Bionikos šūkis: „Gamta žino geriausiai“. Kas tai per mokslas? Jau pats pavadinimas ir toks šūkis leidžia suprasti, kad bionika yra susijusi su gamta. Daugelis iš mūsų kasdien susiduria su bionikos mokslo elementais ir rezultatais to net nežinodami.
Ar girdėjote apie bionikos mokslą?
Biologija yra populiarios žinios, su kuriomis susipažįstame mokykloje. Kažkodėl daugelis mano, kad bionika yra vienas iš biologijos poskyrių. Tiesą sakant, šis teiginys nėra visiškai tikslus. Iš tiesų, siaurąja to žodžio prasme bionika yra mokslas, tiriantis gyvus organizmus. Tačiau dažniausiai su šiuo mokymu esame įpratę sieti ką nors kita. Taikomoji bionika yra mokslas, jungiantis biologiją ir technologijas.
Bioninio tyrimo objektas ir objektas
Ką tiria bionika? Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime atsižvelgti į paties mokymo struktūrinį suskirstymą.
Biologinė bionika tyrinėja gamtą tokią, kokia ji yra, nesistengdama kištis. Jo tyrimo objektas yra procesai, vykstantys biologinėse sistemose.
Teorinė bionika tiria tuos principus, kurie buvo pastebėti gamtoje, ir jų pagrindu sukuria teorinįmodelis, toliau taikomas technologijose.
Praktinė (techninė) bionika – tai teorinių modelių taikymas praktikoje. Taip sakant, praktinis gamtos įvedimas į techninį pasaulį.
Kur viskas prasidėjo?
Didysis Leonardo da Vinci vadinamas bionikos tėvu. Šio genijaus įrašuose galima rasti pirmųjų bandymų techniškai įkūnyti natūralius mechanizmus. Da Vinčio piešiniai iliustruoja jo norą sukurti orlaivį, galintį judinti sparnais kaip skrendantis paukštis. Vienu metu tokios idėjos buvo per drąsios, kad būtų paklausios. Jie atkreipė į save dėmesį daug vėliau.
Pirmasis bionikos principus architektūroje pritaikė Antoni Gaudí y Curnet. Jo vardas yra tvirtai įspaustas šio mokslo istorijoje. Didžiojo Gaudi suprojektuotos architektūrinės konstrukcijos buvo įspūdingos jų statybos metu, o po daugelio metų jos kelia tokį pat malonumą šiuolaikiniams stebėtojams.
Kitas žmogus, palaikęs gamtos ir technologijų simbiozės idėją, buvo Rudolfas Steineris. Jam vadovaujant, pradėta plačiai naudoti bioninius principus projektuojant pastatus.
Bionika kaip nepriklausomas mokslas buvo sukurtas tik 1960 m. Deitono moksliniame simpoziume.
Kompiuterinių technologijų ir matematinio modeliavimo plėtra leidžia šiuolaikiniams architektams architektūroje ir kitose pramonės šakose daug greičiau ir tiksliau įkūnyti gamtos užuominas.
Natūralūs techninių išradimų prototipai
Lengviausiabionikos mokslo pasireiškimo pavyzdys yra vyrių išradimas. Pažįstamas laikiklis, pagrįstas vienos konstrukcijos dalies sukimosi aplink kitą principu. Šį principą jūros kriauklės naudoja norėdami valdyti du savo sparnus ir, jei reikia, atidaryti arba uždaryti. Ramiojo vandenyno gigantiški erškėčiai pasiekia 15-20 cm dydžius. Šarnyro principas jungiant jų kiautus aiškiai matomas plika akimi. Maži šios rūšies atstovai naudoja tą patį vožtuvų tvirtinimo būdą.
Kasdieniame gyvenime dažnai naudojame įvairius pincetus. Aštrus ir erkę primenantis žiobrio snapas tampa natūraliu tokio prietaiso analogu. Šie paukščiai plonu snapu įkiša jį į minkštą dirvą ir išima mažus vabalus, kirmėles ir kt.
Daugelyje šiuolaikinių prietaisų ir prietaisų yra siurbtukai. Pavyzdžiui, jie naudojami įvairių virtuvės prietaisų kojelių konstrukcijai tobulinti, kad eksploatacijos metu jos neslystų. Taip pat specialūs batai, skirti daugiaaukščių namų langų valytojams, aprūpinti siurbtukais, užtikrinančiais saugų jų fiksavimą. Šis paprastas prietaisas taip pat pasiskolintas iš gamtos. Medžio varlė, turinti čiulptukus ant kojų, neįprastai vikriai laikosi ant lygių ir slidžių augalų lapų, o aštuonkojams jų reikia artimam kontaktui su aukomis.
Tokių pavyzdžių galite rasti daug. Bionika yra būtent tas mokslas, kuris padeda žmogui pasiskolinti techninius sprendimus iš gamtos savo išradimams.
Kas pirmas – gamta aržmonių?
Kartais nutinka taip, kad tą ar kitą žmonijos išradimą gamta jau seniai „patentuoja“. Tai yra, išradėjai, ką nors kurdami, ne kopijuoja, o patys sugalvoja technologiją ar veikimo principą, o vėliau paaiškėja, kad tai gamtoje egzistuoja jau seniai ir būtų galima tiesiog žvilgtelėti ir priimti.
Tai atsitiko su įprastu Velcro lipduku, kuriuo žmogus užsisega drabužius. Įrodyta, kad paukščių plunksnų struktūroje kabliukai taip pat naudojami plonoms barzdoms sujungti viena su kita, panašiai kaip ant Velcro.
Gamyklinių vamzdžių struktūroje yra analogija su tuščiaviduriais javų stiebais. Vamzdžiuose naudojama išilginė armatūra yra panaši į sklerenchimos juostas kotelyje. Plieniniai standinimo žiedai – tarpai. Plona odelė stiebo išorėje yra vamzdžių konstrukcijos spiralinio sutvirtinimo analogas. Nepaisant milžiniško konstrukcijos panašumo, mokslininkai savarankiškai išrado būtent tokį gamyklinių vamzdžių tiesimo būdą ir tik vėliau pamatė tokios konstrukcijos tapatumą su natūraliais elementais.
Bionika ir medicina
Bionikos naudojimas medicinoje leidžia išgelbėti daugelio pacientų gyvybes. Nuolat vyksta darbas kuriant dirbtinius organus, kurie galėtų veikti simbiozėje su žmogaus kūnu.
Danas Dennisas Aabo pirmasis išbandė bioninį protezą. Jis prarado pusę rankos, bet dabar, pasinaudodamas gydytojų išradimu, turi galimybę suvokti objektus liesdamas. Jo protezasprijungtas prie pažeistos galūnės nervinių galūnėlių. Dirbtiniai pirštų jutikliai gali rinkti informaciją apie liestus objektus ir perduoti ją į smegenis. Šiuo metu dizainas dar nebaigtas, jis yra labai masyvus, todėl sunku jį naudoti kasdieniame gyvenime, tačiau net ir dabar šią technologiją galima vadinti tikru atradimu.
Visi tyrimai šia kryptimi yra visiškai pagrįsti natūralių procesų ir mechanizmų kopijavimu bei jų techniniu įgyvendinimu. Tai medicininė bionika. Mokslininkų atsiliepimai teigia, kad netrukus jų darbai leis pakeisti susidėvėjusius gyvus žmogaus organus ir vietoj jų naudoti mechaninius prototipus. Tai tikrai bus didžiausias proveržis medicinoje.
Bionika architektūroje
Architektūros ir pastatų bionika – ypatinga bionikos mokslo šaka, kurios uždavinys – organiškas architektūros ir gamtos sujungimas. Pastaruoju metu vis dažniau projektuodami modernias konstrukcijas kreipiamasi į bioninius principus, pasiskolintus iš gyvų organizmų.
Šiandien architektūrinė bionika tapo atskiru architektūros stiliumi. Jis gimė iš paprasto formų kopijavimo, o dabar šio mokslo užduotis tapo perimti principus, organizacines ypatybes ir techniškai juos įgyvendinti.
Kartais šis architektūros stilius vadinamas ekologiniu stiliumi. Taip yra todėl, kad pagrindinės bionikos taisyklės yra šios:
- ieškoti optimalių sprendimų;
- medžiagų taupymo principas;
- didžiausio tvarumo principas;
- energijos taupymo principas.
Kaip matote, bionika architektūroje – tai ne tik įspūdingos formos, bet ir pažangios technologijos, leidžiančios sukurti šiuolaikinius reikalavimus atitinkančią struktūrą.
Architektūrinių bioninių struktūrų charakteristikos
Remdamiesi ankstesne patirtimi architektūros ir statybos srityse, galime teigti, kad visos žmogaus struktūros yra trapios ir trumpalaikės, jei jose nesilaikoma gamtos dėsnių. Bioniniai pastatai, be nuostabių formų ir drąsių architektūrinių sprendimų, pasižymi ilgaamžiškumu, gebėjimu atlaikyti nepalankius gamtos reiškinius ir kataklizmus.
Šio stiliaus pastatų išorėje matyti reljefų, formų, kontūrų elementai, dizainerių meistriškai nukopijuoti iš gyvenamųjų, gamtos objektų ir meistriškai įkūnyti architektų-statytojų.
Jei staiga, apmąstant architektūros objektą, atrodo, kad žiūrite į meno kūrinį, didelė tikimybė, kad turite bioninio stiliaus pastatą. Tokių struktūrų pavyzdžių galima pamatyti beveik visose šalių sostinėse ir dideliuose technologiškai pažangiuose pasaulio miestuose.
Naujojo tūkstantmečio statyba
Dar 90-aisiais Ispanijos architektų komanda sukūrė pastato projektą, pagrįstą visiškai nauja koncepcija. Tai 300 aukštų pastatas, kurio aukštis viršys 1200 m. Planuojama, kad judėjimas šiuo bokštu vyks keturiais šimtais vertikalių ir horizontalių liftų, kurių greitis siekia 15 m/s. Šalis,sutiko remti šį projektą, buvo Kinija. Statyboms pasirinktas tankiausiai apgyvendintas Šanchajaus miestas. Įgyvendinus projektą bus išspręsta regiono demografinė problema.
Bokštas turės visiškai bioninę struktūrą. Architektai mano, kad tik tai gali užtikrinti konstrukcijos tvirtumą ir ilgaamžiškumą. Statinio prototipas – kiparisas. Architektūrinė kompozicija turės ne tik cilindro formą, panašią į medžio kamieną, bet ir „šaknis“– naujos rūšies bioninį pamatą.
Pastato išorinė danga yra plastikinė ir kvėpuojanti medžiaga, imituojanti medžio žievę. Šio vertikalaus miesto oro kondicionavimo sistema bus analogiška odos šilumos reguliavimo funkcijai.
Mokslininkų ir architektų prognozėmis toks pastatas neliks vieninteliu tokiu. Sėkmingai įgyvendinus, bioninių struktūrų skaičius planetos architektūroje tik padidės.
Bioniniai pastatai aplink mus
Kokiuose garsiuose kūriniuose buvo panaudotas bionikos mokslas? Tokių struktūrų pavyzdžių nesunku rasti. Paimkite bent Eifelio bokšto kūrimo procesą. Ilgą laiką sklandė gandai, kad šis 300 metrų Prancūzijos simbolis buvo pastatytas pagal nežinomo arabų inžinieriaus brėžinius. Vėliau buvo atskleista jo visiška analogija su žmogaus blauzdikaulio struktūra.
Be Eifelio bokšto, visame pasaulyje yra daug bioninių struktūrų pavyzdžių:
- Sidnėjaus operos teatras buvo pastatytas panašiai kaip lotoso žiedas.
- PekinasNacionalinis operos teatras – vandens lašo imitacija.
- Plaukimo kompleksas Pekine. Išoriškai jis pakartoja vandens gardelės kristalinę struktūrą. Nuostabus dizaino sprendimas sujungia naudingą konstrukcijos gebėjimą kaupti saulės energiją ir naudoti ją visiems pastate veikiantiems elektros prietaisams maitinti.
- Aqua dangoraižis atrodo kaip krintančio vandens srovė. Įsikūręs Čikagoje.
- Architektūrinės bionikos įkūrėjo Antoni Gaudí namas yra viena pirmųjų bioninių struktūrų. Iki šiol jis išlaikė savo estetinę vertę ir išlieka viena iš populiariausių turistinių vietų Barselonoje.
Žinių, kurių reikia kiekvienam
Apibendrinant galima drąsiai teigti: viskas, ką studijuoja bionika, yra aktualu ir būtina šiuolaikinės visuomenės raidai. Kiekvienas turėtų susipažinti su moksliniais bionikos principais. Be šio mokslo neįmanoma įsivaizduoti technologinės pažangos daugelyje žmogaus veiklos sričių. Bionika yra mūsų ateitis visiškai harmonijoje su gamta.
