Бионика

 Наука бионика

В при­ро­де су­ще­ству­ют неко­то­рые объ­ек­ты, воз­мож­но­стей ко­то­рых не уда­ет­ся до­стичь со­вре­мен­ным ин­же­не­рам. Это и мозг, и нить па­у­ти­ны, и ори­ен­та­ци­он­ные ап­па­ра­ты пе­ре­лет­ных птиц. Что ка­са­ет­ся воз­мож­но­стей хи­ми­че­ско­го син­те­за, ко­то­ры­ми об­ла­да­ет живая клет­ка, то они не будут, ско­рее всего, до­стиг­ну­ты даже в от­да­лен­ной пер­спек­ти­ве.

В связи с на­коп­ле­ни­ем био­ло­ги­че­ских дан­ных по­яви­лась воз­мож­ность изу­че­ния био­ло­ги­че­ских си­стем и внед­ре­ния их в про­из­вод­ство.

Фор­маль­но годом рож­де­ния био­ни­ки счи­та­ет­ся 1960, имен­но тогда был от­крыт сим­по­зи­ум на тему: «Живые про­то­ти­пы ис­кус­ствен­ных си­стем – ключ к новой тех­ни­ке».

Био­ни­ка – это при­клад­ная наука о при­ме­не­нии в тех­ни­че­ских устрой­ствах и си­сте­мах прин­ци­пов ор­га­ни­за­ции био­ло­ги­че­ско­го мира.

Объ­ек­та­ми био­ни­ки яв­ля­ют­ся не толь­ко струк­ту­ра ор­га­нов и тка­ней, но и спо­со­бы пе­ре­да­чи дан­ных, мо­де­ли по­ве­де­ния жи­вот­ных и дру­гие объ­ек­ты.

В на­сто­я­щий мо­мент био­ни­ку раз­де­ля­ют на три ос­нов­ных на­прав­ле­ния:

1. Био­ло­ги­че­ское за­ни­ма­ет­ся со­зда­ни­ем ис­кус­ствен­ных тка­ней, про­те­зов, био­ре­ак­то­ров, ге­не­ти­че­ски мо­ди­фи­ци­ро­ван­ных ор­га­низ­мов.

2. Ма­те­ма­ти­че­ская био­ни­ка – мо­де­ли­ро­ва­ние про­цес­сов, про­те­ка­ю­щих в живых ор­га­низ­мах и их со­об­ще­ствах. Во мно­гом ма­те­ма­ти­че­ская био­ни­ка пе­ре­се­ка­ет­ся с ки­бер­не­ти­кой.

3. Тех­ни­че­ская – внед­ре­ние прин­ци­пов функ­ци­о­ни­ро­ва­ния живых си­стем в ин­же­нер­ную прак­ти­ку.

 Застежка-липучка

Су­ще­ству­ют уже до­ста­точ­но впе­чат­ля­ю­щие ре­зуль­та­ты при­ме­не­ния био­ни­ки. Од­на­ко сле­ду­ет раз­ли­чать ре­зуль­та­ты пря­мо­го ко­пи­ро­ва­ния при­род­ных ме­ха­низ­мов и слу­чай­ные сов­па­де­ния, так, ока­за­лось, что мно­гие ин­же­нер­ные ре­ше­ния имеют слу­чай­ные при­род­ные ана­ло­гии (рис. 1).

Рис. 1. За­стеж­ка ли­пуч­ка – ана­лог плода ре­пей­ни­ка, вце­пив­ше­го­ся в шерсть

Клас­си­че­ским при­ме­ром био­ни­че­ско­го изоб­ре­те­ния яв­ля­ет­ся за­стеж­ка-ли­пуч­ка. Две по­ло­вин­ки ли­пуч­ки проч­но со­еди­ня­ют­ся друг с дру­гом бла­го­да­ря тому, что одна из них по­кры­та ме­лень­ки­ми крюч­ка­ми, а на дру­гой рас­по­ло­же­ны ми­ни­а­тюр­ные пе­тель­ки.

За­ли­па­ние мно­го­чис­лен­ных крюч­ков и пе­тель обес­пе­чи­ва­ет проч­ность креп­ле­ния. Ли­пуч­ка была изоб­ре­те­на швей­цар­ским ин­же­не­ром Ми­стра­лем еще до по­яв­ле­ния тер­ми­на «био­ни­ка». Вы­чи­щая шерсть сво­е­го пса после про­гул­ки, Ми­страль об­ра­тил вни­ма­ние на плоды ре­пей­ни­ка, ко­то­рые креп­ко дер­жа­лись на шкуре. Он изу­чил стро­е­ние пло­дов под мик­ро­ско­пом и раз­ра­бо­тал за­стеж­ку, ра­бо­та­ю­щую по тому же прин­ци­пу (рис. 1).

Модель перемещения муравьев

Дру­гой ин­те­рес­ной раз­ра­бот­кой, пока не внед­рен­ной на прак­ти­ке, яв­ля­ет­ся мо­дель пе­ре­ме­ще­ния му­ра­вьев по му­ра­вей­ни­ку. Боль­шие по­то­ки му­ра­вьев, сте­ка­ю­щи­е­ся к му­ра­вей­ни­ку, неиз­беж­но долж­ны об­ра­зо­вы­вать огром­ные проб­ки при входе в му­ра­вей­ник, с такой про­бле­мой стал­ки­ва­ют­ся мил­ли­о­ны жи­те­лей ме­га­по­ли­сов. Немец­кие эн­то­мо­ло­ги об­на­ру­жи­ли ме­ха­низ­мы борь­бы с проб­ка­ми, ко­то­рые прак­ти­ку­ют му­равьи, воз­мож­но, их эле­мен­ты удаст­ся ис­поль­зо­вать и че­ло­ве­ку.

 Модель Леонардо да Винчи

Одним из самых пер­вых био­ни­ков можно счи­тать Лео­нар­до да Винчи. Его мо­дель ле­та­тель­но­го ап­па­ра­та была со­зда­на по ре­зуль­та­там на­блю­де­ния за пти­ца­ми.