Бионика урааны: "Жаратылыш эң жакшы билет." Бул кандай илим? Аталышынын жана ушундай ураанынын өзү бионика жаратылыш менен байланышта экенин түшүнүүгө түрткү берет. Көптөрүбүз бионика илиминин элементтерин жана натыйжаларын билбей туруп күн сайын кезигебиз.
Сиз бионика илими жөнүндө уктуңуз беле?
Биология - бул биз мектепте тааныштырган популярдуу билим. Негедир көптөр биониканы биологиянын бөлүмдөрүнүн бири деп эсептешет. Чынында, бул билдирүү толугу менен туура эмес. Чынында эле, сөздүн тар маанисинде бионика тирүү организмдерди изилдөөчү илим. Бирок көбүнчө биз бул окуу менен башка нерсени байланыштырууга көнүп калганбыз. Колдонмо бионика – бул биология менен технологияны айкалыштырган илим.
Бионикалык изилдөөнүн предмети жана объектиси
Бионика эмнени изилдейт? Бул суроого жооп берүү үчүн биз окутуунун структуралык бөлүнүшүн карап чыгышыбыз керек.
Биологиялык бионика жаратылышты кандай болсо, ошол бойдон, кийлигишүүгө аракет кылбастан изилдейт. Анын изилдөө объектиси болуп биологиялык системалардын ичиндеги процесстер саналат.
Теориялык бионика табиятта байкалган ошол принциптерди изилдөө менен алектенет жана алардын негизинде теориялыкмодели, андан ары технологияларда колдонулат.
Практикалык (техникалык) бионика – теориялык моделдерди практикада колдонуу. Мындайча айтканда, жаратылышты техникалык дүйнөгө практикалык киргизүү.
Баары эмнеден башталды?
Улуу Леонардо да Винчи биониканын атасы деп аталат. Бул генийдин жазууларында табигый механизмдерди техникалык жактан ишке ашыруунун алгачкы аракеттерин табууга болот. Да Винчинин чиймелери анын канаттарын учуп бараткан чымчыктай кыймылдата ала турган учакты жасоону каалаганын көрсөтүп турат. Бир убакта мындай идеялар суроо-талапка ээ боло алмак эмес. Алар өздөрүнө кийинчерээк көңүл бурушкан.
Бионика принциптерин архитектурада биринчи жолу колдонгон Антони Гауди и Курнет болгон. Анын ысымы бул илимдин тарыхында бекем жазылып калган. Улуу Гауди тарабынан долбоорлонгон архитектуралык курулуштар курулуп жаткан маалда таасирдүү болгон жана алар көп жылдардан кийин заманбап байкоочуларды да ошол эле кубанычка бөлөгөн.
Табият менен технологиянын симбиозу идеясын колдогон кийинки адам Рудольф Штайнер болгон. Анын жетекчилиги астында имараттарды долбоорлоодо бионикалык принциптер кеңири колдонула баштады.
Биониканын өз алдынча илим катары түптөлүшү 1960-жылы Дейтонадагы илимий симпозиумда гана болгон.
Компьютердик технологиялардын жана математикалык моделдештирүүнүн өнүгүшү заманбап архитекторлорго архитектурада жана башка тармактарда табияттын ачкычтарын тезирээк жана тактык менен ишке ашырууга мүмкүндүк берет.
Техникалык ойлоп табуулардын табигый прототиптери
Эң оңойбионика илиминин көрүнүшүнүн мисалы болуп шарнирлерди ойлоп табуу болуп саналат. Конструкциянын бир бөлүгүн башкасынын айланасында айлануу принцибине негизделген тааныш тоо. Бул принципти деңиз кабыктары эки канатын башкаруу жана керек болсо ачып же жабуу үчүн колдонушат. Тынч океандын гиганттары 15-20 см өлчөмүнө чейин жетет. Алардын кабыктарын бириктирүүдө шарнирдик принцип көзгө даана көрүнүп турат. Бул түрдүн кичинекей өкүлдөрү клапандарды бекитүүдө бир эле ыкманы колдонушат.
Күнүмдүк жашоодо биз кычкачтарды көп колдонобуз. Кудайбергендин курч жана кенедей тумшугу мындай түзүлүштүн табигый аналогуна айланат. Бул канаттуулар аны жумшак топуракка жабыш үчүн ичке тумшукту колдонушат жана майда коңуздарды, курттарды ж.б. чыгарышат.
Көптөгөн заманбап аппараттар жана аппараттар соргучтар менен жабдылган. Мисалы, алар иштөө учурунда тайгаланып кетпеши үчүн ар кандай ашкана шаймандарынын буттарынын конструкциясын жакшыртуу үчүн колдонулат. Ошондой эле, көп кабаттуу үйлөрдүн терезе жуугучтары үчүн атайын бут кийимдер алардын коопсуз бекитилиши үчүн соргучтар менен жабдылган. Бул жөнөкөй аппарат да табияттан алынган. Дарак бака буттарында соргучтары бар, адаттан тыш усталык менен өсүмдүктөрдүн жылмакай жана тайгак жалбырактарын кармайт жана осьминог алардын курмандыктары менен тыгыз байланышта болушу үчүн аларга муктаж.
Мындай мисалдарды көп таба аласыз. Бионика – бул адамдын ойлоп табуулары үчүн жаратылыштан техникалык чечимдерди алууга жардам берген илим.
Ким биринчи - жаратылыш жеадамдар?
Кээде адамзаттын тигил же бул ойлоп табуусу табият тарабынан эбак эле «патенттелген» болуп калат. Башкача айтканда, ойлоп табуучулар бир нерсени жаратып жатканда көчүрбөй, технологияны же иштөө принцибин өздөрү ойлоп табышат, кийинчерээк бул табиятта көптөн бери бар экени аныкталып, жөн эле карап туруп кабыл алса болот экен.
Бул адам кийимдерди бекитүү үчүн колдонгон кадимки Velcro менен болгон. Канаттуулардын жүнүнүн түзүлүшүндө илгичтер липучкадагыдай жука сакалдарды бири-бирине туташтыруу үчүн да колдонулаары далилденген.
Заводдук трубалардын структурасында дан эгиндеринин боштук сабагы менен окшоштук бар. Түтүктөрдө колдонулган узунунан жасалган арматура өзөктөгү склеренхималык тилкелерге окшош. Болот бекемдөөчү шакекчелер - аралыктар. Сабактын сыртындагы жука тери түтүктөрдүн түзүлүшүндөгү спиралдык арматуранын аналогу болуп саналат. Конструкциянын чоң окшоштугуна карабастан, илимпоздор заводдук түтүктөрдү куруунун дал ушундай ыкмасын өз алдынча ойлоп табышты жана кийинчерээк мындай конструкциянын табигый элементтер менен окшоштугун көрүштү.
Бионика жана медицина
Биониканы медицинада колдонуу көптөгөн бейтаптардын өмүрүн сактап калууга мүмкүндүк берет. Адам денеси менен симбиоздо иштей ала турган жасалма органдарды түзүү боюнча иштер тынымсыз жүрүп жатат.
Дэйн Деннис Аабо биринчи болуп бионикалык протезди сынаган. Колунун жарымынан ажырап калган, бирок азыр дарыгерлердин ойлоп табуусу аркылуу нерселерди тийүү аркылуу кабылдоо жөндөмүнө ээ болду. Анын протезижабыркаган буттун нерв учтары менен байланышкан. Жасалма манжа сенсорлору тийген нерселер тууралуу маалыматты чогултуп, аны мээге өткөрүп бере алат. Учурда дизайн аягына чыга элек, ал өтө көлөмдүү, бул аны күнүмдүк жашоодо колдонууну кыйындатат, бирок азыр да бул технологияны чыныгы ачылыш деп атоого болот.
Бул багыттагы бардык изилдөөлөр толугу менен табигый процесстерди жана механизмдерди көчүрүү жана аларды техникалык ишке ашырууга негизделген. Бул медициналык бионика. Окумуштуулардын пикири боюнча, алардын эмгектери жакында адамдын эскирген тирүү органдарын өзгөртүүгө жана анын ордуна механикалык прототиптерди колдонууга мүмкүндүк берет. Бул чындап эле медицинадагы эң чоң ачылыш болот.
Архитектурадагы бионика
Архитектуралык-курулуш бионикасы – бионикалык илимдин өзгөчө тармагы, анын милдети архитектура менен жаратылышты органикалык түрдө бириктирүү. Акыркы убакта, заманбап структураларды долбоорлоодо алар тирүү организмдерден алынган бионикалык принциптерге көбүрөөк кайрылышат.
Бүгүнкү күндө архитектуралык бионика өзүнчө архитектуралык стилге айланды. Ал формаларды жөнөкөй көчүрүүдөн жаралган, эми бул илимдин милдети принциптерди, уюштуруучулук өзгөчөлүктөрүн кабыл алуу жана аларды техникалык жактан ишке ашыруу болуп калды.
Кээде бул архитектуралык стиль эко-стил деп аталат. Себеби биониканын негизги эрежелери:
- оптималдуу чечимдерди издөө;
- материалдарды үнөмдөө принциби;
- максималдуу туруктуулук принциби;
- энергияны үнөмдөө принциби.
Сиз көрүп тургандай, архитектурадагы бионика – бул таасирдүү формалар гана эмес, заманбап талаптарга жооп берген структураны түзүүгө мүмкүндүк берген алдыңкы технологиялар.
Архитектуралык бионикалык структуралардын мүнөздөмөсү
Архитектура жана курулуш тармагындагы мурунку тажрыйбага таянып, эгер жаратылыш мыйзамдарын колдонбосо, адамдын бардык структуралары морт жана кыска мөөнөттүү деп айта алабыз. Бионикалык имараттар укмуштуудай формалардан жана тайманбас архитектуралык чечимдерден тышкары, туруктуулукка, жагымсыз жаратылыш кубулуштарына жана катаклизмдерге туруштук берүү жөндөмүнө ээ.
Ушул стилде курулган имараттардын сыртынан рельефтердин, формалардын, контурлардын элементтерин көрүүгө болот, алар инженер-конструкторлор тарабынан тирүү, табигый объектилерден чебер көчүрүлгөн жана архитектор-куруучулар тарабынан чебердик менен ишке ашырылган.
Эгер күтүлбөгөн жерден архитектуралык объектти ойлоп жатканда, сиз көркөм чыгарманы карап жаткандай сезилсеңиз, сизде бионикалык стилдеги имарат болушу ыктымал. Мындай түзүмдөрдүн мисалдарын дүйнөнүн дээрлик бардык борборлорунан жана технологиялык жактан өнүккөн ири шаарларынан көрүүгө болот.
Жаңы миң жылдыктын курулушу
90-жылдары испаниялык архитекторлор тобу таптакыр жаңы концепциянын негизинде курулуш долбоорун түзүшкөн. Бул 300 кабаттуу имарат, анын бийиктиги 1200 метрден ашат. Бул мунараны бойлото кыймыл ылдамдыгы 15 м/сек болгон төрт жүз вертикалдык жана горизонталдуу лифттердин жардамы менен ишке ашуусу пландаштырылууда. өлкө,Кытай бул долбоорго демөөрчүлүк кылууга макул болгон. Курулуш үчүн эң жыш жайгашкан шаар Шанхай тандалган. Долбоорду ишке ашыруу аймактын демографиялык көйгөйүн чечет.
Мунара толугу менен бионикалык түзүлүшкө ээ болот. Архитекторлор бул гана структуранын бекемдигин жана бекемдигин камсыз кыла алат деп эсептешет. Конструкциянын прототиби кипарис дарагы болуп саналат. Архитектуралык композиция дарактын сөңгөгүнө окшош цилиндр формасына гана ээ болбостон, ошондой эле "тамыры" - бионикалык пайдубалдын жаңы түрү болот.
Имараттын сырткы жабуусу дарактын кабыгын туураган пластик жана дем алуучу материал. Бул вертикалдуу шаардын кондиционер системасы теринин жылуулукту жөнгө салуучу функциясына окшош болот.
Окумуштуулардын жана архитекторлордун божомолдору боюнча, мындай имарат өз түрү боюнча жалгыз болуп калбайт. Ийгиликтүү ишке ашкандан кийин планетанын архитектурасындагы бионикалык структуралардын саны көбөйөт.
Айланабыздагы бионикалык имараттар
Бионика илими кайсы атактуу чыгармаларда колдонулган? Мындай структуралардын мисалдарын табуу оңой. Жок дегенде Эйфель мунарасын түзүү процессин алалы. Франциянын бул 300 метрлик символу белгисиз араб инженеринин чиймелери боюнча курулган деген кептер көптөн бери айтылып келген. Кийинчерээк анын адамдын балтыр сөөгүнүн түзүлүшү менен толук окшоштугу аныкталган.
Эйфель мунарасынан тышкары, дүйнө жүзү боюнча бионикалык түзүлүштөрдүн көптөгөн мисалдары бар:
- Сидней опера театры лотос гүлүнө окшош курулган.
- ПекинУлуттук опера театры - суунун тамчысын туурайт.
- Пекиндеги сууда сүзүү комплекси. Сыртынан караганда, ал суу торчосунун кристаллдык түзүлүшүн кайталайт. Укмуштуудай дизайн чечими конструкциянын күн энергиясын топтоо жана аны имаратта иштеген бардык электр шаймандарын кубаттоо үчүн колдонуу үчүн пайдалуу жөндөмүн айкалыштырат.
- Aqua асман тиреген имараты агып жаткан суунун агымына окшош. Чикагодо жайгашкан.
- Архитектуралык биониканын негиздөөчүсү Антони Гаудинин үйү биринчи бионикалык түзүлүштөрдүн бири. Бүгүнкү күнгө чейин ал өзүнүн эстетикалык баалуулугун сактап, Барселонадагы эң популярдуу туристтик жайлардын бири бойдон калууда.
Баарына керек билим
Жыйынтыктап айтканда, биз ишенимдүү айта алабыз: бионика изилдеген нерселердин баары заманбап коомдун өнүгүшү үчүн актуалдуу жана зарыл. Ар бир адам биониканын илимий негиздери менен тааныш болушу керек. Бул илимсиз адамдын ишмердүүлүгүнүн көптөгөн тармактарында техникалык прогрессти элестетүү мүмкүн эмес. Бионика - бул жаратылыш менен толук гармониядагы келечегибиз.
