ბიონიკის სლოგანი: "ბუნებამ ყველაზე კარგად იცის". რა სახის მეცნიერებაა ეს? თვით სახელი და ასეთი დევიზი გვაფიქრებინებს, რომ ბიონიკა ბუნებასთან არის დაკავშირებული. ბევრი ჩვენგანი ყოველდღიურად ხვდება ბიონიკის მეცნიერების ელემენტებსა და შედეგებს, არც კი იცის ამის შესახებ.
გსმენიათ ბიონიკის მეცნიერების შესახებ?
ბიოლოგია არის პოპულარული ცოდნა, რომელსაც სკოლაში ვაცნობთ. რატომღაც, ბევრს მიაჩნია, რომ ბიონიკა ბიოლოგიის ერთ-ერთი ქვეგანყოფილებაა. სინამდვილეში, ეს განცხადება არ არის მთლიანად ზუსტი. მართლაც, ამ სიტყვის ვიწრო გაგებით, ბიონიკა არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ცოცხალ ორგანიზმებს. მაგრამ უფრო ხშირად ჩვენ მიჩვეულები ვართ ამ სწავლებასთან სხვა რამის ასოცირებას. გამოყენებითი ბიონიკა არის მეცნიერება, რომელიც აერთიანებს ბიოლოგიასა და ტექნოლოგიას.
ბიონიკური კვლევის საგანი და ობიექტი
რას სწავლობს ბიონიკა? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად, ჩვენ უნდა გავითვალისწინოთ თავად სწავლების სტრუქტურული დაყოფა.
ბიოლოგიური ბიონიკა იკვლევს ბუნებას ისეთი, როგორიც არის, ჩარევის მცდელობის გარეშე. მისი შესწავლის ობიექტია ბიოლოგიური სისტემების შიგნით მიმდინარე პროცესები.
თეორიული ბიონიკა ეხება ბუნებაში ნანახი პრინციპების შესწავლას და მათ საფუძველზე ქმნის თეორიულმოდელი, შემდგომში გამოყენებული ტექნოლოგიებში.
პრაქტიკული (ტექნიკური) ბიონიკა არის თეორიული მოდელების გამოყენება პრაქტიკაში. ასე ვთქვათ, ბუნების პრაქტიკული დანერგვა ტექნიკურ სამყაროში.
საიდან დაიწყო ეს ყველაფერი?
დიდი ლეონარდო და ვინჩის ბიონიკის მამას უწოდებენ. ამ გენიოსის ჩანაწერებში შეგიძლიათ იპოვოთ პირველი მცდელობები ბუნებრივი მექანიზმების ტექნიკური განსახიერებისთვის. და ვინჩის ნახატები ასახავს მის სურვილს შექმნას თვითმფრინავი, რომელსაც შეუძლია ფრთების მოძრაობა ფრინველის მსგავსად. ერთ დროს ასეთი იდეები ზედმეტად თამამი იყო იმისთვის, რომ მოთხოვნადი ყოფილიყო. მათ ყურადღება მოგვიანებით მიიპყრეს.
პირველი, ვინც გამოიყენა ბიონიკის პრინციპები არქიტექტურაში, იყო ანტონი გაუდი ი კურნე. მისი სახელი მტკიცედ არის აღბეჭდილი ამ მეცნიერების ისტორიაში. დიდი გაუდის მიერ დაპროექტებული არქიტექტურული სტრუქტურები შთამბეჭდავი იყო მათი მშენებლობის დროს და ისინი იგივე აღფრთოვანებას იწვევს მრავალი წლის შემდეგ თანამედროვე დამკვირვებლებში.
შემდეგი ადამიანი, ვინც მხარი დაუჭირა ბუნებისა და ტექნოლოგიების სიმბიოზის იდეას, იყო რუდოლფ შტაინერი. მისი ხელმძღვანელობით დაიწყო ბიონიკური პრინციპების ფართო გამოყენება შენობების დიზაინში.
ბიონიკის დამოუკიდებელ მეცნიერებად ჩამოყალიბება მოხდა მხოლოდ 1960 წელს დეიტონაში გამართულ სამეცნიერო სიმპოზიუმზე.
კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარება და მათემატიკური მოდელირება საშუალებას აძლევს თანამედროვე არქიტექტორებს განასახიერონ ბუნების ნიშნები ბევრად უფრო სწრაფად და მეტი სიზუსტით არქიტექტურასა და სხვა ინდუსტრიებში.
ტექნიკური გამოგონების ბუნებრივი პროტოტიპები
ყველაზე მარტივიბიონიკის მეცნიერების გამოვლინების მაგალითია საკინძების გამოგონება. ნაცნობი სამაგრი, რომელიც დაფუძნებულია სტრუქტურის ერთი ნაწილის მეორის გარშემო ბრუნვის პრინციპზე. ამ პრინციპს იყენებენ ზღვის ჭურვები, რათა გააკონტროლონ თავიანთი ორი ფრთა და, საჭიროების შემთხვევაში, გახსნან ან დახურონ ისინი. წყნარი ოკეანის გიგანტური კოჭები ზომებს აღწევს 15-20 სმ. მათი ჭურვების შეერთების საკინძების პრინციპი აშკარად ჩანს შეუიარაღებელი თვალით. ამ სახეობის მცირე წარმომადგენლები იყენებენ სარქველების დამაგრების იგივე მეთოდს.
ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხშირად ვიყენებთ სხვადასხვა პინცეტს. ღვთაების ბასრი და ტკიპის მსგავსი წვერი ასეთი მოწყობილობის ბუნებრივი ანალოგი ხდება. ეს ფრინველები იყენებენ თხელ წვერს რბილ ნიადაგში ჩასასვლელად და ამოიღებენ პატარა ხოჭოებს, მატლებს და ა.შ.
ბევრი თანამედროვე მოწყობილობა და მოწყობილობა აღჭურვილია შეწოვის ჭიქებით. მაგალითად, ისინი გამოიყენება სამზარეულოს სხვადასხვა ტექნიკის ფეხების დიზაინის გასაუმჯობესებლად, რათა თავიდან აიცილონ მათი სრიალი ექსპლუატაციის დროს. ასევე, მაღალსართულიანი შენობების ფანჯრების საწმენდი სპეციალური ფეხსაცმელი აღჭურვილია შემწოვი ჭიქებით მათი უსაფრთხო ფიქსაციის უზრუნველსაყოფად. ეს მარტივი მოწყობილობაც ნასესხებია ბუნებიდან. ხის ბაყაყი, რომელსაც ფეხზე მწოვრები აქვს, უჩვეულოდ ოსტატურად ინარჩუნებს მცენარის გლუვ და მოლიპულ ფოთლებს და რვაფეხას ეს სჭირდება მსხვერპლებთან ახლო კონტაქტისთვის.
შეგიძლიათ იპოვოთ ბევრი ასეთი მაგალითი. ბიონიკა სწორედ ის მეცნიერებაა, რომელიც ეხმარება ადამიანს თავისი გამოგონებისთვის ბუნებისგან ტექნიკური გადაწყვეტილებების სესხება.
ვინ არის პირველი - ბუნება ანხალხი?
ხანდახან ისეც ხდება, რომ კაცობრიობის ესა თუ ის გამოგონება დიდი ხანია ბუნებით "დაპატენტებულია". ანუ, გამომგონებლები, როდესაც რაღაცას ქმნიან, არ აკოპირებენ, არამედ თავად ამუშავებენ ტექნოლოგიას ან მოქმედების პრინციპს, მოგვიანებით კი აღმოჩნდება, რომ ეს ბუნებაში დიდი ხანია არსებობს და შეიძლება უბრალოდ დანახვა და მიღება.
ეს მოხდა ჩვეულებრივ Velcro-სთან, რომელსაც ადამიანი იყენებს ტანსაცმლის დასამაგრებლად. დადასტურებულია, რომ ფრინველის ბუმბულის სტრუქტურაში კაუჭებს იყენებენ აგრეთვე თხელი წვერების ერთმანეთთან დასაკავშირებლად, ისეთივე, როგორიც Velcro-ზეა ნაპოვნი.
ქარხნული მილების სტრუქტურაში ანალოგია მარცვლეულის ღრუ ღეროებთან. მილებში გამოყენებული გრძივი გამაგრება ღეროში არსებული სკლერენიმის ზოლების მსგავსია. ფოლადის გამაგრების რგოლები - შუალედები. ღეროს გარედან თხელი კანი არის მილების სტრუქტურაში სპირალური გამაგრების ანალოგი. მიუხედავად სტრუქტურის კოლოსალური მსგავსებისა, მეცნიერებმა დამოუკიდებლად გამოიგონეს ქარხნული მილების აგების სწორედ ასეთი მეთოდი და მხოლოდ მოგვიანებით დაინახეს ასეთი სტრუქტურის იდენტურობა ბუნებრივ ელემენტებთან.
ბიონიკა და მედიცინა
ბიონიკის გამოყენება მედიცინაში შესაძლებელს ხდის მრავალი პაციენტის სიცოცხლის გადარჩენას. განუწყვეტლივ მიმდინარეობს მუშაობა ხელოვნური ორგანოების შესაქმნელად, რომლებსაც შეუძლიათ ადამიანის სხეულთან სიმბიოზში ფუნქციონირება.
დანი დენის აბო იყო პირველი, ვინც გამოსცადა ბიონური პროთეზი. მან დაკარგა მკლავის ნახევარი, მაგრამ ახლა მას აქვს უნარი აღიქვას საგნები შეხებით ექიმების გამოგონების გამოყენებით. მისი პროთეზიდაკავშირებულია დაზარალებული კიდურის ნერვულ დაბოლოებებთან. თითების ხელოვნურ სენსორებს შეუძლიათ შეაგროვონ ინფორმაცია საგნების შეხების შესახებ და გადასცენ ტვინს. დიზაინი ჯერ არ არის დასრულებული, ის ძალიან მოცულობითია, რაც ართულებს მის გამოყენებას ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მაგრამ ახლაც შეიძლება ამ ტექნოლოგიას ეწოდოს ნამდვილი აღმოჩენა.
ამ მიმართულებით ყველა კვლევა მთლიანად ეფუძნება ბუნებრივი პროცესებისა და მექანიზმების კოპირებას და მათ ტექნიკურ განხორციელებას. ეს არის სამედიცინო ბიონიკა. მეცნიერთა მიმოხილვები ამბობენ, რომ მალე მათი ნამუშევრები შესაძლებელს გახდის ადამიანის ცოცხალი ორგანოების გამოცვლას და მის ნაცვლად მექანიკური პროტოტიპების გამოყენებას. ეს ნამდვილად იქნება უდიდესი მიღწევა მედიცინაში.
ბიონიკა არქიტექტურაში
არქიტექტურული და სამშენებლო ბიონიკა ბიონიკური მეცნიერების განსაკუთრებული დარგია, რომლის ამოცანაა არქიტექტურისა და ბუნების ორგანული გაერთიანება. ბოლო დროს, უფრო და უფრო ხშირად, თანამედროვე სტრუქტურების დაპროექტებისას ისინი მიმართავენ ცოცხალი ორგანიზმებისგან ნასესხებ ბიონურ პრინციპებს.
დღეს არქიტექტურული ბიონიკა ცალკე არქიტექტურულ სტილად იქცა. იგი წარმოიშვა ფორმების მარტივი კოპირებიდან და ახლა ამ მეცნიერების ამოცანა გახდა პრინციპების, ორგანიზაციული მახასიათებლების მიღება და მათი ტექნიკური განხორციელება.
ზოგჯერ ამ არქიტექტურულ სტილს ეკო-სტილს უწოდებენ. ეს იმიტომ, რომ ბიონიკის ძირითადი წესებია:
- მოძებნეთ ოპტიმალური გადაწყვეტილებები;
- მასალების დაზოგვის პრინციპი;
- მაქსიმალური მდგრადობის პრინციპი;
- ენერგიის დაზოგვის პრინციპი.
როგორც ხედავთ, ბიონიკა არქიტექტურაში არა მხოლოდ შთამბეჭდავი ფორმებია, არამედ მოწინავე ტექნოლოგიებიც, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ შექმნათ სტრუქტურა, რომელიც აკმაყოფილებს თანამედროვე მოთხოვნებს.
არქიტექტურული ბიონიკური სტრუქტურების მახასიათებლები
არქიტექტურისა და მშენებლობის წარსული გამოცდილების საფუძველზე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ყველა ადამიანის სტრუქტურა მყიფე და ხანმოკლეა, თუ ისინი არ იყენებენ ბუნების კანონებს. ბიონიკურ შენობებს, გარდა საოცარი ფორმებისა და თამამი არქიტექტურული გადაწყვეტილებებისა, აქვთ გამძლეობა, უნარი გაუძლოს არასასურველ ბუნებრივ მოვლენებსა და კატაკლიზმებს.
ამ სტილში აშენებული შენობების ექსტერიერში ჩანს რელიეფების, ფორმების, კონტურების ელემენტები, რომლებიც დიზაინერების მიერ ოსტატურად კოპირებულია ცოცხალი, ბუნებრივი ობიექტებიდან და ოსტატურად განასახიერებს არქიტექტორ-მშენებლებს.
თუ უეცრად, არქიტექტურულ ობიექტზე ფიქრისას, გეჩვენებათ, რომ ხელოვნების ნიმუშს უყურებთ, დიდი ალბათობით, გაქვთ შენობა ბიონიკის სტილში. ასეთი სტრუქტურების მაგალითები შეგიძლიათ ნახოთ ქვეყნების თითქმის ყველა დედაქალაქში და მსოფლიოს დიდ ტექნოლოგიურად განვითარებულ ქალაქებში.
ახალი ათასწლეულის მშენებლობა
ჯერ კიდევ 90-იან წლებში, ესპანელმა არქიტექტორთა ჯგუფმა შექმნა შენობის პროექტი სრულიად ახალ კონცეფციაზე დაფუძნებული. ეს არის 300-სართულიანი შენობა, რომლის სიმაღლე 1200 მ-ს გადააჭარბებს, იგეგმება ამ კოშკის გასწვრივ მოძრაობა ოთხასი ვერტიკალური და ჰორიზონტალური ლიფტით, რომელთა სიჩქარე 15 მ/წმ-ია. ქვეყანა,დათანხმდა ამ პროექტის სპონსორობას, იყო ჩინეთი. მშენებლობისთვის ყველაზე მჭიდროდ დასახლებული ქალაქი შანხაი აირჩიეს. პროექტის განხორციელება რეგიონის დემოგრაფიულ პრობლემას მოაგვარებს.
კოშკს ექნება სრულად ბიონიკური სტრუქტურა. არქიტექტორები თვლიან, რომ მხოლოდ ამით შეიძლება უზრუნველყოს სტრუქტურის სიმტკიცე და გამძლეობა. სტრუქტურის პროტოტიპია კვიპაროსის ხე. არქიტექტურულ კომპოზიციას ექნება არა მხოლოდ ხის ტოტის მსგავსი ცილინდრული ფორმა, არამედ „ფესვები“– ახალი სახის ბიონიკური საძირკველი.
შენობის გარე საფარი არის პლასტმასის და სუნთქვადი მასალა, რომელიც მიბაძავს ხის ქერქს. ამ ვერტიკალური ქალაქის კონდიცირების სისტემა კანის სითბოს მარეგულირებელი ფუნქციის ანალოგი იქნება.
მეცნიერთა და არქიტექტორთა პროგნოზით, ასეთი შენობა ერთადერთი არ დარჩება. წარმატებული განხორციელების შემდეგ, პლანეტის არქიტექტურაში ბიონიკური სტრუქტურების რაოდენობა მხოლოდ გაიზრდება.
ბიონიკური შენობები ჩვენს ირგვლივ
რომელ ცნობილ შემოქმედებაში გამოიყენებოდა ბიონიკის მეცნიერება? ასეთი სტრუქტურების მაგალითები მარტივია. მიიღეთ ეიფელის კოშკის შექმნის პროცესი მაინც. დიდი ხნის განმავლობაში იყო ჭორები, რომ საფრანგეთის ეს 300 მეტრიანი სიმბოლო უცნობი არაბი ინჟინრის ნახატების მიხედვით იყო აგებული. მოგვიანებით გამოვლინდა მისი სრული ანალოგია ადამიანის წვივის სტრუქტურასთან.
ეიფელის კოშკის გარდა, ბიონიკური სტრუქტურების მრავალი მაგალითია მთელ მსოფლიოში:
- სიდნეის ოპერის სახლი აშენდა ლოტოსის ყვავილის მსგავსად.
- პეკინიეროვნული ოპერის თეატრი - წყლის წვეთის იმიტაცია.
- საცურაო კომპლექსი პეკინში. გარეგნულად, ის იმეორებს წყლის გისოსის კრისტალურ სტრუქტურას. საოცარი დიზაინის გადაწყვეტა აერთიანებს სტრუქტურის სასარგებლო უნარს, დააგროვოს მზის ენერგია და შემდეგ გამოიყენოს იგი შენობაში მომუშავე ყველა ელექტრომოწყობილობისთვის.
- Aqua ცათამბჯენი ჩამოვარდნილი წყლის ნაკადს ჰგავს. მდებარეობს ჩიკაგოში.
- არქიტექტურული ბიონიკის დამაარსებლის, ანტონი გაუდის სახლი, ერთ-ერთი პირველი ბიონიკური ნაგებობაა. დღემდე, მან შეინარჩუნა ესთეტიკური ღირებულება და რჩება ბარსელონას ერთ-ერთ ყველაზე პოპულარულ ტურისტულ ადგილად.
ცოდნა ყველას სჭირდება
შეჯამებით, თამამად შეგვიძლია ვთქვათ: ყველაფერი, რასაც ბიონიკა სწავლობს, აქტუალურია და აუცილებელია თანამედროვე საზოგადოების განვითარებისთვის. ყველამ უნდა გაეცნოს ბიონიკის მეცნიერულ პრინციპებს. ამ მეცნიერების გარეშე შეუძლებელია ტექნოლოგიური პროგრესის წარმოდგენა ადამიანის საქმიანობის მრავალ სფეროში. ბიონიკა არის ჩვენი მომავალი ბუნებასთან სრულ ჰარმონიაში.
