علم بیونیک: الهام‌گیری از طبیعت

علم بیونیک: الهام‌گیری از طبیعت

اسلاید 1: علم بیونیک

اسلاید 2: فهرستمقدمهتعریف علم بیونیکتاریخچهبیونیک در علوم پزشکینمونه هایی از ساخته های بیونیکی در پزشکیبیونیک در علم مهندسینمونه هایی از ساخته های بیونیکی در مهندسیبیونیک در علم معمارینمونه هایی از ساخته های بیونیکی در معماری

اسلاید 3: مقدمهدر فراسوي ساختارهاي ناب طبيعت نظم، زندگي و كمال نهفته شده است. مهارت در جذب و به كار گيري اين خصوصيات و انتقال آن به درون آموخته هاي انساني سرآغاز ظهور گرايشي است كه ريشه هاي آن را از گذشته مي توان مشاهده نمود. امروزه رهاورد اين آموخته ها در قالب علم بيونيك بيان مي گردد. بیونیک علم مطالعه مدل های طبیعت و الهام‌گیری از این طرح‌ها و فرایندها برای رفع مشکلات انسانی است.

اسلاید 4: تعریف علم بیونیکبيونيك احتمالاً برگرفته از کلمه یونانیβίον و به معنی واحد زندگی و پسوند «ic» به معنی شبیه و یا همانند است؛ از این رو بيونيك به معنی «شبیه زندگی» است. بعضی لغت‌نامه‌ها با وجود این بیان می‌کنند که این لغت از دو واژه‌ی «Electronics» + «Biology» آمده است. که نخستين بار اين واژه توسط دانشمند آمريکايي سرگرد جک استيل افسر هنگ هوانوردي ارتش آمريکا در سال 1959 به کار برده شد. وي علم سيستم هايي را که شالوده‌ي آ‌ن‌ها سيستم‌هاي زنده است يا خصوصيات سيستم هاي زنده را دارند يا به سيستم‌هاي زنده مي مانند را علم بيونيک ناميد.متخصصان علوم مختلف بیونیک را علم استفاده از نتایج تکاملی بیولوژی می دانند. آن‌ها بر این عقیده‌اند که وظیفه بیونیک بررسی فرایندها و ساختارهای بیولوژیکی و سنتز مواد برای طراحی‌های آینده است. ایده بیونیک بر این حقیقت استوار می باشد که تکامل به طور مداوم در طبیعت در حال انجام است و تکنولوژی های حیات بهترین حالت و نظم را با یکدیگر دارند. به همین جهت لازم است برای تکنولوژی‌های مدرن از حالت های تکاملی حیات الگو برداری شود متخصصان دیگری بیونیک را هنر به کار گرفتن دانش سیستم‌های زنده برای حل مسائل فناورانه می دانند و هدف از علم بیونیک تولید ماشین‌ها و مواد پیچیده تر به وسیله تقلید از طبیعت تعریف نموده‌اند. آن‌ها معتقدند طبیعت بدون ایجاد آلودگی محصولاتی تولید می ‌کند که از لحاظ کاری بسیار بهتر از تولیدات دست ساز بشر عمل می‌ کنند.

اسلاید 5: بیونیک محدود به رشته خاص نمی باشد بلکه برای دامنه گسترده ای از مسائل قابل اجرا است. این علم حاصل گردهم آوری فعالیت های تحلیلی زیست شناسان و تلاش های سازنده مهندسان می باشد. بیونیک رفتار مکانیسم های زنده را به طور منظم بررسی می کند به نحوی که اصول کشف شده از این مطالعه را می توان در سیستم های دست ساز بشر استفاده نمود.در دهه های اخیر علاقه زیادی به تقلید از طبیعت گسترش پیدا کرده است و بسیاری طرح ها از طبیعت مشتق شده که برای پیشرفت صنایع از آن‌ها استفاده می شود. این الهام‌گیری ها، اندیشه ها، خط تولیدات و استراتژی بازاریابی را تغییر می دهند به همین دلیل است که شرکت ها به الگوهای طبیعت اهمیت داده و بدین وسیله کالای جدیدی به مشتریان ارائه می کنند. اهمیت این موضوع به این دلیل است که درس های گرفته شده از طبیعت به طور دقیق ظرفیت تکمیل کردن نیازهای انسانی را دارند و به توسعه یک دید جدید در طراحی کمک می کنند.

اسلاید 6: تاریخچهواژه «Biomimetics» توسط دکتر اتو شمیت بیوفیزیکدان و مهندس امریکایی در دهه ی 1950 میلادی ابداع شد. عبارت«Bionics» نیز توسط جك اي. استيل در سال 1958 در مدتی که در پایگاه نیروی هوایی كار مي‌كرد ابداع شد.نویسنده و طبیعت شناس آمریکایی، خانم جانین بنیوس در کتاب خود با نام نوآوری های الهام گرفته شده از طبیعت این واژه و کاربرد این علم در زندگی را با زبانی ساده شرح و بسط داده است. به هر ترتیب دو واژه‌ی biomimicry و biomimetics در دنیای تکنولوژی بیشتر به‌کار برده می‌شود تا از ابهام و اشتباه به ‌جای لغت پزشکی بیونیک جلوگیری شود. با پيشرفت تحقيقات در علوم زیستی و مكانيك ، بيونيك نيز در حال توسعه است. بيونيك علم ساخت سيستم‌هاي مصنوعي است؛ به‌طوري كه داراي بعضي از مشخصات سيستم‌هاي زنده باشند. بيونيك تنها يك علم نيست،‌ بلكه نظم بين علوم است.SchmittSteelebenyus

اسلاید 7: شناخته شده ترین طرح هایکی از بهترین طرح های شناخته شده از علم بیونیک اثر لئوناردو داوینچی نقاش معروف بود که ماشین پرنده را براساس ساختمان بدن خفاش طراحی کرد و استدلالش این بود که خفاش دارای بال کاملا پوشیده ای است که هوا را از خود عبور نمی دهد و بال خفاش را پوستی پرده مانند پوشانده است که آن را تقویت می کند. حدود 400 سال بعد از طرح داوینچی، ماشین پرنده توسط کلمنت آدر با الهام از خفاش ساخته شد و در سال 1890 تا ارتفاع 15 متری پرواز کرد. در ساخت زیردریایی ها نیز از بدن دلفین الهام گرفته شده است. زیرا دلفین با نیروی عضلانی کم می تواند به سرعت در آب حرکت کند و راز این حرکت در پوست دو لایه بدنش است. ساخت هواپیماهای تیز پرواز با الهام از بال پرستو و ساخت رایانه با الهام از مغز و فکر انسان نمونه های بارز دیگری از کاربرد علم بیونیکی برای ساخت فناوری‌های جدید است.

اسلاید 8: چند الگو طبيعي مورد توجه بدن انسان : با شکل منحصر به فرد و تشکيل شدن آن از قسمت هاي متعدد و متمايز به انسان اولين قانون ترکيب را آموخته است . وحدت در عين گوناگوني استفاده از بدن انسان در طراحي چه آگاهانه باشد يا نه ، بخش اساسي از همه ي تمدن هاي بشري بدون توجه به دوره و مکان ، آنها را تشکيل داده است . حيوانات : استفاده از خصوصيات شکل وفرم بدن حيوانات مختلف به طراحان اين توانايي را داده تا با تقليد سمبليک به ايجاد ارتباط بين ايده هاي خود و ارزش هاي جامعه بپردازند . صفات مشخصه حيوانات و استفاده از اجزاي بدن آن‌ها (بال، پنجه، پوست و.....) در ساخت بناها به منظور دست يابي به شکل جادوئي صورت پذيرفته است . فرم هاي مورد توجه حيوانات را مي توان از فرم دفاعي بدن لاک پشت تا فرم هاي سيال بدن پرندگان و آبزيان و يا شکل مارپيچ بدن حلزون و ... نام برد .عوارض زمين شناختي : هميشه شکل و ساختار زمين و گوناگوني فرم هاي حاصل از نيروهاي طبيعي بر پيکر بيجان زمين الهام بخش ساخت و سازهاي انساني بوده ، از طاق هاي آونگ چند هزار ساله گرفته تا فرم هاي سيال غير خطي در معماري امروز که بيانگر ناپايداري و التهاب ارزش ها در جامعه است .گل ها : مدل هاي مرکز گراي گل ها نه تنها به معماران ايده هاي بي پاياني از فرم هاي تزئيني مي دهد، بلکه اصول توزيعي و ارگانيسم هاي طبيعي شکل گرفته بر اساس محور عمودي با فرم هاي متنوعي از ساختارهاي لايه لايه اي هم پوشاننده آرايشي از چيدمان گل برگ ها حول محور مرکزي و گسترش عمودي را به نمايش مي گذارند.

اسلاید 9: بیونیک در علوم پزشکیبیونیک در علوم پزشکی به اعضای مصنوعی مکانیکی و بیومکانیکی گفته می‌شود که به ‌منظور جایگزینی عضو معلول یا بخشی از عضو، برای بهبود عملکرد آن، در بدن بیمار طراحی می‌شود. اگرچه تکنولوژی کاشت و جایگزینی اعضای مصنوعی هنوز به پیشرفت‌های زیادی نرسیده است، اما تلاش‌هایی در زمینه ساخت اعضایی نظیر قلب مصنوعی، نوعی سمعک برای ناشنوایان و همچنین دست مصنوعی و نوعی شبکیه مصنوعی برای نابینایان صورت گرفته که به طور موفقیت‌آمیز در بیماران پیوند زده شده است.در اینجا هدف ساختن اندام‌هایی با داشتن قابليت‌هاي تقويت‌شده‌ي فيزيولوژيکی است که با جايگزين كردن توسط اجزاي الكتريكي يا الكترومكانيكي امکان‌پذیر است. مهندسان علوم پزشکی تمايل به ساخت وسايلي دارند كه موفق بوده، براي فرد مشكلي ايجاد نكند و از قطعه‌هايي تشكيل شده باشد كه حتي اگر آن عضو خراب يا گم شود، تغييرات را براي فرد ذخيره كنند. اين قطعه‌ها از آخرين مواد موجود مثل ميني‌الكترون‌ها، اَبَركامپيوترها و مكانيسم رُبات‌هاي پيشرفته و الگوريتم‌ها بهره می‌برد. با كمك‌ استفاده‌كنندگان پيشگام آینده روشنی برای آن وجود دارد.

اسلاید 10: نمونه هایی از ساخته های بیونیکی در پزشکی دست بیونیکچشم بیونیکیچسب‌های پزشکیشبکیه ‌ی چشمحلزون مصنوعی گوشکلیه مصنوعی جدیدسلول های مصنوعیقلب مصنوعی

اسلاید 11: حلزون مصنوعی گوشحلزون مصنوعی دستگاه كوچك دو قسمتی است كه یك بخش آن به ساختمان درونی گوش پیوند زده می شود و بخش دوم یك میكروفون بسیار كوچك است كه به لاله گوش می چسبد. این میكروفون كوچك امواج صوتی را از دنیای اطراف دریافت می كند و به حلزون مصنوعی می رساند. حلزون مصنوعی امواج صوتی را به تحریكات الكتریكی تبدیل می كند و سپس به اعصاب شنوایی می فرستد. بازگشت به فهرست این مطلب