 구멍에서 물의 움직임으로 인해 소음이 발생하여 잠수함의 소음이 사라졌습니다. 물리학자 로버트 우드(Robert Wood)는 엔지니어들이 물 속에서 움직일 때 잘 듣는 물개에게서 배울 것을 제안했습니다. 그 결과 수중청음기의 수용 구멍 모양이 만들어졌습니다. 외이물개, 그리고 선박의 최고 속도에서도 수중 청음기가 "듣기"시작했습니다.
3. 신경생체공학.
로봇 놀이를 하거나 터미네이터나 울버린에 관한 영화를 보는 데 관심이 없는 소년이 어디 있겠습니까? 가장 헌신적인 생체 공학자는 로봇을 설계하는 엔지니어입니다. 미래에는 로봇이 인간과 최대한 유사해야만 효과적으로 기능할 수 있다는 관점이 있습니다. 생체 공학 개발자들은 로봇이 도시 및 가정 환경, 즉 계단, 문 및 특정 크기의 기타 장애물이 있는 "인간" 환경에서 작동해야 한다는 사실에서 출발합니다. 따라서 최소한 크기와 동작 원리 측면에서 사람과 일치해야 합니다. 즉, 로봇에는 다리가 있어야 하고, 바퀴, 트랙 등은 도시에 전혀 적합하지 않습니다. 그리고 동물이 아니라면 누구의 다리 디자인을 모방해야 할까요? 길이 약 17cm, 다리 6개 달린 소형 로봇(헥사포드)이 스탠포드 대학에서 이미 55cm/초의 속도로 작동하고 있습니다.
생체재료로 만든 인공심장. 새로운 과학적 발견기증 장기 부족을 종식시킬 수 있습니다.
미네소타 대학교 연구진은 2,200만 명을 치료할 수 있는 근본적으로 새로운 방법을 개발하려고 노력하고 있습니다. 이는 전 세계에서 심장병을 앓고 있는 사람의 수에 해당합니다. 과학자들은 심장 판막의 틀만 보존하고 심장에서 근육 세포를 제거하는 데 성공했습니다. 혈관. 새로운 세포가 이 프레임에 이식되었습니다.
생체 공학의 승리 - 인공 손. 시카고 재활 연구소의 과학자들은 환자가 생각으로 손을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 특정 감각을 인식할 수 있는 생체 공학 보철물을 만드는 데 성공했습니다. 생체공학 손의 소유자는 전직 군 장교인 클로디아 미첼(Claudia Mitchell)이었습니다. 해군미국. 2005년에 미첼은 사고로 부상을 입었습니다. 외과 의사는 절단해야했습니다 왼손미첼이 어깨까지 올라왔어. 그 결과, 보철물을 제어하는 데 사용될 수 있었던 신경은 사용되지 않은 채로 남겨졌습니다.
“자연에서 본” 크고 작은 것들
유명한 차용은 스위스 엔지니어 George de에 의해 이루어졌습니다.
1955년 메스트랄. 그는 종종 개와 함께 산책을 하다가 이상한 식물들이 계속해서 개 털에 달라붙는 것을 발견했습니다. 이 현상을 연구한 후 de Mestral은 도꼬마리(우엉) 열매에 달린 작은 고리 덕분에 이것이 가능하다고 판단했습니다. 그 결과, 엔지니어는 자신의 발견의 중요성을 깨달았고 8년 후 편리한 "벨크로"에 대한 특허를 취득했습니다.
빨판은 문어를 연구하던 중 발명되었습니다.
청량음료 제조업체는 제품을 포장하는 새로운 방법을 끊임없이 찾고 있습니다. 동시에 평범한 사과나무는 오래 전에 이 문제를 해결했습니다. 사과는 97%가 물로 구성되어 있으며, 나무 판지에 포장된 것이 아니라 동물들이 과일을 먹고 알갱이를 분배하도록 유도하기에 충분히 식욕을 돋우는 식용 껍질에 포장되어 있습니다.
자연의 놀라운 창조물인 거미줄이 엔지니어들의 관심을 끌었습니다. 웹은 길고 유연한 케이블 위에 다리를 건설하기 위한 프로토타입으로, 강하고 아름다운 현수교 건설의 시작을 알렸습니다.
초음파를 이용해 적군에 충격을 가할 수 있는 새로운 형태의 무기가 개발됐다. 이 영향력의 원리는 호랑이에게서 빌려온 것입니다. 포식자의 포효에는 인간이 소리로 인식하지 못하더라도 마비 효과가 있는 초저주파가 포함되어 있습니다.
노면 파쇄기 바늘은 채혈에 사용되며 절치의 구조를 완벽하게 재현하는 원리에 따라 설계되었습니다. 박쥐, 물리면 통증이 없고 심한 출혈이 동반됩니다.
우리에게 친숙한 피스톤 주사기는 모든 사람이 물린 모기와 벼룩과 같은 흡혈 장치를 모방합니다.
푹신한 “낙하산”은 낙하산이 사람의 낙하 속도를 늦추는 것처럼 민들레 씨앗이 땅으로 떨어지는 속도를 늦춥니다.
결론.
생체공학의 잠재력은 정말 무궁무진합니다.
인류는 자연의 방법을 자세히 살펴보고 이를 기술에 현명하게 사용하려고 노력하고 있습니다. 자연은 어떤 상황에서도 항상 올바른 탈출구를 가지고 있는 거대한 엔지니어링 부서와 같습니다. 현대인은 자연을 파괴하지 말고 본보기로 삼아야 한다. 다양한 동식물을 통해 자연은 사람이 복잡한 문제에 대한 올바른 기술적 솔루션을 찾고 어떤 상황에서도 벗어날 수 있는 방법을 찾는 데 도움을 줄 수 있습니다.
이 주제에 대해 작업하는 것은 매우 흥미로웠습니다. 앞으로도 바이오닉스의 성과에 대한 연구를 계속해 나갈 것입니다.
자연을 표준으로 – 그리고 바이오닉스가 있습니다!
문학:
1. 바이오닉스. V. Martek, 에디션: 미르, 1967
2. 생체공학이란 무엇입니까? 시리즈 "인기 과학 도서관". Astashenkov P.T. M., Voenizdat, 1963
3. 건축바이오닉스 Yu.S. Lebedev, V.I. Rabinovich 및 기타. 모스크바, Stroyizdat, 1990. 4.
사용된 인터넷 자원
http://www/cnews/ru/news/top/index.html HTML 2003/08/21/147736;
Bio-nika.narod.ru
www.computerra.ru/xterra
- http://ru.wikipedia.org/ 위키/바이오닉스
Www.zipsites.ru/matematika_estestv_nauki/fizika/astashenkov_bionika/
http://factopedia.ru/publication/4097
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