«Бионика – сознательное имитирование мудрых законов природы во благо технического прогресса»

            Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

    «Многопрофильный лицей им. А.М.Булатова п.г.т. Кукмор» Кукморского        

                            муниципального района Республики Татарстан        

Вид работы: Исследовательский проект

Тема работы: «Бионика – сознательное имитирование мудрых законов природы во благо технического прогресса»

Кукмор, 2018

Оглавление

          Введение………………………………………………………………………….….……3

Глава I. Теоретическая часть

1.1 Что изучает наука бионика        4

1.2 Прародитель бионики        5

1.3 Бионика как современное направление в биологии        6

                 1.4 Моделирование живых организмов.        7

                 1.5 Архитектурно-строительная бионика и ее направления………………………..8

Глава II. Практическая часть

 2.1 Использования принципов работы и устройства биологических объектов  в  

     бионике.        ...9

 2.2  Соответствие биологических систем строительным и техническим

     сооружениям и средствам………………………………………………………..10

                 2.3 Экологический аспект архитектурной бионики…………………………….…12

 2.4 Перспективы развития бионики. Человекоподобные роботы………………..13

Заключение        .4

Список литературных источников        .15

Введение

Бионика – это многообещающее научно-технологическое направление по заимствованию у природы ценных идей и реализации их в виде конструкторских и дизайнерских решений, а также новых информационных технологий. Применяя биологические принципы в графической деятельности, художник-дизайнер пытается вскрыть в природном аналоге особый эстетический вид закономерностей. К использованию природных форм нужно подходить творчески, иначе не удастся получить желаемые результаты.

 В последнее десятилетие бионика получила значительный импульс к новому развитию. Современные технологии тоже развиваются и переходят на наноуровень, а также позволяют копировать миниатюрные природные конструкции с изумительной точностью. Нужно заметить, что современная бионика в основном связана с разработкой новых материалов, копирующих природные аналоги, робототехникой и искусственными органами.

Специфическая черта современного этапа освоения форм живой природы в предметном мире заключается в том, что сейчас осваиваются не просто формальные стороны живой природы, а устанавливаются глубокие связи между законами развития живой природы и предметного мира.

Природа может помочь найти правильное техническое решение довольно сложных вопросов. Она подобна огромному инженерному бюро, у которого всегда готов правильный выход из любой ситуации. Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей.

Данная тема актуальна тем, что достижения бионики широко используются в промышленном дизайне.

При написании данной темы ставились цели и задачи: 

       Цель: проверить состоятельность гипотезы

       Задачи

• Подобрать и проанализировать соответствующую литературу по теме
• Изучить направления и принципы развития архитектурной бионики;
• Выявить, подтверждающие существование объектов, при проектировании которых использованы законы природы
• Найти соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам;

        Гипотеза: творения природы -  самые совершенные на Земле, а человек – лишь ее подражатель.

       Методы исследования:

• изучение научной литературы;
• сравнительный анализ.

     В результате проведенного исследования подтвердилась гипотеза о том, что творения природы -  самые совершенные на Земле, а человек – лишь ее подражатель.

Глава I. Теоретическая часть

1.1 Что изучает наука бионика

Живая природа – гениальный конструктор, инженер, технолог, великий зодчий и строитель. Миллионы лет она отрабатывала и совершенствовала свои творения. В течение всего этого времени животные и растения развивались, видоизменялись и приспосабливались к всевозможным изменениям окружающей среды. На каждом этапе, при каждом значительном изменении климата природа делала шаг вперёд, подвергая пересмотру прежние решения. Естественный отбор безжалостно отбрасывал всё, что не могло приспособиться к условиям существования. В ходе эволюционного развития в живых организмах выработались весьма тонкие и совершенные механизмы процессов обмена веществ, преобразования энергии и информации. Эти «биоинженерные системы» природы функционируют очень точно, надёжно и экономично, отличаются поразительной целесообразностью и гармоничностью действий, способностью реагировать на мельчайшие изменения многочисленных факторов окружающей среды, запоминать и учитывать эти изменения, отвечать на них многообразными приспособительными реакциями.

       Живая природа с незапамятных времён служила человеку источником вдохновения в его стремлении к научному и техническому прогрессу. В течение всей своей истории человек учился у природы, копировал её «изобретения». Ещё древнегреческий философ Демокрит отмечал, что люди в своей изобретательской деятельности подражали природе. Он писал: «От животных мы путём подражания научились важнейшим делам». Это стремление подражать творчеству живой природы, созданным ею биологическим системам, нашло своё яркое выражение уже в первых орудиях труда, созданных человеком на заре его трудовой деятельности. Так, археологические данные о первых топорах показывают, что режущим элементом в них был острый камень, напоминающий естественный зуб медведя, то есть являлся прямым подражанием естественному образцу.

        Начав с изучения внешней, наблюдаемой стороны творений природы, с копирования того, что было доступно созерцанию, человек в дальнейшем стал вникать в сущность вещей и процессов окружающего мира. Так, в области физики изучение многих основных принципов учения об электричестве было начато с исследования так называемого животного электричества. В частности, знаменитые опыты итальянского физиолога XVIII века Луиджи Гальвани с лапкой лягушки привели в конечном итоге к созданию гальванических элементов – химических источников электрической энергии. Французский физиолог и физик XIX столетия Жан Луи Мари Пуазейль на основе экспериментальных исследований тока крови в кровеносных сосудах установил закон течения жидкости в тонких трубках. Великий русский учёный Н.Е. Жуковский, анализируя полёт птиц, открыл «тайну крыла», разработал методику расчёта подъёмной силы крыла, которая держит самолёт в воздухе.

На самом деле, этому есть причины. Накопленные биологией знания не могли быть материализованы, потому что в ней преобладали анализ и словесное описание, отсутствовала теория и практика биологического моделирования. Вторая причина состоит в том, что, если анализировать творчество инженеров и зодчих, пытавшихся в прошлом копировать природу, показывает, что мало кто из них задумывался над тем, что природа не только красиво «построена», но и едва ли не идеально «рассчитана». И, наконец, природа же нелегко раскрывает секреты своего творчества.

1.2 Прародитель бионики

        Птица – действующий по математическому закону инструмент, сделать который в человеческой власти со всеми его движениями…              

                                                                                                                   Леонардо да Винчи

С незапамятных  времен пытливая мысль  человека искала ответ на вопрос: может  ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? Сначала  человек мог только мечтать об этом – научиться делать то, что сделала уже природа применительно к другим живым существам.

Каждое живое существо это совершенная система, которая является результатом эволюции многих миллионов лет. Изучая данную систему, раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в строительстве сооружений.

Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат - орнитоптер, беря за прототип крылья птиц. Так он пытался пытался воссоздать строение птичьего крыла и механизма, приводящего его в движение.

Ученые эпохи Возрождения надеялись достичь желаемого решения посредством проведения строгих математических расчетов и выкладок и создания соответствующих механических конструкций. Ведь тогда механика, опиравшаяся на математику, занимала ведущее место в ряду всех зарождавшихся отраслей механического естествознания; поэтому-то и могло тогда казаться, что все загадки природы будут разгаданы именно с помощью механики и на её основе.

     В соответствии с этим человек стремился  к созданию механических моделей, которые  могли бы имитировать интересовавшие его предметы и явления природы.Когда прогресс науки привел к открытию фундаментальных законов не только механики, но и физики, химии, биологии и других отраслей естествознания, оказалось следующее: опираясь на эти законы, кладя их в основу соответствующих технических устройств, можно начать осуществлять одну за другой давнишние мечты человека.

     Но  какими отличными от живых существ оказались конструкции, устройства, инструменты и приборы, созданные человеком!

      Достаточно сопоставить орган зрения – глаз – любого животного с некоторыми оптическими приборами и инструментами, сконструированными человеком, чтобы убедиться в том, насколько совершеннее естественный орган по сравнению с искусственным устройством.  В наши дни  человек вернулся отчасти к своей первоначальной идее – по возможности полнее и точнее копировать в технике то, что достигнуто в живой природе, воспроизвести это в форме конкретных технических решений. Так зародилась новая наука – бионика.

Как и многие другие, важные направления современного научно-технического прогресса (например, кибернетика), бионика выросла из непосредственных запросов производственной практики. Возникла она на стыке между биологией и техникой, прежде всего, радиоэлектроникой и технической кибернетикой.

Здесь стыкуются такие далеко относящиеся друг от друга отрасли человеческого знания и практической деятельности, как БИОлогия и техНИКА.

Название «бионика» происходит  от древнегреческого корня «bion» - элемент жизни, ячейка жизни или, более точно, элементы биологической системы. Суть бионики - синтезировать накопленные в различных науках знания.

Итак, бионика — прикладная наука, изучающая законы формирования и структурообразования живой природы, чтобы объединить познания биологии и техники для решения инженерно – технических задач.

1.3 Бионика как современное направление в биологии

Формальной датой рождения бионики - одной из новых наук, возникшей в недалеком XX в., - принято считать 13 сентября 1960 г.  - день открытия первого американского национального симпозиума на тему «Живые прототипы искусственных систем - ключ к новой технике».

Само собой разумеется, что проведение такого симпозиума стало возможным только потому, что к этому времени было накоплено большое количество данных о принципах организации и функционирования живых систем, а также появились возможности практического использования добытых знаний для решения ряда актуальных задач техники.

Различают несколько типов бионики:

- биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;

- теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;

- техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Сегодня бионика делится на два вида:

1.        нейробионика;

2.        архитектурно - строительная бионика.

Нейробионика - наука об организации технических систем из нейроподобных элементов. Основными направлениями нейробионики являются изучение нервной системы человека и животных, и моделирование нервных клеток - нейронов и нейронных сетей, что дает возможность совершенствовать и развивать электронную и вычислительную технику.

Предметом бионики является изучение принципов построения и функционирования живых организмов с целью применения этих принципов в технике для коренного усовершенствования существующих и создания принципиально новых машин, приборов, механизмов.

Основным методом бионических исследований, построения биологических систем является моделирование: математическое и физическое. В бионических исследованиях выделяют пять направлений: нейробионика, моделирование анализаторных систем, ориентация и навигация, биомеханика и биоэнергетика.

Переработка информации у высших животных и у человека, как известно, происходит в нервной системе. Основная единица этой сложной системы – нейрон. Поэтому естественно, что исследование способов преобразования информации в биологических системах началось с изучения нейронов и разработки их различных математических и технических аналогов.

Многие специалисты считают бионику новой ветвью кибернетики, другие относят ее к биологическим наукам, но, судя по всему, наиболее правы те, кто выделяет бионику в самостоятельную науку. Но одно я поняла для себя точно: бионика - едва ли не самая популярная из молодых наук, возникших в ХХ веке и развивающаяся в XXI веке.

 Также я узнала, что у бионики есть символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла... Этот союз биолога, техника и математика позволяет надеяться, что наука бионика проникает туда, куда не проникал еще никто, и увидеть то, что не видел еще никто... ... Возможно, развитие бионики уже в скором времени сделает многое непривычным в мире техники... И это еще больше меня притягивает в этой науке.

Рис.1 Символ бионики

 1.4 Моделирование живых организмов.

          В широком масштабе ведутся работы по моделированию анализаторных систем. Большое внимание уделяется исследованию органов зрения и органов слуха. У большинства насекомых важнейшим органом чувств является зрение. Известно, что в отличие от глаз высших животных и человека глаз насекомого состоит из большого числа фасеток. Фасеточные глаза насекомых не дают достаточно чёткого изображения предметов сложной формы, но главной их особенностью является опознание движущихся предметов. Давно замечено, что хищные насекомые бросаются только на движущуюся добычу. Именно это обстоятельство и было использовано в бионических разработках, где, имея в качестве прообраза фасеточный глаз пчелы или стрекозы, были сконструированы новые приборы определения скорости перемещения самолёта при посадке, автомобиля и других скоростных объектов.

           Также фасеточные глаза насекомых позволяют им использовать явление поляризации солнечных лучей для ориентации в пространстве. В опытах с пчёлами Фришем ещё в 1948 году было установлено, что поляризованный свет позволяет насекомым, не видя солнца, определять свой путь. Вектор поляризации однозначно указывает насекомому положение светил на небе, а в нормальных условиях ориентация пчёл осуществляется именно по солнцу. Отсюда следуют по крайней мере две бионические идеи: во-первых, возможность изготовления микроминиатюрных поляроидов для физического анализа поляризации лучей: во-вторых, принципиальная возможность создания средств навигации по положению солнца путём анализа поляризованных лучей.

В институте прикладной оптики и тонкой механики в Йене учёные придумали суперплоские камеры. Скопированные с фасеточных глаз насекомых плоские объективы имеют толщину 0,2 мм. Исследователям понадобилось три года, чтобы скопировать созданные за миллионы лет эволюции фасеточные глаза мухи.  При помощи плоских камер можно осуществить огромное количество мер безопасности, к примеру, установить детектор сна, который включает тревогу, когда водитель начинает «клевать носом». Или сенсоры, регистрирующие положение человека в кресле: если водитель или пассажир сидит, наклонившись вперёд или в сторону, соответствующее положение придаётся и направлению выброса подушки безопасности. Мегапиксели разрешения здесь ни к чему, зато благодаря своим размерам плоские камеры могут запросто внедряться в интерьер автомобиля.

         Слуховое восприятие у многих насекомых отсутствует. У отдельных видов практически невозможно отделить слуховое восприятие от тактильного.  Но ряд насекомых имеет явно выраженный слух. Диапазон слухового восприятия может выходить за рамки нашего слуха как в сторону инфразвуковых, так и в сторону ультразвуковых колебаний. Так, например, некоторые виды бабочек воспринимают ультразвуковые посылки летучих мышей и реагируют на них как на сигнал опасности: одни из них ускоряют полёт, другие стремительно падают на землю. Размеры некоторых бабочек чрезвычайно малы, менее одного сантиметра, а значит, малы и размеры их слухового аппарата обнаружения посылок ультразвукового локатора.  

         Крыло стрекозы подсказало в своё время авиаконструкторам способ устранения флаттера – страшного явления, возникающего на определённой скорости полёта, когда внезапно и бурно возникающие вибрации в кратчайшее время разрушают летательный аппарат. Признание и развитие идей бионики применительно к задачам воздухоплавания позволит выявить, своевременно и плодотворно использовать другие секреты живой природы.

Всем известные слуховые окна - отдушины, призванные поддержать равновесие давления воздуха внутри домов и атмосферного давления, имеют свой прототип в анатомическом строении человеческого тела. Сходную функцию осуществляет евстахиева труба:  она поддерживает  равновесие давления в воздухокостных полостях черепа и атмосферного давления.

          Мы часто не замечаем, что окружающие нас животные могут делать работу машин лучше. Например, выбор оптимальных трасс оросительных каналов можно осуществлять не только при помощи инженерных расчётов и дорогостоящей проверки на электронно-вычислительных машинах, а с помощью ослов. Эти животные в условиях бездорожья безошибочно выбирают кратчайший путь между двумя точками. Интересно то, что выбранный ими путь имеет минимальные из всех возможных вариантов спуски и подъёмы. А ведь именно это и требуется для прокладки оптимальной трассы – при кратчайшем расстоянии минимум отклонений от горизонтали.

1.5 Архитектурно-строительная бионика и ее направления.

          Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например у широко распространенного "морского уха", состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей. Некоторые биологические конструкции, придуманные самой природой, используются человеком в архитектуре. Яркими примерами такого использования являются: паутина, потому что она – необычайно легкий, экономичный сетчатый материал; муравьиное гнездо: ведь его принцип построения напоминает о зданиях, возводимых людьми. В них имеются подвальные помещения, каждое из которых имеет своё предназначение; мягкая мочалка - её необычайный узор подходит для изготовления прочных и одновременно элегантных конструкций, которые, например, можно использовать как большие емкости для перевозки воды или масла.

К 100-й годовщине Великой французской революции в Париже была организована всемирная выставка. На территории этой выставки планировалось воздвигнуть башню, которая символизировала бы и величие Французской революции, и новейшие достижения техники. На конкурс поступило более 700 проектов, лучшим был признан проект инженера-мостовика Александра Гюстава Эйфеля. В конце ХIХ столетия башня, названная именем своего создателя, поразила весь мир ажурностью и красотой. 300-метровая башня стала своеобразным символом Парижа.  И лишь спустя более чем полстолетия биологи и инженеры сделали неожиданное открытие: конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет строение большой берцовой кости, легко выдерживающей тяжесть человеческого тела. Совпадают даже углы между несущими поверхностями. Это ещё один показательный пример бионики в действии.

 Первые попытки использовать бионику в  строительстве предпринял известный на весь мир своей необычностью архитектор Антонио Гауди. Созданный им Парк Гуэля известен и как «природа, застывшая в камне». В 1921 г. к теме бионики в архитектуре обращается Рудольф Штайнер Гетеанум. Немного позже, в 1980 году архитектурная бионика была  признана как новое независимое направление в архитектуре. За это время построено уже немало зданий в биостиле. К ним относятся здание правления NMB Bank в Нидерландах, здание Сиднейской оперы в Австралии, небоскреб SONY в Японии, «Дом Дельфин» в Санкт-Петербурге и другие. С большим нетерпением весь мир ожидает осуществления проекта башни-города в Шанхае. Ее форма напоминает форму кипариса высотой 1228 м. Небоскреб будет насчитывать 300 этажей, расположенных в двенадцати вертикальных кварталах. Опорой этого сооружения будут сваи, которые под воздействием тяжести вместо того, чтобы углубляться, будут расширяться по принципу гармошки. Построение такого города-башни поможет в решении проблемы перенаселенности Китая, так как он рассчитан примерно на 100 тысяч жителей. «Кипарис» будет возведен с учетом всех требований архитектурной бионики. Создатели этого проекта Кавьер Пиоф и Роза Тервера скромно заявили: «Природа сделала это до нас и лучше нас». Бионика в архитектуре – это не просто искривленность очертаний форм, внешнее подобие раковинам моллюсков, птичьей скорлупе, пчелиным сотам, ветвям лесной чащи и т.д. Прежде всего это более удобные, более гармоничные, более надежные пространства жизнедеятельности человека. Метод архитектурной бионики объединяет в себе абстрактное и конкретное – законы математики и эмоции. Он создает предпосылки для синтеза науки и искусства.

Глава II. Практическая часть                                                                                       2.1 Использования принципов работы и устройства биологических объектов в бионике.                                                                                                                                               Сейчас учёные-бионики ведут работы по исследованию принципов восприятия, обработки, запоминания и использования информации. Теоретической базой этого направления бионики является кибернетика. Здесь исследуются принципы построения отдельных элементов, созданных в природе: нейронов и рецепторов. Нейрон – это основной структурный и функциональный элемент нервной системы.Конечной целью этих исследований является создание разнообразных датчиков информации. Инженеры ожидают, что раскрытие механизмов деятельности рецепторов позволит пополнить арсенал электроники и автоматики датчиками принципиально нового типа, например, датчиками вкусовых и обонятельных сигналов.

Нужно сказать, что дизайнеры тоже используют бионику в своей работе. Всему миру известны машины Volvo. Там встроена система с нейронным механизмом, который регулирует их «безаварийное» передвижение крыло-в-крыло с сородичами, лег в основу разработок в автоиндустрии. А ведь такой механизм подсказала людям природа. Так себя ведёт саранча в стае.Почти на каждой куртке используются так называемая «липучка». История её создания очень интересна. В 1948 году швейцарский инженер Джордж де Местраль как обычно чистил от семян репейника свою собаку после прогулки, как вдруг обратил внимание на крепление репья. После этого он решил создать механизм, который бы повторял такую надежную систему, как у репейника. Джордж де Местраль назвал свою разработку Velcro – именно под этим товарным знаком ее знают в Европе и Америке, у нас в России прижилось название «липучка».

Многое привнесено в архитектуру из мира насекомых. Так, в создании панелей, из которых сейчас построены многие дома, использован принцип строения пчелиных сот, позволивший параллельно с увеличением запаса прочности конструкции значительно облегчить и удешевить их. Некоторые из ультрасовременных покрытий для крыш и стен домов буквально имитируют покрытие верхних крыльев жуков, обладающих терморегулирующим действием. Прообразом множества архитектурных конструкций послужили растения.  Например, коленчатые  конструкции  телебашен, полностью повторяют  принцип организации стеблей злаков, наиболее наглядно проявляющийся в коленчатом строении стебля бамбука.
        Архитектор Огюст Перре, проектировавший здание театра на Елисейских полях в Париже, построил большой музыкальный зал этого театра, задаваясь целью дать звуку наибольшую свободу для того, чтобы он хорошо распространился и не требовал дополнительной электронной акустической системы. Реализация этого проекта стала возможной только при использовании принципов бионики: был построен сперва закрытый зал, а внутри него - другой, «просверленный» в пропорциях, точно соответствующих покрытию листьев.

2.2   Соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам.

        После изучения  и анализа научной литературы, информации сети Интернет по изучаемой теме я решила весь найденный материал обобщить в кратком виде. Эти данные представлены в  сравнительной таблице.

Таблица «Соответствие биологических систем строительным и техническим сооружениям и средствам»

2.3  Экологический аспект архитектурной бионики

       Еще одна концепция бионической архитектуры – создание эко-домов, которые строятся из природных материалов, органично вписываются в природный ландшафт и являются автономными самообеспечивающимися системами.

       С этой точки зрения, к бионической архитектуре можно отнести все еще привычные нам деревенские дома, являющиеся частью вполне автономной системы отдельных сельских хозяйств. Все они являются своего рода эко-домами с той лишь разницей, что современная концепция эко-дома шагнула дальше: сегодня при проектировании экологичного жилья большое внимание уделяется разработке систем, которые позволяли бы использовать энергоресурсы природы для обеспечения его обитателя современными благами цивилизации – светом, теплом, горячей водой.

       Так или иначе, все направления архитектурной бионики заслуживают внимания. Еще более интересным и целесообразным кажется синтез этих направлений. Многие архитекторы в настоящее время активно работают над проектами, которые объединяют все бионические принципы – и воспроизведение структур и систем живой природы, и подражание ее формам, и экологичность.

        Сейчас, например, ученые занимаются глубоким изучением механизма фотосинтеза. С их точки зрения, этот процесс, наряду со многими другими  функциями  зеленого листа, может быть использован для создания так называемых «дышащих» стен, кровли-мембраны или нового поколения экологически чистых строительных материалов.

         Меня же заинтересовали эко-дома из экологически чистой соломы. Солома представляет собой необычайно доступный и дешевый материал. Для того чтобы вырастить достаточное количество соломы для постройки одного дома площадью 70 м2, необходимо от 2 до 4 гектаров земли. При этом используется то, что обычно рассматривается в качестве отходов. Ведь основная масса соломы, остающейся после уборки урожая, сжигается. Соломенные блоки являются прекрасным теплоизолятором. Многие их тех, кто живет в соломенных домах, отмечают, что их расходы на отопление всегда в два раза меньше чем у соседей, которые живут в обычных домах.

          Теплопроводность у стен, сложенных из соломенных блоков, намного ниже, чем у стен из общепринятых материалов. В частности солома по своим показателям превосходит дерево в 4 раза. Что касается кирпича, то в этом случае речь идет о семикратном превосходстве. Строительство домов из соломенных блоков является перспективной техникой. Прежде всего это связано с низким уровнем строительных затрат и простотой возведения. Кроме того, здесь в значительной мере остается место для эксперимента и проявлений индивидуальной творческой мысли.

        Уже сейчас в городах мира появляется все больше «биморфных» зданий, поражающих своей красотой и гармоничностью, все чаще в конструкциях жилых домов и общественных зданий используются солнечные батареи и другие альтернативные источники энергии. Возможно, когда-нибудь наши дома будут похожи на птиц, деревья или цветы, сливающиеся с окружающими пейзажами, а технические решения позволят нам дышать чистым воздухом и жить в естественной природной среде, не причиняя ей вреда.

2.4 Перспективы развития бионики. Человекоподобные роботы.

        Бионика делает упор на человекоподобных роботов. Как известно, самые преданные адепты бионики — это инженеры, которые  конструируют роботов. Сегодня среди разработчиков очень популярна такая точка зрения, что в будущем роботы  смогут эффективно функционировать только в том случае, если они будут максимально похожи на людей. Разработчики -бионики  исходят из того, что роботам придется функционировать в городских и домашних условиях, то есть в «человеческой» среде — с лестницами, дверями и другими препятствиями специфического размера. Поэтому, как минимум, они обязаны соответствовать человеку по размеру и по принципам передвижения. Другими словами, у робота обязательно должны быть ноги, а  колеса, гусеницы и прочее совсем не подходит для города. И у кого же копировать конструкцию ног, если не у животных? Миниатюрный, длиной около 17 см., шестиногий робот (гексапод) из Стенфордского университета уже бегает со скоростью 55 см/сек.

        Торжество бионики - искусственная рука. Ученым из Института реабилитации Чикаго удалось создать бионический протез, который позволяет пациенту не только управлять рукой с помощью мыслей, но и распознавать некоторые ощущения. Обладательницей бионической руки стала Клаудиа Митчелл (Claudia Mitchell), в прошлом служившая в морском флоте США. В 2005 году Митчелл пострадала в аварии. Хирургам пришлось ампутировать левую руку Митчелл по самое плечо. Как следствие, нервы, которые могли бы быть в дальнейшем использованы для контроля над протезом, остались без применения. Клаудиа Митчелл. 

        Возможно, развитие бионики уже в скором времени сделает многое непривычным в мире техники. И самые неожиданные сюрпризы ждут нас в разработке различных приборов обнаружения, методах добычи полезных ископаемых и производства веществ. А в технике - и этого ожидают - появятся такие системы управления, куда будут «встроены» новые биологические машины.

Заключение

Каждое живое существо - это совершенная система, которая является результатом эволюции многих миллионов лет. Изучая данную систему, раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в строительстве сооружений. С помощью бионики человечество пытается привнести достижения природы в собственные технические и общественные технологии. Поэтому необходимо и полезно продолжать учиться у природы, как это делал человек всегда – и когда изобретал свои первые простейшие машины, и когда строил висячие мосты, и когда находил способы обработки продуктов и материалов. Одна из целей бионики и состоит в том, чтобы ускорить процесс поиска оптимальных конструкций, обратив внимание конструкторов в самом начале проектирования на некоторые аналоги, наблюдаемые в живой природе, ведь природа и техника строят по одним и тем же законам, соблюдают принцип экономии материала, ищут для создаваемых систем оптимальные конструктивные решения. Чаще всего природные материалы гораздо лучше и экономны, чем материалы, созданные человеком, поэтому мы должны бережно относиться к природе и защищать её.

      В результате работы над проектом на тему «Бионика – сознательное имитирование мудрых законов природы во благо технического прогресса» я пришла к следующим результатам и выводам:

• познакомилась с определением, историей возникновения и типами науки бионика как одним из направлений современной науки физики и биологии;
• изучила принципы архитектурной бионики и нашла им соответствие на практике;
• что бионика в окружающем мире имеет огромное значение, кроме того помогает развитию технического прогресса, создает гармонию между природой и современной архитектурой, благодаря ей, происходят большие сдвиги в области медицины.
• выяснила, что архитектурная бионика -  одно из самых современных и перспективных направлений современной инженерной науки, дающее практические неограниченные возможности для создания архитектурных сооружений и решения многих технических задач;
• предполагаю, что бионика должна взять за основу - не копирование прототипов в деталях, но сначала понять принцип действия, а затем применить его в конструкции. Только при таком подходе моделирование будет плодотворным и послужит дальнейшему прогрессу.                      
• эко-дом – дом будущего;

         Бионические формы проникли в нашу повседневную жизнь и ещё долгое время будут играть в ней значительную роль. Изучение природы человечеством ещё далеко не закончено, но мы уже получили у природы бесценные знания о рациональном строении и формообразовании, что, безусловно, доказывает актуальность и перспективность изучения науки бионики во всех её аспектах.

        Также я считаю, что в будущем у бионики появятся новые задачи и направления, потому что это современная наука и она быстро развивается. Она блестяще доказала свою жизнеспособность за всю историю человечества, потому я предполагаю, что она сыграет одну из важнейших ролей в нашем развивающемся мире.  

       Практическая значимость моего исследования состоит в знакомстве с наукой «Бионика». Её результаты и методы исследования способствуют развитию у учащихся умения сравнивать, наглядно-образного мышления, воображения, внимания, величины и формы, восприятия, комбинаторных способностей.

       Бионика – наука междисциплинарная. В ней нашла наиболее яркое отражение одна из главных особенностей современной жизни – интеграция. Интерес к данной науке, можно воспитывать и развивать в курсе ботаники и зоологии.

       Данная работа, это попытка использовать имеющиеся знания в области бионики для расширения представлений учащегося о значении этой науки в наше время, и использование этих знаний в области инженерии. Это желание заинтересовать учащегося, осуществляя индивидуальную работу как на уроке, так и во внеурочное время, а также в подготовке учащихся к практической деятельности, усвоение и применение основных положений наук в интеграции с другими науками.

Список литературных источников

1. Библиографический указатель по бионике, М., 1965. Игнатьев М. Б. «Артоника» Статья в словаре-справочнике «Системный анализ и принятие решений»изд. Высшая школа, М., 2004.
2. Вопросы бионики. Сб. ст., отв. ред. М. Г. Гаазе-Рапопорт, М., 1967.
3. Брайнес С. Н., Свечинский В. Б., Проблемы нейрокибернетики и нейробионики, М., 1968. Крайзмер Л. П., Сочивко В. П., Бионика, 2 изд., М., 1968.
4. Мартека В., Бионика, пер. с англ., М., 1967.
5. Моделирование в биологии, пер. с англ., под ред. Н. А. Бернштейна, М., 1963.
6. Мюллер, Т., Биомиметика: National Geographic Россия, май 2008, с. 112-135.
7. Парин В. В. и Баевский Р. М., Кибернетика в медицине и физиологии, М., 1963.
8. Скурлатова М. В. Бионика как связь природы и техники // Молодой ученый. — 2015.