Bionica

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

Bionica ( de asemenea , cunoscut sub numele de biomimicry , mimetice biologice) este aplicarea metodelor și sistemelor biologice găsite în natură în studiul și proiectarea sistemelor de inginerie și tehnologie modernă. Strict vorbind, termenul se referă în general la ramura ingineriei biomedicale care aplică cibernetica reproducerii funcțiilor organismelor vii descrise de fiziologie , în special de neurofiziologie și electrofiziologie , de exemplu pentru crearea de organe artificiale care fac parte din sistemul nervos sau controlat de acesta.

Unele aplicații sunt în achiziționarea de informații prin organe de simț artificial și în circulația semnalelor în rețelele nervoase.

Descriere

Cuvântul „bionic” a fost inventat de Jack E. Steele în 1958, provenind probabil din lema greacă „βίον” (pronunțată „bion”), care înseamnă „unitate de viață”, și sufixul -ic, care înseamnă „ca” , „similar cu” sau „în maniera”, deci „ca viața”. Mai multe dicționare, cu toate acestea, de asemenea , explică faptul că cuvântul este format din „logy bio“ și „mijloace electronice“.

Este o știință interdisciplinară care aplică teorii și tehnici biologice, fizice și matematice bazate pe două considerații operaționale fundamentale:
A) că o mașină artificială poate îndeplini sarcini similare unui sistem biologic;
B) că avantajele unui sistem biologic depind de acumularea și reutilizarea datelor, de corelarea a numeroase date provenite de la numeroși senzori și de procesele de transfer utilizate.
Aceste două fundații oferă inspirația pentru elaborarea liniilor directoare tipice cercetării bionice care pot fi rezumate după cum urmează:
1) biologia desfășoară prima fază cu activitatea sa de observare, studiu și analiză a ființelor vii cu elaborarea consecventă a unei scheme operaționale;
2) matematica formalizează un model pornind de la schema funcțională;
3) fizica sau ingineria sintetizează cele de mai sus astfel încât să construiască un model care să redea funcția de interes.

O "copie omologică" este definită ca acel sistem bionic în care schema funcțională biologică exactă este reprodusă artificial, în timp ce un "model simulat" este definit ca sistemul bionic în care parametrii funcționali ai modelului biologic sunt sintetizați pentru a reproduce aceeași funcționalitate a acestui model, fără a reproduce însă modelul său exact. În sistemele complexe poate fi posibil să se observe o combinație a celor două tehnici.

Ramuri științifice strâns legate de bionica sunt ciberneticii (având în vedere faptul că sistemele biologice sunt puternic retroactiv , iar studiul retroactivității este deosebit de important în Cibernetică), teoria informației (din moment ce , după cum sa menționat deja în B, studiul de transfer de date) , precum și, mai mult în general, informatică , care pe de o parte, ar putea împrumuta concepte dezvoltate în bionică și pe de altă parte ajută, prin utilizarea de simulatoare, permițând rafinamentul modelelor înainte de producerea de prototipuri.

Galerie de imagini

Un robot de (ultimul videoclip) imită un Periplaneta american (primul video) și un platyurus hemidactylus (al doilea film).

Istorie

Biomimicry nume a fost inventat de Otto Schmitt în 1950. Cele bionica Termenul a fost inventat de Jack E. Steele în 1958 , în timp ce lucra la Aeronautica Divizia Casa la Wright-Patterson Air Force Base din Dayton . Cu toate acestea, termeni precum biomimicry sau biomimicry sunt preferați în tehnologie pentru a evita confuzia cu termenul medical cu același nume. În 1972 Martin Caidin a folosit termenul Cyborg , care a inspirat Six Million Dollar Man serie. Caidin a fost jurnalist de aviație industrială înainte de a deveni scenarist.

Metode

Velcro a fost inspirat de micile cârlige pe suprafața bur semi-

Adesea, studiul bionicii pune accentul pe implementarea unei funcții găsite în natură, mai degrabă decât pe simpla imitare a structurilor biologice. De exemplu, în informatică , Cibernetică incercarile de a modela mecanismele de feedback și de control , care sunt inerente în inteligență, în timp ce inteligență artificială încercări de model de funcții de informații , indiferent de modul de a realiza acest lucru. Copierea Conștient exemple și mecanisme de natură, organisme și ecologie , este o formă de raționament pe bază de caz , luând în considerare natura ca o bază de date de soluții deja de lucru. Presiunea selectivă pus pe toate ființele vii și minimalizează defectele care înlătură. Se poate spune că toate inginerie este o formă de biomimicry , originile moderne ale acestui domeniu sunt atribuite lui Richard Buckminster Fuller și studiul Janine Benyus . Trei niveluri biologice pot fi distinse în faună și floră , în cazul în care tehnologia ia un exemplu:

  • Camuflaj natural ca metodă de construcție
  • Substituent mecanismelor găsite în natură ( velcro )
  • Studiul principiilor organizatorice date de comportamentul social al organismelor , cum ar fi zborul păsărilor în efectivele, optimizarea colonii de furnici, albine, pești.

Exemple

  • Velcro este cel mai bun exemplu cunoscut de biomimicry. În 1948, inginerul elvețian Georges de Mestral, curățarea câinele său de zbor semințe, a înțeles modul în care se agăța de păr .
  • Lama dinte de ferăstrău în formă de corn, folosit de lumberjacks deoarece secolul al 19 - lea la copaci tăiate, a fost conceput după observarea mâncător de lemn gândaci . A revoluționat industria sectorului, având în vedere viteza de tăiere.
  • Ochiul Pisicii reflector a fost inventat de Percy Shaw în 1935 studiind ochii pisicii. Pisicile au un sistem numit tapetum lucidum , care este capabil să reflecte lumina.
  • Leonardo da Vinci , cu mașinile lui, imitat natura cu ingineria.
  • Resilin este un material cauciucat creat prin studierea artropode .
  • Julian Vincent proiectat în 2004, din studiul de conuri de pin , haine de adaptare la schimbările de temperatură.
  • Morphing aripi de aeronave , care schimba forma in functie de viteza, au fost concepute în 2004 de către oamenii de știință de la Universitatea de Stat din Pennsylvania .
Redarea unei frunze de lotus la microscop

Utilizări specifice termenului

Medicament

Bionica este un termen care se referă la concepte de la biologie la inginerie și vice - versa. Dar există două puncte de vedere diferite cu privire la semnificație. In medicina, bionica înseamnă implantarea sau îmbunătățirea organelor sau a unor părți ale corpului datorită versiuni electronice. Implanturi bionice difera de protezare prin imitarea funcțiile originale foarte fidel, sau chiar îmbunătățirea acestora. „Bionik“ , în limba germană, mijloace pentru a încerca să dezvolte soluții de inginerie de la biologice modele, în formă de evoluție . Un exemplu real este implantul cohlear pentru surditate . Din 2004 o inima artificiala exista pentru implanturi. Evoluții semnificative sunt așteptate de la nanotehnologie . Un dispozitiv nano este respirocyte , un artificială de celule roșii dezvoltat de Robert Freitas . Kwabena Boahen din Ghana a fost profesor in bioinginerie departamentul de Universitatea din Pennsylvania . In timpul celor opt ani de la Penn, el a dezvoltat un silicon retinei care imaginile prelucrate ca cele naturale. El a confirmat rezultatele prin compararea semnalelor electrice pe salamandră ochi. În 2007 compania Scottish Touch bionica a lansat prima mână bionic, „i-Limb mână“. Din luna mai 2010, 1200 de pacienți au primit această proteză [11] .

Politică

O formă de biomimicry în științe politice este bioregionalismul , în cazul în care granițele politice sunt conforme cu cele naturale ( ecoregiuni ) , mai degrabă decât cele umane și culturale sau de conflict. Criticii acestei abordări susțin adesea că selecția ecologică este ea însăși un model sărac de mimetism și complexitate de fabricație sau de conflict, și că piața liberă acționează prin cooperare conștientă, acorduri și standarde mai mult decât eficiență - mai analog cu selecția sexuală . Charles Darwin însuși a susținut echilibru în selecția naturală - contemporanii săi au evitat discutarea în mod deschis sexualitatea , sau orice argumente despre piața liberă bazată pe persuasiune și nu de valoare . Susținătorii mișcării anti-globalizare susțin că procesul de globalizare a standardelor, finanțelor și marketingului sunt deja exemple de evoluție fugară, așa cum a susținut Ronald Fisher - făcând sistemul atractiv pentru consumator, dar nu eficient în utilizarea energiei și a materiei prime. materiale. Biomimetica, susțin ei, este o strategie pentru restabilirea eficienței naturale. Biomimicry este al doilea principiu al capitalismului naturale .

Alte utilizări

Biomimeticii de afaceri este cea mai recentă dezvoltare în aplicații biomimicry. Se aplică principiile și practicile care decurg din sistemele biologice pentru strategiile de afaceri, procese, organizații și gândire strategică . Acesta a fost folosit cu succes în sectoarele industriale din FMCG , apărare, guvern, ambalare și servicii. Bazat pe munca lui Phil Richardson de Universitatea din Bath [12] abordarea a fost lansată în Camera Lorzilor în mai 2009. Mai precis, este o tehnici de creativitate care încearcă să naturii utilizarea de a veni cu idei în soluții de inginerie. Această abordare este motivată de faptul că sistemele biologice au fost optimizate în timp prin evoluție . În chimie , o sinteză biomimetic este o sinteză chimică inspirată de biochimice procese. O altă semnificație mai recente se referă la unirea organismelor cu mașini, sisteme hibride, combinații de biologie și inginerie, care pot fi definite ca organisme cybernetic ( Cyborgii ). Munca lui Kevin Warwick , experimentarea cu un implant care transmite ultrasunete , prin intermediul sistemului nervos , este o demonstrație a acestei.

studii universitare

Universitatea din Pisa își propune în oferta educațională gradul în curs de Bionic Engineering , în colaborare cu Universitatea School Sant'Anna.

Cursul este limitat la un număr limitat de participanți (30). Principalele subiecte studiate sunt: ​​biomecanică, materiale moi și inteligente, senzori pentru sisteme bionice, robotică pentru viața asistată etc.

Notă

  1. ^(RO) Sunt Lotusan - biomimicry Paint . TreeHugger. Adus pe 23-04-2011.
  2. ^(EN) RFID prin apă și pe metal , cu 99,9% Fiabilitate (episodul 015) Filed 25 februarie 2015 în Internet Archive ., RFID radio
  3. ^(EN) nanosensors inspirate de aripi de fluture (Wired UK) Filed 17 octombrie 2010 în Internet Arhiva .. Wired.co.uk. Adus pe 23-04-2011.
  4. ^(EN) Clark, OG, Kok, R., & Lacroix, R., Mind și autonomie în Biosystems inginerie (PDF), în Inginerie Aplicații ale inteligentei artificiale, vol. 12, nr. 3, 1999, pp. 389-399, DOI : 10.1016 / S0952-1976 (99) 00010-X (arhivate de original pe 18 august 2011).
  5. ^(EN) Howard T. Odum, sisteme ecologice și generale: o introducere în sistemele de ecologie , Universitatea din Colorado Press, 15 mai 1994, ISBN 978-0-87081-320-7 . Adus la 23 aprilie 2011 .
  6. ^ (RO) John J. Videler, aviar de zbor , Oxford University Press, octombrie 2006, ISBN 978-0-19-929992-8 . Adus la 23 aprilie 2011 .
  7. ^ (EN) Videler JJ, EJ Stamhuis și HG Povel, Leading Edge-Vortex Ascensoare Swifts , in Science, voi. 306, n. 5703, 2004, pp. 1960-1962, DOI : 10.1126 / science.1104682 , PMID 15591209 .
  8. ^(EN) Bret Tobalske lui Hummingbird-cercetare
  9. ^(EN) Cum Flies Turn? Arhivată 16 decembrie 2009 la Internet Archive . Journalism.berkeley.edu. Adus pe 23-04-2011.
  10. ^(EN) design inspirat de natura Filed douăzeci și unu septembrie 2009 în Internet Archive ., ASE
  11. ^(EN) bionic de mână care utilizează tehnologia wireless prezentat , Mail Online, 06 mai 2010
  12. ^(RO) Departamentul de Inginerie Mecanică, Universitatea din Bath Filed 17 august 2009 în Internet Arhiva .. Bath.ac.uk (2009-02-21). Adus pe 23-04-2011.

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 17169 · LCCN (RO) sh85014250 · BNF (FR) cb119665169 (data) · NDL (RO, JA) 00560470
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Bionica&oldid=121116819 “