Презентация по теме "Бионика"

Выполнила ученица 11а классаБояршинова Анастасия
Био́ника (от греч. βίον — элемент жизни, буквально — живущий) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.
У бионики есть символ: скрещенные скальпель, паяльник и знак интеграла. Этот союз биологии, техники и математики позволяет надеяться, что наука бионика проникнет туда, куда не проникал еще никто, и увидит то, чего не видел еще никто.
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.
Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.Прародителем бионики считается Леонардо да Винчи. Его чертежи и схемы летательных аппаратов были основаны на строении крыла птицы. В наше время, по чертежам Леонардо да Винчи неоднократно осуществляли моделирование орнитоптера. Из современных учёных можно назвать имя Осипа М. Р. Дельгадо. С помощью своих радиоэлектронных приборов он изучал неврологическо-физическиехарактеристики животных. И на их основе пытался разработать алгоритмы управления живыми организмами. Подобные опыты проводились и в СССР, в Российской Федерации в связи с общим упадком науки - многие программы свёрнуты, а специалисты трудятся в зарубежных исследовательских центрах.
●Бионика не слепо копирует природу, она лишь заимствуету нее совершенные конструктивные схемы и механизмы биологических систем.●Изучая биологические системы, бионика ищет оптимальные решения инженерных проблем.
Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика);исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.
Создание модели в бионике — это половина дела. Для решения конкретной практической задачи необходима не только проверка наличия интересующих практику свойств модели, но и разработка методов расчёта заранее заданных технических характеристик устройства, разработка методов синтеза, обеспечивающих достижения требуемых в задаче показателей. И поэтому многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере. Строится математическое описание модели. По ней составляется компьютерная программа — бионическая модель. На такой компьютерной модели можно за короткое время обработать различные параметры и устранить конструктивные недостатки. Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых шуб, занимается анализом конструктивных систем живых Организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.
Знаменитое заимствование сделал швейцарский инженер Джордж деМестраль в 1955 году. Он часто гулял со своей собакой и заметил, что к ее шерсти постоянно прилипают какие-то непонятные растения. Устав постоянно чистить собаку, инженер решил выяснить причину, по которой сорняки прилипают к шерсти. Исследовав феномен, де Местраль определил, что он возможен благодаря маленьким крючкам на плодах дурнишника(так называется этот сорняк). В результате инженер осознал важность сделанного открытия и через восемь лет запатентовал удобную «липучку»
В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже "запатентовано" природой. Такое изобретение XX века, как застежки "молния" , было сделано на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.
Застёжка - молния
Анализ классических и современных методов бионических исследований убеждает в том, что сейчас вряд ли можно найти такую область человеческой деятельности, которая в той или иной степени не была бы связана или не готовилась к сотрудничеству с бионикой. С каждым годом она захватывает новые рубежи, всё больше и больше проникает в различные области производства, в сферу научных исследований, всюду оставляя заметный след своим новаторством.
Ребристая форма листа придает им по сравнению с другими листьями, дополнительную жесткость, прочность и устойчивость в пространстве. Принцип сопротивляемости конструкции по форме, существующий в природе, нашел широкое применение в современном строительстве.
«Роль стебля, главным образом, архитектурная: это твердый остов всей постройки»– говорил русский ученый К.А.Тимирязев. Природа в своей мастерской создавала растения по всем правилам строительной техники. Примерами тому являются растение пухонос из семейства осоковых и фабричная труба. Их конструкции в поперечном сечении оказались удивительно похожими, хотя создавались независимо друг от друга.
На основе принципов построения природных высотных конструкции строители проектируют высотные здания нового типа стволовой конструкции. По принципу строения стебля пшеницы разработан проект высотного здания, у которого основание более узкое, чем средняя часть. Упругие демпферы, разделяющее здание по высоте на несколько элементов, снижают силу ветрового напора и сокращают нагрузку на основание.
Почти любая технологическая проблема, которая встает перед дизайнерами или инженерами, была уже давно успешно решена другими живыми существами.Например, производители прохладительных напитков постоянно ищут новые способы упаковки своей продукции. В то же время обычная яблоня давно решила эту проблему. Яблоко на 97% состоит из воды, упакованной отнюдь не в древесный картон, а в съедобную кожуру, достаточно аппетитную, чтобы привлечь животных, которые съедают фрукт и распространяют зерна.
Термолокаторы – это органы, имеющиеся у немногих животных, которые могут воспринимать на расстояние тепловые (инфракрасные) лучи.

Паутинные нити – изумительное творение природы привлекли внимание инженеров. В частности, паутина явилась прообразом конструкции моста на длинных гибких троса, положив тем самым начало строительству прочных красивых подвесных мостов.
Принципы построения природных конструкции из тонких натянутых нитей, а так же конструкции из нитей с натянутыми между ними мембранами легли в основу вантовых конструкции. Прототипами для них послужили также такие природные модели, как перепончатые лапы водоплавающих птиц, плавники рыб, крылья летучих мышей и др.
Основными направлениями нейробионики являются изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток-нейронов и нейронных сетей. Это дает возможность совершенствовать и развивать электронную и вычислительную технику.
Эйфелева башня Конструкция Эйфелевой башни основана на научной работе швейцарского профессора анатомии Хермана фон Мейера (Hermann Von Meyer). За 40 лет до сооружения парижского инженерного чуда профессор исследовал костную структуру головки бедренной кости в том месте, где она изгибается и под углом входит в сустав. И при этом кость почему-то не ломается под тяжестью тела.
Костная структура
Основание Эйфелевой башни напоминает костную структуруголовки бедренной кости
Архитектурная бионика (проектирование энергосберегающих зданий и зданий, вырабатывающих энергию; быстровозводимых мобильных сооружений; освоение и организация нового, неизвестного пространства Земля – Космос). Исследования в области создания искусственного интеллекта (разработка прикладных нейронных, мультиагентных и генетических систем на основе биологических аналогов), а также бионического человека. Пока что эта цель не достигнута, и до нее еще далеко, но уже сейчас  в руках у человечества есть достаточно немало интересных инновационных технологий замены различных частей тела, органов и систем человеческого организма.