สโลแกน Bionics: "ธรรมชาติรู้ดีที่สุด" นี่คือวิทยาศาสตร์ประเภทใด? ชื่อและคำขวัญดังกล่าวทำให้เราเข้าใจว่าไบโอนิกเชื่อมโยงกับธรรมชาติ พวกเราหลายคนต้องเผชิญกับองค์ประกอบและผลลัพธ์ของวิทยาศาสตร์ไบโอนิกทุกวันโดยไม่รู้ตัว
คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ไบโอนิกส์ไหม
ชีววิทยาเป็นความรู้ยอดนิยมที่เราแนะนำให้รู้จักในโรงเรียน ด้วยเหตุผลบางอย่าง หลายคนเชื่อว่าไบโอนิคเป็นส่วนย่อยของชีววิทยา อันที่จริง ข้อความนี้ไม่ถูกต้องทั้งหมด ที่จริงแล้ว ในความหมายที่แคบของคำนั้น ไบโอนิคเป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งมีชีวิต แต่บ่อยครั้งที่เราคุ้นเคยกับการเชื่อมโยงสิ่งอื่นกับคำสอนนี้ ไบโอนิคประยุกต์เป็นวิทยาศาสตร์ที่ผสมผสานชีววิทยาและเทคโนโลยี
หัวเรื่องและเป้าหมายของการวิจัยไบโอนิค
ไบโอนิคเรียนอะไร? ในการตอบคำถามนี้ เราต้องพิจารณาถึงการแบ่งโครงสร้างการสอนด้วย
ไบโอนิคชีวภาพสำรวจธรรมชาติตามที่เป็นอยู่โดยไม่ต้องพยายามเข้าไปยุ่ง วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือกระบวนการที่เกิดขึ้นภายในระบบทางชีววิทยา
ไบโอนิคเชิงทฤษฎีเกี่ยวข้องกับการศึกษาหลักการเหล่านั้นที่มีให้เห็นในธรรมชาติ และบนพื้นฐานของการสร้างทฤษฎีโมเดล นำไปใช้ในเทคโนโลยีเพิ่มเติม
ไบโอนิคเชิงปฏิบัติ (ทางเทคนิค) คือการประยุกต์ใช้แบบจำลองเชิงทฤษฎีในทางปฏิบัติ การนำธรรมชาติเข้าสู่โลกแห่งเทคนิคในทางปฏิบัติ
มันเริ่มต้นที่ไหน
เลโอนาร์โด ดา วินชีผู้ยิ่งใหญ่ได้ชื่อว่าเป็นบิดาแห่งไบโอนิค ในบันทึกของอัจฉริยะนี้ เราสามารถพบความพยายามครั้งแรกในศูนย์รวมทางเทคนิคของกลไกทางธรรมชาติ ภาพวาดของดาวินชีแสดงให้เห็นถึงความปรารถนาที่จะสร้างเครื่องบินที่สามารถขยับปีกได้เหมือนนกที่กำลังบิน ครั้งหนึ่ง ความคิดดังกล่าวกล้าเกินกว่าจะเรียกร้องได้ พวกเขาดึงความสนใจมาที่ตัวเองในภายหลัง
คนแรกที่ใช้หลักการของไบโอนิคในสถาปัตยกรรมคือ Antoni Gaudí y Curnet ชื่อของเขาถูกจารึกไว้อย่างแน่นหนาในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์นี้ โครงสร้างทางสถาปัตยกรรมที่ออกแบบโดยเกาดีผู้ยิ่งใหญ่นั้นน่าประทับใจในขณะที่สร้าง และพวกเขาก็สร้างความสุขแบบเดียวกันในหลายๆ ปีต่อมาในหมู่ผู้สังเกตการณ์สมัยใหม่
คนต่อไปที่สนับสนุนแนวคิดเรื่องความอยู่ร่วมกันของธรรมชาติและเทคโนโลยีคือรูดอล์ฟ สไตเนอร์ ภายใต้การนำของเขา เริ่มมีการใช้หลักการไบโอนิคอย่างแพร่หลายในการออกแบบอาคาร
การก่อตั้งไบโอนิคในฐานะวิทยาศาสตร์อิสระเกิดขึ้นในปี 1960 ที่งานสัมมนาทางวิทยาศาสตร์ในเมืองเดย์โทนาเท่านั้น
การพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ช่วยให้สถาปนิกสมัยใหม่รวบรวมเบาะแสของธรรมชาติได้เร็วยิ่งขึ้นและมีความแม่นยำมากขึ้นในสถาปัตยกรรมและอุตสาหกรรมอื่นๆ
ต้นแบบธรรมชาติของสิ่งประดิษฐ์ทางเทคนิค
ง่ายที่สุดตัวอย่างของการสำแดงของวิทยาศาสตร์ของไบโอนิคคือการประดิษฐ์บานพับ ฐานยึดที่คุ้นเคยตามหลักการของการหมุนของส่วนหนึ่งของโครงสร้างไปรอบๆ อีกส่วนหนึ่ง หลักการนี้ใช้โดยเปลือกหอยเพื่อควบคุมปีกทั้งสองข้าง และหากจำเป็น ให้เปิดหรือปิด หอยแครงยักษ์แปซิฟิกมีขนาด 15-20 ซม. หลักการบานพับในการเชื่อมต่อเปลือกหอยนั้นมองเห็นได้ชัดเจนด้วยตาเปล่า ตัวแทนขนาดเล็กของสายพันธุ์นี้ใช้วิธีเดียวกันกับการยึดวาล์ว
ในชีวิตประจำวันเรามักใช้แหนบที่หลากหลาย จงอยปากที่แหลมคมและเหมือนเห็บของเทพปัญญากลายเป็นอะนาล็อกตามธรรมชาติของอุปกรณ์ดังกล่าว นกเหล่านี้ใช้จงอยปากบางๆ ติดมันในดินอ่อนและกำจัดด้วง ตัวหนอน ฯลฯ
อุปกรณ์และอุปกรณ์ที่ทันสมัยมากมายมีถ้วยดูดติดมาด้วย ตัวอย่างเช่น ใช้ในการปรับปรุงการออกแบบขาของเครื่องใช้ในครัวต่างๆ เพื่อป้องกันไม่ให้ลื่นไถลระหว่างการใช้งาน นอกจากนี้ รองเท้าพิเศษสำหรับน้ำยาเช็ดกระจกของอาคารสูงยังมีถ้วยดูดเพื่อความปลอดภัย อุปกรณ์ง่าย ๆ นี้ยืมมาจากธรรมชาติเช่นกัน กบต้นไม้มีเท้าดูด คล่องแคล่วอย่างผิดปกติบนใบพืชที่ลื่นและลื่น และปลาหมึกต้องการพวกมันเพื่อสัมผัสใกล้ชิดกับเหยื่อ
คุณสามารถหาตัวอย่างได้มากมาย Bionics เป็นศาสตร์ที่ช่วยให้บุคคลสามารถยืมโซลูชันทางเทคนิคจากธรรมชาติเพื่อสิ่งประดิษฐ์ของเขา
ใครเป็นคนแรก - ธรรมชาติ หรือคน?
บางครั้งสิ่งประดิษฐ์นี้หรือสิ่งประดิษฐ์ของมนุษยชาติได้รับการ "จดสิทธิบัตร" โดยธรรมชาติมานานแล้ว นั่นคือนักประดิษฐ์เมื่อสร้างบางสิ่งอย่าคัดลอก แต่มากับเทคโนโลยีหรือหลักการทำงานเองและต่อมาปรากฎว่าสิ่งนี้มีอยู่ในธรรมชาติมาเป็นเวลานานและใคร ๆ ก็มองและยอมรับได้
สิ่งนี้เกิดขึ้นกับ Velcro ปกติที่บุคคลใช้เพื่อผูกเสื้อผ้า ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าในโครงสร้างของขนนกนั้น ตะขอยังถูกใช้เพื่อเชื่อมเคราบางๆ เข้าด้วยกัน ซึ่งคล้ายกับที่พบในเวลโคร
ในโครงสร้างท่อของโรงงานมีความคล้ายคลึงกันกับลำต้นกลวงของซีเรียล การเสริมแรงตามยาวที่ใช้ในท่อจะคล้ายกับแถบเส้นโลหิตตีบในลำต้น แหวนรัดเหล็ก - คั่นกลาง ผิวบางที่ด้านนอกของก้านเป็นอะนาล็อกของการเสริมแรงแบบเกลียวในโครงสร้างของท่อ แม้จะมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันอย่างมหึมา แต่นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นวิธีการสร้างท่อของโรงงานโดยอิสระ และต่อมาก็เห็นเอกลักษณ์ของโครงสร้างดังกล่าวที่มีองค์ประกอบตามธรรมชาติ
ไบโอนิคและยา
การใช้ไบโอนิคในการแพทย์ทำให้สามารถช่วยชีวิตผู้ป่วยจำนวนมากได้ การทำงานอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างอวัยวะเทียมที่สามารถทำงานได้อย่างสัมพันธ์กับร่างกายมนุษย์
Dane Dennis Aabo เป็นคนแรกที่ทดสอบอวัยวะเทียมแบบไบโอนิค เขาสูญเสียแขนไปครึ่งหนึ่ง แต่ตอนนี้เขามีความสามารถในการรับรู้วัตถุด้วยการสัมผัสโดยใช้การประดิษฐ์ของแพทย์ ขาเทียมของเขาเชื่อมต่อกับปลายประสาทของแขนขาที่ได้รับผลกระทบ เซ็นเซอร์นิ้วประดิษฐ์สามารถรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการสัมผัสวัตถุและส่งไปยังสมอง การออกแบบยังไม่เสร็จสิ้นในขณะนี้ มันใหญ่มาก ทำให้ยากต่อการใช้งานในชีวิตประจำวัน แต่ถึงตอนนี้เทคโนโลยีนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นการค้นพบที่แท้จริง
การวิจัยในทิศทางนี้ทั้งหมดมีพื้นฐานมาจากการคัดลอกกระบวนการและกลไกตามธรรมชาติและการใช้งานทางเทคนิค นี่คือไบโอนิคทางการแพทย์ ความคิดเห็นของนักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าในไม่ช้างานของพวกเขาจะทำให้สามารถเปลี่ยนอวัยวะของมนุษย์ที่สึกหรอและใช้ต้นแบบทางกลแทนได้ นี่จะเป็นความก้าวหน้าด้านการแพทย์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดอย่างแท้จริง
ไบโอนิคในสถาปัตยกรรม
สถาปัตยกรรมและการสร้างไบโอนิคเป็นสาขาพิเศษของวิทยาศาสตร์ไบโอนิค ซึ่งมีหน้าที่ในการรวมสถาปัตยกรรมและธรรมชาติเข้าด้วยกันอย่างเป็นธรรมชาติ เมื่อเร็วๆ นี้ เมื่อออกแบบโครงสร้างที่ทันสมัย พวกเขาหันไปใช้หลักการไบโอนิคที่ยืมมาจากสิ่งมีชีวิต
วันนี้ไบโอนิกสถาปัตยกรรมได้กลายเป็นรูปแบบสถาปัตยกรรมที่แยกจากกัน มันเกิดจากการคัดลอกแบบฟอร์มอย่างง่าย และตอนนี้งานของวิทยาศาสตร์นี้ได้กลายเป็นการนำหลักการ คุณลักษณะขององค์กร และนำไปใช้ในทางเทคนิค
บางครั้งรูปแบบสถาปัตยกรรมนี้เรียกว่าสไตล์อีโค เนื่องจากกฎพื้นฐานของไบโอนิคคือ:
- ค้นหาวิธีแก้ไขที่เหมาะสมที่สุด;
- หลักการประหยัดวัสดุ
- หลักการของความยั่งยืนสูงสุด
- หลักการประหยัดพลังงาน
อย่างที่คุณเห็น ไบโอนิคในสถาปัตยกรรมไม่ได้เป็นเพียงรูปแบบที่น่าประทับใจ แต่ยังรวมถึงเทคโนโลยีขั้นสูงที่ช่วยให้คุณสร้างโครงสร้างที่ตรงตามข้อกำหนดที่ทันสมัย
ลักษณะของโครงสร้างไบโอนิคสถาปัตยกรรม
จากประสบการณ์ที่ผ่านมาในด้านสถาปัตยกรรมและการก่อสร้าง เราสามารถพูดได้ว่าโครงสร้างของมนุษย์ทั้งหมดมีความเปราะบางและมีอายุสั้นหากไม่ใช้กฎแห่งธรรมชาติ อาคารไบโอนิค นอกจากรูปทรงที่น่าทึ่งและโซลูชันทางสถาปัตยกรรมที่โดดเด่นแล้ว ยังมีความทนทาน ความสามารถในการทนต่อปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ไม่พึงประสงค์และความหายนะ
ด้านนอกของอาคารที่สร้างในสไตล์นี้ สามารถมองเห็นองค์ประกอบของภาพนูน รูปทรง รูปทรง คัดลอกอย่างชำนาญโดยวิศวกรออกแบบจากสิ่งมีชีวิต วัตถุธรรมชาติ และสถาปนิก-ผู้สร้างเป็นตัวเป็นตนอย่างเชี่ยวชาญ
ถ้าจู่ๆ เมื่อพิจารณาวัตถุทางสถาปัตยกรรม ดูเหมือนว่าคุณกำลังดูผลงานศิลปะ มีความเป็นไปได้สูงที่คุณจะมีอาคารในสไตล์ไบโอนิค ตัวอย่างของโครงสร้างดังกล่าวสามารถเห็นได้ในเมืองหลวงเกือบทั้งหมดของประเทศและเมืองใหญ่ที่มีเทคโนโลยีขั้นสูงของโลก
การก่อสร้างสหัสวรรษใหม่
ย้อนกลับไปในยุค 90 ทีมสถาปนิกชาวสเปนได้สร้างโครงการก่อสร้างโดยใช้แนวคิดใหม่ทั้งหมด นี่คืออาคาร 300 ชั้นซึ่งมีความสูงมากกว่า 1200 ม. มีการวางแผนว่าการเคลื่อนที่ไปตามหอคอยนี้จะเกิดขึ้นโดยใช้ลิฟต์แนวตั้งและแนวนอนสี่ร้อยตัวซึ่งมีความเร็ว 15 ม. / วินาที ประเทศ,ตกลงที่จะสนับสนุนโครงการนี้คือประเทศจีน เมืองที่มีประชากรหนาแน่นที่สุด เซี่ยงไฮ้ ได้รับเลือกให้ก่อสร้าง การดำเนินโครงการจะช่วยแก้ปัญหาด้านประชากรของภูมิภาค
หอคอยจะมีโครงสร้างแบบไบโอนิคทั้งหมด สถาปนิกเชื่อว่ามีเพียงสิ่งนี้เท่านั้นที่สามารถรับประกันความแข็งแกร่งและความทนทานของโครงสร้าง ต้นแบบของโครงสร้างคือต้นไซเปรส องค์ประกอบทางสถาปัตยกรรมไม่เพียงแต่จะมีรูปทรงกระบอกคล้ายกับลำต้นของต้นไม้เท่านั้น แต่ยังมี "ราก" ซึ่งเป็นรากฐานใหม่ของไบโอนิคด้วย
เปลือกนอกของอาคารเป็นพลาสติกและวัสดุที่ระบายอากาศได้ซึ่งเลียนแบบเปลือกไม้ ระบบปรับอากาศของเมืองแนวตั้งนี้จะคล้ายกับฟังก์ชั่นควบคุมความร้อนของผิวหนัง
ตามการคาดการณ์ของนักวิทยาศาสตร์และสถาปนิก อาคารดังกล่าวจะไม่ใช่สิ่งปลูกสร้างเพียงแห่งเดียว หลังจากใช้งานสำเร็จ จำนวนโครงสร้างไบโอนิคในสถาปัตยกรรมของโลกจะเพิ่มขึ้นเท่านั้น
อาคารไบโอนิครอบตัวเรา
วิทยาศาสตร์ของไบโอนิคใช้ในการสร้างที่มีชื่อเสียงอะไร? ตัวอย่างของโครงสร้างดังกล่าวหาง่าย อย่างน้อยใช้เวลาในการสร้างหอไอเฟล มีข่าวลือมานานแล้วว่าสัญลักษณ์ 300 เมตรของฝรั่งเศสนี้สร้างขึ้นตามแบบของวิศวกรชาวอาหรับที่ไม่รู้จัก ต่อมาได้มีการเปิดเผยการเปรียบเทียบที่สมบูรณ์กับโครงสร้างของกระดูกหน้าแข้งของมนุษย์
นอกจากหอไอเฟลแล้ว ยังมีตัวอย่างโครงสร้างไบโอนิคอีกมากมายทั่วโลก:
- โรงอุปรากรซิดนีย์ถูกสร้างขึ้นคล้ายกับดอกบัว
- ปักกิ่งโรงอุปรากรแห่งชาติ - เลียนแบบหยดน้ำ
- สระว่ายน้ำในกรุงปักกิ่ง ภายนอกจะทำซ้ำโครงสร้างผลึกของตาข่ายน้ำ โซลูชันการออกแบบที่น่าทึ่งผสมผสานความสามารถที่มีประโยชน์ของโครงสร้างเพื่อสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ จากนั้นจึงนำไปใช้เป็นพลังงานให้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดที่ทำงานในอาคาร
- ตึก Aqua ดูเหมือนสายน้ำที่ตกลงมา ตั้งอยู่ในชิคาโก
- บ้านของ Antoni Gaudí ผู้ก่อตั้งสถาปัตยกรรมไบโอนิค เป็นหนึ่งในโครงสร้างไบโอนิคแห่งแรกๆ จนถึงปัจจุบัน สถานที่แห่งนี้ยังคงรักษาคุณค่าทางสุนทรียะและยังคงเป็นหนึ่งในสถานที่ท่องเที่ยวที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในบาร์เซโลนา
ความรู้ที่ทุกคนต้องการ
โดยสรุปแล้ว เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่า: ทุกสิ่งที่การศึกษาเกี่ยวกับไบโอนิคมีความเกี่ยวข้องและจำเป็นสำหรับการพัฒนาสังคมยุคใหม่ ทุกคนควรทำความคุ้นเคยกับหลักการทางวิทยาศาสตร์ของไบโอนิค หากปราศจากวิทยาศาสตร์นี้ เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในหลาย ๆ ด้านของกิจกรรมของมนุษย์ Bionics คืออนาคตของเราที่กลมกลืนกับธรรมชาติอย่างสมบูรณ์