Живые прототипы – ключ к новой технике».

Бионика.

Подготовка к Конференции: «Девиз бионики:

Живые прототипы – ключ к новой технике».

Цель: осуществить микроисследование на основе информационных источников; составлять краткие тезисы выступлений, презентации, представлять их аудитории.

В единую электронную папку предоставить:

1. информационные источники по курсу бионика и отдельно по своей теме микроисследования - отдельный файл.

2. Презентация по данной теме.

3. Тезисы выступления для защиты на 4 - 7 мин. - word.

Тематика микроисследований.

Интересные сведения из истории бионики. Житенёва Е.

С незапамятных времен мысль человека искала ответ на вопрос: «Может ли человек достичь того же, чего достигла живая природа? » На протяжении всей своей истории человек учился у природы, создавая искусственные системы по типу природных.

Наши далекие предки в своей деятельности сознательно или интуитивно обращались к живой природе, которая помогала им решать самые различные проблемы. Еще крупнейший греческий философ материалист Демокрит (около 460—370 гг. до н.э.) писал: «От животных мы путем подражания научились важнейшим делам. Мы ученики паука в ткацком и портняжных ремеслах, ученики ласточки в построении жилищ...» 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 осуществлялось моделирование орнитоптера.

Бионика – (от греч. слова " bion" - ячейка жизни) - это самостоятельное направление в науке и технике, использующее биологические знания для решения инженерных задач и развития техники.

Бионика занимается изучением биологических систем, их свойств, принципов и закономерностей и их использованием при создании искусственных систем.

Девиз бионики: «Живые прототипы – ключ к новой технике».

Бионика (от греч. biō n - элемент жизни, буквально - живущий), наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов. Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками - электроникой, навигацией, связью, морским делом и др. [БСЭ, 1978г.]

Бионика как наука. Из истории бионики. Современная бионика. Барбашов В.

Современная бионика

Направление кибернетики, изучающее структуры и жизнедеятельность организмов с целью использования открытых закономерностей и обнаруженных свойств для решения инженерных задач и построения технических систем, приближающихся по своим характеристикам к живым организмам. (Современный словарь иностранных слов - М., 2001)

Теоретическая бионика - строит математические модели этих процессов.

Основные направления работ по бионике

- 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.

Биологическая бионика. Биологическая бионика - изучает процессы, происходящие в биологических системах. Клетка как биологическая система. Скакалина Ю.

Перспективы бионики. В последнее десятилетие бионика получила сильный импульс к новому развитию, поскольку современные технологии переходят на гига- и наноуровень и позволяют копировать миниатюрные природные конструкции с небывалой ранее точностью.

Биологическая бионика. Биологическая бионика - изучает процессы, происходящие в биологических системах. Ткани. Зайцева И.

5. Современная бионика связана с разработкой новых материалов, копирующих природные аналоги, робототехникой и искусственными органами.

Биологическая бионика. Биологическая бионика - изучает процессы, происходящие в биологических системах. Организм как единое целое. Старых М.

Техническая бионика. Титова К.

Техническая бионика - применяет модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Бионика – авиации. Долгое время проблемой скоростной авиации был флаттер — внезапно и бурно возникающие на определенной скорости вибрации крыльев. Из-за этих вибраций самолет разваливался в воздухе за несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы нашли выход — крылья стали делать с утолщением на конце. Через некоторое время аналогичные утолщения были обнаружены на концах крыльев стрекозы. В биологии эти утолщения называются птеростигмы.

Кибернетика и робототехника тесно связаны с бионикой. Первые упоминания о человекоподобных машинах встречаются ещё в древнегреческих мифах. Термин " робот" был впервые введён К. Чапеком в пьесе " R. U. R." (1920 г.), где Роботами называли механических людей. Робот - машина с антропоморфным (человекоподобным) поведением, которая частично или полностью выполняет функции человека (иногда животного) при взаимодействии с окружающим миром.

Манипуляторы. Конструкторы промышленных роботов, изучив особенности движения клешней рака, наделили ими механическую руку робота: захват предмета, перемещение его в пространстве и освобождение.

Архитектурно – строительная бионика. Козлов А.

Архитектурная бионика - решает различные архитектурные проблемы с помощью патентов живой природы.

Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности

Зарождение архитектурно-строительной бионики. В египетской архитектуре отмечалось активное применение законов образования форм живой природы (цветы и стебли растений папируса, лотоса в капителях и колоннах). Позже зодчие античной Древней Греции стали осваивать природные формы, имея в виду не только изобразительные, но и конструктивные задачи. Они стали глубже проникать в процессы живой природы.

Вначале люди познавали внешние (общие) признаки явления, отсюда на заре формирования человечества появляется в архитектуре подражание формам живой природы и строительной деятельности животных.

Нейробионика. Родионова П.

Нейробионика - разрабатывает искусственные системы, способные к самоорганизации. Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти; Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений. Основные направления нейробионики: изучение нервной системы человека и животных; моделирование нервных клеток - нейронов и нейронных сетей. Это дает возможность совершенствовать и развивать электронную и вычислительную технику.

Преимущества нервной системы живых организмов перед самыми современными аналогами, изобретенными человеком: гибкое восприятие внешней информации, независимо от формы, в которой она поступает (почерк, шрифт, цвет, тембр); высокая надежность: технические системы выходят из строя при поломке одной или нескольких деталей, а мозг сохраняет работоспособность при гибели даже нескольких сотен тысяч клеток; экономичность потребления энергии.

Преимущества нервной системы живых организмов перед самыми современными аналогами, изобретенными человеком: миниатюрность (транзисторное устройство с таким же числом элементов, как головной мозг человека, занимало бы объем около 1000 м3, тогда как наш мозг занимает объем 1, 5 дм3); высокая степень самоорганизации — быстрое приспособление к новым ситуациям, к изменению программ деятельности.

Наиболее продвинувшиеся исследования в бионике: разработка биологических средств обнаружения, навигации и ориентации; комплекс исследований, связанных с моделированием функций и структур мозга высших животных и человека; создание систем биоэлектрического управления и исследования по проблеме " человек-машина".