Bionics կարգախոսը. «Բնությունն ամենից լավ գիտի»: Սա ի՞նչ գիտություն է։ Հենց անվանումն ու նման կարգախոսը մեզ ստիպում են հասկանալ, որ բիոնիկան կապված է բնության հետ։ Մեզանից շատերն ամեն օր բախվում են բիոնիկայի գիտության տարրերին և արդյունքներին, առանց նույնիսկ դրա մասին իմանալու:
Լսե՞լ եք բիոնիկայի գիտության մասին:
Կենսաբանությունը հանրաճանաչ գիտելիք է, որին մեզ ծանոթացնում են դպրոցում: Չգիտես ինչու, շատերը կարծում են, որ բիոնիկան կենսաբանության ենթաբաժիններից մեկն է։ Իրականում այս հայտարարությունը լիովին ճշգրիտ չէ: Իսկապես, բառի նեղ իմաստով բիոնիկան կենդանի օրգանիզմներին ուսումնասիրող գիտություն է։ Բայց ավելի հաճախ, քան ոչ, մենք սովոր ենք այլ բան կապել այս ուսմունքի հետ: Կիրառական բիոնիկան գիտություն է, որը համատեղում է կենսաբանությունն ու տեխնոլոգիան։
Բիոնիկ հետազոտության առարկա և օբյեկտ
Ի՞նչ է ուսումնասիրում բիոնիկան: Այս հարցին պատասխանելու համար մենք պետք է հաշվի առնենք հենց ուսուցման կառուցվածքային բաժանումը:
Կենսաբանական բիոնիկան ուսումնասիրում է բնությունն այնպիսին, ինչպիսին այն կա, առանց միջամտելու փորձի: Նրա ուսումնասիրության առարկան կենսաբանական համակարգերի ներսում տեղի ունեցող գործընթացներն են։
Տեսական բիոնիկան զբաղվում է այն սկզբունքների ուսումնասիրությամբ, որոնք տեսել են բնության մեջ և դրանց հիման վրա ստեղծում է տեսականմոդել, որը հետագայում կիրառվում է տեխնոլոգիաներում։
Գործնական (տեխնիկական) բիոնիկան տեսական մոդելների կիրառումն է գործնականում։ Այսպես ասած՝ բնության գործնական ներմուծումը տեխնիկական աշխարհ։
Որտեղի՞ց սկսվեց ամեն ինչ:
Մեծն Լեոնարդո դա Վինչին կոչվում է բիոնիկայի հայր: Այս հանճարի գրառումներում կարելի է գտնել բնական մեխանիզմների տեխնիկական մարմնավորման առաջին փորձերը։ Դա Վինչիի գծագրերը ցույց են տալիս նրա ցանկությունը՝ ստեղծելու ինքնաթիռ, որը կարող է թռչելիս թռչնի պես շարժել իր թեւերը։ Ժամանակին նման գաղափարները չափազանց համարձակ էին պահանջված լինելու համար։ Նրանք իրենց վրա ուշադրություն դարձրին շատ ավելի ուշ։
Առաջինը, ով կիրառեց բիոնիկայի սկզբունքները ճարտարապետության մեջ, Անտոնի Գաուդի և Կուրնետն էր: Նրա անունը ամուր դրոշմված է այս գիտության պատմության մեջ։ Մեծ Գաուդիի նախագծած ճարտարապետական կառույցները տպավորիչ էին իրենց կառուցման ժամանակ, և նրանք շատ տարիներ անց նույն հրճվանքն էին առաջացնում ժամանակակից դիտորդների շրջանում:
Հաջորդ մարդը, ով պաշտպանեց բնության և տեխնոլոգիայի սիմբիոզի գաղափարը, Ռուդոլֆ Շտայներն էր: Նրա ղեկավարությամբ սկսվեց բիոնիկ սկզբունքների լայն կիրառումը շենքերի նախագծման մեջ։
Բիոնիկայի հաստատումը որպես անկախ գիտություն տեղի ունեցավ միայն 1960 թվականին Դեյտոնայում կայացած գիտական սիմպոզիումի ժամանակ:
Համակարգչային տեխնոլոգիաների և մաթեմատիկական մոդելավորման զարգացումը ժամանակակից ճարտարապետներին թույլ է տալիս շատ ավելի արագ և ավելի մեծ ճշգրտությամբ մարմնավորել բնության հուշումները ճարտարապետության և այլ ոլորտներում:
Տեխնիկական գյուտերի բնական նախատիպեր
ԱմենահեշտԲիոնիկայի գիտության դրսևորման օրինակ է ծխնիների գյուտը: Ծանոթ լեռ, որը հիմնված է կառուցվածքի մի մասի մյուսի շուրջ պտտվելու սկզբունքի վրա: Այս սկզբունքն օգտագործում են ծովախեցգետինները՝ կառավարելու իրենց երկու թեւերը և, անհրաժեշտության դեպքում, դրանք բացելու կամ փակելու համար։ Խաղաղօվկիանոսյան հսկա աքաղաղները հասնում են 15-20 սմ չափերի: Նրանց պատյանները միացնելու կրունկի սկզբունքը հստակ տեսանելի է անզեն աչքով: Այս տեսակի փոքր ներկայացուցիչները օգտագործում են փականների ամրացման նույն մեթոդը:
Առօրյա կյանքում մենք հաճախ օգտագործում ենք մի շարք պինցետներ: Աստվածամոր սուր և տիզ կտուցը դառնում է նման սարքի բնական անալոգը։ Այս թռչունները բարակ կտուցով կպցնում են այն փափուկ հողի մեջ և հանում փոքրիկ բզեզներ, որդեր և այլն:
Բազմաթիվ ժամանակակից սարքեր և սարքեր հագեցած են ներծծող բաժակներով։ Օրինակ՝ դրանք օգտագործվում են տարբեր խոհանոցային տեխնիկայի ոտքերի դիզայնը բարելավելու համար՝ շահագործման ընթացքում դրանց սահումից խուսափելու համար: Նաև բարձրահարկ շենքերի պատուհանները մաքրող հատուկ կոշիկները հագեցված են ներծծող բաժակներով՝ դրանց անվտանգ ամրացումն ապահովելու համար։ Այս պարզ սարքը նույնպես փոխառված է բնությունից։ Ծառի գորտը, ոտքերի վրա ծծողներ ունենալով, անսովոր հմտորեն պահում է բույսերի հարթ և սայթաքուն տերևները, և ութոտնուկը դրանք կարիք ունի զոհերի հետ սերտ շփման համար:
Դուք կարող եք գտնել բազմաթիվ նման օրինակներ: Բիոնիկան հենց այն գիտությունն է, որն օգնում է մարդուն իր գյուտերի համար բնությունից տեխնիկական լուծումներ վերցնել։
Ո՞վ է առաջինը՝ բնությունը կամմարդիկ?
Երբեմն պատահում է, որ մարդկության այս կամ այն գյուտը վաղուց «արտոնագրված» է բնության կողմից։ Այսինքն՝ գյուտարարները, երբ ինչ-որ բան ստեղծում են, ոչ թե պատճենում են, այլ իրենք են հորինում տեխնոլոգիա կամ գործողության սկզբունք, իսկ հետագայում պարզվում է, որ դա վաղուց գոյություն ունի բնության մեջ, և կարելի էր պարզապես նայել և ընդունել:
Սա պատահել է սովորական Velcro-ի հետ, որն օգտագործվում է անձի կողմից հագուստն ամրացնելու համար։ Ապացուցված է, որ թռչնի փետուրների կառուցվածքում կեռիկներ են օգտագործվում նաև բարակ մորուքները միմյանց միացնելու համար, որոնք նման են Velcro-ի վրա հայտնաբերվածներին։
Գործարանային խողովակների կառուցվածքում նմանություն կա հացահատիկի խոռոչի ցողունների հետ։ Խողովակների մեջ օգտագործվող երկայնական ամրացումը նման է ցողունի սկլերենխիմային ժապավեններին: Պողպատե խստացնող օղակներ - միջանցքներ: Ցողունի արտաքին բարակ մաշկը խողովակների կառուցվածքում պարուրաձև ամրացման անալոգն է: Չնայած կառուցվածքի հսկայական նմանությանը, գիտնականներն ինքնուրույն հայտնագործեցին գործարանային խողովակների կառուցման հենց այդպիսի մեթոդ և միայն ավելի ուշ տեսան նման կառույցի նույնականացումը բնական տարրերի հետ:
Բիոնիկա և բժշկություն
Բիոնիկայի օգտագործումը բժշկության մեջ հնարավորություն է տալիս փրկել բազմաթիվ հիվանդների կյանքեր։ Անդադար աշխատանքներ են տարվում արհեստական օրգանների ստեղծման ուղղությամբ, որոնք կարող են գործել մարդու մարմնի հետ սիմբիոզով:
Դանիացի Դենիս Աաբոն առաջինն էր, ով փորձարկեց բիոնիկ պրոթեզը: Նա կորցրել է ձեռքի կեսը, բայց այժմ նա հնարավորություն ունի ընկալել առարկաները հպումով, օգտագործելով բժիշկների գյուտը: Նրա պրոթեզըկապված է ախտահարված վերջույթի նյարդային վերջավորությունների հետ: Արհեստական մատների տվիչները կարողանում են տեղեկություններ հավաքել առարկաների դիպչելու մասին և այն փոխանցել ուղեղին։ Դիզայնն այս պահին դեռ վերջնական տեսքի չի բերվել, այն շատ ծավալուն է, ինչը դժվարացնում է այն օգտագործել առօրյա կյանքում, բայց նույնիսկ հիմա այս տեխնոլոգիան կարելի է իսկական հայտնագործություն անվանել։
Այս ուղղությամբ բոլոր հետազոտություններն ամբողջությամբ հիմնված են բնական գործընթացների և մեխանիզմների պատճենման և դրանց տեխնիկական իրականացման վրա: Սա բժշկական բիոնիկան է: Գիտնականների ակնարկներն ասում են, որ շուտով նրանց աշխատանքները հնարավորություն կտան փոխել մարդու մաշված կենդանի օրգանները և փոխարենը օգտագործել մեխանիկական նախատիպեր։ Սա իսկապես ամենամեծ առաջընթացը կլինի բժշկության մեջ։
Բիոնիկան ճարտարապետության մեջ
Ճարտարապետական և շենքային բիոնիկան բիոնիկ գիտության հատուկ ճյուղ է, որի խնդիրն է ճարտարապետության և բնության օրգանական վերամիավորումը։ Վերջերս ավելի ու ավելի հաճախ ժամանակակից կառույցներ նախագծելիս նրանք դիմում են կենդանի օրգանիզմներից փոխառված բիոնիկ սկզբունքներին։
Այսօր ճարտարապետական բիոնիկան դարձել է առանձին ճարտարապետական ոճ։ Այն ծնվել է ձևերի պարզ պատճենումից, և այժմ այս գիտության խնդիրն է դարձել սկզբունքները, կազմակերպչական առանձնահատկությունները ընդունելն ու դրանք տեխնիկապես իրականացնել։
Երբեմն այս ճարտարապետական ոճը կոչվում է էկո-ոճ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ բիոնիկայի հիմնական կանոններն են՝
- որոնել օպտիմալ լուծումներ;
- նյութերի խնայողության սկզբունք;
- առավելագույն կայունության սկզբունք;
- էներգախնայողության սկզբունք։
Ինչպես տեսնում եք, բիոնիկան ճարտարապետության մեջ ոչ միայն տպավորիչ ձևեր է, այլ նաև առաջադեմ տեխնոլոգիաներ, որոնք թույլ են տալիս ստեղծել ժամանակակից պահանջներին համապատասխանող կառուցվածք:
Ճարտարապետական բիոնիկ կառույցների բնութագրերը
Հիմնվելով ճարտարապետության և շինարարության անցյալի փորձի վրա՝ կարող ենք ասել, որ մարդկային բոլոր կառույցները փխրուն են և կարճատև, եթե չօգտագործեն բնության օրենքները: Բիոնիկ շինությունները, բացի զարմանալի ձևերից և ճարտարապետական համարձակ լուծումներից, ունեն ամրություն, բնական անբարենպաստ երևույթներին և կատակլիզմներին դիմակայելու ունակություն։
Այս ոճով կառուցված շենքերի արտաքին մասում երևում են ռելիեֆների, ձևերի, ուրվագծերի տարրեր՝ դիզայներների կողմից հմտորեն պատճենված կենդանի, բնական առարկաներից և վարպետորեն մարմնավորված ճարտարապետ-շինարարների կողմից:
Եթե հանկարծ ճարտարապետական օբյեկտի մասին խորհրդածելիս թվա, թե նայում ես արվեստի գործին, մեծ հավանականությամբ ունես բիոնիկ ոճով շենք։ Նման կառույցների օրինակներ կարելի է տեսնել երկրների գրեթե բոլոր մայրաքաղաքներում և աշխարհի խոշոր տեխնոլոգիապես զարգացած քաղաքներում։
Նոր հազարամյակի կառուցում
Դեռևս 90-ականներին իսպանացի ճարտարապետների թիմը ստեղծեց շենքի նախագիծ՝ հիմնված բոլորովին նոր հայեցակարգի վրա: Սա 300 հարկանի շինություն է, որի բարձրությունը կգերազանցի 1200 մ-ը, նախատեսվում է, որ այս աշտարակի երկայնքով շարժումը տեղի կունենա չորս հարյուր ուղղահայաց և հորիզոնական վերելակների օգնությամբ, որոնց արագությունը 15 մ/վ է։ երկիր,համաձայնեց հովանավորել այս նախագիծը, Չինաստանն էր: Շինարարության համար ընտրվել է ամենախիտ բնակեցված քաղաքը՝ Շանհայը։ Ծրագրի իրականացումը կլուծի մարզի ժողովրդագրական խնդիրը։
Աշտարակը կունենա ամբողջությամբ բիոնիկ կառուցվածք։ Ճարտարապետները կարծում են, որ միայն դա կարող է ապահովել կառույցի ամրությունն ու ամրությունը։ Կառույցի նախատիպը նոճի ծառն է։ Ճարտարապետական կոմպոզիցիան կունենա ոչ միայն ծառի բնին նմանվող գլանաձև ձև, այլև «արմատներ»՝ նոր տեսակի բիոնիկ հիմք։
Շենքի արտաքին ծածկը պլաստիկ և շնչող նյութ է, որը նմանակում է ծառի կեղևը: Այս ուղղահայաց քաղաքի օդորակման համակարգը նման կլինի մաշկի ջերմակարգավորման ֆունկցիային։
Գիտնականների և ճարտարապետների կանխատեսումների համաձայն՝ նման շենքն իր տեսակի մեջ միակը չի մնա։ Հաջող ներդրումից հետո մոլորակի ճարտարապետության մեջ բիոնիկ կառույցների թիվը միայն կավելանա:
Բիոնիկ շենքեր մեր շուրջը
Ո՞ր հայտնի ստեղծագործություններում է օգտագործվել բիոնիկայի գիտությունը: Նման կառույցների օրինակները հեշտ է գտնել: Վերցրեք գոնե Էյֆելյան աշտարակի ստեղծման գործընթացը: Երկար ժամանակ լուրեր էին պտտվում, որ Ֆրանսիայի այս 300 մետրանոց խորհրդանիշը կառուցվել է անհայտ արաբ ինժեների գծագրերով։ Հետագայում բացահայտվեց դրա ամբողջական անալոգիան մարդու սրունքի կառուցվածքի հետ։
Բացի Էյֆելյան աշտարակից, ամբողջ աշխարհում կան բիոնիկ կառույցների բազմաթիվ օրինակներ:
- Սիդնեյի օպերային թատրոնը կառուցվել է լոտոսի ծաղիկի նման:
- ՊեկինԱզգային օպերային թատրոն՝ ջրի կաթիլի իմիտացիա.
- Լողի համալիր Պեկինում. Արտաքինից այն կրկնում է ջրային ցանցի բյուրեղային կառուցվածքը։ Զարմանալի դիզայներական լուծումը միավորում է կառույցի օգտակար կարողությունը՝ կուտակել արևային էներգիան, այնուհետև օգտագործել այն շենքում գործող բոլոր էլեկտրական սարքերը սնուցելու համար:
- Aqua երկնաքերը նման է թափվող ջրի հոսքի: Գտնվում է Չիկագոյում։
- Ճարտարապետական բիոնիկայի հիմնադիր Անտոնի Գաուդիի տունը առաջին բիոնիկ կառույցներից է։ Մինչ օրս այն պահպանել է իր գեղագիտական արժեքը և մնում է Բարսելոնայի ամենահայտնի զբոսաշրջային վայրերից մեկը:
Գիտելիք, որն անհրաժեշտ է բոլորին
Ամփոփելով՝ կարելի է հանգիստ ասել՝ այն ամենը, ինչ ուսումնասիրում է բիոնիկան, տեղին է և անհրաժեշտ ժամանակակից հասարակության զարգացման համար։ Բոլորը պետք է ծանոթանան բիոնիկայի գիտական սկզբունքներին։ Առանց այս գիտության անհնար է պատկերացնել տեխնոլոգիական առաջընթացը մարդկային գործունեության շատ ոլորտներում։ Բիոնիկան մեր ապագան է բնության հետ լիովին ներդաշնակ:
