понедельник, 13 мая 2019 г.

Биомиметика - новая наука

Биомиметика, как наука, сейчас на начальной стадии развития. 
Хотя корнями она уходит в средние века. Леонардо да Винчи обращался к природе в поисках конструкторских решений. Он пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер.
Г. Эйфель, выполняя в 1889 году чертеж Эйфелевой башни, также применял метод биомиметики. Конструкция Эйфелевой башни основана на научной работе профессора Хермана фон Мейера. 
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 не ломается под тяжестью тела.


В наше время у его метода появилось официальное название: биомиметика, заимствование идей у природы и использование их для решения задач, стоящих перед человеком.
В 1960 в Дайтоне (США) был проведен первый симпозиум по биомиметике, что официально закрепило рождение новой науки. 
В России, вместо биомиметики, чаще употребляется термин бионика.
Различают:
  • - биологическую биомиметику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
  • - теоретическую биомиметику, которая строит математические модели этих процессов;
  • - техническую биомиметику, применяющую модели теоретической биомиметики для решения инженерных задач.
Биомиметика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.
Основные направления работ по биомиметике 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 (нейробиомиметика);
  • - 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.
Импульсом интенсификации новой науки послужило развитие нанотехнологий, которые позволяют копировать миниатюрные конструкции с большей степенью точности. 
Основные преимущества "природных конструкций" как  базы для научных поисков и открытий:
  • -Энергоэффективность. Способность к жизнедеятельности живых организмов при потреблении минимального количества энергии, основана на уникальном метаболизме животных и на обмене энергией между разными формами жизни. Заимствуя у природы инженерные решения, можно существенно повысить энергоэффективность современных технологий.
  • -Дешевизна.
  • -Распространенность в огромном количестве.
  • -Качественность. Например, материал оленьего рога значительно крепче самых лучших образцов керамического композита, которые удается разработать людям;
  • - Адаптивность. Форма биологического объекта обычно создается в результате длительного адаптивного процесса, с учетом многолетнего воздействия как дружественных, так и агрессивных факторов. Процессы роста и развития включают интерактивное регулирование на клеточном уровне. Все это в совокупности обеспечивает невероятную прочность изделия на протяжении всего жизненного цикла. Такая адаптивность в процесс формообразования приводит к созданию уникальной адаптивной структуры, называемой интеллектуальной системой.
  • -Дизайн.

Комментариев нет:

Отправить комментарий