Что изучает наука бионика? Предмет, метод, подходы. Бионик что такое
Бионика
Бионика — это наука, изучающая живую природу с целью использования полученных знаний в практической деятельности человека. Проблемы бионики: изучение закономерностей структуры и функции отдельных частей живых организмов (нервной системы, анализаторов, крыльев, кожи) с целью создания на этой основе нового типа вычислительных машин, локаторов, летательных, плавательных аппаратов и т. д.; изучение биоэнергетики для создания экономичных двигателей, подобных мышце; исследование процессов биосинтеза веществ с целью развития соответствующих отраслей химии. Бионика тесно связана с техническими (электроника, связь, морское дело и др.) и естественнонаучными (химия, биология, медицина) дисциплинами, а также с кибернетикой (см.).
Бионика (англ. bionics, от bion — живое существо, организм; греч. Bioo — живу)— наука, изучающая живую природу с целью использования полученных знаний в практической деятельности человека.
Термин бионика впервые появился в 1960 г., когда специалисты различных профилей, собравшиеся на симпозиум в Дайтоне (США), выдвинули лозунг: «Живые прототипы — ключ к новой технике». Бионика явилась своеобразным мостом, связавшим биологию с математикой, физикой, химией и техникой. Одна из важнейших целей бионики — установить аналогии между физико-химическими и информационными процессами, встречающимися в технике, и соответствующими процессами в живой природе. Специалиста-бионика привлекает все многообразие «технических идей», выработанных живой природой за многие миллионы лет эволюции. Особое место среди задач бионики занимают разработка и конструирование систем управления и связи на основе использования знаний из биологии. Это — бионика в узком смысле слова. Бионика имеет важное значение для кибернетики, радиоэлектроники, аэронавтики, биологии, медицины, химии, материаловедения, строительства и архитектуры и др. К задачам бионики относятся также освоение биологических методов добычи полезных ископаемых, технологии производства сложных веществ органической химии, строительных материалов и покрытий, которые использует живая природа. Бионика учит искусству рационального копирования живой природы, изысканию технических условий целесообразного использования биологических объектов, процессов и явлений.
Один из возможных путей здесь — функциональное (математическое, или программное) моделирование, заключающееся в изучении структурной схемы процесса, функций объекта, числовых характеристик этих функций, их назначения и изменения во времени. Такой подход дает возможность изучать интересующий процесс математическими средствами, а техническое воплощение модели осуществить тогда, когда в принципе установлена ее эффективность и осталось проверить экономические, энергетические и другие возможности конструирования такого рода модели имеющимися техническими средствами. Существует и другой путь — физико-химическое моделирование, когда специалист в области бионики изучает биохимические и биофизические процессы с целью исследования принципов превращения (включая разложение и синтез) веществ, происходящих в живом организме. Этот путь более всего примыкает к химико-технологической проблематике и открывает новые возможности в развитии энергетики и химии полимеров. Третий подход, развиваемый бионикой,— это непосредственное использование живых систем и биологических механизмов в технических системах. Такой подход принято называть методом обратного моделирования, так как в этом случае специалист-бионик изыскивает возможности и условия приспособления живых систем для решения чисто инженерных задач, иначе говоря, пытается моделировать на биологическом объекте техническое устройство или процесс. Возникшая в ответ на запросы практики, бионика послужила началом исследований, основанных на применении биологических знаний во всех областях техники. Основной ее результат заключается в установлении первых путей для все большего технического освоения биологии.
www.medical-enc.ru
Направления бионики. Бионика – «техника» живых организмов
Задание 1.2.
1. Выбрать любые 5 биоформ как творческие источники для стилизации.
2. Создать эскизы 25 дизайн-объектов, стилизовав выбранные в п. 1 формы.
Материалы: бумага, черная гелевая ручка, черный маркер.
Формат: А5.
Цель работы: формирование навыка аналитического изучения окружающей реальности, закрепление умений эскизной фиксации визуальных наблюдений.
Критерии оценки: точность передачи объектов, выразительность эскизных зарисовок.
Форма контроля – просмотр графических работ.
Примеры дизайн-объектов, разработанных на основе стилизации природных форм, представлены далее, на рис. 7 и 8.
Рис. 7. Вешалка для одежды Homo sapiens
Рис. 8. Столик на колесиках Incontro
Направления бионики. Бионика – «техника» живых организмов
Направления бионики: биологическая, теоретическая, техническая бионика. Различают три направления бионики:
1) биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
2) теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
3) техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Моделирование «живых» объектов и систем. Бионическая модель. Бионика на стыке биологии, кибернетики, психологии и других наук.Создание модели в бионике – это половина дела. Для решения конкретной практической задачи необходима не только проверка наличия интересующих нас, с практической точки зрения, 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 основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели.
Накопленный в бионике практический опыт 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 экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т.п.
Профессия «бионик» на стыке наук.Специалиста, работающего в области бионики, именуют биоником. Бионику необходимо обладать знаниями в области химии и физики, биологии и кибернетики, а также автоматики и телемеханики. Этот специалист должен обладать навыками работы со скальпелем, паяльником, логарифмической линейкой и энтомологическим сачком. Весь труд бионика направлен на совершенствование вычислительной техники, новых устройств автоматики и телемеханики, а также на разработку новых научных идей. Бионики необходимы для работы на предприятиях по разработке и внедрению новых технологий.
Профессия бионик подразумевает постоянный поиск инженерных решений, поэтому здесь необходимо креативное мышление, хорошая память и внимательность. Он должен иметь определённый вкус к техническому конструированию, а также обладать способностями изобретателя. Бионик не должен забывать об ответственности. Его разработки не должны причинить вред обществу и природе.
Бионик изучает нервную систему, исследует нервные клетки и занимается поиском связей между ними. Он изучает органы чувств и принципы ориентации и навигации у животных, это необходимо для дальнейших разработок в создании техники. Бионик может также заниматься изготовлением материала для научных исследований или создавать математические модели явлений, над которыми проводится исследование. В настоящее время многие компании заинтересованы в специалистах области бионики. Поэтому профессиональный бионик не останется без трудоустройства. Исследования в данной области продолжаются. Обычно компании по разработке новых технологий заинтересованы в стимулировании труда своих сотрудников и хорошо поощряют за новые идеи и предложения. Поэтому бионик может претендовать на высокую зарплату.
Выводы
Бионика – активно развивающаяся наука, с которой связано как появление новых областей исследований, требующих междисциплинарного подхода, так и появление профессии «бионик».
Контрольные вопросы
1. Перечислить и охарактеризовать направления бионики.
2. Дать определение архитектурно-строительной бионики и обозначить задачи этого направления науки.
3. Дать определение нейробионики и обозначить задачи этого направления науки.
4. Рассказать о моделировании «живых» объектов.
5. Обозначить особенности бионического подхода.
6. В чем заключается отличие теоретической и технической бионик?
7. Каким образом происходит моделирование живых объектов и систем?
8. Расскажите о профессии «бионик»: какие знания требуются этому специалисту?
Вопросы для дискуссии
1. Какое направление бионики Вы считаете наиболее перспективным и почему?
2. Какой Вы видите профессию «бионик» в будущем?
3. Каковы, по Вашему мнению, перспективы развития архитектурно-строительной бионики?
4. Какие инженерные решения природы можно использовать в нейробионике, кроме уже известных проектов?
5. Предложите идею бионического объекта будущего для обсуждения.
Базовое учебное пособие:
1. Макарова Т.Л. Бионика. Практикум. – М.: МФПА, 2010. – 38 с.
Основная литература:
2. Цойх М. Бионика. – М.: Мир книги (Серия: Зачем и почему), 2007. – 48 с.
3. Бурень В. М., Бурень О. В. Биология и нанотехнология. Материалы для современной и будущей бионики. – М.: Феникс, 2006. – 125 с.
Дополнительная литература:
4. Френч Х. История архитектуры/Х.Френч; Пер. с англ. М.С. Ремизовой. – М.: ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство «Астрель», 2003 – 144 с.: ил.
5. Николаев В. Гармонические каноны в природе. – М.: «Энергия», 2002, N 11. С. 51-55
Интернет-источники:
6. http://bio-nica.narod.ru/
7. http://www.an-krepost.com/stil-organika.html
8. http://www.art.thelib.ru/construction/raz/arhitekturnaya_bionika.html
9. http://www.i-u.ru/biblio
10. http://www.mensh.ru/planirovka_domov_frenka_lloida_raita
11. http://www.museum.ru/N27950
12. http://www.mensh.ru/arhitekturnyi_stil_antonio_gaudi
13. http://www.architime.ru/architects/a_antonio_gaudi.htm
14. http://www.architime.ru/architects/a_eero_saarinen.htm
15. http://sreda.boom.ru/libr/designers/s/libr_300_saarinen1.htm
16. http://www.visual-form.ru/article/004.html
17. http://sagmu.moeobrazovanie.ru/professions_bionik.html
Самостоятельная работа студентов.*
Задание 2.
1. Создать файл в формате .doc «Направления бионики. Задание 2». Объем работы: 5 – 7 стр. текста.
2. Указать свои ФИО, номер группы и дату выполнения задания.
3. Просмотреть новости науки и дизайна. Написать примеры моделирования «живых» объектов (3 – 5 примеров).
4. Найти иллюстрации, подтверждающие Ваши примеры из п. 3. (указать ссылку на источник, откуда взята иллюстрация).
5. Написать выводы: какие из «живых» объектов считаете лучшими изобретениями человечества?
6. Обсудить работу с преподавателем на занятии.
7. Завершить работу самостоятельно и сдать преподавателю на проверку на следующем занятии.
Формат: А4.
Материалы: бумага, компьютер.
Цель: формирование навыка аналитического изучения окружающей реальности.
Критерии оценки: качество выполнения работы в целом и отдельных ее элементов, четкость и обоснованность выводов.
Похожие статьи:
Бионика – наука вдохновленная природой
Человек перенял у природы очень многое, если не сказать все. Умение разводить огонь, прятаться в норку от непогоды, хранить пищу про запас, маскироваться под окружаю среду и еще много других вещей, о которых мы знаем так давно, что уже и не задумываемся об их появлении в нашей жизни.
А ведь существует целая наука – бионика – цель которой сделать мир людей еще более удобным, при помощи техники, созданной подглядыванием за живой природой.
Отцом бионики считается Леонардо да Винчи. Именно он, впервые, решил смастерить летальный аппарат, вдохновившись полетом птиц. До него еще был Икар, описанный в древнегреческих мифах. Но это скорее мечта, а вот легендарный изобретатель решил претворить ее в жизнь. До наших дней дошли его чертежи со всевозможными схемами устройства махолета. Правда, его изобретение в воздух так и не поднялось, но первый шаг был сделан. А официальное зарождение бионики как науки произошло в 1960 году. Тогда состоялся первый симпозиум по данной теме.
С тех пор, благодаря бионике, в нашей жизни появилось множество замечательных вещей. Самые интересные из них:
- В основе конструкции, символа Парижа, знаменитой Эйфелевой башни лежит принцип строения человеческих костей. Архитектор Эйфель позаимствовал свою идею из научных трудов профессора анатомии Хермана фон Мейера, изучавшего устройство скелета.
- Застежка-липучка также подсмотрена у природы. Джордж де Местраль часто гулял со своей собакой. Питомца он любил, но очень раздражался, когда приходилось вычесывать из его шерсти колючки дурнушника. Решив изучить это растение подробнее и избавиться от своей проблемы, инженер придумал один из самых удобных способов застежки.
- Современные многоэтажки, в которых проживает большинство из нас, в точности копируют строение стеблей злаков.
- Высокая скорость кораблей – заслуга дельфинов и китов. Ученые создали обшивку, аналогичную коже этих морских жителей. Она не промокает и эластична, благодаря чему скорость водных судов увеличивается на двадцать процентов.
xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai
Что изучает наука бионика? Предмет, метод, подходы
Что изучает наука бионика, появившаяся в научных кругах во второй половине двадцатого века? Бионика содержит в своей основе материалы наблюдения за естественными природными системами для создания на их базе современных технологий.
Слово "бионика" в переводе с английского означает "знание о живых организмах". Ее основная задача (как было сказано ранее) - это выявление закономерностей живой природы и применение их в системе человеческой деятельности. Впервые проблемы бионики, ее цели и функции были определены на дайтонском симпозиуме в США. Тогда в 1960 году смело было выдвинуто утверждение о том, что только биологические механизмы могут быть истинными прототипами технического развития.
Основные проблемы и задачи бионики
- Наблюдение и изучение функций и особенностей отдельных систем и органов живых организмов (например, нервной системы, сердца или кожи) для использования полученных знаний в качестве базиса для создания новейших технических достижений: средств передвижения, вычислений и т.д.
- Изучение биоэнергетического потенциала живых организмов для создания на их основе двигателей, способных действовать подобно мышцам, чтобы с помощью этого экономить электроэнергию.
- Исследование биохимических синтезирующих процессов для развития отраслей химии для получения новых моющих средств и лекарственных препаратов.
Связь бионики с другими областями человеческих знаний
«Бионика считается связующим звеном, проложенным между множеством технических (электронная, транспортная, информационные технологии) и естественных наук (медициной, биологией, химией)».
Специалисты утверждают, что объединение в определенное единство совокупности имеющихся знаний с целью их рационального практического применения – это наиболее необходимый процесс для современного мира. Бионика появилась тогда, когда специализация отдельных отраслей знания усилилась, лишая науку жизненно необходимого единства.
Так бионика в биологии представляет собой необходимый компонент, позволяющий применять полученные знания в их качественном объединении с математикой, техникой и химией. Установление аналогичных связей между информационными, техническими и природными ресурсами – неотъемлемая часть бионического исследования.
Если в своем широком понимании бионика – средство «заимствования» у природы гениальных идей для новейших научных разработок, то в более узком смысле можно говорить о данной науке как о теснейшей связи биологии с аэронавтикой, кибернетикой, материаловедением, строительством, бизнесом, медициной, химией, архитектурой и даже искусством. Специалист-бионик должен обладать чрезмерной наблюдательностью, а также аналитическим складом ума для способности адекватного сопоставления имеющегося и вновь обновляющегося посредством эволюции материала и технических возможностей, предоставленных развитием человечества.
Продолжая беседу об узком значении бионики, можно говорить о такой ее задаче, как разработка новейших методов добычи природных ресурсов и полезных ископаемых для использования их в производстве.
Несмотря на то, что бионика – это наука о том, как лучше и рациональнее использовать то, что дает нам природа, одной из ее основополагающих функций выступает защита природного материала как неисчерпаемого источника ресурсов и идеи для непрерывного прогресса общества. Для этого специалистами-биониками используются три основных подхода.
- Функциональный математический программный подход (изучение схемы происходящего процесса, его структуры, истоков и результатов). Данный подход дает возможность конструирования новой модели с помощью уже имеющихся средств.
- Физико-химический подход (изучение биохимических процессов). Этот подход предоставляет исследователям возможность синтезирования новых веществ с помощью изученных механизмов.
- Прямое применение биологических систем в структуре технологий, называемое обратным моделированием. Если в предыдущих подходах речь шла об использовании биологического материала для создания новых технических средств, то здесь мы можем говорить о решении задач и вопросов техники с помощью поиска ответов и необходимых ресурсов в биологической среде.
Итак, на вопрос о том, что изучает наука бионика, лучше всего ответить следующим образом. Бионика – это поиск путей, средств и возможностей связи биологических аспектов существования и технического прогресса с целью увеличения научного прогресса и одновременного сохранения существующих природных ресурсов.
Фото: Бионика
kartinamira.info
bionic - это... Что такое bionic?
Bionic — Студийный альбом Кристины Агилеры Дата выпуска … Википедия
Bionic — Album par Christina Aguilera Sortie 8 juin 2010 Enregistrement fin 2008 2009 début 2010 Genre Musique électronique Dance R B Pop Slow … Wikipédia en Français
Bionic — Studioalbum von Christina Aguilera Veröffentlichung 4. Juni 2010 (Deutschland) 7. Juni 2010 (Großbritannien) 8. Juni 2010 (USA) Aufnahme … Deutsch Wikipedia
bionic — BIÓNIC, Ă, bionici, ce, s.f., adj. 1. S. f. (În sintagma) Bionică informaţională= ramură a bionicii care studiază mecanismele de recepţie, stocare, prelucrare şi transmitere a informaţiei la sistemele biologice în vederea transpunerii lor în… … Dicționar Român
bionic — 1901, as a term in the study of fossils, from Gk. bios life (see BIO (Cf. bio )). Meaning pertaining to BIONICS (Cf. bionics) is recorded from 1963. Popular sense of superhumanly gifted or durable is from 1976, from popular U.S. television… … Etymology dictionary
bionic — ► ADJECTIVE 1) relating to the use of electrically operated artificial body parts. 2) informal having ordinary human powers increased by or as if by the aid of such devices. DERIVATIVES bionically adverb bionics plural noun … English terms dictionary
bionic — ☆ bionic [bī än′ik ] adj. [see BIONICS] 1. of or having to do with bionics 2. a) designating an artificial replacement for a bodily part b) furnished with such a replacement part or parts, specif. in science fiction, so that strength, abilities,… … English World dictionary
Bionic — El término Bionic puede referirse a: Bionic, álbum de Sandbox. Bionic, álbum de Christina Aguilera. «Bionic», canción de Christina Aguilera. O puede referirse al término biónica. Esta página de desambiguación cataloga artículos relacionados con… … Wikipedia Español
bionic — bi|on|ic [baıˈɔnık US ˈa:n ] adj [Date: 1900 2000; Origin: bionic using electronically controlled parts in the human body (20 21 centuries), from bio + electronic] bionic arms, legs etc are electronic and therefore stronger or faster than normal… … Dictionary of contemporary English
bionic — [[t]baɪɒ̱nɪk[/t]] ADJ: usu ADJ n In science fiction books or films, a bionic person is someone who has special powers, such as being exceptionally strong or having exceptionally good sight, because parts of their body have been replaced by… … English dictionary
bionic — bionically, adv. /buy on ik/, adj. 1. utilizing electronic devices and mechanical parts to assist humans in performing difficult, dangerous, or intricate tasks, as by supplementing or duplicating parts of the body: The scientist used a bionic arm … Universalium
dic.academic.ru
