Дослідницька робота з теми біоніка. Дослідницька робота на тему «Біоніка в архітектурі: природа – будівельник, людина – наслідувач? Кісткова структура головки стегнової кістки

Чеснова Каріна

У цій роботі на тему «Біоніка в архітектурі: природа – будівельник, людина – наслідувач?» проведено аналіз та узагальнення принципів архітектурної біоніки у застосуванні до різних будівельних, технічних споруд та засобів.

Завантажити:

Попередній перегляд:

Муніципальна бюджетна освітня установа

Середня загальноосвітня школа №9

Г. Викси Нижегородської області

Біоніка в архітектурі:

ПРИРОДА – БУДІВЕЛЬНИК, ЛЮДИНА – ПІДРАЗУВАЧ?

Фізико-математичне відділення

Секція фізична

Роботу виконала

учениця 10 класу МБОУ ЗОШ №9

Чеснова Каріна Ахлиманівна

Науковий керівник:

вчитель фізики МБОУ ЗОШ №9

Дьоміна Олена Костянтинівна.

м. Викса

2012 р.

Інструкція…………………………………………………………………………3

Введение…………………………………………………………………………..4

1. Теоретична частина

1.1 Історія зародження науки «Біоніка»……………………………………...6

1.2 Біоніка як сучасний напрямок у фізиці…………………………..8

1.3 Архітектурно-будівельна біоніка та її напрями..………………...10

2 Практична частина

2.1 Використання структур живої природи в архітектурній практиці……12

2.2 П в архітектурі…………...14

…………………………..15

2.4 Відповідність біологічних систем будівельним і технічним спорудам і засобам……………………………………………………….17

2.5 Порівняння Ейфелевої та Шуховської веж……………………………….18

Заключение…………………………………………………………………...…..21

Список литературы………………………………………………………………22

Анотація

У цій роботі на тему «Біоніка в архітектурі: природа – будівельник, людина – наслідувач?» я провела аналіз та узагальнення принципів архітектурної біоніки у застосуванні до різних будівельних, технічних споруд та засобів. Це стало можливим після вивчення наукової літератури на тему «Біоніка. Архітектурні споруди».

Таким чином, метою даної роботистало

Методи дослідження:

• вивчення наукової літератури;

В результаті проведеного дослідження підтвердиласягіпотеза у тому, що природа – будівельник всього у світі, а людина – її наслідувач.

Думаю, що моя робота «Біоніка в архітектурі: природа – будівельник, людина – наслідувач?» буде цікава тим, хто цікавиться всім новим, сучасним та перспективним, хто мріє про свій теплий та затишний будинок за принципами архітектурної біоніки.

Вступ

Чи знаєте Ви, що через 15 років у Шанхаї має з'явитися вертикальне місто-вежа (за прогнозами вчених, через 20 років чисельність Шанхаю може досягти 30 млн осіб)?! Місто-вежа розраховане на 100 тисяч осіб, в основу проекту покладено "принцип конструкції дерева".

І ще один факт: архітектор П. Солері спроектував міст через річку довжиною понад кілометр за аналогією зі згорнутим живим листом. Ці приклади можна ще й ще продовжити не менш дивовижними прикладами.

Мені стало цікаво дізнатися про це детальніше. В результаті моїх пошуків я познайомилася з одним із напрямків сучасної фізики – наукоюбіоніка та її видом - архітектурна біоніка.

І знову постали питання. Наприклад, чи може людина пройти повз привабливу ідею - створити своїми руками те, що вже створила природа?

Вид людський існує близько ста тисяч років. Звичайно, на початку людина вчилася будувати у природи. Звірі, риби, птахи «підказували» тоді людині, що і як треба робити, щоб вирішити насущні для неї «інженерні завдання».

А сучасна людина? Оточивши себе безліччю складних машин, живучи у світі великих швидкостей, він знову йде на уклін до природи. Чому? Тому що й тепер людина помічає багато переваг у творіннях природи перед власними створіннями. Адже жива природа має найскладніші матеріали, пристрої, технологічні процеси в порівнянні з усіма відомими в науці. Саме з цілеспрямованого «підглядання» за природою народилася нова наука – біоніка.

З іншого боку, можна навести зовсім протилежний приклад: Людина сконструювала колесо, яке послужило йому чималу службу. Адже відомо, що в природі немає такого прототипу. Значить, не завжди варто наслідувати природу?

Хто ж справжній будівельник у світі: природа чи людина? Якими є принципи архітектурної біоніки та її будівельні технології?

Пошук відповіді ці питання і послужили написанням дослідницької роботи на тему «Біоніка в архітектурі: природа – будівельник, людина – наслідувач?».

Актуальність дослідження.Розвиток архітектурної біоніки багато в чому визначено часом. Я вважаю, що це один із найактуальніших на сьогодні напрямків. А пов'язано це із загальною ідеєю повернення до природи, що простежується сьогодні у багатьох сферах людської діяльності.

Технократичний розвиток останніх десятиліть майже повністю підпорядкував собі спосіб життя. Фактично ми стали жителями штучної «природи», створеної зі скла, бетону та пластику, екологічна сумісність якої з життям живого організму неухильно прагне нуля. Одним із способів відновлення рівноваги, повернення до природи може стати архітектурна біоніка.

Перед початком дослідження я собі висуваю наступнугіпотезу: природа – головний будівельник всього у світі, а людина – лише її наслідувач.

Таким чином, метою даної роботистало вивчення принципів архітектурної біоніки, дослідження можливості та ефективності їх застосування для вирішення інженерно-технічних завдань.

Основні завдання дослідницької роботи:

1) вивчити напрями та принципи розвитку архітектурної біоніки;

2) оцінити ефективність їх застосування на вирішення технічних завдань;

3) знайти відповідність біологічних систем будівельним та технічним спорудам та засобам;

4) порівняти всесвітньо відомі архітектурні споруди (Ейфелеву та Шуховську вежі) з погляду архітектурної біоніки.

Методи дослідження:

• вивчення наукової літератури;
• порівняльний аналіз одержаних результатів.

1. Теоретична частина

1.1 Історія зародження науки «Біоніка»

З давніх-давен допитлива думка людини шукала відповідь на запитання: чи може людина досягти того ж, чого досягла жива природа? Спочатку людина могла тільки мріяти про це – навчитися робити те, що зробила вже природа стосовно інших живих істот.

Кожна жива істота - це досконала система, яка є результатом еволюції багатьох мільйонів років. Вивчаючи цю систему, розкриваючи секрети влаштування живих організмів, можна отримати нові можливості у будівництві споруд.

Ідея застосування знань про живу природу для вирішення інженерних завдань належитьЛеонардо Да Вінчі, який намагався побудувати літальний апарат -орнітоптер беручи за прототип крила птахів. Так він намагався відтворитибудова пташиного крилата механізму, що приводить його в рух.

Вчені епохи Відродження сподівалися досягти бажаного рішення за допомогою проведення суворих математичних розрахунків та викладок та створення відповідних механічних конструкцій. Адже тоді механіка, що спиралася на математику, займала чільне місце серед всіх зароджуваних галузей механічного природознавства; тому й могло тоді здаватися, що це загадки природи будуть розгадані саме з допомогою механіки і її основі.

Відповідно до цього людина прагнула до створення механічних моделей, які могли б імітувати цікаві для нього предмети і явища природи.

Коли прогрес науки призвів до відкриття фундаментальних законів як механіки, а й фізики, хімії, біології та інших галузей природознавства, виявилося таке: спираючись ці закони, кладучи в основу відповідних технічних пристроїв, можна розпочати здійснювати одне одним давні мрії людини.

Але якими відмінними від живих істот виявилися конструкції, пристрої, інструменти та прилади, створені людиною!

Достатньо зіставити орган зору – очей – будь-якої тварини з деякими оптичними приладами та інструментами, сконструйованими людиною, щоб переконатися в тому, наскільки досконаліший природний орган порівняно зі штучним пристроєм.

У наші дні людина повернулася частково до своєї первісної ідеї – наскільки можна повніше і точніше копіювати у техніці те, що досягнуто у живій природі, відтворити це у формі конкретних технічних рішень. Так зародилася нова наука – біоніка.

Як і багато інших, важливих напрямів сучасного науково-технічного прогресу (наприклад, кібернетика), біоніка виросла з безпосередніх запитів виробничої практики. Виникла вона на стику між біологією та технікою, насамперед, радіоелектронікою та технічною кібернетикою.

Тут стикуються такі далеко відносяться одна від одної галузі людського знання та практичної діяльності, якБіологія та техніка.

Назва «біоніка» походить від давньогрецького кореня «bion» - елемент життя, осередок життя або, точніше, елементи біологічної системи. Суть біоніки – синтезувати накопичені у різних науках знання.

Отже, біоніка - прикладна наука, що вивчає закони формування та структуроутворення живої природи, щоб об'єднати пізнання біології та техніки для вирішення інженерно-технічних завдань.

1.2 Біоніка як сучасний напрямок у фізиці

Мені стало цікаво, чи є дата народження науки «біоніка»? Виявилось, що є. Формальною датою народження біоніки - однією з нових наук, що виникла в недалекому XX ст., - прийнято вважати 13 вересня 1960 р . - День відкриття першого американського національного симпозіуму на тему «Живі прототипи штучних систем – ключ до нової техніки».

Зрозуміло, що проведення такого симпозіуму стало можливим тільки тому, що до цього часу було накопичено велику кількість даних про принципи організації та функціонування живих систем, а також з'явилися можливості практичного використання здобутих знань для вирішення низки актуальних завдань техніки..

Розрізняють декількатипів біоніки:

- біологічну біоніку, Що вивчає процеси, що відбуваються в біологічних системах;

- теоретичну біонікуяка будує математичні моделі цих процесів;

- технічну біоніку, що застосовує моделі теоретичної біоніки для вирішення інженерних завдань

Сьогодні біоніка поділяється надва види :

1. нейробіоніка;
2. архітектурно – будівельна біоніка.

Нейробіоніка - наука про організацію технічних систем із нейроподібних елементів. Основними напрямками нейробіоніки є вивчення нервової системи людини і тварин, і моделювання нервових клітин - нейронів та нейронних мереж, що дає можливість удосконалювати та розвивати електронну та обчислювальну техніку.

Мене ж зацікавив інший напрямок біоніки - архітектурно - будівельна біоніка, більш докладний опис якої буде дано нижче.

Вивчаючи інформацію про біоніку із різних джерел, я прийшла довисновку, що єдиної думки щодо змісту цієї науки досі немає.

Багато фахівців вважають біоніку новою гілкою кібернетики, інші відносять її до біологічних наук, але, зважаючи на все, найбільш праві ті, хто виділяє біоніку в самостійну науку. Але одне я зрозуміла собі точно:біоніка - чи не найпопулярніша з молодих наук, що виникли у ХХ столітті та розвивається у XXI столітті.
Також я дізналася, що убіоніки є символ : схрещені скальпель, паяльник і знак інтеграла... Цей союз біолога, техніка та математика дозволяє сподіватися, що наука біоніка проникає туди, куди не проникав ще ніхто, і побачити те, що ще не бачив ніхто... ... Можливо, розвиток біоніки вже незабаром зробить багато чого незвичним у світі техніки... І це ще більше мене приваблює в цій науці.

Рис.1 Символ біоніки

1.3 Архітектурно-будівельна біоніка та її напрямки

На цей час в архітектурі склалася парадоксальна ситуація. З одного боку, стрімкий розвиток технологій будівництва, теорій розрахунку конструкцій, виробництва нових матеріалів, систем комп'ютерного проектування, а з іншого - той самий людина (архітектор, замовник, майбутній споживач), можливості якого формально обмежені лише бюджетом і фантазією. У цій ситуації архітектори мимоволі звернули свої погляди до живої природи.

Розглядаючи можливості втілення найскладніших інженерних ідей, людина не могла не звернути своєї уваги на результат діяльності найгеніальнішого архітектора Всесвіту – природу. За мільйони років вона створила такі досконалі форми та структури, які ідеально організовані, гармонійно взаємодіють між собою та перебувають у рівновазі з навколишнім середовищем. Можливість використання досвіду живої природи у будівництві сучасних архітектурних споруд стала предметом вивчення цього архітектурного напряму.

Архітектурно-будівельна біоніка– наука, яка вивчає закони формування та структуроутворення живих тканин, займається аналізом конструктивних систем живих організмів за принципом економії матеріалу, енергії та забезпечення надійності.

На початку 1980-х років завдяки багаторічним зусиллям колективу фахівців ЦНІЕЛАБ (лабораторія архітектурної біоніки) архітектурна біоніка остаточно склалася як новий напрямок в архітектурній науці та практиці. Було створено численні архітектурні проекти, проведено випробування нових конструкцій, написано та опубліковано сотні статей…

В результаті багаторічних теоретичних та експериментально-проектних робіт лабораторії Ю.С.Лебедєва склалися основнінапрями розвитку архітектурної біоніки як науки:

Основні теоретичні положення;

Методика архітектурно-біонічного моделювання;

використання форм живої природи в архітектурній практиці;

Проблеми формоутворення живої природи;

питання забезпечення життєдіяльності живих систем;

Проблема використання в архітектурі природних проявів гармонії – пластики, пропорцій, ритмів, симетрії – асиметрії;

Дослідження тектонічних форм живої природи, принципів їхньої трансформації та здатності природних конструкцій накопичувати пружну енергію;

Питання гармонійного формування архітектурно – природного середовища (екологічний аспект архітектурної біоніки).

Кожен із напрямів архітектурної біоніки має відносно самостійне значення, проте всі вони націлені на вирішення єдиного завдання вдосконалення архітектурних форм, їх гармонізацію.

Архітектурна біоніка сьогодні, на початку XXI століття, набуває особливого значення, оскільки розглядає в сукупності систему «жива природа (середовище) – архітектура (техніка) – людина», завдяки чому соціальна та технічна сфери набувають можливість розвиватися в гармонійній єдності з навколишньою природою.

Розвиток архітектурної біоніки багато в чому визначено часом. Можна сказати, що це один із найактуальніших на сьогоднішній день напрямків. А пов'язано це із загальною ідеєю повернення до природи, що простежується сьогодні у багатьох сферах людської діяльності.

2 Практична частина

2.1 Використання структур живої природи в архітектурній практиці

У ході дослідження я з'ясувала: виявляється, принципи живої природи в будівництві та техніці раніше вже застосовувалися, хоча і, як правило, неусвідомлено.

Наприклад, нещодавно, у другій половині XX століття, інженери зовсім несподівано відкрили, що міцністьЕйфелевої вежі пов'язана з тим, що її конструкція точно повторюєбудова великої гомілкової кістки людини(збігаються навіть кути між несучими поверхнями),хоча під час створення вежі інженер не користувався живими моделями. Велика гомілкова кістка - зНайміцніша кістка нашого скелета, на неї лягає найбільша вага при підтримці тіла у вертикальному положенні. Ця кістка здатна витримати навантаження до 1500 кг (хоча її маса близько 0,5 кг), тобто. приблизно в 25 разів більше за її звичайне навантаження. Такий запас технічної міцності природної конструкції.

Ще один приклад: структура сучасних висотних споруд (Останкинська вежа, фабричні трубита ін) повністю аналогічнаструктурі стебел злаківякі здатні витримувати великі навантаження і при цьому не ламатися під вагою суцвіття. Якщо вітер пригинає їх до землі, вони швидко відновлюють вертикальне положення. У чому ж секрет? Виявляється, їхня будова подібна до конструкції сучасних висотних фабричних труб. Обидві конструкції всередині порожнисті. Склеренхімні тяжі стебла рослини відіграють роль поздовжньої арматури. Міжвузля (вузли) стебел – кільця жорсткості. Уздовж стін стебла знаходяться овальні вертикальні порожнечі. Роль спіральної арматури, розміщеної біля зовнішньої сторони труби в стеблі злакових рослин, виконує тонка шкірка. Проте до свого конструктивного рішення інженери прийшли самостійно, не заглядаючи в природу. Ідентичність будови було виявлено пізніше.
___ _ Подібно до конструкціїлистя дерева виконано покриття Олімпійської споруди -велотреку в Крилатському(м Москва).

В останні роки біоніка підтверджує, що більшість людських винаходів вже запатентовано природою. Такий винахід 20-го століття, якзастібки «блискавка» та «липучки» , було зроблено на основібудови пера птиці. Борідки пера різних порядків, оснащені гачками, забезпечують надійне зчеплення.

Відомі іспанські архітектори М. Р. Сервера та Х. Плоз, активні прихильники біоніки, з 1985 р. розпочали дослідження «динамічних структур», а в 1991 р. організували «Товариство підтримки інновацій в архітектурі». Група під їх керівництвом, до складу якої увійшли архітектори, інженери, дизайнери, біологи та психологи, розробила проект« Вертикальне біонічне місто-вежа». Через 15 років у Шанхаї має з'явитися місто-вежа (за прогнозами вчених, через 20 років чисельність Шанхаю може досягти 30 млн осіб). Місто-вежа розраховане на 100 тисяч осіб, в основу проекту покладено «принцип конструкції дерева».
___ _ Башта-город матиме форму кипариса висотою 1228 м з обхватом біля основи 133 на 100 м, а найширшій точці 166 на 133 м. У вежі буде 300 поверхів, і розташовані вони будуть у 12 вертикальних кварталах по 80 поверхів. Між кварталами – перекриття-стяжки, які відіграють роль несучої конструкції для кожного рівня-кварталу. Усередині кварталів – різновисокі будинки з вертикальними садами. Ця ретельно продумана конструкція аналогічна до будови гілок і всієї крони кипарису. Стояти башта буде на пальовому фундаменті за принципом гармошки, який не заглиблюється, а розвивається на всі боки в міру набору висоти - аналогічно тому, як розвивається коренева система дерева. Вітрові коливання верхніх поверхів зведені до мінімуму: повітря легко проходить крізь конструкцію вежі. Дляоблицювання вежі буде використано спеціальний пластичний матеріал, що імітуєпористу поверхню шкіри. Якщо будівництво пройде успішно, планується звести ще кілька таких будівель-міст.
___ _

В архітектурно-будівельній біоніці багато уваги приділяється новим будівельним технологіям. Наприклад, у галузі розробок ефективних та безвідходних будівельних технологій перспективним напрямком єстворення шаруватих конструкцій. Ідея запозичена углибоководних молюсків. Їх міцні черепашки, наприклад у широко поширеного «морського вуха», складаються з жорстких і м'яких пластинок, що чергуються. Коли жорстка пластинка тріскається, деформація поглинається м'яким шаром і тріщина не йде далі. Така технологія може бути використана для покриття автомобілів.

2.2 П роблеми формоутворення живої природив архітектурі

Окрім будівель, у конструкції яких використовуються принципи та структури живої природи, до біонічних споруд відносять і ті, що копіюють не біологічні структури, аформи.

А першим, хто почав відтворювати форми природи в архітектурі, вважається іспанський архітекторАнтоніо Гауді . І то був прорив! Мабуть, найяскравіші його твори у біонічному стилі - Будинок Вісенса та Будинок Міла у Барселоні (1883-1888), Ель Капріччо у містечку Комільяс (1883-1885). Пізніше, 1900 – 1914 рр., Антоніо Гауді побудував у Барселоні унікальний архітектурний комплекспарк Гуель Багато будівель якого не тільки імітують різноманітні природні форми – від морських зміїв до пташиних гнізд і стовбурів дерев, а й буквально вростають у природний ландшафт – пагорби та тераси. До цього часу парк називають не інакше як «природа, застигла в камені».

На початку 1920-х років при будівництві свого антропософського центру Гетеанума природні форми використовував Рудольф Штайнер.

Потім з'явився хмарочос уформу огірка в Лондоні.

З недавнього часу біонічну архітектуру можна побачити й у Росії. У 2003 році в Санкт-Петербурзі за проектами архітектора Бориса Левінзона було збудовано«Дім Дельфін» та оформлений хол відомої клініки «Меді-Естетік».

2.3 Екологічний аспект архітектурної біоніки

Ми, люди, завжди прагнемо комфортабельного житла. Для нас завжди важливо, щоб місце, де ми живемо, працюємо, відпочиваємо, відповідало нашому внутрішньому світовідчуттю. Але, на жаль, через певні обставини Радянське будівництво не могло дати нам того, чого ми хотіли. Тільки нещодавно, а саме 10-15 років тому наше суспільство змогло на власні очі переконатися, що «хрущовки» та «свічки» - це все-таки не межа мрій. Живучи в мегаполісі, людина постійно перебуває у стані стресу. Однотипні багатоповерхівки з рядами однакових вікон, сірі тони, бетон і «ультрасучасні» будівлі, що давлять своєю висотністю, надають депресивну дію на психіку. Зняти цей негативний ефект може перетворення свого будинку на місце відпочинку очей і пункт естетичної підзарядки.

Ще одна концепція біонічної архітектури – створенняеко-будинків , які будуються з природних матеріалів, органічно вписуються в природний ландшафт і є автономними системами, що самозабезпечуються.

З цієї точки зору, до біонічної архітектури можна віднести все ще звичні нам сільські будинки, які є частиною цілком автономної системи окремих сільських господарств. Всі вони є свого роду еко-будинками з тією лише різницею, що сучасна концепція еко-будинку зробила крок далі: сьогодні при проектуванні екологічного житла велика увага приділяється розробці систем, які б дозволяли використовувати енергоресурси природи для забезпечення його мешканця сучасними благами цивілізації – світлом, теплом , гаряча вода.

Так чи інакше, всі напрямки архітектурної біоніки заслуговують на увагу. Ще цікавішим і доцільним видається синтез цих напрямів. Багато архітекторів нині активно працюють над проектами, які поєднують усі біонічні принципи – і відтворення структур і систем живої природи, і наслідування її форм, і екологічність.

Нині, наприклад, вчені займаються глибоким вивченням механізму фотосинтезу. З їхньої точки зору, цей процес, поряд з багатьма іншими функціями зеленого листа, може бути використаний для створення так званих "дихають" стін, покрівлі-мембрани або нового покоління екологічно чистих будівельних матеріалів.

Мене ж зацікавилиеко-будинки з екологічно чистої соломи. Солома є надзвичайно доступним і дешевим матеріалом. Для того, щоб виростити достатню кількість соломи для будівництва одного будинку площею 70 м 2 необхідно від 2 до 4 гектарів землі. При цьому використовується те, що зазвичай розглядається як відходи. Адже основна маса соломи, що залишається після збирання врожаю, спалюється. Солом'яні блоки є чудовим утеплювачем. Багато з тих, хто живе у солом'яних будинках, зазначають, що їхні витрати на опалення завжди вдвічі менші ніж у сусідів, які мешкають у звичайних будинках.
Теплопровідність у стін, складених із солом'яних блоків, набагато нижча, ніж у стін із загальноприйнятих матеріалів. Зокрема, солома за своїми показниками перевищує дерево в 4 рази. Що стосується цегли, то в цьому випадку йдеться про семиразову перевагу. Будівництво будинків із солом'яних блоків є перспективною технікою. Насамперед це пов'язано з низьким рівнем будівельних витрат та простотою зведення. Крім того, тут значною мірою залишається місце для експерименту та проявів індивідуальної творчої думки.

Вже зараз у містах світу з'являється все більше «біморфних» будівель, що вражають своєю красою та гармонійністю, все частіше у конструкціях житлових будинків та громадських будівель використовуються сонячні батареї та інші альтернативні джерела енергії. Можливо, колись наші будинки будуть схожі на птахів, дерева або квіти, що зливаються з навколишніми пейзажами, а технічні рішення дозволять нам дихати чистим повітрям і жити в природному середовищі, не завдаючи їй шкоди.

2.4 Відповідність біологічних систем будівельним та технічним спорудам та засобам

Після вивчення та аналізу наукової літератури, інформації мережі Інтернет з теми, що вивчається, я вирішила весь знайдений матеріал узагальнити в короткому вигляді. Ці дані представлені у порівняльній таблиці 1.

Таблиця 1 " Відповідність біологічних систем будівельним та технічним спорудам та засобам»

Принцип архітектурної біоніки	Біологічна (природна) система	Приклад технічної споруди чи засоби
Структури живої природи	Будова великої гомілкової кістки	Ейфелева вежа (Париж)
	Структура стебел злаків	Останкінська телевежа (Москва), фабричні труби
	Конструкція листа дерева	Велотрек у Крилатському (м. Москва0
	Конструкція згорнутого живого листа	Міст завдовжки 1 км через річку (П.Солері)
	Конструкція дерева	Вертикальне місто-вежа (Шанхай, через 15 років)
	Пориста поверхня шкіри	Облицювання будівель
	Черепашки глибоководних молюсків	Створення шаруватих будівельних конструкцій, покриття автомобілів
	Будова пера птахів	Застібки «блискавка» та «липучка»
	Будова крила птиці	Літальний апарат «орнітоптер» Леонардо да Вінчі
Форми живої природи	Від морських зміїв до пташиних гнізд та стовбурів дерев	Парк Гуель А.Гауді (Іспанія)
	Огірок	Хмарочос у Лондоні
	Дельфін	«Будинок Дельфін» у Санкт-Петербурзі
		Хмарочос SONY в Японії
		Будівля правління NMB Bank у Нідерландах
	Мотиви морських раковин та пташиного крила	Будинок Сіднейської опери
Екологічність	Екологічні природні матеріали: дерево, глина, солома	Еко-будинки, пасивні будинки
	Механізм фотосинтезу: функції зеленого листа	«Дихаючі» стіни, покрівля-мембрана, нове покоління екологічно чистих будівельних матеріалів

2.5 Порівняння Ейфелевої та Шуховської веж

Яскравим прикладом єдності закону формування природних та штучних структур я вважаю всесвітньо відому трисотметрову металеву ажурну конструкцію – Ейфелеву вежу у Парижі.

Густав Ейфель в 1889 побудував креслення Ейфелевої вежі. Ця споруда вважається одним із найраніших очевидних прикладів використання біоніки в інженерії. Конструкція Ейфелевої вежі ґрунтується на науковій роботі швейцарського професора анатомії Хермана фон Мейєра. За 40 років до спорудження паризького інженерного дива професор досліджував кісткову структуру головки стегнової кістки там, де вона згинається і під кутом входить у суглоб. І при цьому кістка чомусь не ламається під вагою тіла. Основа Ейфелевої вежі нагадує кісткову структуру головки стегнової кістки. В 1866 швейцарський інженер Карл Кульман підвів теоретичну базу під відкриття фон Мейєра, а через 20 років природний розподіл навантаження за допомогою кривих супортів було використано Ейфелем.

Я живу у Виксі, у місті з багатою історичною та культурною спадщиною,який є зберігачем найбагатших індустріальних традицій. Серед пам'ятників індустріальної спадщини у Виксі є унікальні інженерні споруди В.Г. Шухова, які розглядаються фахівцями як потенційні об'єкти всесвітньої культурної спадщини.

Мені стало цікаво порівняти дві всесвітньо відомі вежі: Ейфелеву та Шуховську, особливо з погляду архітектурної біоніки.

Виявилося, що принципи архітектурної біоніки використовувалися при конструкції тільки Ейфелевої вежі, а проект конструкції вежі Шухова ґрунтується на математичному моделюванні однопорожнинного гіперболоїда (і це виявилося навіть економічно вигідним та широко застосовуваним!). Чи означає це, що людська думка зробила крок далі природною?

Результати мого дослідження представлені у таблиці 2.

Таблиця 2 «Порівняння Ейфелевої та Шуховської веж»

Запитання для порівняння	Ейфелева вежа	Шухівська вежа
Інженер-конструктор	Олександр Гюстав Ейфель(1832-1923) - французький інженер, спеціаліст з проектування сталевих конструкцій.	Володимир Григорович Шухов (1853-1939) російський інженер, винахідник, вчений, почесний академік, Герой Праці, член ЦВК СРСР.
Час та місце появи	Побудована у 1889 році в Парижі як вхідна арка до Всесвітньої виставки. Належить до чудових технічних споруд XIX століття і стала своєрідним символом столиці Франції.	Побудована для Всеросійської промислової та художньої виставкив Нижньому Новгороді, що проходила з 28 травня (9 червня ) по 1 () жовтня року.
Принцип будівельної конструкції	Основа Ейфелевої вежі єквадрат зі стороною 123 метри. Її нижній ярус, що має виглядусіченої піраміди, Складається з чотирьох потужних опор, гратчасті конструкції яких, з'єднуючись між собою, утворюють величезні арки. Вежа має кілька платформ та майданчиків. У багатьох питаннях будівництва вежі Ейфель став піонером: дослідження властивостей та напластувань ґрунту, використання стисненого повітря та кесонів для влаштування основи, встановлення 800-тонних домкратів для регулювання положення вежі, спеціальні монтажні крани для роботи на висоті. У процесі роботи народжувалися новинки будівельної техніки та обладнання.	Однопорожнинний гіперболоїд і гіперболічний параболоїд - Двічі лінійчасті поверхні , тобто через будь-яку точку такої поверхні можна провестидві прямі, що перетинаються, які будуть повністю належати поверхні. Уздовж цих прямих і встановлюються балки, що утворюють характерні ґрати.Така конструкція єжорсткою: якщо балки з'єднатишарнірно, гіперболоїдна конструкція все одно зберігатиме свою форму під дією зовнішніх сил. Для високих споруд основну небезпеку несе вітрове навантаження, а у ґратчастої конструкції вона невелика. Ці особливості роблять гіперболоїдні конструкції міцними, незважаючи на невисоку матеріаломісткість. За формою секції Шухівської вежі - це однопорожнинні гіперболоїди обертання, виготовлені з 80 прямих сталевих балок, що упираються кінцями в кільцеві основи.Висота вежі – 25м.
Технічні характеристики	Вежа з дивовижною легкістю піднімає на 300 з гаком метрів 7 тисяч тонн металевих конструкцій, немов сплетених у дивовижне мереживо. Вага вежі дорівнює 10 000 тонн, причому вона розподілена на 4 опори таким чином, що тиск не перевищує 4 кг на квадратний сантиметр (це такий же тиск, як і тиск на стілець, на якому сидить лише одна людина вагою 80 кг). Площа основи 130 кв.метрів, число сходів – 1665 у східній опорі.	Ажурна сталева конструкція поєднує міцність і легкість: на одиницю висоти Шуховської вежі витрачено втричі менше металу, ніж на одиницю висоти Ейфелевої вежі в Парижі. Проект Шуховської вежі заввишки 350 метрів важить близько 2200 тонн, а Ейфелева вежа за висотою 300 метрів важить близько 7300 тонн.
Принципи архітектурної біоніки	Основа Ейфелевої вежі нагадує кісткову структуру головки стегнової кістки. Конструкція Ейфелевої вежі має подібну будову з гомілковою кісткою людини, і завдяки цьому має достатню міцність.
Цілі експлуатації	Спочатку як арка входу на Всесвітню виставку, потім як радіовежа та туристичний центр – символ Франції.	Перша вежа в М.Новгороді – водонапірна
Аналогічні відомі конструкції	В індійському Мумбаї збудують аналог Ейфелевої вежі заввишки 275 метрів. Це хмарочос із ексклюзивними квартирами. Планується, що у вежі буде 90 поверхів.	Радіобашня на Шаболівці у Москві (150м) -1922р.; Водонапірна вежа біля Виксунського металургійного заводу (40м) – кінець 19в. Усього за своє життя В.Г.Шухов збудував близько 200 гіперболоїдних веж різного призначення.
Застосування в даний час	Але не своїми характеристиками чи унікальними технічними рішеннями відома Ейфелева вежа. Нині це найвідоміша та найпопулярніша у світі пам'ятка, щорічно вежу відвідує близько 6 млн. туристів, а всього за всю історію у вежі було близько 300 мільйонів гостей.	Шуховська вежа - одна з найбільших архітектурних споруд та вершина інженерної думки, об'єкт культурної спадщини. Шуховська вежа визнана міжнародними експертами одним із найвищих досягнень інженерного мистецтва.

Висновок

Кожна жива істота – це досконала система, яка є результатом еволюції багатьох мільйонів років. Вивчаючи цю систему, розкриваючи секрети влаштування живих організмів, можна отримати нові можливості у будівництві споруд. За допомогою біоніки людство намагається внести досягнення природи у власні технічні та суспільні технології.

В результаті роботи над дослідженням на тему «Біоніка в архітектурі: природа – будівельник, людина – наслідувач?» я прийшла до наступнихрезультатам та висновкам:

• познайомилася з визначенням, історією виникнення та типами науки біоніка як одним із напрямків сучасної фізики;
• вивчила принципи архітектурної біоніки та знайшла їм відповідність на практиці;
• з'ясувала, що архітектурна біоніка - один із найсучасніших і перспективних напрямів сучасної інженерної науки, що дає практичні необмежені можливості для створення архітектурних споруд та вирішення багатьох технічних завдань;
• еко-будинок – будинок майбутнього;
• конструкція Ейфелевої вежі має в основі біонічний принцип, а проект конструкції вежі Шухова – ні (математичне моделювання однопорожнинного гіперболоїда). І це виявилося навіть економічно вигідним та широко використовується!
• незважаючи на останній висновок, моя гіпотеза про те, що природа - будівельник всього у світі, а людина - її наслідувач, все-таки, загалом, вірна.

Біонічні форми проникли в наше повсякденне життя і ще довгий час відіграватимуть у ньому значну роль. Вивчення природи людством ще далеко не закінчено, але ми вже отримали безцінні знання про раціональну будову і формоутворення, що, безумовно, доводить актуальність і перспективність вивчення науки біоніки у всіх її аспектах.

Одним словом, природа містить у собі мільйони ідей та моделей для творення.

Список літератури

1. Крайзмер Л.П., Сочивко В.П., Біоніка, 2 видавництва, М., 1968
2. Лебедєв Ю.С., Рабінович В.І. та ін Архітектурна біоніка, Будвидав, 1990
3. Мартека Ст, Біоніка, пров. з англ., М., 1967
4. Ігнатьєв М.Б. "Артоніка". Стаття у словнику-довіднику "Системний аналіз та прийняття рішень". Вища школа, М., 2004
5. Запитання біоніки. Зб. ст., відп. ред. М.Г. Гаазе-Рапопорт, М., 1967
6. Бєлькова Є.В. Міжпредметний курс «Винахідник – природа». Стаття у журналі «Сучасний урок» №8. 2009
7. Нижегородська ділова газета / "Нижегородська ділова газета" №5 (104) від 03.05.2010 р. / Чи буде Шухівський ренесанс?

1 слайд

Птах - діючий за математичним законом інструмент, зробити який у людській владі ... Леонардо да Вінчі Презентацію розробили: Федотова Т. В. Шепелєва І. П. [231-123-308]

2 слайд

Біоніка має символ: схрещені скальпель, паяльник і знак інтеграла. Цей союз біології, техніки та математики дозволяє сподіватися, що наука біоніка проникне туди, куди ще не проникав ніхто, і побачить те, чого не бачив ще ніхто.

3 слайд

Що вивчає наука Біоніка? Біоніка - наука, прикордонна між біологією та технікою, що вирішує інженерні завдання на основі моделювання структури та життєдіяльності організмів. Біоніка тісно пов'язана з біологією, фізикою, хімією, кібернетикою та інженерними науками – електронікою, навігацією, зв'язком, морською справою та ін.

4 слайд

Біоніка - наука про використання в техніці знань про конструкцію, принцип і технологічний процес живого організму. Прародителем біоніки вважається Леонардо да Вінчі. Його креслення та схеми літальних апаратів були засновані на будові крила птиці.

5 слайд

Водолазний дзвін Галілея Повітряний дзвін павука-сріблянки Застібка - блискавка Винахід застібок «липучки»

6 слайд

Ейфелева вежа Конструкція Ейфелевої вежі ґрунтується на науковій роботі швейцарського професора анатомії Хермана фон Мейєра (Hermann Von Meyer). За 40 років до спорудження паризького інженерного дива професор досліджував кісткову структуру головки стегнової кістки там, де вона згинається і під кутом входить у суглоб. І при цьому кістка чомусь не ламається під вагою тіла. Кісткова структура Основа Ейфелевої вежі нагадує кісткову структуру головки стегнової кістки

7 слайд

Засновник сучасної аеродинаміки М. Є. Жуковський ретельно вивчив механізм польоту птахів та умови, що дозволяють їм ширяти повітря. З дослідження польоту птахів виникла авіація. Використання у техніці принципів руху живих організмів

8 слайд

Ще більш досконалим літальним апаратом у живій природі мають комахи. По економічності польоту, відносної швидкості і маневреності вони мають собі рівних ні живої природі. Ідея створення літального апарату, в основі якого лежав би принцип польоту комах, чекає свого дозволу Метелик - адмірал Щоб у польоті не виникали шкідливі коливання, на кінцях крил у комах, що швидко літають, є хітинові потовщення. Зараз авіаконструктори застосовують подібні пристрої для крил літаків, тим самим усуваючи небезпеку вібрації.

9 слайд

Вчені встановили функцію жужжальців мух. Під час польоту дзвінка визначають відхилення від горизонтального положення. На принципі жужжальця був створений прилад гіротрон, що застосовується у швидкісних літаках та ракетах для визначення кутового відхилення стабільності польоту

10 слайд

11 слайд

Реактивний двигун кальмара. Реактивний рух, що використовується в літаках, ракетах та космічних снарядах, властивий також головоногим молюскам – восьминогам, кальмарам, каракатиці. Найбільший інтерес для техніки реактивний рушій кальмара. По суті, кальмар має в своєму розпорядженні два принципово різні рушії. При повільному переміщенні він користується великим ромбоподібним плавцем, що періодично згинається. Для швидкого кидка тварина використовує реактивний рушій. М'язова тканина-мантія оточує тіло молюска з усіх боків, об'єм її становить майже половину об'єму його тіла. При реактивному способі плавання тварина засмоктує воду всередину мантійної порожнини через щілину мантійну. Рух кальмара створюється рахунок викидання струменя води через вузьке сопло (воронку). Це сопло забезпечене спеціальним клапаном, і м'язи можуть його повертати, чим досягається зміна напряму руху. Двигун кальмара дуже економічний, завдяки чому він може досягати швидкості 70 км/год; деякі дослідники вважають, що навіть до 150 км/год.

12 слайд

Глісер. За формою корпусу він схожий на дельфіна. Глісер красивий і швидко катається, маючи можливість, натурально, по-дельфіни грати у хвилях, помахуючи плавцем. Корпус виготовлений з полікарбонату. Двигун при цьому дуже потужний. Перший такий дельфін був побудований компанією Innespace у 2001 році.

13 слайд

Під час першої світової війни англійський флот зазнав величезних втрат через німецькі підводні човни. Необхідно було навчитися їх виявляти та вистежувати. Для цієї мети створили спеціальні прилади – гідрофони. Ці прилади мали знаходити підводні човни противника по шуму гребних гвинтів. Їх встановили на кораблях, але під час ходу корабля рух води біля приймального отвору гідрофону створював шум, який заглушував шум підводного човна. Фізик Роберт Вуд запропонував інженерам повчитися... у тюленів, які добре чують під час руху у воді. У результаті приймальному отвору гідрофону надали форму вушної раковини тюленя, і гідрофони стали "чути" навіть на повному ході корабля. Локація у живій природі Біоакустика риб

14 слайд

Довгий час залишалася загадковою здатність кажанів літати у повній темряві. Лише в наш час було встановлено, що кажани можуть видавати та вловлювати ультразвуки. Безперервно випускаючи в польоті ультразвуки і сприймаючи їх віддзеркалення від навколишніх предметів, кажани хіба що обмацують у темряві навколишній простір. Моделювання локаторів живими організмами відкриває нові перспективи їх використання як чутливих елементів різних технічних систем.

15 слайд

Медузи Багато рослин і тварин мають здатність «відчувати» деякі явища природи та її вплив, які людина навіть не помічає. Так, задовго до початку шторму медузи поспішають сховатися у безпечному місці. Виявляється, сигналом до цього служать інфразвуки частотою 3-13 Гц, що виникають від тертя хвиль повітря. Інтенсивні інфразвукові коливання, що утворюються над поверхнею моря при сильному вітрі внаслідок вихрових процесів у гребенів хвиль, поширюються швидше за штормовий фронт. Медузи сприймають ці вагання. В результаті вивчення даного явища було сконструйовано прилад, що дозволяє визначити напрямок шторму та силу задовго до його початку (приблизно за 15 годин).

16 слайд

17 слайд

Сучасні відкриття Як відомо, найвідданіші адепти біоніки - це інженери, які конструюють роботів. Сьогодні серед розробників дуже популярна така точка зору, що в майбутньому роботи зможуть ефективно функціонувати лише в тому випадку, якщо вони максимально схожі на людей. Розробники-біоніки виходять з того, що роботам доведеться функціонувати в міських та домашніх умовах, тобто в «людському» середовищі – зі сходами, дверима та іншими перешкодами специфічного розміру. Тому, як мінімум, вони повинні відповідати людині за розміром та за принципами пересування. Іншими словами, у робота обов'язково мають бути ноги, а колеса, гусениці та інше зовсім не підходить для міста. І в кого копіювати конструкцію ніг, якщо не у тварин? Мініатюрний, довжиною близько 17 см, шестиногий робот (гексапод) зі Стенфордського університету вже бігає зі швидкістю 55 см/сек

18 слайд

Урочистість біоніки – штучна рука Вченим з Інституту реабілітації Чикаго вдалося створити біонічний протез, який дозволяє пацієнтові не лише керувати рукою за допомогою думок, а й розпізнавати деякі відчуття. Власницею біонічної руки стала Клаудіа Мітчелл (Claudia Mitchell), яка в минулому служила в морському флоті США. 2005 року Мітчелл постраждала в аварії. Хірургам довелося ампутувати ліву руку Мітчелл до самого плеча. Як наслідок, нерви, які могли б бути надалі використані для контролю за протезом, залишилися без застосування.

19 слайд

У Стенфорді також розроблено одноногий стрибаючий монопод людського зростання, який здатний утримувати нестійку рівновагу, постійно стрибаючи. У перспективі вчені зі Стенфорда сподіваються створити двоногого робота з людською системою ходьби

20 слайд

Дослідники з Bell Labs виявили, що в глибоководних морських губках міститься оптоволокно, за властивостями дуже близьке до найсучасніших зразків волокон, що використовуються в телекомунікаційних мережах. Вчені були вражені тим, наскільки близькими виявилися структури природних оптичних волокон до зразків, що розроблялися в лабораторіях.

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я МОСКОВСЬКОЇ
ОБЛАСТІ
Державна бюджетна загальноосвітня установа
«Московський обласний медичний коледж №3 імені Героя
Московської області
Радянського Союзу З.Самсонової»
Ногінський філіал
«БІОНІКА В МЕДИЦІНІ»
ПРОЕКТ З ДИСЦИПЛІНИ БІОЛОГІЯ
студентки I курсу 11 ЦД групи
спеціальності 34.02.01 Сестринська справа (базова підготовка)
МОШКОВОЇ ОЛЕНИ СЕРГІЇВНИ
Студент _______________ _Е.С.Мошкова ____
підпис І.О.Прізвище
Науковий керівник ______________ _Е.Б.Тягунова _______
Підпис І.О.Прізвище
Допущено до захисту
Зам. директора з УР ________________ __Д. В. Сєдов_________
Підпис
І.О.Прізвище
Дата захисту «___» _________________2017 рік
Позначка ______________________

2017
Зміст
МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я МОСКІВСЬКОЇ ОБЛАСТІ
...................................................................................................................................1
Державна бюджетна загальноосвітня установа.................1
Московської області................................................ ..............................................1
«Московський обласний медичний коледж №3 імені Героя ................1
Радянського Союзу З.Самсонової»............................................ ..........................1
Ногінський філіал................................................ ................................................1
«БІОНІКА В МЕДИЦІНІ»............................................. ................................1
ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛІНІ БІОЛОГІЯ.............................................. .....1
студентки I курсу 11 ЦД групи............................................ .............................1
спеціальності 34.02.01 Сестринська справа (базова підготовка)..................1
МОШКОВОЇ ОЛЕНИ СЕРГІЇВНИ.................................................. ...............1
Студент _______________ _Е.С.Мошкова ____.......................................... ......1
підпис І.О.Прізвище............................................ ..............................................1
Науковий керівник ______________ _Е.Б.Тягунова _______.................1
ДОПУЩЕНА ДО ЗАХИСТУ............................................... ....................................1
Зам. директора з УР ________________ __Д. В. Сєдов_________..................1
Підпис І.О.Прізвище............................................ .............................................1
Дата захисту «___» _________________2017 рік........................................... ...1
Позначка ______________________................................................ ......................1
2017...........................................................................................................................2
Зміст................................................. .................................................. ...........2
2

Вступ................................................. .................................................. ...............5
наука так само рухається вперед і дає людині такі можливості,
яких він міг лише мріяти. З незапам'ятних часів людина
спостерігаючи за процесами життєдіяльності живих організмів, хотів
запозичити у природи щось нове непідвладне йому самому. Так
знаменитий Леонардо да Вінчі, вивчаючи будову крил птахів, мріяв про
політ людини в повітрі. Так пізніше за його схемами та кресленнями була
розроблено модель орнітоптера. У 60-ті роки з'явилася біоніка,
наука майбутнього, яка зараз набула сильного імпульсу до розвитку.
«осередок життя».............................................. .................................................. ......5
технології, що полегшують процеси життєдіяльності людини,
що допомагають продовжити життя на планеті Земля і дають людині
можливість відповідати на багато питань минулого та майбутнього. У
цій роботі розглядається процес впровадження в життя людини,
все більш нових та продуктивних технологій майбутнього та їх розвитку
за допомогою процесів, які притаманні живим організмам.
відкриють життя у цих таємницях космічного простору. Вчені
біоніки вже зробили відкриття в різних сферах життя людини:
медицини, архітектури, промисловості, дизайну. Єдине що
ще не підвладна діяльності технологічного прогресу: це мозок
людини. Ось вона вже велика загадка природи. Але й тут зроблено
чимало відкриттів. Вчені всього світу прагнуть створити мегамозок,
людину кіборга, яка зможе з легкістю відповідати на будь-які
питання і при цьому допомогти науці в просуванні вперед...............5
Мета: вивчити науку «біоніка» та розглянути її застосування в медицині
...................................................................................................................................6
Об'єкт дослідження: практичне застосування науки «біоніка».........6
Предмет дослідження: наука «біоніка»........................................... ..............6
3

Завдання:................................................ .................................................. ...................6
1.Дізнатися про історію виникнення науки ........................................... ............6

медицині................................................. .................................................. ...............6
3.Показати застосування науки в медицині ........................................... .............6
4.Провести практичну роботу............................................. ..........................6
5. Зробити висновки.............................................. .................................................. ..6




порівняно з відсутністю кінцівки можливість навіть обмеженого
числа руху – величезний прогрес. Однак навіть найкращі та
досконалі біонічні протези поки що не можуть виконати всіх тих
дрібних та точних рухів, на які здатна жива кінцівка...........13
4

Вступ
У наш час наука набула величезного значення. Світ не стоїть на місці,
наука також рухається вперед і дає людині такі можливості, про які
він міг лише мріяти. З незапам'ятних часів людина спостерігаючи за
процесами життєдіяльності живих організмів, хотів запозичити у
природи щось нове непідвладне йому самому. Так знаменитий Леонардо
так Вінчі, вивчаючи будову крил птахів, мріяв про політ людини у повітрі.
Так пізніше за його схемами та кресленнями була розроблена модель орнітоптера.
У 60-ті роки з'явилася біоніка, наука майбутнього, яка зараз отримала
від
сильний імпульс розвитку.
біоніки відбувається
Назва

давньогрецького слова «біон» «осередок життя».
З освоєнням біоніки у світі з'являються дедалі новіші
технології, що полегшують процеси життєдіяльності людини, що допомагають
продовжити життя на планеті Земля і дають людині можливість відповідати на

багато
майбутнього.
У роботі розглядається процес впровадження у життя людини, все
минулого
питання
і

більш нових та продуктивних технологій майбутнього та їх розвитку за допомогою
процесів, властивих живим організмам.
Не дивно, що згодом люди почнуть освоєння нових планет і
відкриють життя у цих таємницях космічного простору. Вчені біоніки,
вже зробили відкриття у різних сферах життя людини: медицині,
5

архітектури, промисловості, дизайну. Єдине, що ще не підвладне
діяльність технологічного прогресу: це мозок людини. Ось вона
велика загадка природи. Але й тут зроблено чимало відкриттів. Вчені всього
світу прагнуть створити мегамозок, людину кіборга, яка зможе з
легкістю відповідати на будь-які питання і при цьому допомогти науці
просування вперед.
Мета: вивчити науку «біоніка» і розглянути її застосування
медицині
Об'єкт дослідження: практичне застосування науки «біоніка»
Предмет дослідження: наука "біоніка"
Завдання:
1.Дізнатися про історію виникнення науки
2. Підібрати та вивчити інформаційний матеріал про застосування науки в
медицині
3.Показати застосування науки в медицині
4. Провести практичну роботу
5. Зробити висновки
Гіпотеза: Природа – будівельник всього у світі, а людина – її
наслідувач.
6

Розділ 1. Біоніка
Біоніка це наука, що займається використанням біологічних
Біоніку можна
інженерних завдань.
процесів та методів для вирішення
визначити також як вчення про методи створення технічних систем,
Показники яких наближає до характеристик живих організмів.
Біоніка – наука про використання в техніці знань про конструкцію,
живий організм.
технологічному
процесі

принципі

і
Основу біоніки складають дослідження з моделювання різних
біологічних організмів
Назва біоніки походить від давньогрецького слова «біон»
біоніки походить від давньогрецької
Назва
«осередок життя».
слова «біон» «осередок життя». Вивчає біоніка
та процеси з метою застосування отриманих знань для вирішення інженерних
задач. Іншими словами, біоніка допомагає людині створювати оригінальні
процеси на основі ідей,
технічні системи та технологічні
знайдених та запозичених у природи. Біоніка цікавиться всім,
що можна назвати «технікою природи».
1.1 Історія зародження науки «Біоніка»
7

З давніх-давен допитлива думка людини шукала відповідь на запитання:
Чи може людина досягти того, чого досягла жива природа? Спочатку
людина могла тільки мріяти про це – навчитися робити те, що зробила вже
природа стосовно інших живих істот.
Кожна жива істота є досконалою системою, яка є


можливості у будівництві споруд.
Ідея застосування знань про живу природу для вирішення
інженерних завдань належить Леонардо да Вінчі, який намагався
побудувати літальний апарат орнітоптер, беручи за зразок крила птахів.
Так він намагався відтворити будову пташиного крила та механізму.
що приводить його в рух.
Вчені епохи Відродження сподівалися досягти бажаного рішення
за допомогою проведення суворих математичних розрахунків та викладок та
створення відповідних механічних конструкцій Адже тоді механіка,
спираючись на математику, займала чільне місце серед всіх
галузей, що зароджувалися, механічного природознавства; тому-то й могло
тоді здаватися, що всі загадки природи будуть розгадані саме за допомогою
механіки та на її основі.
Відповідно до цього людина прагнула до створення механічних
моделей, які могли б імітувати цікаві для нього предмети і
явища природи.
Коли

прогрес

науки навів

до відкриття
фундаментальних законів як механіки, а й фізики, хімії, біології
та інших галузей природознавства, виявилося таке: спираючись на ці
8

закони, кладучи в основу відповідних технічних пристроїв, можна
почати здійснювати одну за одною давні мрії людини.
Але якими відмінними від живих істот виявилися конструкції,
пристрої, інструменти та прилади, створені людиною!
Достатньо зіставити орган зору – очей – будь-якої тварини з
деякими оптичними приладами та інструментами, сконструйованими
людиною, щоб переконатися в тому, наскільки досконаліший природний
орган проти штучним пристроєм.
У наші дні людина повернулася частково до своєї первісної ідеї.
по можливості повніше і точніше копіювати в техніці те, що досягнуто
живої природи відтворити це у формі конкретних технічних рішень.
Так зародилася нова наука – біоніка.
Як і багато інших, важливі напрямки сучасного науково
технічного прогресу (наприклад, кібернетика), біоніка виросла з
безпосередніх запитів виробничої практики. Виникла вона на
стику між біологією та технікою, насамперед, радіоелектронікою та
технічною кібернетикою.
Тут стикуються такі галузі, що далеко ставляться одна від одної.
людського знання та практичної діяльності, як БІОлогія та
ТЕХНІКА.
Назва «біоніка» походить від давньогрецького кореня «bion»
елемент життя, осередок життя або, точніше, елементи
біологічної системи Суть біоніки синтезувати накопичені в
різних наук знання.
Отже, біоніка - прикладна наука, що вивчає закони формування та
структуроутворення живої природи, щоб
9

об'єднати пізнання біології та техніки для вирішення інженерно-
технічних завдань.
1.2 Біоніка у медицині
Розглянемо застосування методів та рішень біоніки в медицині

З якою
біологічних наук,
кожна людина не
- тієї галузі
раз зіштовхується
життя.
Багато з «винаходів» природи ще в давнину допомагали

вирішувати
наприклад,
проводячи очні хірургічні
арабські лікарі вже багато
низка технічних завдань.
операції,
свою
Так,
за

сотень років тому отримали уявлення про заломлення світлових променів
при переході з одного прозорого середовища до іншого. Вивчення кришталика
очі наштовхнуло лікарів давнини на думку про використання лінз,
виготовлених з кришталю або скла, для збільшення зображення, а потім
та для корекції зору.
Цікавий факт у науці про те, коли в одній зі своїх мандрівок
Джеральд Дарелл був змушений погодитися на парі, змістом якого
було назвати чотири видатні винаходи та довести, що закладений
як до
у них
принцип використовували
тварини
до
того,

цього додумалася людина,
використання осами анестезії.

винаходів було

названо
При «заготівлі» дорожніми осами корми для майбутніх личинок
будь-який лікар може назвати методами
із упорскуванням нейроплегічного
вони застосовують методи,
провідникової анестезії - укус
які

(нервнопаралітичного) речовини в область великих нервових стовбурів
повністю паралізує, але не вбиває павука, який нерухомо лежить
10

в осиному гнізді аж до появи з кладки личинок, для яких і
Це ще один доказ біоніки в дії.
медичні
Багато
представників
Ігласкарифікатор, що служить для
(наприклад,
з метою виконання

інструменти мають
живого
прообраз серед

світу.
забору периферичної крові
загального аналізу крові, неодноразово
сконструйована
призначається кожному з нас
за принципом, що повністю повторює будову зубарізця кажана,
лікарями всіх профілів),
відрізняється безболісністю, а
укус якої, з одного боку,
з іншого - завжди супроводжується
досить сильною кровотечею.
Звичний всім поршневий шприц багато в чому імітує кровососний
апарат комах - комара та блохи, з укусом яких гарантовано
знайома кожна людина. Застосовується під час хірургічної операції
голка, що використовується для накладання швів на внутрішні органи та тканини
людини, яка за кілька століть не змінила своєї первісної форми
- форми реберних кісток великих
а скальпель досі
повторює форму очеретяного листа з його природною ріжучою кромкою.
риб,
Все, що було в природі, згодом впроваджувалося у життєдіяльність
людини.
Але це лише найпростіші приклади, які дійшли до нас буквально з
стосується
глибини
безлічі високорозвинених медичних технологій. Типовим прикладом
а сучасний розвиток
біоніки
віків,

є сучасна технологія реконструкції та нарощування зубної
"китів" нинішньої стоматології
емалі,
є одним з
і технологія нарощування нігтів і волосся, що застосовується в косметології.
Основою для цих технологій є принцип побудови морських губок,
а також техніка будови гнізд стрижівсаланганів. Обидва ці будівельні
11

принципу засновані на хіміотвердіючої та світлотвердіючої
методики.
1.3 Телемедицина
Медицина майбутнього активно розвиватиметься у напрямі
телемедицини.
Завдяки новим технологіям пацієнт матиме доступ до
електронної медичної карти, зможе дистанційно консультуватися з
лікарем та надсилати аналізи для діагностики в будь-яку лабораторію світу.
Це допоможе вирішити проблему низької доступності кваліфікованої
допомоги у окремих регіонах, віддалених населених пунктах.
За даними BBC Research, до 2019 року світовий ринок
телемедицини досягне майже $44 млрд, показуючи середньорічне зростання
17,7%. У перспективі розвиток телемедицини дозволить державам
заощадити значні кошти у сфері охорони здоров'я, йдеться в
звіті британської дослідницької компанії GBI Research.
Телемедицина – це не лише дистанційні консультації лікаря, але
ще й дистанційне спостереження за показниками пацієнтів. Зараз активно
розвивається ринок гаджетів, що носяться, які здатні реєструвати
різні показники (ЕКГ, температуру тіла, артеріальний тиск тощо)
та надсилати ці дані до медичного центру.
Ще один напрямок - дистанційне управління медичним
обладнанням. Наприклад, роботхірург Da Vinci, за допомогою якого
віддалено можна проводити операції. Хірург сидить за пультом, бачить
ділянка в 3D форматі з багаторазовим збільшенням та за допомогою джойстика
керує чотирируким роботом, який може перебувати на будь-якому
12

відстані від нього. Також сьогодні вже використовуються комплекси віддаленої
ультразвукової діагностики.
Російська розробка у сфері телемедицини - програмне
забезпечення Digital Pathology, ключове завдання якого – підвищити
ефективність морфологічного етапу онкологічної діагностики,
знизити ймовірність помилок та скоротити терміни діагностики. Сервіс
дозволяє патологам дистанційно працювати з оцифрованими
гістологічним склом, проводити онлайнконсиліуми та відправляти
випадки на консультації вузькопрофільним фахівцям з будь-якої точки
планети. Робота на платформі відбувається з тим самим ступенем свободи, що й
при використанні медичного multihead мікроскопа.
1.4 Біонічні протези
З давніх-давен предметом чорної заздрості людини є
здатність деяких земноводних відрощувати втрачені кінцівки. До
жаль, мрія залишається мрією і постраждалі на полі бою або
внаслідок нещасних випадків люди змушені задовольнятися протезами,
еволюціонуючими одночасно з розвитком використовуваних людиною
технологій. Протези для людини, яка втратила руку чи ногу, колись були
лише трохи краще, ніж нічого. У нинішньому столітті вони перетворилися на
високотехнологічні пристрої, що дають своєму власнику
Здібності, що перевершують можливості звичайної людини.
Після травми або під час хвороби кінцівку ампутують. Залишилася
кукс складається з безлічі тканин: шкіри, м'язів, кісток, судин і нервів.
Хірург під час операції виводить руховий нерв, що зберігся.
великий м'яз, що залишається. Після загоєння операційної рани нерв
13

може передавати руховий сигнал. Цей сигнал приймає датчик,
встановлений на протезі. У процесі сприйняття нервового імпульсу
бере участь складна комп'ютерна програма. Тому біонічний протез
може виконувати лише ті дії, які у цій програмі прописані:
взяти ложку, вилку або кульку, натиснути клавішу тощо. за
порівняно з відсутністю кінцівки можливість навіть обмеженого числа
рухи – величезний прогрес. Однак навіть найкращі та досконаліші
біонічні протези поки що не можуть виконати всіх тих дрібних та точних
рухів, на які здатна жива кінцівка.
Розділ 2. Інтерв'ю
У своїй практичній частині я вирішила провести інтерв'ю у людини,
має якийсь протез.
Мені цікаво, як змінюється життя людини з появою протезу на
його тіло, як до нього ставляться, і що він відчуває.
14

Як приклад я звернулася до мешканця міста «Митищі»
Дмитру Ігнатову, який має такий протез, як «Електронний колінний
модуль Rheo Knee, протез Genium X3 (від 3 до 3,8 млн рублів) та біговий
протез 3S80 "ОТТО БІК" (близько 1 млн рублів)»
Рисунок 1 Протез
Я втратив ногу через військову травму - під час дислокації частини
впала ракетна установка. Коли я опритомнів у госпіталі після ампутації,
мама сказала: «У тебе буде найкращий протез, не хвилюйся, все буде
добре. Ми живемо у ХХІ столітті, і це взагалі не проблема».
Загалом сьогодні ти можеш купити собі протез, а державу
компенсує частину грошей. Свій перший протез після ампутації я отримав з
частковою компенсацією. А другий, у якому я ходжу зараз, мені дістався від
держави безкоштовно, але заради нього довелося пройти через поневіряння. Мені
треба було довести державі, що я гідний цієї ноги, протез дуже
дорогий і крутий. Мої обидва протези - електронні, тобто вони згинаються
та розгинаються за рахунок електрики, заряджаю свою ногу, як смартфон. Це
безпечні протези і вони вміють робити все, що й звичайні ноги.
15

У мене ніяк не змінився спосіб життя після травми: я був активним
людиною і ним же залишаюся. Хіба що в мене тепер більше за друзів
інвалідів. Я не часто стикаюся з відвертою дискримінацією. З
незручностей - мені не подобається, що в Москві взимку так слизько - скрізь
поклали плитку. Ще прикро, коли ти стоїш у лікарні чи в якомусь
соціальній установі, де ти маєш право пройти без черги, а тебе не
хочуть пропускати. Ти просиш: Я інвалід. Чи можна пройти без черги?»
Відповідають: "Ні, не можна". Тоді кажеш: «Послухайте, я паралімпієць, я
займаюсь паралімпійським спортом. Цілком можливо, я буду скоро
захищати нашу країну. Можна пройти?" Але виявляється, у нас деякі
люди взагалі не знають, хто такі паралімпійці. Минулого літа в Цюріху на
"Кібатлоні" я посів четверте місце. У Росії я планую брати участь у
«Кібатлетику» - мене звуть ведучим, але мені хочеться позмагатися, я
готуюся.
Я обожнюю громадський транспорт. Тільки на ньому і катаюсь, і це
єдина пільга, якою я користуюся щодня. Мені поступаються місцем,
в основному, бабусі, але я не сідаю. Іноді поступаються жінки та молоді
люди. Буває так, що я куда їду дуже довго, тоді сідаю, заходить
типова бухгалтерка і каже: «Молода людина, якого біса ви сидите?
Тут місця для інвалідів». Я говорю: «Послухаєте, якщо я вам скажу,
чому я тут сиджу, вам буде дуже соромно». І вона якось зніяковіла
йде. Але якщо це не працює, то маю трюк: на протезі є
кнопка, яка при натисканні обертає ногу на 360 градусів. Я просто
сидячи натискаю її, задираю штани, і «бухгалтерки» одразу ж зникають.
16

Малюнок 2 поворот на 360 градусів
Я живу у Підмосков'ї, у Митищах. Їжджу ще іноді електричкою.
Періодично на станції «Митищі» до мене підходила одна людина і
пропонував 70 тисяч рублів на місяць, щоб я ходив і жебракував по
електричкам чи стояв на якійсь станції в районі Сергієва Посада.
Влітку я часто ходжу в шортах. Якщо їду гуляти до парку, то чому я
повинен одягати якісь штани? Моя нога виглядає дуже футуристично,
Звісно, ​​що у неї обертаються.
Люди не люблять інвалідів. Ніхто на нас не хоче дивитися по
телевізору. Телебачення - це бізнес, цифри, а якщо з'являться якісь
програми про інвалідів, то прокладки не продати, тому що будуть
невеликі рейтинги. Програми з інвалідами довго не мешкають, але за кордоном
вони хоча б їсти, там намагаються щось робити, а в нас один депутат веде
програму на колясці, але вона нецікава – для протоколу. Щоб
дивилися на нас, інвалідів, потрібна самоіронія – треба чи втілювати
мрії людей у ​​життя, або стібатися один над одним. Я весь час кричу, що
всі рівні і немає взагалі жодних обмежень: немає в тебе руки, ноги,
17

ментальні якісь відхилення, головне - що ти кажеш, що ти
робиш. Суспільство звикло, що інвалід – це жебрак. А це зовсім
не так. Ми - звичайні люди, які живуть, займаються сексом і ходять по
магазинів.
2.1 Висновки
У Росії загалом ставлення до людей із протезами однакове
- однаково не вироблене. Ні в кого немає патернів поведінки, як варто
або як не варто діяти – допомагати чи не допомагати. Це нормально,
враховуючи, що у нас у країні століттями було не прийнято взагалі розповідати про
своєї інвалідності. У багатьох не було можливості навіть виходити з дому,
та й зараз немає в деяких, наприклад, у колясочників. Потрібно, щоб
інвалідів було більше у публічному полі, причому без акцентів на них
інвалідності. Якщо в кожному телешоу буде хоча б по одному інваліду, то
вже через півроку люди перестануть плакати побачивши колясочника.
Інвалідність - не якась індульгенція, тобі не можуть прощати все
і говорити, що все, що ти робиш, – чудово. Якщо людина без ноги
погано танцював, йому можна сказати: Ти погано танцював. У цьому є те
саме рівність - говорити людині прямо.
Висновок
Кожна жива істота є досконалою системою, яка є
результатом еволюції багатьох мільйонів років. Вивчаючи цю систему,
розкриваючи секрети влаштування живих організмів, можна отримати нові
18

можливості у будівництві споруд. За допомогою біоніки людство
намагається привнести досягнення природи у власні технічні та
громадські технології.
Біонічні форми проникли в наше повсякденне життя та ще довге
час гратимуть у ній значну роль. Вивчення природи
людством ще далеко не закінчено, але ми вже отримали у природи
безцінні знання про раціональну будову та формоутворення, що,
безумовно, доводить актуальність та перспективність вивчення науки
біоніки у всіх її аспектах.
Одним словом, природа містить у собі мільйони ідей та моделей для
творення.
Список використаних джерел
1. Біоніка в архітектурі/Чеснова Каріна/© Алые Паруса: режим доступу
https://nsportal.ru/ap/library/nauchnotekhnicheskoe
tvorchestvo/2017/01/03/issle
25.11.2017
2. Біонічні протези/Лариса Небога/© 2017 «ФБ»: режим доступу
http://fb.ru/article/196231/bioni
printsiprabotyibionicheskieprotezyikonechnostey25.11.2017
19

1 із 24

Презентація на тему:Біоніка

№ слайду 1

Опис слайду:

№ слайду 2

Опис слайду:

Основні напрямки робіт з біоніки охоплюють такі проблеми: вивчення нервової системи людини та тварин та моделювання нервових клітин (нейронів) та нейронних мереж для подальшого вдосконалення обчислювальної техніки та розробки нових елементів та пристроїв автоматики та телемеханіки (нейробіоніка); дослідження органів чуття та інших сприймаючих систем живих організмів з метою розробки нових датчиків та систем виявлення; вивчення принципів орієнтації, локації та навігації у різних тварин для використання цих принципів у техніці; дослідження морфологічних, фізіологічних, біохімічних особливостей живих організмів для висування нових технічних та наукових ідей.

№ слайду 3

Опис слайду:

№ слайда 4

Опис слайду:

Взаємозв'язок природи та техніки У минулому ставлення людини до природи було споживчим, техніка експлуатувала та руйнувала природні ресурси. Але поступово люди почали дбайливіше ставитися до природи, намагаючись придивитися до її методів, аби розумно використовувати їх у техніці. Ці методи можуть бути зразком для розвитку промислових засобів, безпечних для довкілля. Природа як зразок - і є біоніка. Розуміти природу та брати її за зразок – не означає копіювати. Однак природа допоможе нам знайти правильне технічне вирішення досить складних питань. Природа подібна до величезного інженерного бюро, у якого завжди готовий правильний вихід з будь-якої ситуації.

№ слайду 5

Опис слайду:

Біоніка тісно пов'язана з біологією, фізикою, хімією, кібернетикою та інженерними науками: електронікою, навігацією, зв'язком, морською справою та іншими. як у птахів: орнітоптер. У 1960 році в Дайтоні (США) відбувся перший симпозіум з біоніки, який офіційно закріпив народження нової науки.

№ слайду 6

Опис слайду:

Кібернетика Поява кібернетики, що розглядає загальні принципи управління та зв'язку в живих організмах та машинах, стала стимулом для ширшого вивчення будови та функцій живих систем з метою з'ясування їх спільності з технічними системами, а також використання отриманих відомостей про живі організми для створення нових приладів, механізмів , матеріалів тощо.

№ слайду 7

Опис слайду:

Архітектурна біоніка Це нове явище в архітектурній науці та практиці. Тут і можливості пошуку нових, функціонально виправданих архітектурних форм, що відрізняються красою та гармонією, та створення нових раціональних конструкцій з одночасним використанням дивовижних властивостей будівельного матеріалу живої природи, та відкриття шляхів реалізації єдності конструювання та створення архітектурних засобів з використанням енергії сонця, вітру, космічних променів. . Але, мабуть, найважливішим її результатом може бути активну участь у створенні умов збереження живої природи та формуванні гармонійної її єдності з архітектурою.

№ слайду 8

Опис слайду:

Моделювання живих організмів Створення моделі у біоніці – це половина справи. Для вирішення конкретної практичної задачі необхідна не тільки перевірка наявності властивостей моделі, що цікавлять практику, але і розробка методів розрахунку заздалегідь заданих технічних характеристик пристрою, розробка методів синтезу, що забезпечують досягнення необхідних в задачі показників. розпочинають своє життя на комп'ютері. Будується математичний опис моделі. По ній складається комп'ютерна програма – біонічна модель. На комп'ютерній моделі можна за короткий час обробити різні параметри і усунути конструктивні недоліки.

№ слайду 9

Опис слайду:

Сьогодні біоніка має кілька напрямків: Архітектурно-будівельна біоніка вивчає закони формування та структуроутворення живих тканин, займається аналізом конструктивних систем живих організмів за принципом економії матеріалу, енергії та забезпечення надійності. Нейробіоніка вивчає роботу мозку, досліджує механізми пам'яті. Інтенсивно вивчаються органи почуттів тварин, внутрішні механізми реакцію навколишнє середовище і в тварин, і в рослин.

№ слайду 10

Опис слайду:

Архітектурно-будівельна біоніка В архітектурно-будівельній біоніці велика увага приділяється новим будівельним технологіям. Наприклад, у галузі розробок ефективних та безвідходних будівельних технологій перспективним напрямом є створення шаруватих конструкцій. Ідея запозичена у глибоководних молюсків. Їх міцні черепашки, наприклад у широко поширеного "морського вуха", складаються з жорстких і м'яких пластинок, що чергуються. Коли жорстка пластинка тріскається, деформація поглинається м'яким шаром і тріщина не йде далі. Така технологія може бути використана для покриття автомобілів.

№ слайду 11

Опис слайду:

Нейробіоніка Нейробіоніка - науковий напрямок, що вивчає можливість використання принципів будови та функціонування мозку з метою створення більш досконалих технічних пристроїв та технологічних процесів. Основними напрямками нейробіоніки є вивчення нервової системи людини та тварин та моделювання нервових клітин-нейронів та нейронних мереж. Це дає можливість удосконалювати та розвивати електронну та обчислювальну техніку.

№ слайду 12

Опис слайду:

Яскравий приклад Архітектурно-будівельної біоніки – повна аналогія будови стебел злаків та сучасних висотних споруд. Стебла злакових рослин здатні витримувати великі навантаження і при цьому не ламатися під вагою суцвіття. Якщо вітер пригинає їх до землі, вони швидко відновлюють вертикальне положення. У чому секрет? Виявляється, їхня будова схожа на конструкцію сучасних висотних фабричних труб - одне з останніх досягнень інженерної думки.

№ слайду 13

Опис слайду:

Перші приклади Біоніки Майже будь-яка технологічна проблема, яка постає перед дизайнерами чи інженерами, була давно успішно вирішена іншими живими істотами. Наприклад, виробники прохолодних напоїв постійно шукають нові способи пакування своєї продукції. У той же час, звичайна яблуня давно вирішила цю проблему. Яблуко на 97% складається з води, упакованої аж ніяк не в деревний картон, а в їстівну шкірку, досить апетитну, щоб залучити тварин, які з'їдають фрукт і поширюють зерна. Основа Ейфелевої вежі нагадує кісткову структуру головки стегнової кістки. Фахівці з біоніки міркують саме таким чином. Коли вони стикаються з якоюсь інженерною або дизайнерською проблемою, вони шукають рішення в «науковій базі» необмеженого розміру, що належить тваринам та рослинам.

№ слайду 14

Опис слайду:

Застібки-липучки Принцип дії реп'яха був запозичений людиною для виготовлення застібок-липучок. Перші липкі стрічки з'явилися торік у 50-х роках XX століття. З їхньою допомогою можна, наприклад, застібати спортивні черевики; у цьому випадку шнурки не потрібні. Крім того, довжину липучки легко регулювати – у цьому одна з її переваг. У перші роки після свого винаходу такі застібки були дуже популярними. Сьогодні всі вже звикли до зручної застібки, і виробники застібок-липучок тепер стежать лише за тим, щоб липучки були добре заховані під клапанами.

№ слайду 15

Опис слайду:

Група, до складу якої увійшли архітектори, інженери, дизайнери, біологи та психологи, розробила проект "Вертикальне біонічне місто-вежа". Через 15 років у Шанхаї має з'явитися місто-вежа (за прогнозами вчених, через 20 років чисельність Шанхаю може досягти 30 млн осіб). Місто-вежа розраховане на 100 тисяч осіб, в основу проекту покладено "принцип конструкції дерева".

№ слайду 16

Опис слайду:

Восьминіг винайшов витончений метод полювання на свою жертву: він охоплює її щупальцями і присмоктується сотнями, цілі ряди яких знаходяться на щупальцях. Присоски допомагають йому також рухатися по слизьких поверхнях, не з'їжджаючи вниз. Технічні присоски: якщо вистрілити з рогатки стрілою, що присмоктується, у скло вікна, то стріла прикріпиться і залишиться на ньому. Присоска трохи закруглена і розправляється при зіткненні з перешкодою. Потім еластична шайба знову стягується; так з'являється вакуум. І присоска кріпиться до скла.

№ слайду 17

Опис слайду:

У напрямку створення прямохідних двоногих роботів далі за всіх просунулися вчені зі Стенфордського університету. Вони вже майже три роки експериментують із мініатюрним шестиногим роботом, гексаподом, побудованим за результатами вивчення системи пересування таргана. Перший гексапод був сконструйований 25 січня 2000 р. Зараз конструкція бігає дуже спритно - зі швидкістю 55 см (більше трьох власних довжин) за секунду - і так само успішно долає перешкоди. У Стенфорді також розроблено одноногий стрибаючий монопод людського зростання, який здатний утримувати нестійку рівновагу, постійно стрибаючи. Як відомо, людина переміщається шляхом «падіння» з однієї ноги на іншу та більшу частину часу проводить на одній нозі. У перспективі вчені зі Стенфорда сподіваються створити двоногого робота із людською системою ходьби.

№ слайду 18

Опис слайду:

Павук виготовляє тонку «накидку» з водонепроникного матеріалу, щоб захистити відкладені яйця. Цей кокон завбільшки з кулак має форму дзвіночка і відкривається знизу. Він складається з того ж матеріалу, що і нитки павутиння. Звичайно, він не витканий з окремих ниток, а є єдиною оболонкою. Вона чудово захищає яйце від негоди і вологості. Коли ми виходимо на вулицю в дощ, то надягаємо водонепроникний плащ або беремо з собою парасольку. Як з кокона яйця павука із захисною плівкою, зі штучного матеріалу стікає вода, в результаті чого людина не промокає.

№ слайду 19

Опис слайду:

Дослідники з Bell Labs (корпорація Lucent) нещодавно виявили у тілі глибоководних губок роду Euplectellas високоякісне оптоволокно. За результатами тестів виявилося, що матеріал зі скелета цих 20-сантиметрових губок може пропускати цифровий сигнал не гірше, ніж сучасні комунікаційні кабелі, при цьому природне оптоволокно значно міцніше за людську завдяки наявності органічної оболонки. Скелет глибоководних губок роду Euplectellas побудований з високоякісного оптоволокна

№ слайду 20

Опис слайду:

Густав Ейфель в 1889 побудував креслення Ейфелевої вежі. Ця споруда вважається одним із найраніших очевидних прикладів використання біоніки в інженерії. Конструкція Ейфелевої вежі ґрунтується на науковій роботі швейцарського професора анатомії Хермана фон Мейєра (Hermann Von Meyer). За 40 років до спорудження паризького інженерного дива професор досліджував кісткову структуру головки стегнової кістки там, де вона згинається і під кутом входить у суглоб. І при цьому кістка чомусь не ламається під вагою тіла. Основа Ейфелевої вежі нагадує кісткову структуру головки стегнової кістки

№ слайду 21

Опис слайду:

Фон Мейєр виявив, що головка кістки покрита витонченою мережею мініатюрних кісточок, завдяки яким навантаження дивним чином перерозподіляється по кістці. Ця мережа мала сувору геометричну структуру, яку професор задокументував. У 1866 році швейцарський інженер Карл Кульман (Carl Cullman) підвів теоретичну базу під відкриття фон Мейєра, а через 20 років природний розподіл навантаження за допомогою кривих супортів було використано Ейфелем.

№ слайду 22

Опис слайду:

Інше знамените запозичення зробив швейцарський інженер Джордж де Местраль (Georges de Mestral) у 1955 році. Він часто гуляв зі своїм собакою і помітив, що до його вовни постійно прилипають якісь незрозумілі рослини. Втомившись постійно чистити собаку, інженер вирішив з'ясувати причину, через яку бур'яни прилипають до вовни. Дослідивши феномен, де Местраль визначив, що він можливий завдяки маленьким гачкам на плодах дурнишника (так називається це бур'ян). В результаті інженер усвідомив важливість зробленого відкриття і через вісім років запатентував зручну «липучку» Velcro, яка сьогодні широко використовується при виготовленні не лише військового, а й цивільного одягу. Плід дурнишника причепився до сорочки

Опис слайду: