Бионика

1. УСТНЫЙ ЖУРНАЛ

БИОНИКА
Преподаватель биологии
ГБПОУ МО «Чеховский техникум»
Цыбульская Лариса Васильевна

2.

3.

Бионика это:
(от греч. biōn — элемент жизни, буквально —
живущий)
наука, пограничная между биологией и
техникой, решающая инженерные задачи на
основе анализа структуры и
жизнедеятельности организмов. Тесно
связана с биологией, физикой, химией,
кибернетикой и инженерными науками —
электроникой, навигацией, связью, морским
делом и др.
Идея применения знаний о живой
природе для решения инженерных задач
принадлежит Леонардо да Винчи, который
пытался построить летательный аппарат с
машущими крыльями, как у птиц —
орнитоптер.

4. Орнитоптер

5.

Появление кибернетики,
рассматривающей общие принципы
управления и связи в живых организмах
и машинах, стало стимулом для более
широкого изучения строения и функций
живых систем с целью выяснения их
общности с техническими системами, а
также использования полученных
сведений о живых организмах для
создания новых приборов, механизмов,
материалов и т.п. В 1960 в Дайтоне
(США) состоялся первый симпозиум по
Б., который официально закрепил
рождение новой науки.

6.

Основные направления работ по Бионики
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 (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.

7.

Исследования нервной системы показали, что
она обладает рядом важных и ценных
особенностей и преимуществ перед всеми
самыми современными вычислительными
устройствами. Эти особенности, изучение
которых очень важно для дальнейшего
совершенствования электронно-вычислительных
систем, следующие:
1) Весьма совершенное и гибкое
восприятие внешней информации вне
зависимости от формы, в которой она поступает
(например, от почерка, шрифта, цвета текста,
чертежей, тембра и других особенностей голоса
и т.п.).

8.

2) Высокая надёжность, значительно
превышающая надёжность технических систем
(последние выходят из строя при обрыве в цепи
одной или нескольких деталей; при гибели же
миллионов нервных клеток из миллиардов,
составляющих головной мозг, работоспособность
системы сохраняется).
3) Миниатюрность элементов нервной
системы: при количестве элементов 1010—1011
объём мозга человека 1,5 дм3. Транзисторное
устройство с таким же числом элементов заняло
бы объём в несколько сот, а то и тысяч м3.
нервной системы, быстрое приспособление к
новым ситуациям, к изменению программ
деятельности.

9.

4) Экономичность работы:
потребление энергии мозгом человека
не превышает нескольких десятков вт.
5) Высокая степень
самоорганизации нервной системы,
быстрое приспособление к новым
ситуациям, к изменению программ
деятельности.

10.

Попытки моделирования нервной системы
человека и животных были начаты с построения
аналогов нейронов и их сетей. Разработаны
различные типы искусственных нейронов .
Созданы искусственные «нервные сети»,
способные к самоорганизации, т. е.
возвращающиеся в устойчивые состояния при
выводе их из равновесия. Изучение памяти и
других свойств нервной системы — основной
путь создания «думающих» машин для
автоматизации сложных процессов производства
и управления.

11.

Исследования анализаторных систем.
Каждый Анализатор животных и
человека, воспринимающий различные
раздражения (световые, звуковые и др.),
состоит из рецептора (или органа чувств),
проводящих путей и мозгового центра.
Через наиболее важный анализатор —
зрительный — в мозг человека поступает
большая часть информации. С инженерной
точки зрения интересны следующие
особенности зрительного анализатора: широкий
диапазон чувствительности , непрерывное
слежение за движущимися объектами;

12.

Чувствительностью к радиоактивным
излучениям обладают улитки и муравьи. Рыбы,
по-видимому, воспринимают блуждающие токи,
обусловленные электризацией воздуха (об этом
свидетельствует уход рыб на глубину перед
грозой). Комары двигаются по замкнутым
маршрутам в пределах искусственного
магнитного поля. Некоторые животные хорошо
чувствуют инфра- и ультразвуковые колебания.
Некоторые медузы реагируют на
инфразвуковые колебания, возникающие перед
штормом. Летучие мыши испускают
ультразвуковые колебания, мотыльки же,
которыми они питаются, имеют органы,
чувствительные к этим волнам. Совы также
имеют «приёмник ультразвука» для
обнаружения летучих мышей.

13.

Ведутся работы по имитации
слухового анализатора человека и
животных. Технически интересно также
изучение механизма передачи
информации от уха к слуховой области
мозга. Изучают органы обоняния
животных с целью создания
«искусственного носа» — электронного
прибора для анализа малых
концентраций пахучих веществ в воздухе
или воде .

14.

Для технических целей
представляет интерес разработка
искусственной сетчатки. Эти
исследования дают возможность создать
следящие устройства автоматического
распознавания. Изучение ощущения
глубины пространства при видении
одним глазом (монокулярном зрении)
дало возможность создать определитель
глубины пространства для анализа
аэрофотоснимков.

15.

Перспективно устройство не только
технических аналогов органов чувств животных,
но и технических систем с биологически
чувствительными элементами (например, глаза
пчелы — для обнаружения ультрафиолетовых и
глаза таракана — для обнаружения
инфракрасных лучей).
Исследование систем обнаружения,
навигации и ориентации у птиц, рыб и других
животных — также одна из важных задач
Бионики, т.к. миниатюрные и точные
воспринимающие и анализирующие системы,
помогающие животным ориентироваться,
находить добычу, совершать миграции за тысячи
км могут помочь в совершенствовании
приборов, используемых в авиации, морском
деле и др.

16.

Ультразвуковая локация обнаружена у
летучих мышей, ряда морских животных (рыб,
дельфинов). Известно, что морские черепахи
уплывают в море на несколько тысяч км и
возвращаются для кладки яиц всегда к одному
и тому же месту на берегу. Полагают, что у них
имеются две системы: дальней ориентации по
звёздам и ближней ориентации по запаху
(химизм прибрежных вод). Самец бабочки
малый ночной павлиний глаз отыскивает самку
на расстоянии до 10 км. Пчёлы и осы хорошо
ориентируются по солнцу. Исследование этих
многочисленных и разнообразных систем
обнаружения может многое дать технике.

17.

Исследование морфологических
особенностей живых организмов также
даёт новые идеи для технического
конструирования. Так, изучение
структуры кожи быстроходных водных
животных (например, кожа дельфина не
смачивается и имеет эластичную упругую
структуру, что обеспечивает скольжение
с минимальным сопротивлением и
позволило увеличить скорость кораблей.

18.

У двукрылых насекомых имеются
придатки — жужжальца, которые непрерывно
вибрируют вместе с крыльями. Полёт
насекомых сопровождается малым расходом
энергии. Одна из причин этого — особая
форма движения крыльев, имеющая вид
восьмёрки.
Разработанные на этом принципе
ветряные мельницы с подвижными лопастями
очень экономичны и могут работать при малой
скорости ветра.

19.

Новые принципы полёта.
разрабатываются на основе изучения
полёта птиц и насекомых, движения
прыгающих животных, строения
суставов и т.п. Анализ структуры
кости, обеспечивающей её большую
лёгкость и одновременно прочность,
может открыть новые возможности в
строительстве и т.п.

20.

Интересные факты про автомобили
Самые загруженные в мире дороги – в
государстве Люксембург, где на каждую тысячу
человек приходится 570 автомобиля. Интересно, что
при такой плотности машин в этой небольшой стране
почти никогда не бывает пробок.
Советские конструктора, спроектировав
новый автомобиль, придумали ему очень
патриотичное название - «Родина». Узнав об этом, И.
В. Сталин с хитрой улыбкой у них спросил: «А почем
родину продавать будете?». Перепугавшиеся
разработчики тут же изменили название на
«Победу». Сталин подумал и ответил: «Хоть и
невелика победа, но пусть будет».

21.

Когда шведская фирма «Сааб»
решила производить не только самолёты,
но и машины, она поручила разработку
нового автомобиля группе инженеров,
которые хорошо справились с этой
задачей. Забавно, но никто из них никогда
до этого не сталкивался с
проектированием автомобилей и только
двое из 16-ти инженеров имели
автомобильные права.

22.

Знаменитому космонавту Юрию
Алексеевичу Гагарину после полёта в
космос подарили автомобиль «Волгу», с
номерным знаком «12-04 ЮАГ» - датой
полёта в космос и инициалами
космонавта.

23.

Во многих языках названия импортных
машин звучат довольно непривычно и иногда
имеют совершенно непредсказуемый смысл.
Российским менеджерам пришлось
переименовать автомобиль Лада Калина,
экспортируемый в Финляндию из России, в
«Lada 119». Дело в том, что слово Kalina на
финском языке означает треск, стук или грохот.
Это не первый случай, связанный с
производителем этих авто - еще в советское
время автомобилю «Жигули» пришлось
придумать экспортный вариант названия «Лада». Оказывается, что мало кому за рубежом
нравится название, созвучное со словом
«Жиголо».

24. Пословицы и поговорки про машины

На машину надейся, а сам не плошай.
Машиной овладеешь — легче путь одолеешь.
Машина любит разум и умелые руки.
Без работы и машина ржавеет.
Машина любит ласку, уход, чистку и смазку.
Опытный водитель и в пути не станет и от
колонны не отстанет.
Где работает машина, там не болит спина.
Где машины в ходу, там легко в страду.
Полагайся не на спину, а на машину.
Лошади нужен овес, а машине — масло.

25. Дизайн машин

26. Дизайн зданий

27. Дизайн техники

28. Дизайн интерьера

29.

Свои идеи дизайнеры черпают из знакомых
структур живой природы:
Воск и пчелиные соты – основа для создания
необычных конструкций в интерьере: стен и
перегородок, элементов мебели,
декора, стеклянных конструкций, элементов
стеновых и потолочных панелей, оконных проемов
и т.д.
Паутина является необычайно лёгким и экономным
сетчатым материалом. Часто применяется как
основа в дизайне перегородок, дизайне мебели и
осветительных приборов, гамаков.

30.

Наружные или внутренние лестницы могут быть
выполнены в виде спиральных или необычных
конструкций, созданных из комбинированных
природных материалов, повторяющих плавные
природные формы. В дизайне лестниц художники
бионического направления чаще всего
отталкиваются от растительных форм.
Цветные стекла и зеркала используются в
примерах бионики для того, чтобы создать
интересное освещение.

31.

В деревянных домах в качестве несущих колон
могут использоваться стволы деревьев. Вообще
дерево – один из самых распространенных
материалов интерьера в стиле бионики. Также
применяют шерсть, кожу, лен, бамбук, хлопок и
др.
Из водной глади берутся и гармонично
вписываются зеркальные и глянцевые
поверхности.

32.

Отличным решением является
применение перфорации с целью
уменьшения веса отдельных
конструкций. Пористые костные
структуры часто используются для
создания интересной мебели, при этом
экономя материал, создавая иллюзию
воздушности и легко

33. Спасибо за внимание!