Khẩu hiệu của
Bionics: "Thiên nhiên biết điều tốt nhất." Đây là loại khoa học nào? Chính cái tên và phương châm như vậy khiến chúng ta hiểu rằng các thiết bị sinh học được kết nối với tự nhiên. Nhiều người trong chúng ta hàng ngày gặp phải các yếu tố và kết quả của khoa học sinh học mà không hề biết.
Bạn đã nghe nói về khoa học sinh học chưa?
Sinh học là một kiến thức phổ biến mà chúng ta được học ở trường. Vì một số lý do, nhiều người tin rằng bionics là một trong những phần phụ của sinh học. Trên thực tế, câu nói này không hoàn toàn chính xác. Thật vậy, theo nghĩa hẹp của từ này, bionics là một ngành khoa học nghiên cứu các cơ thể sống. Nhưng thường xuyên hơn không, chúng ta quen với việc liên kết điều gì đó khác với lời dạy này. Công nghệ sinh học ứng dụng là một ngành khoa học kết hợp giữa sinh học và công nghệ.
Đối tượng và đối tượng của nghiên cứu sinh học
Bionics học gì? Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần xem xét sự phân chia cấu trúc của chính việc giảng dạy.
Bionics sinh học khám phá thiên nhiên như vốn có của nó, mà không cố gắng can thiệp. Đối tượng nghiên cứu của nó là các quá trình xảy ra bên trong các hệ thống sinh học.
Lý thuyết sinh học liên quan đến việc nghiên cứu các nguyên tắc đã được nhìn thấy trong tự nhiên, và trên cơ sở của chúng tạo ra một lý thuyếtmô hình, được áp dụng nhiều hơn trong công nghệ.
Thực hành (kỹ thuật) sinh học là ứng dụng của các mô hình lý thuyết vào thực tế. Có thể nói, việc đưa thiên nhiên vào thế giới kỹ thuật một cách thực tế.
Tất cả bắt đầu từ đâu?
Leonardo da Vinci vĩ đại được gọi là cha đẻ của công nghệ sinh học. Trong hồ sơ của thiên tài này, người ta có thể tìm thấy những nỗ lực đầu tiên về hiện thân kỹ thuật của các cơ chế tự nhiên. Các bức vẽ của Da Vinci thể hiện mong muốn của ông là tạo ra một chiếc máy bay có khả năng chuyển động đôi cánh của nó như một con chim đang bay. Đã có lúc, những ý tưởng như vậy quá táo bạo không thể đáp ứng được nhu cầu. Họ đã thu hút sự chú ý đến bản thân sau này nhiều.
Người đầu tiên áp dụng các nguyên tắc của bionics trong kiến trúc là Antoni Gaudí y Curnet. Tên tuổi của ông đã in sâu vào lịch sử của ngành khoa học này. Các công trình kiến trúc do Gaudi vĩ đại thiết kế đã rất ấn tượng vào thời điểm xây dựng và chúng cũng gây ra sự thích thú tương tự trong nhiều năm sau đó đối với các nhà quan sát hiện đại.
Người tiếp theo ủng hộ ý tưởng cộng sinh giữa thiên nhiên và công nghệ là Rudolf Steiner. Dưới sự lãnh đạo của ông, việc sử dụng rộng rãi các nguyên tắc sinh học trong thiết kế các tòa nhà đã bắt đầu.
Việc thành lập bionics như một ngành khoa học độc lập chỉ xảy ra vào năm 1960 tại một hội nghị chuyên đề khoa học ở Daytona.
Sự phát triển của công nghệ máy tính và mô hình toán học cho phép các kiến trúc sư hiện đại thể hiện các manh mối của tự nhiên nhanh hơn và với độ chính xác cao hơn trong kiến trúc và các ngành công nghiệp khác.
Nguyên mẫu tự nhiên của phát minh kỹ thuật
Dễ nhấtmột ví dụ về sự biểu hiện của khoa học sinh học là sự phát minh ra bản lề. Một ngàm quen thuộc dựa trên nguyên tắc quay của một phần của cấu trúc xung quanh một phần khác. Nguyên tắc này được sử dụng bởi vỏ sò để điều khiển hai cánh của chúng và nếu cần, có thể mở hoặc đóng chúng. Sò huyết khổng lồ Thái Bình Dương đạt kích thước 15-20 cm, nguyên tắc bản lề trong việc kết nối các vỏ của chúng có thể nhìn thấy rõ ràng bằng mắt thường. Các đại diện nhỏ của loài này sử dụng cùng một phương pháp sửa van.
Trong cuộc sống hàng ngày chúng ta thường sử dụng nhiều loại nhíp. Cái mỏ nhọn và giống như con ve của con chim thần thánh trở thành một chất tương tự tự nhiên của một thiết bị như vậy. Những con chim này sử dụng một chiếc mỏ mỏng để cắm nó vào đất mềm và lấy ra những con bọ nhỏ, sâu, v.v.
Nhiều thiết bị máy móc hiện đại được trang bị các loại giác hút. Ví dụ, chúng được sử dụng để cải thiện thiết kế chân của các thiết bị nhà bếp khác nhau nhằm ngăn chúng bị trượt trong quá trình hoạt động. Ngoài ra, giày chuyên dụng dành cho người lau cửa sổ của các tòa nhà cao tầng được trang bị các giác hút để đảm bảo cố định an toàn của chúng. Thiết bị đơn giản này cũng được vay mượn từ thiên nhiên. Ếch cây, có mút ở chân, khéo léo bất thường bám vào những chiếc lá trơn và trơn của thực vật, và con bạch tuộc cần chúng để tiếp xúc gần gũi với nạn nhân của nó.
Bạn có thể tìm thấy nhiều ví dụ như vậy. Bionics chính xác là ngành khoa học giúp một người có thể mượn các giải pháp kỹ thuật từ thiên nhiên cho các phát minh của mình.
Ai là người đầu tiên - bản chất hoặcngười?
Đôi khi xảy ra rằng phát minh này hoặc phát minh kia của loài người từ lâu đã được "cấp bằng sáng chế" của tự nhiên. Tức là các nhà phát minh khi tạo ra thứ gì đó không sao chép mà tự đưa ra công nghệ hay nguyên lý hoạt động, sau này hóa ra điều này đã có trong tự nhiên từ lâu, người ta có thể chỉ cần nhìn trộm và áp dụng.
Điều này xảy ra với Velcro thông thường, được một người sử dụng để buộc quần áo. Nó đã được chứng minh rằng trong cấu trúc của lông chim, móc cũng được sử dụng để nối những sợi râu mỏng với nhau, tương tự như móc được tìm thấy trên Velcro.
Trong cấu trúc của đường ống nhà máy có một sự tương đồng với thân rỗng của ngũ cốc. Cốt thép dọc được sử dụng trong các đường ống tương tự như các dải sclerenchyma trong thân. Các vòng tăng cứng thép - các điểm giao nhau. Lớp da mỏng bên ngoài thân cây là một chất tương tự của gia cố xoắn ốc trong cấu trúc của ống. Mặc dù có sự tương đồng lớn về cấu trúc, các nhà khoa học đã độc lập phát minh ra một phương pháp xây dựng đường ống nhà máy như vậy, và chỉ sau này mới thấy sự đồng nhất của cấu trúc như vậy với các yếu tố tự nhiên.
Bionics và thuốc
Việc sử dụng bionics trong y học có thể cứu sống nhiều bệnh nhân. Công việc không ngừng được tiến hành để tạo ra các cơ quan nhân tạo có thể hoạt động cộng sinh với cơ thể con người.
Dane Dennis Aabo là người đầu tiên thử nghiệm một bộ phận giả sinh học. Anh ấy bị mất một nửa cánh tay của mình, nhưng bây giờ anh ấy có khả năng nhận thức các đồ vật bằng xúc giác nhờ phát minh của các bác sĩ. Chân giả của anh ấykết nối với các đầu dây thần kinh của chi bị ảnh hưởng. Cảm biến ngón tay nhân tạo có thể thu thập thông tin về việc chạm vào đồ vật và truyền đến não. Thiết kế hiện tại vẫn chưa được hoàn thiện, nó rất cồng kềnh, gây khó khăn cho việc sử dụng nó trong cuộc sống hàng ngày, nhưng thậm chí bây giờ công nghệ này có thể được gọi là một khám phá thực sự.
Tất cả các nghiên cứu theo hướng này hoàn toàn dựa trên việc sao chép các quy trình và cơ chế tự nhiên và thực hiện kỹ thuật của chúng. Đây là thiết bị sinh học y tế. Nhận xét của các nhà khoa học nói rằng các công trình của họ sẽ sớm có khả năng thay đổi các bộ phận cơ thể người đang sống và sử dụng các nguyên mẫu cơ khí để thay thế. Đây thực sự sẽ là bước đột phá lớn nhất trong y học.
Bionics trong kiến trúc
Kiến trúc và công trình sinh học là một nhánh đặc biệt của khoa học sinh học, nhiệm vụ của nó là sự tái hợp hữu cơ giữa kiến trúc và thiên nhiên. Gần đây, ngày càng thường xuyên, khi thiết kế các cấu trúc hiện đại, họ chuyển sang các nguyên tắc sinh học vay mượn từ các sinh vật sống.
Ngày nay bionics kiến trúc đã trở thành một phong cách kiến trúc riêng biệt. Nó được sinh ra từ một sự sao chép đơn giản của các biểu mẫu, và bây giờ nhiệm vụ của khoa học này là áp dụng các nguyên tắc, tính năng tổ chức và thực hiện chúng về mặt kỹ thuật.
Đôi khi phong cách kiến trúc này được gọi là phong cách sinh thái. Điều này là do các quy tắc cơ bản của bionics là:
- tìm kiếm giải pháp tối ưu;
- nguyên tắc tiết kiệm nguyên liệu;
- nguyên tắc bền vững tối đa;
- nguyên tắc tiết kiệm năng lượng.
Như bạn có thể thấy, công nghệ sinh học trong kiến trúc không chỉ là những hình thức ấn tượng mà còn là những công nghệ tiên tiến cho phép bạn tạo ra một cấu trúc đáp ứng các yêu cầu hiện đại.
Đặc điểm của cấu trúc sinh học kiến trúc
Dựa trên kinh nghiệm trong kiến trúc và xây dựng trong quá khứ, chúng ta có thể nói rằng tất cả các công trình kiến trúc của con người đều mong manh và tồn tại trong thời gian ngắn nếu chúng không sử dụng các quy luật tự nhiên. Các tòa nhà Bionic, ngoài hình dáng kỳ thú và các giải pháp kiến trúc táo bạo, còn có độ bền, khả năng chống chọi với các hiện tượng thiên nhiên bất lợi và các trận đại hồng thủy.
Ở bên ngoài của các tòa nhà được xây dựng theo phong cách này, các yếu tố phù điêu, hình khối, đường nét có thể được nhìn thấy, được các kỹ sư thiết kế sao chép một cách khéo léo từ các vật thể sống, tự nhiên và được các kiến trúc sư xây dựng thể hiện một cách tài tình.
Nếu đột nhiên, khi chiêm ngưỡng một đối tượng kiến trúc, có vẻ như bạn đang xem một tác phẩm nghệ thuật, thì khả năng cao là bạn có một tòa nhà theo phong cách sinh học. Ví dụ về cấu trúc như vậy có thể được nhìn thấy ở hầu hết các thủ đô của các quốc gia và các thành phố lớn có công nghệ tiên tiến trên thế giới.
Việc xây dựng thiên niên kỷ mới
Trở lại những năm 90, một nhóm kiến trúc sư người Tây Ban Nha đã tạo ra một dự án xây dựng dựa trên một khái niệm hoàn toàn mới. Đây là một tòa nhà 300 tầng, chiều cao vượt quá 1200 m, theo kế hoạch, việc di chuyển dọc theo tòa tháp này sẽ diễn ra với sự hỗ trợ của bốn trăm thang máy dọc và ngang, tốc độ của nó là 15 m / s. Quốc gia,đồng ý tài trợ cho dự án này, là Trung Quốc. Thành phố đông dân cư nhất, Thượng Hải, được chọn để xây dựng. Việc thực hiện dự án sẽ giải quyết vấn đề nhân khẩu học của khu vực.
Tòa tháp sẽ có cấu trúc sinh học hoàn toàn. Các kiến trúc sư tin rằng chỉ điều này mới có thể đảm bảo sức mạnh và độ bền của kết cấu. Nguyên mẫu của cấu trúc là một cây bách. Thành phần kiến trúc sẽ không chỉ có hình trụ tương tự như thân cây, mà còn có "rễ" - một loại nền tảng sinh học mới.
Lớp phủ bên ngoài của tòa nhà là vật liệu nhựa và thoáng khí mô phỏng vỏ cây. Hệ thống điều hòa không khí của thành phố thẳng đứng này sẽ tương tự như chức năng điều hòa nhiệt của da.
Theo dự báo của các nhà khoa học và kiến trúc sư, một tòa nhà như vậy sẽ không còn là công trình duy nhất thuộc loại này. Sau khi thực hiện thành công, số lượng cấu trúc sinh học trong kiến trúc của hành tinh sẽ chỉ tăng lên.
Công trình sinh học xung quanh chúng ta
Khoa học sinh học được sử dụng trong những sáng tạo nổi tiếng nào? Ví dụ về các cấu trúc như vậy rất dễ tìm thấy. Hãy thực hiện ít nhất quá trình tạo ra Tháp Eiffel. Từ lâu đã có tin đồn rằng biểu tượng 300 mét của nước Pháp này được xây dựng theo bản vẽ của một kỹ sư Ả Rập vô danh. Sau đó, sự tương đồng hoàn toàn của nó với cấu trúc của xương chày của con người đã được tiết lộ.
Ngoài tháp Eiffel, có rất nhiều ví dụ về cấu trúc sinh học trên khắp thế giới:
- Nhà hát Opera Sydney được xây dựng tương tự như một bông hoa sen.
- Bắc KinhNhà hát Opera Quốc gia - mô phỏng giọt nước.
- Khu phức hợp bơi lội ở Bắc Kinh. Bề ngoài, nó lặp lại cấu trúc tinh thể của mạng tinh thể nước. Một giải pháp thiết kế tuyệt vời kết hợp khả năng tích lũy năng lượng mặt trời hữu ích của cấu trúc và sau đó sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị điện hoạt động trong tòa nhà.
- Tòa nhà chọc trời Aqua trông giống như một dòng nước rơi. Nằm ở Chicago.
- Ngôi nhà của người sáng lập kiến trúc sinh học, Antoni Gaudí, là một trong những công trình kiến trúc sinh học đầu tiên. Cho đến ngày nay, nó vẫn giữ được giá trị thẩm mỹ và vẫn là một trong những địa điểm du lịch nổi tiếng nhất ở Barcelona.
Kiến thức ai cũng cần
Tóm lại, chúng ta có thể nói một cách an toàn: tất cả mọi thứ mà bionics nghiên cứu đều có liên quan và cần thiết cho sự phát triển của xã hội hiện đại. Mọi người nên làm quen với các nguyên tắc khoa học của bionics. Nếu không có khoa học này, không thể hình dung sự tiến bộ công nghệ trong nhiều lĩnh vực hoạt động của con người. Bionics là tương lai của chúng ta trong sự hòa hợp hoàn toàn với thiên nhiên.
