Bionics slogan: "Narava ve najbolje." Kakšna znanost je to? Že samo ime in tak moto nam dajeta vedeti, da je bionika povezana z naravo. Mnogi od nas se vsak dan srečujemo z elementi in rezultati bionike, ne da bi se tega sploh zavedali.
Ste že slišali za znanost o bioniki?
Biologija je priljubljeno znanje, s katerim se seznanjamo v šoli. Iz neznanega razloga mnogi verjamejo, da je bionika eden od podrazdelkov biologije. Pravzaprav ta izjava ni povsem točna. Dejansko je bionika v ožjem pomenu besede znanost, ki preučuje žive organizme. Toda pogosteje kot ne, smo navajeni, da s tem naukom povezujemo nekaj drugega. Uporabna bionika je znanost, ki združuje biologijo in tehnologijo.
Predmet in predmet bioničnega raziskovanja
Kaj proučuje bionika? Da bi odgovorili na to vprašanje, moramo upoštevati strukturno delitev samega poučevanja.
Biološka bionika raziskuje naravo takšno, kot je, ne da bi se poskušala vmešavati. Predmet njenega preučevanja so procesi, ki se dogajajo v bioloških sistemih.
Teoretična bionika se ukvarja s preučevanjem tistih principov, ki smo jih opazili v naravi, in na njihovi podlagi ustvarja teoretičnomodel, nadalje uporabljen v tehnologijah.
Praktična (tehnična) bionika je uporaba teoretičnih modelov v praksi. Tako rekoč praktično uvajanje narave v tehnični svet.
Kje se je vse začelo?
Velikega Leonarda da Vincija imenujejo oče bionike. V zapisih tega genija je mogoče najti prve poskuse tehničnega utelešenja naravnih mehanizmov. Da Vincijeve risbe ponazarjajo njegovo željo po ustvarjanju letala, ki bi lahko premikalo krila kot ptica v letu. Nekoč so bile takšne ideje preveč drzne, da bi jih bilo povpraševanje. Nase so opozorili veliko pozneje.
Prvi, ki je uporabil principe bionike v arhitekturi, je bil Antoni Gaudí y Curnet. Njegovo ime je trdno vtisnjeno v zgodovino te znanosti. Arhitekturne zgradbe, ki jih je zasnoval veliki Gaudi, so bile v času svoje gradnje impresivne in vzbujajo enako veselje mnogo let pozneje med sodobnimi opazovalci.
Naslednja oseba, ki je podprla idejo o simbiozi narave in tehnologije, je bil Rudolf Steiner. Pod njegovim vodstvom se je začela široka uporaba bioničnih principov pri načrtovanju zgradb.
Uveljavitev bionike kot samostojne znanosti se je zgodila šele leta 1960 na znanstvenem simpoziju v Daytoni.
Razvoj računalniške tehnologije in matematičnega modeliranja sodobnim arhitektom omogočata, da veliko hitreje in z večjo natančnostjo utelešajo namige narave v arhitekturi in drugih panogah.
Naravni prototipi tehničnih izumov
Najlažjeprimer manifestacije znanosti o bioniki je izum tečajev. Poznan nosilec, ki temelji na principu vrtenja enega dela konstrukcije okoli drugega. To načelo uporabljajo školjke, da nadzorujejo svoja krila in jih po potrebi odprejo ali zaprejo. Pacifiške orjaške školjke dosežejo velikosti 15-20 cm. Načelo tečaja pri povezovanju njihovih školjk je jasno vidno s prostim očesom. Majhni predstavniki te vrste uporabljajo enak način pritrditve ventilov.
V vsakdanjem življenju pogosto uporabljamo različne pincete. Oster in klopom podoben kljun boža postane naravni analog takšne naprave. Te ptice uporabljajo tanek kljun, da ga zabodejo v mehko zemljo in odstranijo majhne hrošče, črve itd.
Številne sodobne naprave in naprave so opremljene s priseski. Uporabljajo se na primer za izboljšanje zasnove nog različnih kuhinjskih aparatov, da preprečijo zdrs med delovanjem. Prav tako so posebni čevlji za čistilnike oken v visokih stavbah opremljeni s priseski, ki zagotavljajo njihovo varno pritrditev. Ta preprosta naprava je tudi izposojena iz narave. Drevesna žaba, ki ima na nogah sesalce, se nenavadno spretno drži gladkih in spolzkih listov rastlin, hobotnica pa jih potrebuje za tesen stik s svojimi žrtvami.
Takih primerov lahko najdete veliko. Bionika je ravno tista znanost, ki pomaga človeku, da si za svoje izume izposodi tehnične rešitve iz narave.
Kdo je prvi - narava ozljudje?
Včasih se zgodi, da je ta ali oni izum človeštva že dolgo »patentiran« po naravi. To pomeni, da izumitelji pri ustvarjanju nečesa ne kopirajo, ampak si sami izmislijo tehnologijo ali princip delovanja, kasneje pa se izkaže, da to v naravi obstaja že dolgo in bi lahko preprosto pokukali in posvojili.
To se je zgodilo z običajnim ježkom, ki ga oseba uporablja za zapenjanje oblačil. Dokazano je, da se v strukturi ptičjega perja uporabljajo tudi kavlji, ki povezujejo tanke brade med seboj, podobne tistim na Velcro.
V strukturi tovarniških cevi obstaja analogija z votlimi stebli žit. Vzdolžna ojačitev, uporabljena v ceveh, je podobna trakom sklerenhima v steblu. Jekleni ojačevalni obroči - vmesni prostori. Tanka koža na zunanji strani stebla je analog spiralne ojačitve v strukturi cevi. Kljub ogromni podobnosti strukture so znanstveniki samostojno izumili prav takšno metodo gradnje tovarniških cevi in šele pozneje videli identiteto takšne strukture z naravnimi elementi.
Bionika in medicina
Uporaba bionike v medicini omogoča reševanje življenj številnih bolnikov. Nenehno poteka delo za ustvarjanje umetnih organov, ki lahko delujejo v simbiozi s človeškim telesom.
Danec Dennis Aabo je bil prvi, ki je preizkusil bionično protezo. Izgubil je polovico roke, zdaj pa ima sposobnost zaznavanja predmetov z dotikom s pomočjo izuma zdravnikov. Njegova protezapovezana z živčnimi končiči prizadete okončine. Umetni senzorji prstov lahko zbirajo informacije o dotiku predmetov in jih prenašajo v možgane. Zasnova trenutno še ni dokončana, je zelo obsežna, zaradi česar je težko uporabljati v vsakdanjem življenju, a tudi zdaj lahko to tehnologijo imenujemo pravo odkritje.
Vse raziskave v tej smeri v celoti temeljijo na kopiranju naravnih procesov in mehanizmov ter njihove tehnične izvedbe. To je medicinska bionika. Ocene znanstvenikov pravijo, da bodo kmalu njihova dela omogočila spreminjanje dotrajanih živih človeških organov in namesto tega uporabo mehanskih prototipov. To bo res največji preboj v medicini.
Bionika v arhitekturi
Arhitekturna in gradbena bionika je posebna veja bionične znanosti, katere naloga je organsko združitev arhitekture in narave. V zadnjem času se vse pogosteje pri oblikovanju sodobnih struktur zatekajo k bioničnim principom, izposojenim od živih organizmov.
Danes je arhitekturna bionika postala ločen arhitekturni slog. Rodilo se je iz preprostega kopiranja obrazcev, zdaj pa je naloga te znanosti prevzeti načela, organizacijske značilnosti in jih tehnično izvesti.
Včasih se ta arhitekturni slog imenuje eko-stil. To je zato, ker so osnovna pravila bionike:
- poiščite optimalne rešitve;
- načelo varčevanja z materiali;
- načelo največje trajnosti;
- načelo varčevanja z energijo.
Kot vidite, bionika v arhitekturi ni le impresivne oblike, ampak tudi napredne tehnologije, ki vam omogočajo ustvarjanje strukture, ki ustreza sodobnim zahtevam.
Značilnosti arhitekturnih bioničnih struktur
Na podlagi preteklih izkušenj v arhitekturi in gradnji lahko rečemo, da so vse človeške strukture krhke in kratkotrajne, če ne uporabljajo zakonov narave. Bionične zgradbe imajo poleg neverjetnih oblik in drznih arhitekturnih rešitev vzdržljivost, sposobnost, da prenesejo neugodne naravne pojave in kataklizme.
V zunanjosti stavb, zgrajenih v tem slogu, so vidni elementi reliefov, oblik, kontur, ki so jih oblikovalci spretno kopirali iz bivalnih, naravnih objektov in mojstrsko utelešali arhitekti-gradbeniki.
Če se vam ob razmišljanju o arhitekturnem objektu nenadoma zdi, da gledate umetniško delo, imate z veliko verjetnostjo zgradbo v bioničnem slogu. Primere takšnih struktur je mogoče videti v skoraj vseh prestolnicah držav in velikih tehnološko naprednih mestih sveta.
Izgradnja novega tisočletja
Španska ekipa arhitektov je v 90. letih prejšnjega stoletja ustvarila gradbeni projekt, ki temelji na popolnoma novem konceptu. To je 300-nadstropna stavba, katere višina bo presegla 1200 m. Predvideno je, da bo gibanje po tem stolpu potekalo s pomočjo štiristo navpičnih in horizontalnih dvigal, katerih hitrost je 15 m/s. država,se je strinjala, da bo sponzorirala ta projekt, Kitajska. Za gradnjo je bilo izbrano najbolj gosto naseljeno mesto Šanghaj. Izvedba projekta bo rešila demografski problem regije.
Stolp bo imel popolnoma bionično strukturo. Arhitekti verjamejo, da le to lahko zagotovi trdnost in vzdržljivost konstrukcije. Prototip strukture je cipresa. Arhitekturna kompozicija ne bo imela le valjaste oblike, podobne drevesnemu deblu, ampak tudi "korenine" - nova vrsta bionične podlage.
Zunanja obloga stavbe je plastičen in zračen material, ki posnema lubje drevesa. Sistem klimatske naprave tega navpičnega mesta bo podoben funkciji uravnavanja toplote kože.
Po napovedih znanstvenikov in arhitektov takšna zgradba ne bo ostala edina te vrste. Po uspešni izvedbi se bo število bioničnih struktur v arhitekturi planeta samo povečalo.
Bionske zgradbe okoli nas
V katerih slavnih stvaritvah je bila uporabljena znanost bionike? Primere takšnih struktur je enostavno najti. Vzemite vsaj postopek ustvarjanja Eifflovega stolpa. Dolgo časa so se govorile, da je bil ta 300-metrski simbol Francije zgrajen po risbah neznanega arabskega inženirja. Kasneje je bila razkrita njegova popolna analogija s strukturo človeške golenice.
Poleg Eifflovega stolpa je veliko primerov bioničnih struktur po vsem svetu:
- Operna hiša Sydney je bila zgrajena podobno kot lotosov cvet.
- PekingNational Opera House - imitacija vodne kapljice.
- Kopalniški kompleks v Pekingu. Navzven ponavlja kristalno strukturo vodne mreže. Neverjetna oblikovalska rešitev združuje uporabno sposobnost konstrukcije, da akumulira sončno energijo in jo nato uporablja za napajanje vseh električnih naprav, ki delujejo v stavbi.
- Nebotičnik Aqua je videti kot tok padajoče vode. Nahaja se v Chicagu.
- Hiša ustanovitelja arhitekturne bionike Antonija Gaudija je ena prvih bioničnih struktur. Vse do danes je ohranila svojo estetsko vrednost in ostaja eno najbolj priljubljenih turističnih krajev v Barceloni.
Znanje, ki ga vsak potrebuje
Če povzamemo, lahko mirno rečemo: vse, kar proučuje bionika, je pomembno in potrebno za razvoj sodobne družbe. Vsi bi se morali seznaniti z znanstvenimi načeli bionike. Brez te znanosti si je nemogoče predstavljati tehnološki napredek na številnih področjih človeške dejavnosti. Bionika je naša prihodnost v popolni harmoniji z naravo.
