بیونیک (Bionics)

[pesare irani 41,805]

خلاقیت بر پایه علوم بیولوژی

واژه بیونیک نخستین بار در سال 1959توسط جک ای.استیل امریکایی به کار برده شد.تعریف وی از بیونیک بسیار ساده بود:بیونیک علم سیستمهایی است که شالوده سیستمهای زنده است.بیونیک عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سیستمهای زنده برای حل مسائل فنی.به بیانی دیگر الهام یابی فنی از ساختمان ها, رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران ,موضوع این علم است.

سیر تحول:

 

انسان برای الهام گرفتن همواره به جهان زنده پیرامونش نگریسته است .پرواز پرندگان در طول هزاران سال الهام بخش طرح های بی شماری از ماشین پرنده بوده است که یکی از بهترین طرح ها در زمان خود اثر لئوناردو داوینچی است که در سال 1505طرحی از یک ماشین پرنده بر اساس ساختمان خفاش رسم کرد ولی نتوانست ان را به مرحله عمل برساندزیرا داوینچی وجود یک موتور سبک و نیرومند را که بتواند بالها را به حرکت دراورد را فراموش کرده بود.

امروزه هم می توان از دولفین که با نیروی عضلانی کم می تواند به سرعت در اب حرکت کند الگو برداری کرد تا زیر دریایی که دارای چنین خاصیتی است ساخت.و با الهام گرفتن از پوست دولفین نیز لباسی برای غواصان ساخته شده است که اصطکاک بدن شناگر و اب را به حداق می رساند.

اما نکته مهم در این علم این است که تقلید جز به جز از طبیعت معمولا کار ساده ای نیست.مثلا الگو برداری ماشین پرنده از خفاش در جایی که فاصله دو انتهای بالهای گسترده خفاش حدود نیم متر و فاصله بین دو انتهای بالهای ماشین پرنده 14 متر است کار سختی ست و باید از روشهای ویژه ای استفاده کرد که البته بسیاری از روشها هم موثر نخواهد بود.

رابطه بیونیک و سیبرنتیک :

 

سیبرنتیک علم کنترل ارتباط در حیوان و ماشین است.بیونیک و سیبرنتیک با روش کار مشابه ولی در جهت عکس یکدیگرند.

متخصص سیبرنتیک مدل را به منظور توضیح سیستم زنده به کار می برد و نظراتی برای ازمایش های زیستی در ان کسب می کند اما متخصص بیونیک از روی خبر حاصل از سیستم طبیعی و یا از نظریات جدیدی که از مدل گرفته شده یا از انچه که درباره کارهای سیستم زنده دانسته است ماشین می سازد.

بیونیک از مبدلها و یا از گیرنده های طبیعی هم چیز هایی اموخته است به طوری که حساسیتهای گیرنده های طبیعی یا گیرنده هایی که در بدن موجودات زنده یافت می شود اغلب مایه شگفتی است.برای مثال:مار زنگی مکانیسم حس مادون قرمز بسیار حساسی دارد که در حفره ای بین سوراخ بینی و چشم او قرار دارد. این اندام به قدری حساس است که در برابر یک هزارم درجه تغییر دمای سطحی واکنش نشان می دهد و این مقدار برای مار از نظر اینکه وجود حیوان دیگری را حس کند کافی است.

اشکار گرهای گرما در پوست ادمی فقط می توانند به یک دهم درجه تغییر دمایی پاسخ دهند بد نیست که بدانید در یک سانتی متر مربع پوست کف دست انسان 3عدد گیرنده حساس به گرما وجود دارد در حالی که در همین اندازه سطح در قسمت سر مار زنگی 150000عدد گیرنده حساس به گرما وجود دارد. اما انسانها با استفاده از این مکانیسم طبیعی مکانیسم حسی مادون قرمزی ساخته اند که حساسیت ان صد هزار بار بیشتر از مادون قرمز مار زنگی است و از ان در جنگ جهانی دوم توسط المانی ها در تیر اندازی به هنگام تاریکی شب استفاده می شده است.

مثال هایی دیگر:

 

از سامار(میوه فندق بالدار)درخت افرا در ساخت نوعی هلیکوپتر الگو برداری شده است به این صورت که به طور طبیعی در درخت افرا میوه به صورت دوتایی (دی سامار)به زاویه خاص با دو بال متقابل هم به ساقه دیده می شود. این مجموعه پس از جدا شدن از گیاه مدتی در هوا می چرخد .(مثل حرکت دو پره متقابل بالای هلیکوپتر)ر و در همین حال با جریان باد از این طرف به ان طرف می رودتا بالاخره بر زمین می افتد.

 

این پدیده ذهن دانشمندان را برای نخستین بار به ساختن وسیله ای معطوف نمود که بتواند به همین سان عمل کند.این عطف توجه سرانجام اساس ساختمان نوعی هلیکوپتر را فراهم ساخت.اکنون با دقت در خصوصیات شکلی و حرکتی انواع سامارها تغییرات صنعتی تازه ای در ساخت پره هلیکوپتر های جدید حاصل شده است.

مثالی دیگر استعدادی است که بعضی جانوران در پیش بینی زمین لرزه دارند به این ترتیب که بعضی از حیوانات چند ساعت پیش از وقوع زلزله شروع به بی تابی می کنند. تائید این روایتها معمولا امکان پذیر نیست اما دو پژوهشگر ژاپنی برای پی بردن به اسرار نهفته ازمایشهایی را در گربه ماهیها انجام داده اند که جواب هم مثبت بوده است.

گربه ماهی ها توسط گیرنده های حسی بسیار قوی در برابر تغییرات بسیار جزئی میدان الکتریکی پیرامونشان واکنش نشان می دهندو در بعضی از ماهیها گیرنده های بسیار وجود دارد که بیشتر انرژی الکترومانیتیک را حس می کنند تا انرژی الکتریکی را. امروزه دانشمندان جهان به ویژه دانشمندان ژاپنی در حال ساخت دستگاههای پیش بینی کننده زلزله هستند.

درس های معماری از طبیعت:

 

در طبیعت انواع کمتر شناخته شده ای از جانوران ,وجود دارند که رفتارها و اعمال شگفت انگیز انها به خصوص طریقه ساخت و شکل اشیانه هایشان, می تواند راهنمای معماران و مهندسان در ساخت بناها و سازه های مختلف قرار گیرد.که به عنوان نمونه می توان از شکل ماپیچ داخلی نوعی صدف به نام (کونوس)برای طراحی خانه ها استفاده کرد.