Что такое бионика в биологии 9 класс

Презентация по биологии «Бионика-живая мастерская природы»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Описание презентации по отдельным слайдам:

Выполнила: Крюкова Олеся ученица 11 класса Руководитель: Войтихина Г.А. учитель химии и биологии

Актуальность исследования: В каждом творении Природы мы видим высочайшую степень целесообразности, надежности, прочности, экономичности, и в то же время разнообразие форм и конструкций природных творений бесконечно. Этот синтез биологии и человеческого разума открывает для нас мир растений и животных как неиссякаемый источник новых идей для различных форм моделирования.

Природа знает лучше? Основополагающий вопрос:

Цель:изучение Природы как гениального конструктора, инженера, художника и великого строителя.

Символ бионики Учёные – бионики избрали своей эмблемой скальпель и паяльник, соединённые знаком интеграла, а девизом – «Живые прототипы – ключ к новой технике». Этот союз биологии, техники и математики позволяет надеяться, что наука бионика проникнет туда, куда не проникал еще никто, и увидит то, чего не видел еще никто.

Прародителем бионики считается Леонардо да Винчи. Его чертежи и схемы летательных аппаратов были основаны на строении крыла птицы. В наше время, по чертежам Леонардо да Винчи неоднократно осуществляли моделирование орнитоптера. Чертеж аэроплана, выполненный Леонардо да Винчи

Виды бионики: биологическая бионика, изучающая процессы, происходящие в биологических системах; теоретическая бионика, которая строит математические модели этих процессов; техническая бионика, применяющая модели теоретической бионики для решения инженерных задач. Воздушный колокол паука-серебрянки Водолазный колокол Галлея

Природа знает лучше. В последнее десятилетее бионика получила значительный импульс к новому развитию. Это связано с переходом современных технологий на гига- и наноуровень и позволяют копировать природные конструкции с небывалой точностью. Именно в этой области, граничащей на стыке биологии и техники, свершаются величайшие открытия современности.

Сегодня бионика имеет несколько направлений: Архитектурная бионика Нейробионика

Архитектурная бионика Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности.

Что же такое сооружение в бионическом стиле? Дома хоббитов построены по всем законам бионики. Постройки в бионическом стиле выбиваются из правильной геометрии. В бионике стены подобны живым мембранам. Пластичные и протяженные стены и окна выявляют направленную сверху вниз силу нагрузки и противодействующую ей силу сопротивления материалов. Благодаря ритмической игре меняющихся вогнутых и выпуклых поверхностей стен сооружений кажется, что здание дышит. Здесь стена уже не просто перегородка, она живет подобно организму.

Нейробионика Основными направлениями нейробионики являются изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток-нейронов и нейронных сетей. Это дает возможность совершенствовать и развивать электронную и вычислительную технику.

Бионика нашла свое широкое применение практически везде: в моде, в медицине,в устройстве некоторых объектов, в танцевальном направлении.

3. Эйфелева башня Конструкция Эйфелевой башни основана на научной работе швейцарского профессора анатомии Хермана фон Мейера (Hermann Von Meyer). За 40 лет до сооружения парижского инженерного чуда профессор исследовал костную структуру головки бедренной кости в том месте, где она изгибается и под углом входит в сустав. И при этом кость почему-то не ломается под тяжестью тела. Костная структура Основание Эйфелевой башни напоминает костную структуру головки бедренной кости

4. Обшивка торпед Благодаря изучению гидродинамических особенностей китов и рыб, удалось создать особую обшивку торпед, которая при той же мощности двигателя обеспечивает повышение скорости на 20 — 25%.

5. Китоподобное судно Японские инженеры и биологи установили в результате многочисленных экспериментов, что форма тела кита совершеннее формы современных судов. Было построено большое океанское китоподобное судно, и преимущества новой конструкции сказались тут же. При мощности двигателя, уменьшенной на четверть, скорость и грузоподъемность остались теми же.

6. Снегоход «Пингвин» Бионический принцип положен и в основу конструкции снегоходной машины «Пингвин». Она полностью оправдывает свое название. Как движутся по рыхлому снегу пингвины? На брюхе, отталкиваясь от снега ластами, как лыжными палками. Так же, лежа на снегу днищем, скользит по поверхности снега и «Пингвин» механический.

6. Фабричные трубы Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чём же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия стеблей — кольца жесткости.

В Штутгарте создали новый экспериментальный «бионический автомобиль Mercedes», который в точности похож на рыбу! Работу над проектом мерседесовцы начали с того, что запустили в аквариум тропическую рыбу-кузовок (boxfish). Изучив ее вдоль и поперек, инженеры сделали точную модель рыбки и отправили на продувку в аэродинамическую трубу. Инженеры также обратили внимание на рыбью чешую — шестиугольные чешуйки образуют прочную поверхность при минимальном весе. Если подобную технологию применить, например, при формовке внешних дверных панелей, то их жесткость увеличится на 40%. А если чешуйчатым сделать весь кузов, то он станет на треть легче традиционного, не потеряв при этом в прочности! 7.«Бионический автомобиль Mercedes»,

Грейферный экскаватор Лапы ловчих птиц

Клюв веретенника Операционные ножницы и пинцет

Клещи муравьиного льва Комбинированные клещи

Осьминог Технические присоски

Плод репейника Застежка- липучка

Строение костей Фахверк

Постройки термитов Кондиционирование зданий

Зрение мухи Глаза робота

Обладательницей бионической руки стала Клаудиа Митчелл (Claudia Mitchell), в прошлом служившая в морском флоте США. В 2005 году Митчелл пострадала в аварии. Хирургам пришлось ампутировать левую руку Митчелл по самое плечо. Как следствие, нервы, которые могли бы быть в дальнейшем использованы для контроля над протезом, остались без применения. Клаудиа Митчелл

Почти любая технологическая проблема, которая встает перед дизайнерами или инженерами, была уже давно успешно решена другими живыми существами. Например, производители прохладительных напитков постоянно ищут новые способы упаковки своей продукции. В то же время обычная яблоня давно решила эту проблему. Яблоко на 97% состоит из воды, упакованной отнюдь не в древесный картон, а в съедобную кожуру, достаточно аппетитную, чтобы привлечь животных, которые съедают фрукт и распространяют зерна.

Разработка навигационных систем Удивительно, сколь сложной навигационной системой наделены некоторые рыбы и птицы, которым приходится преодолевать тысячи километров во время миграций. Изучение этого феномена способствует разработке высокочувствительных систем слежения, наведения и распознавания объектов. Не случайно бионика вызывает пристальный интерес у военных. Большинство исследований в этой области финансируется управлениями ВВС и ВМС.

«Природа знает лучше» Чем глубже человек проникает в уникальные «изобретения» животного мира, тем очевиднее становится необходимость использования их в практической деятельности. Свершения Homo sapiens впечатляют, но вряд ли стоит забывать о том, что Природа хитрее и мудрее нас.

Источники информации Моделирование в биологии, пер. с англ., под ред. Н. А. Бернштейна, М., 1963. Парин В. В. и Баевский Р. М., Кибернетика в медицине и физиологии, М., 1963. Вопросы бионики. Сб. ст., отв. ред. М. Г. Гаазе-Рапопорт, М., 1967. Мартека В., Бионика, пер. с англ., М., 1967. Крайзмер Л. П., Сочивко В. П., Бионика, 2 изд., М., 1968. Брайнес С. Н., Свечинский В. Б., Проблемы нейрокибернетики и нейробионики, М., 1968. Библиографический указатель по бионике, М., 1965. Игнатьев М. Б. «Артоника» Статья в словаре-справочнике «Системный анализ и принятие решений»изд. Высшая школа, М., 2004. Мюллер, Т., Биомиметика: National Geographic Россия, май 2008, с. 112-135.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Методическая работа в онлайн-образовании

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Самая удивительная в мире лаборатория — это живая природа. В этой лаборатории на протяжении сотен миллионов лет идет кропотливая работа: благодаря наследственности и изменчивости организмов в результате естественного отбора совершенствуются те качества и свойства животных и растений, которые лучше всего соответствуют условиям окружающей среды. Так постепенно достигается поразительная приспособленность к окружающим условиям.

В каждом творении природы есть высочайшая степень целесообразности, надежности, прочности, экономичности.

И в то же время разнообразие форм и природных конструкций природных творений бесконечно.

Человек давно не только удивляется этому совершенству природы и восхищается им, но и учится у природы, подражает ей.

Так возникла наука бионика- наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов.

Проект раскрывает сущность науки бионики, ее виды, символы, методы, задачи, перспективы развития.Содержит интересные примеры использования принципов работы и устройства биологических объектов в бионике, моделирования живых организмов.

Источник

Проект «Бионика. Природа знает лучше»

Проект по биологии «Бионика. Природа знает лучше»

1. Теоретическая часть

1.1. Что такое бионика?

1.2. История развития бионики

1.4. Бионический подход

1.5. Разделы бионики

1.6. Что изучает бионика

1.7. Направления бионики

2. Исследовательская часть

2.1. Патенты животного мира

Бионика. Природа знает лучше.

С незапамятных времён мысль человека искала ответ на вопрос: может ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сможет ли он, например, летать, как птица, или плавать под водой, как рыба?

В прошлом отношение человека к природе было потребительским, техника эксплуатировала и разрушала природные ресурсы. Но постепенно люди начали бережнее относиться к природе, пытаясь присмотреться к её методам, с тем, чтобы разумно использовать их в технике. Эти методы могут служить образцом для развития промышленных средств, безопасных для окружающей среды. Сначала человек мог только мечтать об этом, но вскоре изобретатели начали применять особенности организации живых организмов в своих конструкциях.

Человек окружил себя множеством машин. Люди живут в море электронных приборов и больших скоростей. Но человек снова и снова обращается за знаниями к Природе. Люди подмечают много преимуществ в творениях природы перед своими техническими изобретениями. Ведь у живой природы наиболее сложные материалы, устройства и процессы по сравнению со всеми творениями человечества.

Цель работы: изучение вопроса о применении в бионике особенностей строения и функционирования отдельных представителей животного мира и использовании их человеком.

1) изучив специальную литературу по данной теме, раскрыть суть понятия – бионика и её значение в развитии научно-технического прогресса, познакомиться с историей развития, разделами и направлениями бионики;

3) в ходе теоретического анализа современной научно-популярной литературы изучить существующие сегодня бионические формы, созданные на основе особенностей строения и функционирования животных и выяснить, как человек использует «естественные» изобретения животных и растений при создании искусственных устройств на благо человека;

4) создать учебное пособие «Бионические формы животных» для кабинета биологии на основе данных о бионических формах животных, изучаемых в курсе «Биология животных» в 7 классе;

Гипотеза: современная наука бионика активно использует особенности представителей животного мира для создания бионических форм, которые имеют большое значение в жизни человеческого общества;

1. Теоретическая часть

1.1. Что такое бионика?

Бионика (от др.-греч. βίον — живущее) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Проще говоря, бионика — это соединение биологии и техники. Бионика рассматривает биологию и технику совсем с новой стороны, объясняя, какие общие черты и какие различия существуют в природе и в технике.

Название бионики происходит от древнегреческого слова бион — «ячейка жизни». Изучает бионика биологические системы и процессы с целью применения полученных знаний для решения инженерных задач. Бионика помогает человеку создавать оригинальные технические системы и технологические процессы на основе идей, найденных и заимствованных у природы.

Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей. Раньше люди были не способны увидеть то, что находится у них буквально перед носом, но современные технические средства и компьютерное моделирование помогает хоть немного разобраться в том, как устроен окружающий мир, и попытаться скопировать из него некоторые детали для собственных нужд.

1.2. История развития бионики

Ещё крупнейший греческий философ материалист Демокрит (около 460-370гг.до н.э.) писал:

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.

В 1960 году в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки и название, предложенное американским инженером Джеком Стилом:

«Биология + электроника = Бионика»

Девиз бионики: « Живые прототипы – ключ к новой технике»

Основу бионики составляют исследования по моделированию различных биологических организмов. Поэтому ученые-бионики избрали своей эмблемой символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла. Этот союз биолога, техника и математика позволяет надеяться, что наука бионика проникает туда, куда не проникал еще никто, и увидеть то, что не видел еще никто.

После того как бионика получила официальное признание как самостоятельная область знаний, ее позиции существенно укрепились, а область исследований расширилась. Потребителями и партнерами бионики становятся самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, радиоэлектроника, навигационное приборостроение, инструментальная метеорология, архитектура и т.д.

Новый всплеск развитие этой науки можно объяснить следующими факторами:

— во-первых, уровень развития современных технологий позволяет реализовать принципы, о реализации которых мы могли только мечтать;

— во-вторых, дефицит сырья (энергетически кризис) заставляет обращаться к более эффективным и энергосберегающим технологиям.

Другими словами, человек, набравшись какого-никакого опыта, решает опереться только на самые надежные и проверенные принципы. Рассмотрим несколько интересных примеров.

Уровень развития современных нанотехнологий позволил ученым реализовать технологию NanoForceGripper. Она базируется на принципе работы ящерицы-геккона, который, как известно, может прилепиться к любой твердой поверхности. Подобные нанотехнологии используются в изготовлении нано-ковриков для автомобилей или для изготовления специальных корпусов для смартфонов и планшетов. К этой поверхности очень крепко «прилипают» любые предметы. Так просто их не отцепить – чтобы это сделать, нужно просто повернуть предмет по часовой стрелке.

Подводная часть корпуса корабля покрывается специальной краской. Наличие на ней миллиардов пузырьков с воздухом позволяет снизить расход топлива судна на 10%. Над улучшением технологией сейчас активно работают специалисты теоретической судостроения и теоретической физики. К слову, для подобных целей судостроители используют специальные вещества, которые имитируют рыбью слизь, чтобы уменьшить трение между водой и кормой корабля.

В последнее десятилетие бионика получила сильный импульс к новому развитию, поскольку современные технологии позволяют копировать миниатюрные природные конструкции с небывалой ранее точностью. В то же время, современная бионика во многом связана не с ажурными конструкциями прошлого, а с разработкой новых материалов, копирующих природные аналоги, робототехникой и искусственными органами.

Специалисты по бионике рассуждают таким образом. Когда они сталкиваются с некоей инженерной или дизайнерской проблемой, они ищут решение в «научной базе» неограниченного размера, которая принадлежит животным и растениям.

Главное отличие человеческих инженерных конструкций от тех, что создала природа, состоит в невероятной энергоэффективности последних. Совершенствуясь и эволюционируя в течение миллионов лет, живые организмы научились жить, передвигаться и размножаться с использованием минимального количества энергии. Этот феномен основан на уникальном метаболизме животных и на оптимальном обмене энергией между разными формами жизни. Таким образом, заимствуя у природы инженерные решения, можно существенно повысить энергоэффективность современных технологий.

Природные материалы сверхдешевы и распространены в огромном количестве, а их «качество» значительно лучше тех, что сделанных человеком. Так, материал оленьего рога значительно крепче самых лучших образцов керамического композита, которые удается разработать людям. При этом человек использует достаточно «тупые» энергоемкие процессы для получения тех или иных сверхпрочных веществ, а природа делает их гораздо более интеллектуальными и эффективными способами. Для этого используются окружающие натуральные вещества (сахара, аминокислоты, соли), но с применением «ноу-хау» — оригинальных дизайнерских и инженерных решений, сверхэффективных органических катализаторов, которые во многих случаях пока не доступны пониманию человека. Бионика, в свою очередь, занимается изучением и копированием природных «ноу-хау».

Дизайн природных конструкций тоже не идет ни в какое сравнение с попытками человека сконструировать что-либо претендующее на природную эффективность. Форма биологического объекта (например, взрослого дерева) обычно создается в результате длительного адаптивного процесса, с учетом многолетнего воздействия как дружественных (например, поддержка со стороны других деревьев в лесу), так и агрессивных факторов. Процессы роста и развития включают интерактивное регулирование на клеточном уровне. Все это в совокупности обеспечивает невероятную прочность изделия на протяжении всего жизненного цикла. Такая адаптивность в процессе формообразования приводит к созданию уникальной адаптивной структуры, называемой в бионике интеллектуальной системой. В то же время нашей промышленности пока недоступны технологии создания интеллектуальных систем, которые взаимодействуют с окружающей средой и могут приспосабливаться, изменяя свои свойства.

1. 4. Бионический подход

1. 5. Разделы бионики

Существует три основных вида бионики:

1. биологическая бионика, изучающая процессы, происходящие в биологических системах ;

2. теоретическая бионика, которая строит математические модели этих процессов;

3. техническая бионика, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

1. 6. Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:

1) изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика); *

2) исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения; **

3) изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике; ***

4) исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей. ****

*1. Пробы моделирования нервной системы человека и животных были начаты с построения аналогов нейронов и их сетей. Разработаны разные типы искусственных нейронов. Сделаны искусственные «нервные сети», способные к самоорганизации, т. е. возвращающиеся в устойчивые состояния при выводе их из равновесия.

**2. Исследования анализаторных систем.

Каждый анализатор животных и человека, воспринимающий разные раздражения (световые, звуковые и др.), состоит из сенсора (либо органа эмоций), проводящих путей и мозгового центра. Это очень сложные и чувствительные образования, не имеющие для себя равных посреди технических устройств. Маленькие и надёжные датчики, не уступающие по чувствительности, к примеру, глазу, который реагирует на единичные кванты света, термочувствительному органу гремучей змеи, различающему конфигурации температуры в 0,001°С, либо электронному органу рыб, воспринимающему потенциалы в толики микровольта, могли бы значительно ускорить ход технического прогресса и исследований.

Для технических целей представляет энтузиазм разработка искусственной сетчатки. Эти исследования дают возможность сделать следящие устройства автоматического определения. Исследование чувства глубины места при видении одним глазом (монокулярном зрении) отдало возможность сделать определитель глубины места для анализа аэрофотоснимков.

Многие организмы имеют такие анализаторные системы, каких нет у человека. Так, к примеру, у кузнечика на 12-м членике усиков есть бугорок, воспринимающий инфракрасное излучение, у акул и скатов есть каналы на голове и в фронтальной части тела, воспринимающие конфигурации температуры на 0,1°С. Чувствительностью к радиоактивным излучениям владеют улитки и муравьи. Рыбы, по-видимому, воспринимают блуждающие токи, обусловленные электризацией воздуха (об этом свидетельствует уход рыб на глубину перед грозой). Комары двигаются по замкнутым маршрутам в границах искусственного магнитного поля. Некоторые животные отлично ощущают инфра- и ультразвуковые колебания. Некоторые медузы реагируют на инфразвуковые колебания, возникающие перед штормом. Летучие мыши испускают ультразвуковые колебания в спектре 45-90 кгц, мотыльки же, которыми они питаются, имеют органы, чувствительные к этим волнам. Совы также имеют «приёмник ультразвука» для обнаружения летучих мышей.

После периода «обучения» персептрон может принимать самостоятельные решения. На базе персептронов создаются приборы для чтения и определения текста, чертежей, анализа осциллограмм, рентгенограмм и т.д.

Понятно, что морские черепахи уплывают в море на несколько тысяч км и возвращаются для кладки яиц всегда к одному и тому же месту на берегу. Считают, что у их имеются две системы: далекой ориентации по звёздам и ближней ориентации по запаху (химизм прибрежных вод).

Самец бабочки малый ночной павлиний глаз ищет самку на расстоянии до 10 км. Пчёлы и осы отлично ориентируются по солнцу. Исследование этих бессчетных и различных систем обнаружения может почти все дать технике.

Огромное значение имеет исследование процессов биосинтеза, биоэнергетики, т.к. энергетически биопроцессы (к примеру, сокращение мускул) очень экономны.

7. Направления бионики

Бионика имеет несколько направлений:

1) Архитектурно-строительная бионика

Моделирование живых организмов

Создание модели в бионике — это половина дела. Для решения конкретной практической задачи необходима не только проверка наличия интересующих практику свойств модели, но и разработка методов расчёта заранее заданных технических характеристик устройства, разработка методов синтеза, обеспечивающих достижения требуемых в задаче показателей. И поэтому многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере. Строится математическое описание модели. По ней составляется компьютерная программа — бионическая модель. На такой компьютерной модели можно за короткое время обработать различные параметры и устранить конструктивные недостатки.

Именно так, на основе программного моделирования, как правило, проводят анализ динамики функционирования модели; что же касается специального технического построения модели, то такие работы являются, несомненно, важными, но их целевая нагрузка другая. Главное в них — изыскание лучшей экспериментальной технологической основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели.

Накопленный в бионике практический опыт неформализованного «размытого» моделирования чрезвычайно сложных систем имеет общенаучное значение. Огромное число её эвристических методов, совершенно необходимых в работах такого рода, уже сейчас получило широкое распространение для решения важных задач оптимального управления, экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т. п.

1) Архитектурно – строительная бионика

На всем протяжении истории человек в своей архи­тектурно-строительной деятельности сознательно или интуитивно обращался к живой природе, которая помогала ему решать самые различные проблемы.

Живая природа и архитектура развиваются в одних и тех же биофизических условиях земной и космической сферы и подчиняются законам гравитации, инерции, термодинамики. Их формы обусловливаются сходным действием температурновлажностных факторов, цикличностью метеорологических явлений и т.д. Строительная деятельность живых организмов так же, как и в архитектуре, связана с созданием строительных материалов и определенным порядком (технологией) производ­ства работ.

Это новое явление в архитектурной науке и практике. Здесь и возможности поиска новых, функционально оправданных архитектурных форм, отличающихся красотой и гармонией, и создание новых рациональных конструкций с одновременным использованием удивительных свойств строительного материала живой природы, и открытие путей реализации единства конструирования и создания архитектурных средств с использованием энергии солнца, ветра, космических лучей. Но, пожалуй, наиболее важным ее результатом может быть активное участие в создании условий сохранения живой природы и формировании гармоничного ее единства с архитектурой.

В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например у широко распространенного «морского уха», состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

Таким образом, результаты исследований, проводи­мых в области архитектурной бионики, оказываются полезными при решении проблем социального и эсте­тического совершенствования архитектуры в самых ее различных типологических отраслях: в жилых комп­лексах, в общественных и промышленных зданиях и сооружениях, в градостроительстве

Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.

Биологические науки позволяют создать новые технические средства и инженерные решения, дающие возможность человеку неизмеримо увеличить как свои возможности, так и власть над окружающей его средой.

В медицине описаны проекты (частично осуществленные) так называемых следящих систем, призванных поддерживать на определенном уровне функциональное состояние мозга (наркотическое состояние, сна, гипноза, эпилепсия, скорость и количество введения медикаментов).

Нервная система живых организмов имеет ряд преимуществ перед самыми современными аналогами, изобретенными человеком:

1) Весьма совершенное и гибкое восприятие внешней информации вне зависимости от формы, в которой она поступает (например, от почерка, шрифта, цвета текста, чертежей, тембра и других особенностей голоса и т.п.).

2) Высокая надёжность, значительно превышающая надёжность технических систем (последние выходят из строя при обрыве в цепи одной или нескольких деталей; при гибели же миллионов нервных клеток из миллиардов, составляющих головной мозг, работоспособность системы сохраняется).

4) Экономичность работы: потребление энергии мозгом человека не превышает нескольких десятков вт.

5 ) Высокая степень самоорганизации нервной системы, быстрое приспособление к новым ситуациям, к изменению программ деятельности.

Нейробионику рассматривают с трех позиций:

1. искусственный интеллект

Иску́сственный интелле́кт — это наука и разработка интеллектуальных машин и систем, особенно интеллектуальных компьютерных программ, направленных на то, чтобы понять человеческий интеллект.

Различные виды и степени интеллекта существуют у многих людей, животных и некоторых машин, интеллектуальных информационных систем и различных моделей экспертных систем с различными базами знаний. При этом такое определение интеллекта не связано с пониманием интеллекта у человека — это разные вещи. Более того, эта наука моделирует человеческий интеллект, так как с одной стороны, можно изучить кое-что о том, как заставить машины решить проблемы, наблюдая других людей, а с другой стороны, большинство работ в ИИ вовлекают изучение проблем, которые требуется решать человечеству в промышленном и технологическом смысле.

В ближайшем будущем просматриваются два направления развития ИИ:

• первое заключается в решении проблем, связанных с приближением специализированных систем ИИ к возможностям человека, и их интеграции, которая реализована природой человека.

• второе заключается в создании Искусственного Разума, представляющего интеграцию уже созданных систем ИИ в единую систему, способную решать проблемы человечества.

Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и Кибернетика и робототехника тесно связаны с бионикой.

8. Исследовательская часть

Патенты живой природы

Липучки для одежды

Прочные ракушки глубоководных моллюсков состоят из

чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая

пластинка трескается, то деформация поглощается мягким

слоем и трещина не идет дальше.

Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

Долгое время проблемой скоростной авиации был флаттер — внезапно и бурно возникающие на определенной скорости вибрации крыльев. Из-за этих вибраций самолет разваливался в воздухе за несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы нашли выход — крылья стали делать с утолщением на конце. Через некоторое время аналогичные утолщения были обнаружены на концах крыльев стрекозы. В биологии эти утолщения называются птеростигмы.

такими свойствами, как упругость и прочность. Созданные по образцу

паутинных нитей волокна найдут применение в технике и медицине.

Подводные лодки» в природе известны давно – это обычные рыбы, способные изменять свою плавучесть, впуская газ в плавательный пузырь или выпуская его.

Принцип строения задней конечности лягушки

Воплощён в таком предмете, как ласты.

Зубы змеи послужили прототипом игл для подкожных инъекций.

Застежки «молния» были сделаны на основе строения пера птицы. Бородки

пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.

Ворсинки медвежьего меха пропускают ультрафиолетовые волны. Английский учёные предложили покрыть подобным мехом солнечные панели для лучшей утилизации энергии, а также сконструировать оптическое волокно для пропускания ультрафиолетовых волн, как это делают ворсинки медвежьего меха.

Бионика – наука будущего.

Год за годом бионические принципы все больше внедряются в наш быт. Вопрос подобных технологий, безусловно, относится не только к проблеме оптимизации человеческой деятельности, но и к проблеме сближения человека и природы. Развитие современной науки, видимо, предвещает возврат человека к своим истокам, но только на новом технологическом и ментальном уровне.

Живая природа перестает быть загадочным феноменом. Одно из основных обобщений современной био­логии состоит в том, что все явления жизни подчиняются законам физики и химии и могут быть объяснены с помощью этих законов на самых различных уровнях: молекулярном, при образовании кристаллов, формировании механических (конструктивных) тканей и опорных скелетов, общей системы форм и экологических связей. Оттого, насколько разумно и бережно мы будем сегодня пользоваться созданиями мастерской природы, зависит не только материальное благополучие людей на планете, но и развитие творческой мысли человека, развитие техники, искусства и всего прогресса на Земле.

Бионика в настоящее время. Перспективы развития этой науки.

В настоящее время ученые пытаются конструировать системы хотя бы с минимальной приспособляемостью к окружающей среде. Например, современные автомобили оборудованы многочисленными сенсорами, которые измеряют нагрузку на отдельные узлы и могут, например, автоматически изменить давление в шинах. Однако разработчики и наука только в начале этого длинного пути.

Перспективы интеллектуальных систем завораживают. Идеальная интеллектуальная система сможет самостоятельно совершенствовать собственный дизайн и менять свою форму самыми разнообразными способами, например, добавляя недостающий материал в определенные части конструкции, изменяя химический состав отдельных узлов и т.д. Но хватит ли у людей наблюдательности и ума, чтобы научиться у природы?

Современная бионика во многом связана с разработкой новых материалов, которые копируют природные. Другие разработчики концентрируются на изучении природных организмов.

Значение биологии для человека огромно. Общебиологические закономерности используются при решении самых разных вопросов во многих отраслях народного хозяйства.

Бионика, в свою очередь, играет большую роль в жизни человека. Это одна из самых быстроразвивающихся наук нашего времени, мощный ускоритель научно-технической революции. Она обещает неслыханный расцвет производительных сил человечества, новый взлет науки и техники.

Источник