סיסמת ביוניקה: "הטבע יודע הכי טוב." איזה מין מדע זה? עצם השם והמוטו הזה גורמים לנו להבין שהביוניקה קשורה לטבע. רבים מאיתנו נתקלים מדי יום במרכיבים ובתוצאות של מדע הביוניקה מבלי לדעת זאת.
שמעת על מדע הביוניקה?
ביולוגיה היא ידע פופולרי שמתוודע אליו בבית הספר. מסיבה כלשהי, רבים מאמינים שהביוניקה היא אחד מתתי הסעיפים של הביולוגיה. למעשה, הצהרה זו אינה מדויקת לחלוטין. ואכן, במובן הצר של המילה, ביוניקה היא מדע החוקר אורגניזמים חיים. אבל לא פעם, אנחנו רגילים לשייך משהו אחר ללימוד הזה. ביוניקה שימושית היא מדע המשלב ביולוגיה וטכנולוגיה.
נושא ומושא מחקר ביוני
מה חוקרת ביוניקה? כדי לענות על שאלה זו, עלינו לשקול את החלוקה המבנית של ההוראה עצמה.
ביוניקה ביולוגית חוקרת את הטבע כפי שהוא, מבלי לנסות להפריע. מטרת המחקר שלו הם התהליכים המתרחשים בתוך מערכות ביולוגיות.
ביוניקה תיאורטית עוסקת בחקר אותם עקרונות שנראו בטבע, ועל בסיסם יוצרת תיאורטימודל, מיושם עוד יותר בטכנולוגיות.
ביוניקה מעשית (טכנית) היא יישום של מודלים תיאורטיים בפועל. כביכול, הכנסת הטבע המעשית לעולם הטכני.
איפה הכל התחיל?
לאונרדו דה וינצ'י הגדול נקרא אבי הביוניקה. ברשומות של גאון זה, אפשר למצוא את הניסיונות הראשונים להתגלמות הטכנית של מנגנונים טבעיים. הרישומים של דה וינצ'י ממחישים את רצונו ליצור מטוס המסוגל להזיז את כנפיו כמו ציפור במעופה. פעם, רעיונות כאלה היו נועזים מכדי להיות מבוקשים. הם משכו לעצמם תשומת לב הרבה מאוחר יותר.
הראשון ליישם את עקרונות הביוניקה באדריכלות היה אנטוני גאודי אי קרנט. שמו טבוע היטב בהיסטוריה של המדע הזה. המבנים האדריכליים שתוכנן על ידי גאודי הגדול היו מרשימים בזמן בנייתם, והם גורמים לאותה הנאה שנים רבות לאחר מכן בקרב משקיפים מודרניים.
האדם הבא שתמך ברעיון של סימביוזה של טבע וטכנולוגיה היה רודולף שטיינר. תחת הנהגתו, החל השימוש הנרחב בעקרונות ביונים בתכנון מבנים.
ביסוס הביוניקה כמדע עצמאי התרחש רק בשנת 1960 בסימפוזיון מדעי בדייטונה.
הפיתוח של טכנולוגיית המחשב והמודלים המתמטיים מאפשרים לאדריכלים מודרניים לגלם את רמזי הטבע הרבה יותר מהר ובדיוק רב יותר באדריכלות ובתעשיות אחרות.
אב-טיפוס טבעי של המצאות טכניות
הכי קלדוגמה לביטוי של מדע הביוניקה היא המצאת הצירים. תושבת מוכרת המבוססת על עקרון הסיבוב של חלק אחד של המבנה סביב חלק אחר. עיקרון זה משמש את צדפים על מנת לשלוט בשתי כנפיהן ובמידת הצורך לפתוח או לסגור אותן. תרנגולי הענק של האוקיינוס השקט מגיעים לגדלים של 15-20 ס מ. עקרון הצירים בחיבור קונכיותיהם נראה בבירור לעין בלתי מזוינת. נציגים קטנים של מין זה משתמשים באותה שיטה לתיקון השסתומים.
בחיי היומיום אנו משתמשים לעתים קרובות במגוון פינצטות. המקור החד והדמוי של הסנונית הופך לאנלוג טבעי של מכשיר כזה. ציפורים אלה משתמשות במקור דק כדי להדביק אותה לתוך אדמה רכה ולהוציא חיפושיות קטנות, תולעים וכו'.
מכשירים והתקנים מודרניים רבים מצוידים בכוסות יניקה. כך למשל, הם משמשים לשיפור עיצוב רגליהם של מכשירי מטבח שונים על מנת למנוע החלקה שלהם במהלך הפעולה. כמו כן, נעליים מיוחדות לניקוי חלונות של בניינים רבי קומות מצוידות בכוסות יניקה להבטחת קיבוען הבטוח. המכשיר הפשוט הזה מושאל גם מהטבע. צפרדע העצים, עם פראיירים על רגליה, שומרת בזריזות יוצאת דופן על עלים חלקים וחלקלקים של צמחים, והתמנון זקוק להם למגע קרוב עם קורבנותיו.
תוכל למצוא דוגמאות רבות כאלה. ביוניקה הוא בדיוק המדע שעוזר לאדם לשאול פתרונות טכניים מהטבע להמצאות שלו.
מי הוא הראשון - טבע אואנשים?
לפעמים קורה שהמצאה זו או אחרת של האנושות כבר מזמן "מוגנת" בטבע. כלומר, ממציאים, כשיוצרים משהו, לא מעתיקים, אלא מגיעים עם טכנולוגיה או עקרון פעולה בעצמם, ובהמשך מתברר שזה קיים בטבע כבר הרבה זמן, ואפשר היה פשוט להציץ ולאמץ.
זה קרה עם הסקוטש הרגיל, שמשמש אדם להדק בגדים. הוכח שבמבנה של נוצות ציפורים משתמשים בקרסים גם לחיבור זקנים דקים זה לזה, בדומה לאלו שנמצאים על סקוטש.
במבנה של צינורות מפעל יש אנלוגיה לגבעולים החלולים של דגנים. החיזוק האורכי בשימוש בצינורות דומה לרצועות הסקלרנכימה בגזע. טבעות קשיחות פלדה - אינטרסטיות. העור הדק בצד החיצוני של הגבעול הוא אנלוגי לחיזוק ספירלה במבנה הצינורות. למרות הדמיון האדיר של המבנה, מדענים המציאו באופן עצמאי בדיוק שיטה כזו לבניית צינורות מפעל, ורק מאוחר יותר ראו את זהותו של מבנה כזה עם אלמנטים טבעיים.
ביוניקה ורפואה
השימוש בביוניקה ברפואה מאפשר להציל את חייהם של חולים רבים. ללא הרף, מתבצעת עבודה ליצירת איברים מלאכותיים שיכולים לתפקד בסימביוזה עם גוף האדם.
Dane Dennis Aabo היה הראשון שבדק תותבת ביונית. הוא איבד מחצית מזרועו, אבל כעת יש לו את היכולת לתפוס חפצים על ידי מגע באמצעות המצאה של רופאים. התותב שלומחובר לקצות העצבים של האיבר הפגוע. חיישני אצבע מלאכותיים מסוגלים לאסוף מידע על נגיעה בחפצים ולהעביר אותו למוח. העיצוב עדיין לא סוכם כרגע, הוא מגושם מאוד, מה שמקשה על השימוש בו בחיי היומיום, אבל כבר עכשיו אפשר לקרוא לטכנולוגיה הזו תגלית אמיתית.
כל המחקר בכיוון זה מבוסס כולו על העתקת תהליכים ומנגנונים טבעיים והטמעתם הטכנית. זו ביוניקה רפואית. ביקורות של מדענים אומרות כי בקרוב עבודותיהם יאפשרו לשנות איברים אנושיים חיים בלויים ולהשתמש באבות טיפוס מכניים במקום. זו באמת תהיה פריצת הדרך הגדולה ביותר ברפואה.
ביוניקה בארכיטקטורה
ביוניקת אדריכלות ובנייה היא ענף מיוחד במדע הביוני, שתפקידו הוא איחוד אורגני של אדריכלות וטבע. לאחרונה, לעתים קרובות יותר ויותר, בעת תכנון מבנים מודרניים, הם פונים לעקרונות ביונים השאולים מאורגניזמים חיים.
היום ביוניקה אדריכלית הפכה לסגנון אדריכלי נפרד. הוא נולד מהעתקה פשוטה של טפסים, ועכשיו המשימה של המדע הזה הפכה לאמץ את העקרונות, התכונות הארגוניות וליישם אותם טכנית.
לפעמים הסגנון האדריכלי הזה נקרא סגנון אקולוגי. הסיבה לכך היא שהכללים הבסיסיים של הביוניקה הם:
- חפש פתרונות אופטימליים;
- עקרון שמירת חומרים;
- עקרון הקיימות המקסימלית;
- עקרון חיסכון באנרגיה.
כפי שאתה יכול לראות, ביוניקה בארכיטקטורה היא לא רק צורות מרשימות, אלא גם טכנולוגיות מתקדמות המאפשרות לך ליצור מבנה העונה על הדרישות המודרניות.
מאפיינים של מבנים ביוניים אדריכליים
בהתבסס על ניסיון העבר בארכיטקטורה ובבנייה, אנו יכולים לומר שכל המבנים האנושיים הם שבירים וקצרי מועד אם הם לא משתמשים בחוקי הטבע. לבניינים ביוניים, בנוסף לצורות מדהימות ולפתרונות אדריכליים נועזים, יש עמידות, יכולת עמידה בתופעות טבע שליליות ואסון.
בחלק החיצוני של בניינים שנבנו בסגנון זה, ניתן לראות אלמנטים של תבליטים, צורות, קווי מתאר, שהועתקו במיומנות על ידי מהנדסי עיצוב מחפצים חיים וטבעיים ומגולמים בצורה מופתית על ידי אדריכלים-בונים.
אם פתאום, כאשר בוחנים אובייקט אדריכלי, נראה שאתה מסתכל על יצירת אמנות, בסבירות גבוהה יש לך בניין בסגנון הביוני. דוגמאות למבנים כאלה ניתן לראות כמעט בכל בירות המדינות והערים הגדולות המתקדמות מבחינה טכנולוגית בעולם.
בניית המילניום החדש
בשנות ה-90, צוות אדריכלים ספרדי יצר פרויקט בנייה המבוסס על קונספט חדש לחלוטין. מדובר בבניין בן 300 קומות שגובהו יעלה על 1200 מ' מתוכנן שהתנועה לאורך מגדל זה תתבצע בעזרת ארבע מאות מעליות אנכיות ואופקיות שמהירותן היא 15 מ' לשנייה. מדינה,הסכימה לתת חסות לפרויקט זה, הייתה סין. העיר הצפופה ביותר, שנחאי, נבחרה לבנייה. יישום הפרויקט יפתור את הבעיה הדמוגרפית של האזור.
למגדל יהיה מבנה ביוני מלא. אדריכלים מאמינים שרק זה יכול להבטיח את חוזק ועמידות המבנה. אב הטיפוס של המבנה הוא עץ ברוש. להרכב האדריכלי תהיה לא רק צורה גלילית הדומה לגזע עץ, אלא גם "שורשים" - סוג חדש של בסיס ביוני.
החיפוי החיצוני של המבנה הוא חומר פלסטי ונושם המחקה קליפת עץ. מערכת מיזוג האוויר של העיר האנכית הזו תהיה אנלוגית לתפקוד ויסות החום של העור.
לפי תחזיות של מדענים ואדריכלים, בניין כזה לא יישאר היחיד מסוגו. לאחר יישום מוצלח, מספר המבנים הביוניים בארכיטקטורת הפלנטה רק יגדל.
בניינים ביוניים מסביבנו
באילו יצירות מפורסמות נעשה שימוש במדע הביוניקה? קל למצוא דוגמאות למבנים כאלה. קח לפחות את תהליך יצירת מגדל אייפל. במשך זמן רב היו שמועות שסמל זה של 300 מטר של צרפת נבנה לפי ציורים של מהנדס ערבי אלמוני. מאוחר יותר, נחשפה האנלוגיה המלאה שלו עם מבנה השוקה האנושית.
בנוסף למגדל אייפל, ישנן דוגמאות רבות למבנים ביוניים בכל רחבי העולם:
- בית האופרה של סידני נבנה בדומה לפרח לוטוס.
- בייג'ינגבית האופרה הלאומי - חיקוי של טיפת מים.
- מתחם שחייה בבייג'ינג. כלפי חוץ, הוא חוזר על מבנה הגביש של סריג המים. פתרון עיצובי מדהים משלב את היכולת השימושית של המבנה לצבור אנרגיה סולארית ולאחר מכן להשתמש בה להפעלת כל מכשירי החשמל הפועלים בבניין.
- גורד השחקים אקווה נראה כמו זרם של מים נופלים. ממוקם בשיקגו.
- ביתו של מייסד הביוניקה האדריכלית, אנטוני גאודי, הוא אחד המבנים הביוניים הראשונים. עד היום, הוא שמר על ערכו האסתטי ונשאר אחד מאתרי התיירות הפופולריים ביותר בברצלונה.
ידע שכולם צריכים
לסיכום, אנו יכולים לומר בבטחה: כל מה שחוקר ביוניקה רלוונטי והכרחי להתפתחות החברה המודרנית. כולם צריכים להכיר את העקרונות המדעיים של הביוניקה. ללא המדע הזה, אי אפשר לדמיין התקדמות טכנולוגית בתחומים רבים של פעילות אנושית. ביוניקה היא העתיד שלנו בהרמוניה מלאה עם הטבע.
