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INTRODUCCIÓN

BIONICS: una dirección en biología y cibernética; estudia las características de la estructura y las funciones vitales de los organismos para crear nuevos dispositivos, mecanismos, sistemas y mejorar los existentes.

El hombre a menudo aprende de la naturaleza, creando herramientas e instrumentos que la naturaleza ha estado utilizando durante muchos años, perfeccionando sus habilidades en el proceso de evolución. A menudo utilizamos herramientas como pinzas, martillos, peines, cepillos y mucho más, y no pensamos en cómo aparecieron. Originalmente, este creador era la naturaleza. Esto tiene muchas herramientas, solo que están hechas aún mejor, mejor y son las más precisas que las herramientas de tecnología. No están hechos de metal, sino, por ejemplo, de quitina, como los insectos. Estudiar ciencias - Biónica - surgieron preguntas. ¿Cuánta gente sabe sobre esta ciencia? ¿Y qué instrumentos y herramientas creados por la naturaleza utilizamos en casa? ¿Puede una persona prescindir de estas herramientas?

Hipótesis:Sugerimos que una persona a menudo usa herramientas creadas por la naturaleza en su vida diaria, y no puede prescindir de ellas.

Objetivo: Estudiar las herramientas en el departamento de una familia estadística promedio.

Investigar objetivos:

1. Mire la variedad de herramientas en el apartamento y aprenda cómo la naturaleza usó originalmente este objeto.
2. Para determinar para qué fines se utilizan las herramientas y si es posible prescindir de ellas.
3. Realice una encuesta entre los estudiantes sobre el conocimiento de la ciencia: BIONIC, los objetos de su investigación y la aplicación del conocimiento en la práctica.
4. Creando un folleto para familiarizar a los estudiantes con la ciencia - BIONICA.

Objeto de estudio: herramientas utilizadas por el hombre.

Tema de estudio: conocimiento de la naturaleza utilizada por el hombre en la creación de herramientas.

Métodos de búsqueda:encuesta de opinión, herramientas de investigación utilizadas por el hombre, creación de un folleto.

REVISIÓN DE LITERATURA

1.1 Ciencia - BIONICA - se formó en la segunda mitad del siglo XX. Biónica: "BIOLOGÍA" y "TÉCNICA", que significa "aprender la naturaleza del mañana de la naturaleza", lo que traerá un mayor beneficio para el hombre y la naturaleza que la tecnología existente. (Recurso de Internet)

Bionics tiene un símbolo: un bisturí cruzado, un soldador y un signo integral.

BIONICS: una ciencia que limita entre la biología y la tecnología, resolviendo problemas de ingeniería basados \u200b\u200ben el modelado de la estructura y las funciones vitales de un organismo.

Con el desarrollo de la aviación, los aviones también mejoraron. Sin embargo, durante mucho tiempo, el aleteo fue un terrible flagelo de la aviación de alta velocidad: vibraciones de las alas que repentinamente aparecieron a cierta velocidad, lo que llevó a que las aeronaves de las estructuras más duraderas se desmoronaran en unos segundos. Después de numerosos accidentes, los diseñadores aprendieron a lidiar con este desastre: las alas comenzaron a hacer un engrosamiento al final. Y solo entonces encontraron exactamente los mismos espesamientos quitinosos en los extremos de las alas de las mariposas.

Al observar a los crustáceos y cómo agarran las garras, los científicos idearon cómodas pinzas médicas, que se usan ahora.

Al modelar el órgano de las medusas que capturan infrasonidos, se permitió crear un dispositivo técnico que advirtió durante muchas horas sobre el inicio de una tormenta e indicando la dirección desde donde vendría.

La forma aerodinámica del tiburón y su estructura externa se han convertido en el prototipo de los submarinos modernos. El calamar, que toma agua, lo empuja con fuerza. Esto lo ayuda a moverse a alta velocidad. El hombre aplicó este principio para crear un motor a reacción [2].

El murciélago durante el vuelo es guiado por el reflejo de las ondas de sonido que crea continuamente. El aparato de localización de ratones es más preciso que el radar y el sonar hechos por el hombre.

Gustav Eiffel en 1889 construyó un dibujo de la Torre Eiffel. Esta estructura se considera uno de los primeros ejemplos obvios del uso de la biónica en la ingeniería. Herman von Meyer examinó la estructura ósea de la cabeza femoral en el lugar donde se dobla y entra en la articulación en ángulo.

2. EXPERIMENTAL

Objeto de estudio: ciencia - BIONICS.

2.1 Realizar una encuesta sociológica

Para realizar una encuesta sociológica escolar, se compilaron 8 preguntas con una opción de respuesta (Apéndice 1.).

La encuesta se realizó entre estudiantes de quinto a noveno grado. Un total de 126 encuestados. La tabla de resultados de la encuesta No. 1 (Apéndice 2.)

La primera pregunta reveló la idea de la ciencia misma: biónica. Según la redacción de la pregunta, casi todos los estudiantes se orientaron correctamente, respondiendo: 95.5%. Aunque muchos afirmaron que no imaginaban lo que esta ciencia estaba estudiando. Revelamos el concepto - BIONICA, y luego continuamos respondiendo preguntas. Los estudiantes de quinto grado lograron lo peor - 63.8%, y los estudiantes de noveno grado - 93% respondieron mejor. Esto indica una gran cantidad de conocimientos adquiridos durante 9 años de escolaridad. Pero de acuerdo con las respuestas (Apéndice 2. Tabla No. 2), puede rastrear y ver que para todos la pregunta más fácil fue la No. 5, casi todas respondieron correctamente. Y también la pregunta más difícil fue la número 8. Solo 9 - ki, muchos pudieron responderle correctamente, ya que estudiaron la anatomía humana en su totalidad.

2.2 El estudio de las herramientas utilizadas por el hombre.

2.2.1 Herramienta: Garrapatas combinadas(Apéndice 3. Tabla No. 1)

Objeto natural: Ant Lion Ticks - hormiga león se alimenta de larvas de insectos. Rompe los embudos en la arena, si una hormiga cae en esta trampa, entonces la hormiga león arroja arena detrás de él, evitando así que salga. Al mismo tiempo, usa sus ácaros como una cuchara de arena. Cuando succiona el contenido de su víctima, arroja una cáscara vacía del embudo. Las garrapatas de las hormigas león pueden rociar arena, agarrar presas y cavar en ella; actúan como una jeringa, una pequeña bomba de succión o una herramienta de lanzamiento. Por lo tanto, representan un tipo de ticks combinados con seis funciones. [1]

Uso de la herramienta:La mayoría de las veces, cuando trabajan, usan ticks que pueden realizar cuatro funciones. Sus extremos de agarre tienen superficies de contacto ranuradas y, por lo tanto, por ejemplo, pueden contener una hoja de estaño. En el receso de estas garrapatas hay dientes que le permiten rotar el tubo. Desde los lados, las curvas de la herramienta se cruzan, y esto hace posible morder el cable. También puedes martillar clavos con ellos.

Salida:Los alicates combinados son fáciles de usar, ya que reemplazan varias herramientas.

2.2.2 herramienta:Pinzas(Apéndice 3. tab. No. 2)

Objeto natural: Godwits - una gran lavandera de la familia de francotiradores con un pico muy largo y patas largas. Con su largo pico de 15 centímetros, sienten el suelo y lo pegan en un suelo blando. En este caso, la punta del pico, el pájaro en el momento adecuado se abre y se cierra. Por lo tanto, es fácil para ella agarrar pequeños gusanos y otras presas.

El pico es una herramienta combinada. Antes de agarrar comida, el pico se comprime y sirve como una herramienta de búsqueda y recolección. Solo en lo profundo del suelo se abre como dos alas de pinzas, realizando en este caso la función de un mecanismo de agarre que funciona con precisión. [1]

Usando herramienta: Los extremos afilados de las pinzas penetran fácilmente debajo de la capa superior de los objetos. Al agarrar ambas mitades de las pinzas con los dedos, puede capturar incluso los objetos más pequeños. Si los suelta, las pinzas aprietan y sueltan el artículo.

Salida: Las pinzas son necesarias para trabajar con objetos pequeños, ya que los dedos humanos no pueden realizar manipulaciones precisas con dichos objetos.

2.2.3 Herramienta:Navaja(Apéndice 2. Tabla No. 3)

Objeto natural:Escarabajo de estiércol vive en tierra blanda y estiércol. Para su avance, usa omóplatos especiales que se encuentran en la parte inferior de su pierna. Cuando el insecto no los necesita, puede colocar su pierna en la ranura de la parte inferior de la pierna y luego colocarla en el nicho del muslo. Por lo tanto, sus herramientas se colocan, ahorrando espacio. [1]

Uso de la herramienta:Navaja consta de muchas partes separadas: cuchillas grandes y pequeñas, tijeras, sacacorchos, cuchillo para abrir botellas, destornilladores, palillos de dientes, etc. Todos estos elementos se colocan en un espacio pequeño. Tal cuchillo se puede poner en un bolsillo del pantalón y no dañarlo. Por lo tanto, el hombre desarrolló un sistema completo que ahorra espacio, al igual que un pequeño escarabajo de estiércol con sus cuchillas de excavación.

Salida:Un cuchillo plegable acomoda varias herramientas diferentes, mientras que es muy compacto y ocupa poco espacio.

2.2.4Herramienta:Taladros(Apéndice 3. Tabla No. 4)

Objeto natural:ACERCA DEtotora de coníferas. El ovipositor de una gran avispa cola de conífera, cuando se prepara para poner huevos, se arrastra a lo largo de una rama hasta el tronco del árbol,

gira la parte posterior de su torso hacia él, suelta el ovipositor y lo coloca convenientemente. El insecto "perfora" pequeños agujeros en el árbol a una profundidad de aproximadamente dos centímetros. Si el árbol es conífero, le llevará unos 20 minutos. Cuando el agujero está listo, la avispa, a través de su ovipositor largo y hueco, como un taladro, coloca los huevos allí. [1]

Uso de la herramienta:Para perforar agujeros para clavijas, pernos y tornillos, utilice brocas que en apariencia y principio de acción sean similares al ovipositor de la avispa cola de coníferas grande. A diferencia del ovipositor de la avispa de avispa conífera grande, los ejercicios técnicos solo tienen una función: solo pueden perforar.

Salida:Un taladro es necesario y muy conveniente para perforar agujeros en varios materiales de construcción (madera, concreto, metal).

2.2.5Herramienta:cierre con velcro(Apéndice 3. Tabla No. 5)

Objeto natural:Bardana. Los frutos de la bardana muestran lo necesario que son los ganchos. Hay muchas formas en que las semillas de bardana pueden propagar semillas por las propias plantas. Sus frutos, que tienen más de 200 anzuelos, se adhieren al pelo de los animales. Los animales los llevan con ellos y luego los sacuden. [1]

Uso de la herramienta:Con su ayuda es posible, por ejemplo, abrocharse los zapatos deportivos; En este caso, los cordones ya no son necesarios. Además, la longitud se puede ajustar fácilmente, esta es una de sus ventajas.

Salida:El velcro es muy cómodo. Ahorra tiempo para abrocharse zapatos y ropa, etc. Incluso un bebé puede usar zapatos sin la ayuda de un adulto.

2.2.6Herramienta:Ventosas Técnicas(Apéndice 3. Tabla No. 6)

Objeto natural:Pulpoinventó el método sofisticado de cazar a su presa: lo cubre con tentáculos y es absorbido por cientos de ventosas, filas enteras de las cuales están en los tentáculos. También lo ayudan a moverse sobre superficies resbaladizas sin moverse hacia abajo. [1]

Uso de la herramienta:Donde hay superficies lisas, a menudo se usan ventosas. En la vida cotidiana se usan principalmente en la cocina y en el baño. Cuando el gancho con la ventosa se presiona contra la baldosa del baño, se crea un espacio de vacío.

Salida:Las ventosas técnicas son muy convenientes en la vida cotidiana, sin el uso de uñas y pegamento, pueden contener varios objetos (ganchos para toallas, jaboneras, alfombras de baño, etc.).

2.2.7Herramienta:Batería(Apéndice 3. Tabla No. 7)

Objeto natural:Anguila electrica puede emitir descargas eléctricas de hasta 700 voltios, con lo que puede aturdir o matar a los enemigos y a sus presas. El órgano eléctrico que genera voltaje consiste en músculos especiales. El voltaje, como en una batería, es creado por una corriente de iones y descargado por una serie de descargas que rápidamente siguen una tras otra. [1]

Usando herramienta Cada casa tiene una gran cantidad de dispositivos que funcionan con baterías (reloj, linterna).

Salida:La batería es indispensable para muchos electrodomésticos, incluso si está apagada, ¡la batería nos ahorrará!

2.2.8 Herramienta:Aguja de inyección(Apéndice 3. Tabla No. 8)

Objeto natural: Avispa.Picadura de avispa. La longitud de la picadura de la avispa no supera los 3 mm y el grosor es de 0,001 mm. Si la avispa está en peligro, la usa como protección. La picadura se absorbe fácilmente en la piel de una persona, convirtiéndose en una pequeña daga. Al mismo tiempo, es una jeringa de inyección. [1]

Uso de la herramienta:Inyecciones intravenosas e intramusculares.

Salida:Muchas personas tienen jeringas de inyección para atención de emergencia en su botiquín de primeros auxilios.

CONCLUSIÓN

En el curso del trabajo, los estudiantes fueron entrevistados para comprender la ciencia de la biónica. Al final resultó que, muchos no conocen esta ciencia, pero en el momento de la elección de la respuesta, pueden imaginar lo que hace.

También examinamos las herramientas que se encuentran en el departamento y que se utilizan para los fines previstos. Estas herramientas y dispositivos fueron creados por el hombre utilizando el conocimiento de la naturaleza.

Entonces, en el corazón de la invención garrapatas combinadas yace el principio del trabajo garrapatas de una hormiga león. Esta herramienta es multifuncional y es conveniente al reparar un apartamento. Pinzas repite pico ahijado, muy conveniente cuando se trabaja con artículos pequeños. Navaja imita la pierna con omóplatos escarabajo de estiércol - Compacto y versátil. No es reemplazable en una campaña, viaje y almacenamiento y transporte, se observan precauciones de seguridad. Perforar,me gusta estoyreclamaraavispa totora coníferaEs necesario y muy conveniente para perforar agujeros en diversos materiales de construcción (madera, concreto, metal) durante la construcción y reparación. Cierres velcro tan pegajoso como frutas de bardana. Muy conveniente para sujetar bolsos, zapatos y ropa. Y especialmente ahorran el tiempo de las madres de niños pequeños, porque es más fácil para un bebé lidiar con velcro en los zapatos que con los cordones de los zapatos. En un azulejo hermoso siempre es una pena hacer un agujero con un taladro, lejos ventosas técnicas. Son indispensables en el baño, ya que sujetan firmemente ganchos, jaboneras, estantes sin pegamento y clavos, como retoños de pulpo. Es imposible imaginar cualquier apartamento, casa sin bateríasSe usan en relojes, teléfonos, linternas, ¡pero quién sabe dónde! Y el principio de la batería repite el órgano eléctrico. anguila electrica.Muchas personas llevan su botiquín de primeros auxilios jeringas de inyección para asistencia de emergencia. No es tecnología, pero la naturaleza crea las jeringas de inyección más eficaces y finas, como picadura de avispa. Desafortunadamente, la técnica aún no ha creado agujas, como picaduras, que no se doblen ni rompan. Si fuera posible crear tales jeringas de inyección, las vacunas, por ejemplo, serían casi indoloras.

Habiendo estudiado cómo una persona aplica su conocimiento de la naturaleza, creando herramientas. Y explorar las herramientas en el apartamento, ya que son utilizadas por las personas. Hemos confirmado nuestra hipótesis, de hecho, en su vida diaria, las personas a menudo usan herramientas creadas por la naturaleza y no pueden prescindir de ellas.

Como resultado del trabajo, se creó un folleto que se puede utilizar en las lecciones del mundo circundante. Y para darles a los estudiantes una idea de la ciencia: BIONIC.

LISTA BIBLIOGRÁFICA

1. Vorontsova Z.S. Taller de la naturaleza. - M .: "Bellas Artes", 1981 - 32 postales.

1. Nachtigal V.N. Una gran serie de conocimientos. Biónica - M .: World of the Book LLC, 2003 - 128 p.

Sitio web:

1. Diccionarios y enciclopedias en ACADEMIC https://dic.academic.ru/
2. http://www.microarticles.ru/

3.https: //www.google.com/search? Q \u003d + símbolo biónico

Apéndice 1.

Preguntas de la encuesta:

1. ¿Cuál es el nombre de la ciencia, cuyo propósito es utilizar el conocimiento biológico para resolver problemas de ingeniería y el desarrollo de la tecnología?

un diseño; b) planificación; c) biónica +

1. Lo estudiado por el fundador de la aerodinámica N.E. Zhukovsky? Según su investigación, apareció la aviación.

a) física; b) construcción naval;

1. En la naturaleza, poseen un avión más perfecto ...

a) insectos +; b) reptiles; c) hojas de árboles

1. Por analogía con el principio subyacente a la ecolocación de los murciélagos, se construyen ...

b) radares; c) otro equipo

1. ¿Qué animales tienen actividad eléctrica?

a) pescado +; b) ratones; c) moles

1. El uso de biónica en medicina es ...

a) la creación de medicamentos; b) la construcción de instituciones médicas;

1. ¿Qué estructura copian las casas modernas de varios pisos en las que vive la gente?

a) tallos de cereales +; b) hierbas; c) arbustos

1. ¿Qué principio subyace en la estructura de la Torre Eiffel?

Apéndice 2

Resultados de la encuesta

tabla número 1

Pregunta	Responder
1. ¿Cuál es el nombre de la ciencia, cuyo propósito es utilizar el conocimiento biológico para resolver problemas de ingeniería y el desarrollo de la tecnología? un diseño; b) planificación; c) biónica +	Total - 95.5%
2. Lo que estudió el fundador de aerodinámica N.E. Zhukovsky? Según su investigación, apareció la aviación. a) física; b) construcción naval; c) el mecanismo de vuelo de las aves y las condiciones que les permiten volar libremente en el aire +	Total - 86%
3. Un avión más perfecto en la naturaleza tiene ... a) insectos +; b) reptiles; c) hojas de árboles	Total: 88,7%
4. Por analogía con el principio subyacente a la ecolocación de los murciélagos, se construyen ... a) modelos de dispositivos localizadores para ciegos +; b) radares; c) otro equipo	Total: 54%
5. ¿Qué animales tienen actividad eléctrica? a) pescado +;	Total: 94,7%
6. El uso de biónica en medicina es ... a) la creación de medicamentos; b) la construcción de instituciones médicas; c) la creación de órganos artificiales capaces de funcionar en simbiosis con el cuerpo humano +	Total: 83%
7. ¿Qué estructura copian las casas modernas de varios pisos en las que vive la gente? a) tallos de cereales +; c) arbustos	Total: 73%
8. ¿Qué principio subyace en la estructura de la Torre Eiffel? a) el principio de la estructura del tallo de las plantas; b) el principio de la estructura de los huesos humanos +; c) el principio de la estructura del esqueleto de los insectos	Total - 40%

Una tabla comparativa de los resultados de una encuesta sociológica.

tabla número 2

5to grado (38 personas)	Séptimo grado (35 personas)	Octavo grado (25 personas)	Grado 9 (28 personas)
1. pregunta - 82% 2. pregunta - 68% 3. pregunta - 74% 4. pregunta - 55% 5. Pregunta - 95% 6. pregunta - 78% 7. pregunta - 32% 8. Pregunta - 26% El resultado: 63.8%	1 pregunta - 100 % 2. Pregunta - 89 % 3. Pregunta - 89 % 4. pregunta - 37% 5. Pregunta - 84 % 6. pregunta - 79% 7. Pregunta - 89 % 8. Pregunta - 26% El resultado: 74%	1 pregunta - 100 % 2. la pregunta es 92% 3. pregunta - 92% 4. pregunta - 32% 5. Pregunta - 100% 6. pregunta - 84% 7. la pregunta es 80% 8. Pregunta - 36% El resultado: 77%	1 pregunta - 100 % 2. la pregunta es 96% 3. Pregunta - 100 % 4. pregunta - 92% 5. Pregunta - 100% 6. la pregunta es 92% 7. pregunta - 92% 8. Pregunta - 72% El resultado: 93%

Apéndice 3

Stulnikov Maxim

Investigación sobre biónica: la ciencia de las mejores oportunidades

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Avance:

Conferencia regional científica - práctica

en el marco del foro regional de la juventud

"¡El futuro somos nosotros!"

Ciencias naturales (física, biología)

Investigación relacionada

"Biónica: la ciencia de las mayores oportunidades"

MBOU "Escuela No. 7", Petrovsk, Región de Saratov

Líderes

Filyanina Olga Alexandrovna,

Profesor de quimica y biologia

Gerasimova Natalia Anatolyevna,

Profesor de matemática y física,

petrovsk

abril 2014

1. Introducción p. 3-4
2. De la antigüedad a la modernidad. p. 5-6
3. Secciones de biónica:

3.1. arquitectura y construcción biónica; páginas 6-8

3.2. biomecánica; 8-12

3.3. neurobionics. Pág. 13-14

4. Grandes cosas pequeñas, "asomadas de la naturaleza". Pág. 14-15

5. Conclusión p. 16

6. Literatura y recursos de Internet utilizados. p. 16

Pájaro

Interino

De acuerdo con la ley matemática

herramienta,

Para hacer eso,

en poder humano ...

Leonardo da Vinci.

¿Te gustaría volar a través de autos con un solo salto, moverte como Spider-Man, notar enemigos a una distancia de varios kilómetros y doblar vigas de acero con tus manos? Debe suponerse que sí, pero, por desgracia, esto no es realista. Aunque poco realista ...

Desde la fundación del mundo, a mucha gente le ha interesado mucho: por qué el agua está mojada, por qué cambia la noche, por qué huele a flores, etc. Naturalmente, la gente trató de encontrar una explicación para esto. Pero cuanto más se enteró, más preguntas surgieron para él: ¿puede una persona volar como un pájaro, nadar como un pez, cómo los animales "aprenden" sobre la tormenta que se aproxima, el inminente terremoto, la inminente erupción del volcán, ¿se puede crear inteligencia artificial?

Hay muchas preguntas "por qué", a menudo estas preguntas no fueron interpretadas científicamente, dando lugar a la ficción, la superstición. Para hacer esto, debe tener un buen conocimiento en muchos campos: en física y química, astronomía y biología, geografía y ecología, en matemáticas y tecnología, en medicina y espacio.

Pero, ¿hay una ciencia que combine todo en sí misma, podría combinar lo incongruente? Resulta que existe.

Cosa mi investigación es la ciencia de la biónica - "Lógica BIO "y" las de NIKA ".

El propósito del trabajo de investigación:la necesidad del surgimiento de la ciencia biónica, sus capacidades y los límites de aplicabilidad.

Para hacer esto, puedes poner un númerotareas:

1. Aprender qué es la "biónica".

2. Trace la historia del desarrollo de la ciencia de "Bionics": desde la antigüedad hasta la modernidad y su relación con otras ciencias.

3. Resalte las secciones principales de biónica.

4. Lo que necesitas decir gracias a la naturaleza: oportunidades abiertas y rompecabezas de biónica.

Métodos de búsqueda:

Teórico:

- el estudio de artículos científicos, literatura sobre el tema.

Práctico:

Observación;

Generalización.

Significado práctico.

Creo que mi trabajo será útil e interesante para un amplio círculo de estudiantes y profesores, ya que todos vivimos en la naturaleza de acuerdo con las leyes que ella creó. Un hombre solo debe poseer hábilmente el conocimiento para incorporar todos los impulsos de la naturaleza en la tecnología y revelar sus secretos.

De la antigüedad a la modernidad

Bionics, una ciencia aplicada que estudia la posibilidad de combinar organismos vivos y dispositivos técnicos, se está desarrollando muy rápidamente en la actualidad.

El deseo de poseer habilidades que son superiores a las que la naturaleza nos ha dado se encuentra en lo más profundo de cada persona; esto lo confirma cualquier entrenador físico o cirujano plástico. Nuestros cuerpos tienen una increíble capacidad de adaptación, pero hay cosas que no pueden hacer. Por ejemplo, no podemos hablar con aquellos que están fuera del alcance del oído, no podemos volar. Por lo tanto, necesitamos teléfonos y aviones. Para compensar su imperfección, las personas han utilizado durante mucho tiempo diversos dispositivos "externos", sin embargo, con el desarrollo de la ciencia, las herramientas disminuyeron gradualmente y se acercaron a nosotros.

Además, todos saben que si algo le sucede a su cuerpo, los médicos llevarán a cabo "reparaciones" utilizando las tecnologías médicas más modernas.

Si combinamos estos dos conceptos simples, podemos tener una idea del siguiente paso en la evolución del hombre. En el futuro, los médicos no solo podrán restaurar organismos "dañados" o "fallidos", sino que también comenzarán a mejorar activamente a las personas, haciéndolas más fuertes y más rápidas de lo que la naturaleza maneja. Esa es la esencia de la biónica, y hoy estamos al borde del surgimiento de un nuevo tipo de persona. Quizás uno de nosotros se convierta en uno ...

Se considera que el progenitor de la biónica es Leonardo da Vinci. Sus dibujos y diagramas de aviones se basaron en la estructura del ala de un pájaro. Hoy en día, según los dibujos de Leonardo da Vinci, el modelado se llevó a cabo repetidamenteornitóptero (del griego órnis, género. caso órnithos - pájaro y pterón - ala),majolet , el avión es más pesado que el aire con alas batientes). Entre las criaturas vivientes, por ejemplo, las aves usan los movimientos de las alas para volar.

De los eruditos modernos, se puede llamar el nombre Osip M.R. Delgado.

Con la ayuda de sus dispositivos electrónicos, estudió las características neurológicas y físicas de los animales. Y sobre esta base intenté desarrollar algoritmos de control para organismos vivos.

Biónica (del griego. Biōn, el elemento de la vida, literalmente, vivir), una ciencia que limita entre la biología y la tecnología, resolviendo problemas de ingeniería basados \u200b\u200ben el modelado de la estructura y las funciones vitales de los organismos. La biónica está estrechamente relacionada con la biología, la física, la química, la cibernética y las ciencias de la ingeniería: electrónica, navegación, comunicaciones, asuntos marinos, etc. / BSE.1978./

Se considera el año formal de nacimiento de la biónica.1960 año Los científicos de Bionics eligieron un bisturí y un soldador como emblema, conectados por un signo integral, y el lema es "Prototipos en vivo: la clave de las nuevas tecnologías».

Muchos modelos biónicos, antes de recibir una realización técnica, comienzan su vida en la computadora donde se compila el programa informático: el modelo biónico.

Hoy la biónica tiene varias direcciones.

Secciones biónicas

1. Arquitectura y construcción biónica.

Un ejemplo sorprendente de arquitectura y construcción biónica es la completaanalogía de la estructura de los tallos de cereales y modernos edificios de gran altura. Los tallos de las plantas de cereales pueden soportar cargas pesadas y no romperse bajo el peso de la inflorescencia. Si el viento los dobla al suelo, rápidamente restauran su posición vertical. ¿Cuál es el secreto? Resulta que su estructura es similar a la construcción de rascacielos modernostuberías de fábrica - Uno de los últimos logros en ingeniería.

Famosos arquitectos españoles M.R. Servers y H. Plos, partidarios activos de la biónica, comenzaron a investigar sobre "estructuras dinámicas" en 1985, y en 1991 organizaron la Sociedad para el Apoyo de la Innovación en Arquitectura. El grupo bajo su liderazgo, que incluía arquitectos, ingenieros, diseñadores, biólogos y psicólogos, desarrolló el proyecto "Ciudad vertical de la torre biónica". En 15 años, una ciudad torre debería aparecer en Shanghai (según los científicos, en 20 años, el número de Shanghai puede llegar a 30 millones de personas). La ciudad de la torre está diseñada para 100 mil personas, el proyecto se basa en el "principio de la construcción del árbol".

La ciudad de la torre tomará la formaciprés 1128 m de altura con una circunferencia en la base de 133 por 100 m, y en el punto más ancho 166 por 133 m. La torre tendrá 300 pisos, y estarán ubicados en 12 bloques verticales de 80 pisos.

Con motivo del centenario de la Revolución Francesa, se organizó una exposición mundial en París. Se planeó erigir una torre en el territorio de esta exposición, que simbolizaría tanto la grandeza de la Revolución Francesa como los últimos logros tecnológicos. La competencia recibió más de 700 proyectos, el proyecto del ingeniero de puentes Alexander Gustave Eiffel fue reconocido como el mejor. A finales del siglo XIX, la torre, que lleva el nombre de su creador, impresionó al mundo entero con delicadeza y belleza. La torre de 300 metros se ha convertido en una especie de símbolo de París. Se rumoreaba que la torre fue construida de acuerdo con los dibujos de un científico árabe desconocido. Y solo después de más de medio siglo, los biólogos e ingenieros hicieron un descubrimiento inesperado: el diseñoTorre Eiffel repite la estructura de grandestibia soportando fácilmente la severidad del cuerpo humano. Incluso los ángulos entre las superficies de apoyo coinciden. Este es otro buen ejemplo de biónica en acción.

En arquitectura y construcción biónica, se presta mucha atención a las nuevas tecnologías de construcción. Por ejemplo, en el campo del desarrollo de tecnologías de construcción efectivas y libres de residuos, la creación de un área prometedora esdiseños en capas. La idea fue tomada demoluscos de aguas profundas. Sus conchas duraderas, por ejemplo, en la "oreja de mar" generalizada, consisten en alternar placas duras y blandas. Cuando se rompe una placa rígida, la deformación es absorbida por la capa blanda y la grieta no va más allá. Esta tecnología también se puede utilizar para cubrir automóviles.

2. Biomecánica

Localizadores de la naturaleza. Barómetros en vivo y sismógrafos.

La investigación más avanzada en biónica es el desarrollo de medios biológicos de detección, navegación y orientación; un complejo de estudios relacionados con el modelado de las funciones y estructuras del cerebro de animales y humanos superiores; creación de sistemas de control bioeléctrico e investigación sobre el problema de "hombre-máquina". Estas áreas están estrechamente relacionadas entre sí. ¿Por qué la naturaleza está tan por delante del hombre en el nivel actual de desarrollo tecnológico?

Hace tiempo que se sabe que las aves, los peces y los insectos reaccionan de manera muy sensible y precisa a los cambios climáticos. Un bajo vuelo de golondrinas presagia una tormenta eléctrica. Por la acumulación de medusas cerca de la costa, los pescadores aprenden que puedes ir a pescar, el mar estará en calma.

Animales - "biosinópticos" dotado naturalmente de "instrumentos" hipersensibles únicos. La tarea de la biónica no es solo encontrar estos mecanismos, sino también comprender su acción y recrearla en circuitos electrónicos, dispositivos, estructuras.

El estudio del complejo sistema de navegación de peces y aves, que abarca miles de kilómetros durante las migraciones y el regreso libre de errores a sus lugares para desovar, invernar, criar polluelos, contribuye al desarrollo de sistemas de seguimiento altamente sensibles, focalización y reconocimiento de objetos.

Muchos organismos vivos tienen tales sistemas analizadores que los humanos no tienen. Por ejemplo, los saltamontes en el segmento 12 de las antenas tienen un tubérculo que recibe radiación infrarroja. Los tiburones y las rayas tienen canales en la cabeza y en la parte delantera del torso, que son sensibles a los cambios de temperatura de 0,10 C. Las serpientes, las hormigas y las termitas tienen dispositivos que detectan la radiación radiactiva. Muchos reaccionan a los cambios en el campo magnético (principalmente aves e insectos que realizan migraciones a larga distancia). Búhos, murciélagos, delfines, ballenas y la mayoría de los insectos perciben vibraciones infrarrojas y ultrasónicas. Los ojos de una abeja reaccionan a la luz ultravioleta, la cucaracha al infrarrojo.

El órgano termosensible de la serpiente de cascabel distingue los cambios de temperatura de 0.0010 C; el órgano eléctrico de los peces (rayas, anguilas eléctricas) percibe potenciales de 0.01 microvoltios, los ojos de muchos animales nocturnos reaccionan a los cuantos de luz, los peces sienten un cambio en la concentración de una sustancia en el agua de 1 mg / m3 (\u003d 1 μg / l).

Hay muchos más sistemas de orientación espacial, cuya estructura aún no se ha estudiado: las abejas y las avispas están bien orientadas por el sol, los machos de las mariposas (por ejemplo, el ojo de pavo real nocturno, el espino, la cabeza muerta, etc.) buscan una hembra a una distancia de 10 km. Las tortugas marinas y muchos peces (anguilas, esturiones, salmones) nadan a varios miles de kilómetros de sus costas nativas y, sin lugar a dudas, regresan para desovar y desovar al mismo lugar desde donde ellos mismos comenzaron su viaje de vida. Se supone que tienen dos sistemas de orientación, distantes, según las estrellas y el sol, y los más cercanos, por olor (química de las aguas costeras).

Los murciélagos, como regla, son pequeños y, francamente, para muchos de nosotros, criaturas desagradables e incluso repulsivas. Pero era tan habitual tratarlos con prejuicios, cuya base, por regla general, era todo tipo de leyendas y creencias que se habían desarrollado incluso cuando la gente creía en espíritus y espíritus malignos.

El murciélago es un objeto único para los científicos bioacústicos. Ella es completamente libre para navegar en completa oscuridad, sin toparse con obstáculos. Además, al tener poca vista, el murciélago detecta y atrapa pequeños insectos sobre la marcha, distingue a un mosquito volador de una polilla que vuela al viento, un insecto comestible de una mariquita insípida.

Por primera vez en 1793, el científico italiano Lazzaro Spallanzani se interesó en esta habilidad inusual de los murciélagos. Al principio, trató de descubrir de qué manera varios animales encuentran su camino en la oscuridad. Se las arregló para establecer: los búhos y otras criaturas nocturnas ven bien en la oscuridad. Es cierto, en completa oscuridad, y ellos, como resultó, se vuelven indefensos. Pero cuando comenzó a experimentar con los murciélagos, descubrió que una oscuridad tan completa no era un obstáculo para ellos. Entonces Spallanzani fue más allá: simplemente perdió de vista varios murciélagos. ¿Y qué? Esto no cambió nada en su comportamiento; cazaban insectos tan bien como los videntes. Spallanzani estaba convencido de esto cuando abrió el estómago de los ratones experimentales.

El interés en el acertijo aumentó. Especialmente después de que Spallanzani se familiarizó con los experimentos del biólogo suizo Charles Jurin, quien en 1799 llegó a la conclusión de que los murciélagos pueden prescindir de la vista, pero cualquier daño grave a su audición es fatal. Tan pronto como se taparon las orejas con tubos de cobre especiales, comenzaron a tropezar ciega y aleatoriamente con todos los obstáculos que se les presentaban. Junto con esto, en varios experimentos diversos se demostró que las alteraciones en la actividad de los órganos de la visión, el tacto, el olfato y el gusto no tienen ningún efecto en el vuelo de los murciélagos.

Los experimentos de Spallanzani fueron indudablemente impresionantes, pero estaban claramente adelantados. Spallanzani no pudo responder la pregunta principal y científicamente correcta: si no escucha o ve, ¿qué ayuda a los murciélagos a orientarse tan bien en el espacio?

En ese momento no sabían nada sobre el ultrasonido, o que los animales podrían tener otros órganos (sistemas) de percepción, y no solo oídos y ojos. Por cierto, fue en este espíritu que algunos de los experimentos científicos de Spallanzani intentaron explicar: dicen que los murciélagos tienen el sentido del tacto más sutil, cuyos órganos probablemente se encuentran en las membranas de sus alas ...

El asunto terminó siendo olvidado sobre los experimentos de Spallanzani. Solo en nuestro tiempo, más de cien años después, se resolvió el llamado "problema spallanzanico de los murciélagos", como lo llamaron los científicos. Esto fue posible gracias al advenimiento de nuevas herramientas de investigación basadas en la electrónica.

El físico de la Universidad de Harvard, G. Pearce, pudo descubrir que los murciélagos emiten sonidos por debajo del umbral de audibilidad del oído humano.

Elementos de aerodinámica.

El fundador de la aerodinámica moderna N.E. Zhukovsky estudió cuidadosamente el mecanismo de vuelo de las aves y las condiciones que les permiten volar en el aire. Basado en el estudio del vuelo de las aves, apareció la aviación.

Los insectos poseen un avión aún más perfecto en la vida silvestre. En términos de eficiencia de vuelo, velocidad relativa y maniobrabilidad, no tienen igual en la naturaleza viva. La idea de crear un avión, basada en el principio del vuelo de insectos, está esperando su permiso. Para evitar fluctuaciones dañinas en el vuelo, hay espesamientos quitinosos en los extremos de las alas de los insectos que vuelan rápidamente. Ahora los diseñadores de aviones usan dispositivos similares para las alas de los aviones, eliminando así el peligro de vibración.

Propulsión a Chorro.

El movimiento del jet utilizado en aviones, cohetes y proyectiles espaciales también es característico de los cefalópodos: pulpos, calamares, sepias. De gran interés para la técnica es la propulsión del chorro de calamar. De hecho, el calamar tiene dos motores fundamentalmente diferentes. Cuando se mueve lentamente, usa una gran aleta en forma de diamante, que se dobla periódicamente. Para un lanzamiento rápido, el animal usa una propulsión a chorro. Tejido muscular: el manto rodea el cuerpo del molusco por todos lados, su volumen es casi la mitad del volumen de su cuerpo. En un método de natación reactiva, un animal aspira agua en la cavidad del manto a través de la brecha del manto. El movimiento del calamar se crea al arrojar una corriente de agua a través de una boquilla estrecha (embudo). Esta boquilla está equipada con una válvula especial, y los músculos pueden rotarla, logrando así un cambio en la dirección del movimiento. El movimiento del calamar es muy económico, por lo que puede alcanzar velocidades de 70 km / h, algunos investigadores creen que incluso hasta 150 km / h.

Hidroavión la forma del cuerpo es similar a un delfín. El planeador es hermoso y se monta rápidamente, teniendo la capacidad, naturalmente, de jugar delfines en las olas, agitando la aleta. El cuerpo está hecho de policarbonato. El motor es muy potente. El primer delfín fue construido por Innespace en 2001.

Durante la Primera Guerra Mundial, la flota inglesa sufrió enormes pérdidas debido a los submarinos alemanes. Era necesario aprender a detectarlos y rastrearlos. Para este propósito, se crearon dispositivos especiales.hidrófonos Se suponía que estos dispositivos encontrarían submarinos enemigos por el ruido de las hélices. Se instalaron en los barcos, pero durante el curso del barco, el movimiento del agua en el orificio receptor del hidrófono creó un ruido que ahogó el ruido del submarino. El físico Robert Wood sugirió que los ingenieros aprendan de ... las focas que escuchan bien cuando se mueven en el agua. Como resultado, el orificio receptor del hidrófono tenía la forma de la oreja de una foca, y los hidrófonos comenzaron a "escuchar" incluso a toda velocidad del barco.

3. Neurobionics.

Ningún niño sería aficionado a jugar robots, ni miraría una película sobre Terminator o Rassomakha. Los biónicos más dedicados son los ingenieros que diseñan robots. Existe un punto de vista tal que en el futuro los robots podrán funcionar de manera efectiva solo si son tan humanos como sea posible. Los desarrolladores de Bionic parten del hecho de que los robots tendrán que funcionar en condiciones urbanas y domésticas, es decir, en un entorno "humano" con escaleras, puertas y otros obstáculos de un tamaño específico. Por lo tanto, como mínimo, están obligados a adaptarse a una persona en tamaño y en los principios del movimiento. En otras palabras, el robot debe tener patas, y las ruedas, las orugas, etc. no son adecuadas para la ciudad. ¿Y quién copiará el diseño de las patas, si no los animales? Un robot en miniatura, de aproximadamente 17 cm de largo, de seis patas (hexapod) de la Universidad de Stanford ya está funcionando a una velocidad de 55 cm / seg.

Se crea un corazón artificial a partir de materiales biológicos. Un nuevo descubrimiento científico podría poner fin a la escasez de órganos donantes.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Minnesota está tratando de crear un método fundamentalmente nuevo para tratar a 22 millones de personas, por lo que muchas personas en el mundo viven con un corazón enfermo. Los científicos lograron eliminar las células musculares del corazón, reteniendo solo el marco de las válvulas cardíacas y los vasos sanguíneos. Se trasplantaron nuevas células en este andamio.

El triunfo de la biónica es una mano artificial. Los científicos del Instituto de Rehabilitación de Chicago lograron crear una prótesis biónica que le permite al paciente no solo controlar su mano con sus pensamientos, sino también reconocer algunas sensaciones. La propietaria del brazo biónico era Claudia Mitchell, quien anteriormente sirvió en la Marina de los EE. UU. En 2005, Mitchell sufrió un accidente. Los cirujanos tuvieron que amputar el brazo izquierdo de Mitchell hasta el hombro. Como resultado, los nervios que podrían usarse para controlar la prótesis se dejaron sin uso.

Pequeñas cosas geniales, "asomadas de la naturaleza"

Famosos préstamos hechos por el ingeniero suizo George de
Mestral en 1955. A menudo caminaba con su perro y notó que algunas plantas extrañas se pegan constantemente a su cabello. Después de explorar el fenómeno, de Mestral determinó que es posible gracias a los pequeños ganchos en los frutos del árbol frutal (bardana). Como resultado, el ingeniero se dio cuenta de la importancia del descubrimiento y ocho años después patentó un conveniente Velcro.

Las ventosas se inventaron al estudiar los pulpos.

Los fabricantes de refrescos buscan constantemente nuevas formas de empacar sus productos. Al mismo tiempo, un manzano común hace mucho tiempo resolvió este problema. La manzana es 97% de agua, que de ninguna manera está empacada en cartón, sino en una cáscara comestible lo suficientemente apetitosa como para atraer animales que comen frutas y distribuyen granos.

Telarañas: una increíble creación de la naturaleza atrajo la atención de los ingenieros. La red fue un prototipo de la construcción del puente sobre cables largos y flexibles, sentando así las bases para la construcción de puentes colgantes hermosos y duraderos.

Ahora se ha desarrollado un nuevo tipo de arma, capaz de introducir a las tropas enemigas en estado de shock con la ayuda de un ultrasonido. Este principio de influencia fue tomado de los tigres. El rugido de un depredador contiene frecuencias ultrabajas que, aunque no son percibidas por los humanos como sonido, tienen un efecto paralítico sobre él.

Una aguja escarificadora, utilizada para recolectar sangre, está diseñada de acuerdo con el principio, repite completamente la estructura del cortador de dientes de un murciélago, cuya mordida es indolora y se acompaña de un sangrado severo.

La jeringa de pistón con la que estamos acostumbrados imita un aparato para chupar sangre: mosquitos y pulgas, con los que cada persona está familiarizada.

Los "paracaídas" mullidos ralentizan la caída de semillas de diente de león en el suelo, al igual que un paracaídas ralentiza la caída de una persona.

Conclusión

El potencial de la biónica es verdaderamente ilimitado ...

La humanidad está tratando de mirar más de cerca los métodos de la naturaleza y luego usarlos de manera inteligente en la tecnología. La naturaleza es como una gran oficina de ingeniería, que siempre está lista para salir de cualquier situación. El hombre moderno no debe destruir la naturaleza, sino tomarla como modelo. Con una variedad de flora y fauna, la naturaleza puede ayudar a una persona a encontrar la solución técnica adecuada para problemas complejos y una salida a cualquier situación.

Estaba muy interesado en trabajar en este tema. En el futuro, continuaré estudiando los logros de la biónica.

LA NATURALEZA COMO UN ESTÁNDAR - ¡Y HAY UN BIONICO!

Literatura:

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Biónica (del griego. biōn - un elemento de la vida, literalmente - vivir)

ciencia, límite entre biología y tecnología, resolviendo problemas de ingeniería basados \u200b\u200ben el análisis de la estructura y funciones vitales de los organismos. B. está estrechamente relacionado con la biología, la física, la química, la cibernética y las ciencias de la ingeniería: electrónica, navegación, comunicaciones, asuntos marinos, etc.

La idea de aplicar el conocimiento de la vida silvestre para resolver problemas de ingeniería pertenece a Leonardo da Vinci, quien intentó construir un avión con alas batientes, como un pájaro o un ornitóptero. El advenimiento de la cibernética (Ver Cibernética) teniendo en cuenta los principios generales de control y comunicación en los organismos y máquinas vivos, se convirtió en un incentivo para un estudio más amplio de la estructura y las funciones de los sistemas vivos con el fin de aclarar su comunidad con los sistemas técnicos, así como utilizar la información obtenida sobre los organismos vivos para crear nuevos dispositivos, mecanismos, materiales, etc. .PAGS. En 1960, en Dayton (EE. UU.), Se celebró el primer simposio sobre B., que oficialmente aseguró el nacimiento de una nueva ciencia.

Las principales áreas de trabajo en B. cubren los siguientes problemas: el estudio del sistema nervioso de humanos y animales y el modelado de células nerviosas (neuronas) y redes neuronales para mejorar aún más la tecnología informática y desarrollar nuevos elementos y dispositivos para la automatización y la telemecánica (neurobiónica); el estudio de los sentidos y otros sistemas sensoriales de organismos vivos para desarrollar nuevos sensores y sistemas de detección; el estudio de los principios de orientación, ubicación y navegación en varios animales para usar estos principios en tecnología; Estudio de las características morfológicas, fisiológicas y bioquímicas de los organismos vivos para presentar nuevas ideas técnicas y científicas.

Los estudios del sistema nervioso han demostrado que tiene una serie de características y ventajas importantes y valiosas sobre todos los dispositivos informáticos más modernos. Estas características, cuyo estudio es muy importante para la mejora adicional de los sistemas informáticos electrónicos, son las siguientes: 1) Una percepción muy perfecta y flexible de la información externa, independientemente de la forma en que se presente (por ejemplo, escritura a mano, fuente, color del texto, dibujos, timbre y otras funciones de voz, etc.). 2) Alta confiabilidad, que excede significativamente la confiabilidad de los sistemas técnicos (estos últimos fallan si una o varias partes se rompen en el circuito; cuando millones de células nerviosas de los miles de millones que componen el cerebro mueren, el sistema permanece operativo). 3) Elementos en miniatura del sistema nervioso: con el número de elementos. 10 10 - 10 11 volumen del cerebro humano 1.5 dm 3. Un dispositivo transistor con el mismo número de elementos ocuparía un volumen de varios cientos, o incluso miles. m 3. 4) Rentabilidad: el consumo de energía por el cerebro humano no excede varias decenas mar cinco) Un alto grado de autoorganización del sistema nervioso, rápida adaptación a nuevas situaciones, para cambiar los programas de actividad.

Los intentos de simular el sistema nervioso de humanos y animales comenzaron con la construcción de análogos de neuronas y sus redes. Varios tipos de neuronas artificiales ( higo. 1 ) Se han creado “redes nerviosas” artificiales que son capaces de autoorganizarse, es decir, regresar a estados estables cuando están desequilibradas. Estudiar la memoria (ver Memoria) y otras propiedades del sistema nervioso es la forma principal de crear máquinas "pensantes" para automatizar procesos complejos de producción y control. El estudio de los mecanismos que aseguran la confiabilidad del sistema nervioso es muy importante para la tecnología, porque resolver este problema técnico primario proporcionará la clave para garantizar la confiabilidad de una serie de sistemas técnicos (por ejemplo, equipos de aeronaves que contienen 10 5 elementos electrónicos).

Sistemas analizadores de investigación. Cada analizador de animales y humanos, que percibe diversas irritaciones (luz, sonido, etc.), consiste en un receptor (u órgano sensorial), vías y el centro del cerebro. Estas son formaciones muy complejas y sensibles que no tienen paralelo entre los dispositivos técnicos. Los sensores en miniatura y confiables que no son inferiores en sensibilidad, por ejemplo, a un ojo que responde a cuantos de luz individuales, a un órgano termosensible de una serpiente de cascabel que distingue los cambios de temperatura de 0.001 ° C, o a un órgano eléctrico de peces que detecta potenciales en la fracción de un microvoltio, podría acelerar significativamente el curso Progreso tecnológico e investigación.

A través del analizador más importante, el visual, la mayor parte de la información ingresa al cerebro humano. Desde el punto de vista de la ingeniería, son interesantes las siguientes características del analizador visual: una amplia gama de sensibilidad, desde cuantos únicos hasta flujos de luz intensos; cambiando la claridad de visión desde el centro hacia la periferia; seguimiento continuo de objetos en movimiento; adaptación a una imagen estática (para ver un objeto fijo, el ojo realiza pequeños movimientos oscilatorios con una frecuencia de 1-150 hz) Para fines técnicos, el desarrollo de una retina artificial es de interés. (La retina es una formación muy compleja; por ejemplo, el ojo humano tiene 10 8 fotorreceptores que están conectados al cerebro usando 10 6 células ganglionares). Una de las opciones para la retina artificial (similar a la retina del ojo de una rana) consta de 3 capas: la primera incluye 1800 células fotorreceptoras, el segundo: "neuronas" que perciben señales positivas e inhibitorias de los fotorreceptores y determinan el contraste de la imagen; en la tercera capa hay 650 "celdas" de cinco tipos diferentes. Estos estudios permiten crear dispositivos de seguimiento para el reconocimiento automático. El estudio de la sensación de profundidad del espacio al ver con un ojo (visión monocular) permitió crear un determinante de la profundidad del espacio para el análisis de fotografías aéreas.

Se está trabajando para simular un analizador auditivo humano y animal. Este analizador también es muy sensible: las personas con audición aguda perciben el sonido cuando la presión en el canal auditivo fluctúa alrededor de 10 mkn / m 2 (0,0001 dina / cm 2). También es técnicamente interesante estudiar el mecanismo de transferencia de información desde el oído a la región auditiva del cerebro. Estudian los órganos olfativos de los animales para crear una "nariz artificial", un dispositivo electrónico para analizar bajas concentraciones de sustancias olorosas en el aire o el agua [algunos peces sienten la concentración de la sustancia en varios mg / m 3(mcg/l)]. Muchos organismos tienen sistemas analizadores que los humanos no tienen. Entonces, por ejemplo, el saltamontes en el segmento 12 de las antenas tiene un tubérculo que recibe radiación infrarroja, los tiburones y los patines tienen canales en la cabeza y en la parte frontal del cuerpo, que aceptan cambios de temperatura de 0.1 ° C. Los caracoles y las hormigas son sensibles a la radiación. Los peces, aparentemente, perciben corrientes parásitas causadas por la electrificación del aire (esto se evidencia por la salida de los peces a una profundidad antes de una tormenta eléctrica). Los mosquitos se mueven a lo largo de rutas cerradas dentro de un campo magnético artificial. Algunos animales sienten bien las vibraciones infrarrojas y ultrasónicas. Algunas medusas responden a las vibraciones infrasónicas que ocurren antes de una tormenta. Los murciélagos emiten vibraciones ultrasónicas en el rango de 45-90 khzpero las polillas con las que se alimentan tienen órganos sensibles a estas ondas. Los búhos también tienen un "receptor de ultrasonido" para detectar murciélagos.

La perspectiva, probablemente, es el diseño no solo de análogos técnicos de los órganos sensoriales de los animales, sino también de sistemas técnicos con elementos biológicamente sensibles (por ejemplo, los ojos de una abeja para detectar ultravioleta y los ojos de una cucaracha para detectar rayos infrarrojos).

De gran importancia en el diseño técnico son los llamados. Perceptrón m - Sistemas de "autoaprendizaje" que realizan las funciones lógicas de reconocimiento y clasificación. Corresponden a los centros cerebrales donde tiene lugar el procesamiento de la información recibida. La mayoría de los estudios se dedican al reconocimiento de imágenes visuales, sonoras u otras, es decir, la formación de una señal o código que corresponde únicamente a un objeto. El reconocimiento debe llevarse a cabo independientemente de los cambios en la imagen (por ejemplo, su brillo, color, etc.) manteniendo su valor básico. Tales dispositivos cognitivos autoorganizados operan sin programación previa con entrenamiento gradual por parte de un operador humano; presenta imágenes, señala errores, refuerza las reacciones correctas. El dispositivo de entrada del perceptrón es su campo receptor receptivo; al reconocer objetos visuales: este es un conjunto de fotocélulas.

Después de un período de "entrenamiento", el perceptrón puede tomar decisiones independientes. Sobre la base de perceptrones, se crean dispositivos para leer y reconocer textos, dibujos, análisis de oscilogramas, radiografías, etc.

El estudio de los sistemas de detección, navegación y orientación en aves, peces y otros animales también es una de las tareas importantes de B. porque Sistemas de detección y análisis en miniatura y precisos que ayudan a los animales a navegar, encontrar presas, migrar por miles km (ver Migración animal) puede ayudar a mejorar los instrumentos utilizados en aviación, asuntos marinos, etc. Se encontró una ubicación ultrasónica en murciélagos, una serie de animales marinos (peces, delfines). Se sabe que las tortugas marinas nadan en el mar durante varios miles km y regrese para poner huevos siempre en el mismo lugar en la orilla. Se cree que tienen dos sistemas: orientación de largo alcance por estrellas y orientación de corto alcance por olor (química de las aguas costeras). La mariposa macho, un pequeño ojo de pavo real nocturno, busca a la hembra a una distancia de 10 km Las abejas y las avispas están bien guiadas por el sol. Investigar estos muchos y variados sistemas de detección puede hacer mucho por la tecnología.

El estudio de las características morfológicas de los organismos vivos también ofrece nuevas ideas para el diseño técnico. Por lo tanto, el estudio de la estructura de la piel de los animales acuáticos de alta velocidad (por ejemplo, la piel de delfín no está mojada y tiene una estructura elástica-elástica, lo que garantiza la eliminación de turbulencias turbulentas y deslizamiento con resistencia mínima) permitió aumentar la velocidad de los barcos. Creado un forro especial - cuero artificial "laminflo" ( higo. 2 ), lo que permitió aumentar la velocidad de los buques de mar en un 15-20%. Los insectos de dos alas tienen apéndices: el hummer, que vibra continuamente con las alas. Cuando la dirección de vuelo cambia, la dirección de movimiento de los escarabajos terrestres no cambia, el pecíolo que los conecta con el cuerpo se estira y el insecto recibe una señal sobre el cambio en la dirección de vuelo. El gyrotron ( higo. 3 ) - un vibrador bifurcado que proporciona una alta estabilización de la dirección de vuelo de la aeronave a altas velocidades. Un avión con un girotrón se puede sacar automáticamente de una picada. El vuelo de los insectos va acompañado de un bajo consumo de energía. Una de las razones de esto es una forma especial de movimiento de las alas, que tiene la apariencia de un ocho.

Desarrollados según este principio, los molinos de viento con palas móviles son muy económicos y pueden operar a bajas velocidades del viento. Nuevos principios de vuelo, movimiento sin ruedas, construcción de rodamientos, varios manipuladores, etc. se desarrollan sobre la base de estudiar el vuelo de las aves y los insectos, el movimiento de los animales que saltan, la estructura de las articulaciones, etc. El análisis de la estructura del hueso, que proporciona su gran ligereza y al mismo tiempo resistencia, puede abrir nuevas posibilidades en la construcción, etc.

Una nueva tecnología basada en procesos bioquímicos que ocurren en organismos también es esencialmente un problema B. A este respecto, el estudio de los procesos de biosíntesis bioenergética (Ver. Bioenergía) desde Los procesos energéticamente biológicos (por ejemplo, la contracción muscular) son extremadamente económicos. Junto con el progreso de la tecnología, que está garantizada por los éxitos de B., también beneficia a la biología misma, ya que ayuda a comprender y modelar activamente ciertos fenómenos o estructuras biológicas (ver Modelado). Ver también Cibernética, Biomecánica Biorretroalimentación.

Iluminado .: Modelado en biología, trans. del inglés, ed. N. A. Bernshtein, M., 1963: Parin V.V. y Baevsky R. M., Cibernética en medicina y fisiología, M., 1963; Cuestiones de biónica. Se sentó Arte. ed. M. G. Haase-Rapoport, M., 1967; Martek V., Bionika, per. del inglés, M., 1967; Kraizmer L.P., Sochivko V.P., Bionika, 2ª ed., M., 1968; Braines S.N., Svechinsky V. B., Problems of neurocybernetics and neurobionics, M., 1968: Índice bibliográfico sobre biónica, M., 1965.

R. M. Baevsky.

Higo. 1. Representación esquemática de una neurona (izquierda), su modelo (en el centro) y el circuito eléctrico de una neurona artificial (derecha): 1 - cuerpo celular; 2 - dendritas; 3 - axón; 4 - colaterales; 5 - ramificación final del axón; P n, P i, P 2, P 1 - entradas de una neurona; S n, S i, S 2, S 1 - contactos sinápticos; P es la señal de salida; K es el valor umbral de la señal; R 1 - R 6, R m - resistencia; C 1 - C 3, C m - condensadores; T 1 -T 3 - transistores; D es un diodo.

Gran enciclopedia soviética. - M .: Enciclopedia soviética. 1969-1978 .

Sinónimos:

Vea qué es "Bionics" en otros diccionarios:

- [Diccionario de palabras extranjeras de la lengua rusa

- [de bio ... y (electrónica)], una ciencia que estudia los organismos vivos para utilizar los resultados del conocimiento de los mecanismos de su funcionamiento en el diseño de máquinas y la creación de nuevos sistemas técnicos. Por ejemplo, los datos biónicos obtenidos en ... ... Diccionario ecologico

biónica - Etimología. Viene del griego. bio vida. Categoría. Disciplina científica. Especificidad Estudia los principios del funcionamiento de los sistemas vivos para su uso en el campo de la práctica de la ingeniería. Comenzó su formación en los años 60. Siglo XX El método principal ... ... Gran enciclopedia psicológica

Biónica (Griego bios life + [electro] nika) - una ciencia que estudia las posibilidades de ingeniería y aplicación técnica de los principios de control de información y energía estructural implementados en organismos vivos. La aparición de B. fue facilitada en gran medida por la aparición de requisitos especiales impuestos por nuevas áreas de tecnología (cohete y espacio, aviación, instrumentación médica, ingeniería electrónica, computadoras, etc.) a equipos en miniatura y muchas partes que deben tener un tamaño mínimo (volumen), peso (masa) y consumo de energía con la máxima fiabilidad. Muchos principios y construcciones tanto de todo el organismo como de órganos individuales, tejidos, células y, finalmente, biomoléculas satisfacen estos requisitos. B. ocupa una posición límite entre las ciencias biomédicas y técnicas. El biol científico, la base de B. son los fundamentos teóricos y experimentales de ciencias como la fisiología, especialmente la fisiología de la actividad nerviosa superior, la fisiología neuromuscular, la fisiología de los órganos sensoriales; anatomía e histología, especialmente la morfología del sistema nervioso central y periférico, vías; biofísica, especialmente biofísica de excitación, bioenergética, biomecánica, así como bioquímica, zoología, botánica, biología general y cibernética. La base científica fisicotécnica de B. sirve como cibernética técnica, física molecular y física de estado sólido, radioelectrónica, microelectrónica, mecánica, hidráulica, teoría de la regulación automática. Still (D. Still) propuso el término "biónica" en 1958. La aparición oficial de B. como ciencia se remonta a finales de 1960, cuando el primer simposio de biónica se celebró en Dayton (EE. UU.) Bajo el lema: "prototipos vivos - la clave de la nueva tecnología ".

Solo a principios de 1964, solo uno de los problemas que se incluyeron en el alcance de las tareas de la nueva ciencia, el modelado de procesos de reconocimiento de patrones (ver), se publicó en más de 500 trabajos.

La apariencia de B. está indisolublemente unida a la aparición de nuevas ideas sobre la comunidad de procesos de control en máquinas, organismos vivos y sociedad que surgieron en la ciencia del control en los años cuarenta de nuestro siglo y se formaron como resultado del trabajo de N. Wiener en la forma de una nueva ciencia de control y comunicación: la cibernética ( cm.). Este enfoque fue de cierta importancia tanto para la tecnología como para la miel. y biol, ciencias, y atrajo no solo ingenieros y matemáticos, sino también biólogos. Como resultado, surgieron dos nuevas direcciones científicas: 1) bio-cibernética, el objetivo de un enjambre es estudiar los procesos de control de información en organismos vivos utilizando los métodos de la cibernética, y 2) la biónica, el objetivo de un enjambre es estudiar las posibilidades de utilizar las propiedades de energía de la información de los biols, objetos , incluyendo diseños y esquemas de sistemas de bioinformación en tecnología, con el objetivo de mejorar los sistemas técnicos existentes o crear nuevos y más avanzados.

En la mayoría de los principales estudios, los enfoques bio-cibernéticos y biónicos suelen estar tan estrechamente relacionados que la consideración de cada uno de ellos pierde su significado por separado, y aparecen como partes inextricables de un solo proceso cognitivo, en el que el enfoque biónico surge como resultado de ciertos éxitos del enfoque bio-cibernético.

A su vez, el éxito del enfoque bio-cibernético, por ejemplo, el método de "caja negra", a menudo se debe a la declaración biónica, es decir, de energía estructural técnicamente significativa del problema en términos de implementación de las hipótesis generales de la cibernética.

Las principales direcciones de la biónica.

Las propiedades de los sistemas biológicos (ver. Sistema biológico) son de interés para la tecnología. En primer lugar, en términos de tomar prestados métodos de control de información de organismos vivos en reacciones a cambios ambientales, para desarrollar actos de comportamiento apropiados que sean una respuesta a estos cambios. En segundo lugar, en términos de préstamo de las propiedades estructurales y mecánicas de los sistemas biológicos. En tercer lugar, el uso de la química. y procesos energéticos que ocurren con alta eficiencia en estos sistemas. El primer aspecto de interés en biol, los sistemas, abre nuevas posibilidades en la búsqueda e implementación técnica de nuevos principios y dispositivos para el procesamiento de información, la creación de nuevos elementos de sistemas de automatización y dispositivos informáticos; el segundo, en el desarrollo de nuevos tipos de estructuras de dispositivos técnicos asociados con estructuras y movimientos mecánicos; el tercero, en el desarrollo de nuevos procesos tecnológicos y dispositivos químicos. Producción y desarrollo de nuevos métodos de conversión química. energía en electricidad.

Se sabe que la capacidad de los organismos vivos para responder de manera muy flexible a los cambios ambientales está asociada con la actividad de los analizadores: visual, auditivo, olfativo, táctil y gustativo. Muchas tareas resueltas con éxito por analizadores de organismos vivos, por ejemplo, leer textos escritos a mano y percepción del habla humana, reconocimiento muy fino de señales que varios tipos de organismos vivos intercambian entre sí, etc., aún están lejos de resolverse utilizando dispositivos técnicos. .

Una de las características misteriosas de muchas aves, peces y animales marinos es su capacidad de navegación muy avanzada. Durante las migraciones estacionales, estos animales cubren grandes distancias, con una alta precisión inexplicable, en busca de sus antiguos hábitats. Los principios de obtención y procesamiento de información en sus "dispositivos" de navegación son indudablemente de interés para la tecnología.

Muy perfectos son los analizadores pasivos y activos (localizadores) que se encuentran en delfines, ballenas, murciélagos, algunas especies de aves, mariposas y otros animales. Para la orientación en el espacio, los murciélagos emiten pulsos cortos de frecuencia ultrasónica y estiman el tiempo de retorno del eco. Los localizadores de murciélagos son tan perfectos que maniobran con confianza en la oscuridad entre filas de cables estirados y otros obstáculos. Numerosos experimentos con murciélagos muestran que cuando los murciélagos emiten "gritos" (señales ultrasónicas) al mismo tiempo durante la localización activa, estas señales no parecen ahogarse, y el ruido ultrasónico tiene una fuerza considerable casi no tiene efecto en su comportamiento. Estas propiedades de los localizadores naturales pueden ayudar a resolver el problema de eliminar las señales de ruido (tanto naturales como generadas artificialmente) al diseñar nuevos tipos de localizadores técnicos.

Algunas especies de peces que viven en condiciones de completa falta de visibilidad detectan presas y se orientan en el espacio utilizando un sistema eléctrico, que es esencialmente un localizador de un tipo especial. Una rampa crea un campo eléctrico alrededor de su cuerpo, un corte cambia cuando se mueve en el espacio. Mediante cambios en este campo, percibidos por receptores especiales, el pez es guiado y tiene la oportunidad de encontrar y perseguir presas. El estudio de un localizador eléctrico de este tipo permitirá el desarrollo de nuevos dispositivos analizadores, por ejemplo, para la protección contra submarinos, orientándolos bajo el agua.

Algunos animales tienen la capacidad de detectar previamente el enfoque de los cambios ambientales que son peligrosos para ellos. Entonces, las medusas en unas pocas horas anticipan la tormenta que se aproxima, algunas especies de peces anticipan un terremoto. Estudiar estas propiedades animales ayudará a crear dispositivos que realicen funciones similares.

Los sistemas biológicos tienen una gran cantidad de analizadores de sensores diferentes: convertidores de la energía de estímulos externos (térmicos, ligeros, mecánicos) en la energía de los impulsos nerviosos. En miniatura y sensibilidad, estos analizadores son muy superiores a sus homólogos técnicos. Entonces, los órganos ubicados en las patas de algunos insectos permiten detectar desplazamientos en fracciones de una micra. Los receptores térmicos de serpiente de cascabel registran un cambio de temperatura de 0.001 °. En los sistemas biológicos, también hay sensores de un tipo fundamentalmente nuevo, como sensores de sabor y señales olfativas, capaces de capturar moléculas individuales. El aparato olfativo de la anguila, por ejemplo, puede detectar la presencia de moléculas de alcohol individuales que no son detectadas por métodos altamente sensibles de análisis químico.

La información técnica y los sistemas de control son superiores en sensibilidad y, a menudo, más rápidos que los sistemas biol, pero inferiores en tamaño, consumo de energía y fiabilidad. Una neurona ocupa un volumen de 10 -8 -10 -7 cm 3, el volumen del cerebro humano es de solo 1000 cm 3, el cerebro consume una potencia de aprox. 20 vatios y funciona sin fallar, en promedio aprox. 585 mil horas

La energía consumida por las computadoras modernas es de decenas de kilovatios, y el tiempo de actividad de los equipos de más alta calidad es de solo cientos de horas. Incluso si nos enfocamos en los desarrollos más progresivos, proporcionando una densidad aparente de 10 3 -10 4 elementos por 1 cm 3 y un consumo de energía de 1 MW / elemento, entonces, en este caso, la densidad aparente y la economía de los sistemas biológicos serán varios órdenes de magnitud más altos. Esto nos permite esperar el desarrollo de nuevos principios para una mayor miniaturización de los equipos de sistemas de control y computadoras.

Las propiedades enumeradas de los organismos vivos constituyen el tema de investigación de la dirección analítica de la información de la biónica.

El segundo aspecto de la biología es el estudio de las posibilidades de aplicación técnica de la estructura y estructuras de biol, sistemas, el estudio de la mecánica, la energía y la química. procesos que ocurren en ellos.

En las construcciones de edificios en voladizo dominadas por el hombre, la relación de altura al diámetro más grande no excede de 20-30, al mismo tiempo en la naturaleza hay estructuras en las que esta relación es mucho mayor que 30 (tronco de eucalipto, palmeras, etc.).

Estudiar las estructuras del cuerpo de peces y animales marinos en términos de los mecanismos hidrodinámicos de su movimiento en el agua puede ser muy útil para la construcción naval. Los peces y los animales marinos consumen energía de manera muy económica y, al mismo tiempo, pueden desarrollar altas velocidades. Entonces, la velocidad del delfín alcanza 12-16 m / s, la velocidad del pez volador es de 18 m / s (es decir, 65 km / h, que es igual a la velocidad del tren de mensajería), y la velocidad del atún es de más de 30 m / s.

El tercer aspecto importante de la biología es el estudio de la bioquímica, procesos que ocurren en la naturaleza viva, en términos de eficiencia, que pueden servir como modelo para el desarrollo de nuevos procesos tecnológicos. En este aspecto, los estudios sobre las características de la transferencia de calor y masa y la termodinámica de los organismos vivos de las poblaciones y comunidades apenas comienzan. Un ejemplo son los procesos de fotosíntesis, síntesis de ácido acético, realizados por plantas y microorganismos con alta eficiencia, la producción de proteínas de alto grado, el procesamiento de madera en grasas y proteínas, realizados por microorganismos en el intestino de termitas, etc. El estudio de los mecanismos del trabajo bioquímico también es un problema interesante. fuentes de electricidad; El estudio de los procesos de bioquímica y bioenergía aplicados a la tecnología de procesos y aparatos en química. Ingeniería mecánica.

Los tres aspectos considerados de B. muestran cuán amplias son las posibilidades de organizar la investigación biónica.

La dirección de investigación de los dispositivos de análisis de información de objetos biológicos, un corte en la corteza, el tiempo se desarrolla con mayor intensidad, se divide a su vez en una serie de áreas independientes, cuyo tema son:

Patrones generales de métodos y dispositivos para procesar información en el sistema nervioso; esto incluye procesos de modelado en una neurona, investigar métodos de codificación de información a diferentes niveles, investigar modelos de redes neuronales;

Métodos y dispositivos de información en bioanalizadores y procesos de reconocimiento de patrones; Esto incluye estudios de los mecanismos de los receptores, la construcción de modelos de diversos sistemas analizadores y el desarrollo de algoritmos de reconocimiento de patrones basados \u200b\u200ben ellos, el estudio de métodos de codificación en el intercambio de información entre organismos vivos. Además, los mecanismos de aprendizaje y adaptación, memoria, fiabilidad, funciones compensatorias de los organismos vivos, así como los mecanismos que controlan la regeneración de órganos en términos de creación de dispositivos técnicos de autocuración son de interés;

Sistemas reguladores que controlan las actividades de subsistemas autónomos individuales de organismos superiores, que son circuitos homeostáticos separados, p. sistema circulatorio, sistema respiratorio, sistema oculomotor, teniendo en cuenta las particularidades del principio de jerarquía implementado en biol, sistemas que brindan grandes oportunidades para endeudarse en desarrollos técnicos.

Cabe señalar que el éxito de la investigación biónica no puede garantizarse con una simple transferencia mecánica a la tecnología de los circuitos desarrollados por la naturaleza.

En la naturaleza, puede encontrar muchos ejemplos de soluciones y propiedades de organismos vivos, tecnología completamente insatisfactoria. Es suficiente mencionar solo que el funcionamiento normal de los sistemas biológicos es posible dentro de los límites estrechos de temperatura (0-70 °) y presión (0.7-3 kg / cm 2), y la velocidad de los elementos del sistema nervioso es mucho menor que la velocidad de los elementos técnicos. El tiempo requerido para transferir una neurona de un estado no excitado a uno excitado es de 10-2-10 segundos, mientras que para los elementos técnicos alcanza los 10-7-10-10 segundos. En virtud de esto, se presta la atención principal al estudio y desarrollo de los principios de operación de elementos y sistemas de organismos vivos, lo que permitirá obtener sistemas más perfectos que los creados en el proceso de evolución en organismos vivos mediante la implementación de estos principios en elementos de una naturaleza física diferente.

Métodos de investigación biónica. La base de la mayoría de los estudios biónicos y bio-cibernéticos, especialmente la base de su dirección informativa, es el método de modelado. El término "modelo en biónica" a menudo se interpreta de manera muy amplia, desde lo físico. Un dispositivo que reproduce las funciones de un objeto simulado y un modelo matemático (o programa de computadora) hasta la suma de representaciones lógicas que describen el objeto, es decir, un sistema consistente de hechos e hipótesis sobre la esencia del sistema que se está estudiando (ver Modelado).

Al modelar los mecanismos de trabajo de ciertos departamentos de biol, el sistema generalmente se divide en etapas: en la primera etapa, el estudio, la sistematización y la comparación de fiziol existente, los datos, los resultados de morphol., Electrophysiol se lleva a cabo. y psicofisiol, investigar y obtener, si es necesario, nuevos datos sobre el objeto. En la segunda etapa, el desarrollo, basado en el análisis de fiziol, datos de la hipótesis cibernética sobre el trabajo del biol que se está estudiando, el sistema, es decir, tal hipótesis, incluye una amplia gama de información técnica y matemática utilizada por la ciencia de gestión moderna; finalmente, en la última etapa, se realiza una prueba de la hipótesis desarrollada, que se puede hacer en dos direcciones: primero, a través de cálculos en computadoras, físicos o matemáticos, y en segundo lugar, la verificación de la correspondencia de la hipótesis de la realidad objetiva a través de fiziol. experimentar.

El modelado biol, los sistemas en cibernética y B. se pueden llevar a cabo por varios métodos. En los métodos generalizados de cibernética, importantes para B., la tarea es obtener un algoritmo que describa la operación del objeto simulado, y no se requiere la similitud de la estructura del modelo con la estructura del objeto. Este método es un método de modelado funcional, o un método de "caja negra". El método de modelado funcional se basa en datos psicofisiológicos y de comportamiento sobre el objeto. Tal como se aplica a los problemas de B., el método de "recuadro negro" le permite a uno obtener una cantidad de datos importantes que le permiten elegir uno u otro biol, el principio de construir un sistema técnico (discreto, analógico). En otro método estructural discreto, no menos importante para B., se modelan los principios y la esencia de los mecanismos neurales que controlan la información de una u otra parte del cerebro. En este caso, se requiere conocer tanto la estructura discreta del objeto modelado como la naturaleza de la relación entre sus elementos (conjuntos). A diferencia del primer método, este método utiliza un complejo de fiziol, datos obtenidos por psicofisiólogos, morfólogos y electrofisiólogos.

Los principales resultados de la biónica.

Uno de los primeros resultados de B., introducido en la tecnología en el campo de los principios de los bioanalizadores, fue el desarrollo de un girotrón, un dispositivo utilizado en lugar de un giroscopio para estabilizar los aviones. El estudio de algunos insectos (mariposas, escarabajos) mostró que tienen antenas en forma de maza, que durante el vuelo oscilan en el plano horizontal. Cuando el cuerpo del insecto se desvía, los extremos de las antenas continúan oscilando en el mismo plano, lo que provoca tensiones mecánicas en la base de las antenas que afectan las células nerviosas ubicadas aquí. A partir de ellos, las señales a lo largo de las fibras nerviosas ingresan a las partes centrales del sistema nervioso, que generan las señales de respuesta correspondientes para controlar los órganos del cuerpo del insecto, restaurando su posición correcta en vuelo. El principio de funcionamiento de este bioanalizador se aplica en un dispositivo técnico: un girotrón, que es un diapasón, cuyas patas son impulsadas al movimiento oscilatorio por un electroimán alimentado por corriente alterna. Al girar el soporte, en el ron se fija el diapasón, en la base de las patas hay un momento mecánico. Un sensor que responde envía una señal proporcional al ángulo de rotación del soporte. Los girotrones se utilizan en aviones; se está trabajando para mejorarlos: para aumentar la sensibilidad, la vida útil y reducir el tamaño.

Otro ejemplo es la construcción de un medidor de velocidad de avance para un avión utilizando el principio del ojo facetado de los insectos (abejas). El dispositivo consta de receptores ubicados en la base de dos tubos, divorciados en un ángulo dado en un plano vertical. Para determinar la velocidad de la aeronave en relación con el suelo, se fija un cierto punto de la superficie de la tierra primero en uno, luego en otro receptor. Conociendo el intervalo de tiempo entre la aparición del punto seleccionado en el primer y segundo receptor y la altura de la aeronave sobre el suelo, es fácil determinar la velocidad.

Las observaciones del comportamiento de las abejas permitieron presentar una hipótesis sobre la orientación de algunas especies de pájaros e insectos por la radiación polarizada del sol, utilizando el hecho de que los rayos de luz que provienen del sol se polarizan de manera diferente cuando el sol se encuentra a diferentes alturas sobre el horizonte. Estos estudios condujeron a la creación de una brújula solar, que hace posible navegar pero el sol en presencia de nubes. Se propusieron varios dispositivos necesarios para los dispositivos de localización y localización como resultado del estudio de los mecanismos de funcionamiento del ojo de la rana. Basado en el estudio de las propiedades de algunos organismos marinos para capturar infrasonidos, se han construido dispositivos para señalar el acercamiento de una tormenta.

Los principios estructurales y energéticos tomados de los bioobjetos también han encontrado aplicación en la tecnología. Por lo tanto, el uso de formas de contornos de cetáceos para la construcción de barcos permitió obtener una ganancia en el poder de las centrales eléctricas de hasta el 40%. Otro ejemplo es la forma en que los pingüinos se mueven en la nieve, se utiliza para construir un nuevo vehículo todo terreno para las regiones polares.

Un resultado interesante es un intento de usar ciertos tipos de microorganismos para crear fuentes de corriente eléctrica.

Los resultados más significativos de la dirección informativa de B. están, en primer lugar, en el desarrollo de modelos de células nerviosas individuales, modelos de secciones de redes neuronales y secciones enteras del sistema nervioso - analizadores, y, en segundo lugar, en el desarrollo de máquinas de aprendizaje y algoritmos para el reconocimiento de patrones basados \u200b\u200ben estos modelos . Se han desarrollado varios cientos de modelos de neuronas que difieren en el número y la complejidad de las propiedades reproducibles de la neurona. Algunos desarrollos son elementos adaptativos esencialmente complejos de un nuevo tipo, creados sobre la base de ideas sobre una neurona, y están diseñados para crear dispositivos de aprendizaje reconocibles. Los éxitos logrados en el desarrollo de modelos de las partes analíticas del cerebro están asociados con la formulación del principio de interacción inhibitoria lateral entre los elementos de los departamentos de proyección del sistema nervioso, que es bien conocido en fisiología, y el desarrollo de la teoría de detectores como el mecanismo principal de los analizadores. Según esta teoría, el proceso de percepción de un estímulo particular es el resultado de resaltar algunos signos simples de este estímulo a través de un conjunto de conjuntos de neuronas especialmente organizados: detectores. Por ejemplo, cuando se analiza una imagen visual, se detectan los detectores del límite entre las áreas oscuras y claras, los detectores de curvatura, los detectores de línea recta de una determinada dirección, los detectores de línea cruzada de detectores, etc. movimiento en cierta dirección. Sobre la base de la teoría de los detectores, se han desarrollado ideas modelo sobre el trabajo de los analizadores visuales y auditivos que explican una serie de propiedades de la percepción auditiva y visual.

Los dispositivos de reconocimiento y aprendizaje creados sobre la base de la investigación biónica son, por supuesto, aún muy imperfectos, y su creación debe considerarse como los primeros pasos en esta área. Sin embargo, ya se han creado dispositivos para reconocer los patrones más simples, para reconocer un conjunto limitado de palabras (c. 300), se han desarrollado pilotos automáticos adaptativos y filtros autoajustables para resaltar una forma de onda arbitraria en el contexto del ruido. La creación de dispositivos perfectos de reconocimiento de estudiantes será de gran importancia no solo para la tecnología, sino también para la biología y la medicina, y especialmente para el equipo médico, la biotelemetría y la biofísica.

Dichos dispositivos encontrarán aplicación en citología, histología, microbiología, radiología y otras áreas de biología y medicina.

A mediados de los años 70, en relación con el desarrollo de la tecnología láser (ver. Generador cuántico óptico) y el desarrollo de la holografía (ver), se observa una revisión del papel de la cibernética y la biotecnología en el desarrollo de sistemas técnicos de análisis de información.

Instituciones de investigación en las que se realiza investigación biónica: URSS - universidades estatales: Dnepropetrovsk, Vilna, Rostov, Leningrado, Moscú; institutos de biofísica (Moscú), problemas de control (Moscú), cerebro (Moscú), radioelectrónica (Jarkov), cibernética (Kiev), automatización y electrometría de la rama siberiana de la Academia de Ciencias de la URSS; Estados Unidos - universidades: Stanford, Harvard, Columbia, Illinois, California; Instituto de Tecnología de Massachusetts; Inglaterra - universidades: Birmingham, Celtic, Cambridge; Alemania - Instituto Max Planck; RDA - Escuela Técnica Superior (Ilmenau), Instituto de Cibernética y Procesos de Información; Polonia - Instituto de Cibernética Aplicada, Instituto Politécnico (Varsovia); Bulgaria - Instituto de Cibernética Técnica; Checoslovaquia - Instituto de Teoría y Automatización de la Información. Los trabajos sobre B. se discuten en conferencias convocadas regularmente. En la URSS se llevan a cabo: conferencias de toda la Unión sobre biónica (Moscú), conferencias de toda la Unión sobre neurocibernética (Rostov-on-Don); en los Estados Unidos: simposios nacionales de biónica; en Alemania: congresos sobre cibernética; congresos internacionales: sobre cibernética (Namur), pero sobre cibernética médica (Amsterdam), bio-cibernética (Leipzig) y regulación automática (IFAC).

No hay planes de estudio universalmente aceptados para la formación de especialistas en el campo de la biología, sin embargo, varias universidades y universidades han organizado cursos especiales y realizado trabajos de investigación de estudiantes. Estas incluyen las universidades de Dnepropetrovsk, Vilnius, Rostov, Leningrado, Moscú; Instituto de Física y Tecnología de Moscú, 1er Instituto Médico de Moscú, Instituto Politécnico de Leningrado.

Bibliografía: Bionics, ed. A.I. Berg y otros, M., 1965; Bionics, Índice bibliográfico de literatura nacional y extranjera 1958 - 1968, comp. T.N. Anisimova, M., 1971; Bongard M. M. El problema del reconocimiento, M., 1967; Wiener N. Cybernetics and Society, trad. de English., M., 1958; Glezer V. D. Mecanismos de reconocimiento de imágenes visuales, M.- L., 1966, bibliogr.; Deutsch S. Modelos del sistema nervioso, trans. del inglés., M., 1970, bibliogr.; Gerard L. Bionika, per. con los franceses, M., 1971; Mil-sum D. Análisis de sistemas de control biológico, trans. del inglés., M., 1968, bibliogr.; P sobre z y N. N. Modelado de estructuras neurales, M., 1970, bibliogr.

I.A. Lyubinsky.

El hombre adoptó mucho de la naturaleza, si no todo. La capacidad de hacer fuego, esconderse en el visón del clima, almacenar alimentos en reserva, disfrazarse del medio ambiente y muchas otras cosas que conocemos hace tanto tiempo que ya no pensamos en su apariencia en nuestras vidas.

Pero hay toda una ciencia, la biónica, cuyo propósito es hacer que el mundo de las personas sea aún más conveniente, utilizando la tecnología creada al espiar la vida silvestre.

Se considera que el padre de la biónica es Leonardo da Vinci. Fue él, por primera vez, quien decidió hacer una máquina voladora, inspirada en el vuelo de las aves. Antes que él estaba Ícaro, descrito en los antiguos mitos griegos. Pero esto es más un sueño, pero el legendario inventor decidió ponerlo en práctica. Hasta el día de hoy, sus dibujos con todo tipo de esquemas del dispositivo de la periferia han llegado. Es cierto que su invento no se elevó en el aire, pero se dio el primer paso. Y el nacimiento oficial de la biónica como ciencia tuvo lugar en 1960. Luego tuvo lugar el primer simposio sobre este tema.

Desde entonces, gracias a la biónica, muchas cosas maravillosas han aparecido en nuestras vidas. El más interesante de ellos:

El diseño, el símbolo de París, la famosa Torre Eiffel se basa en el principio de la estructura de los huesos humanos. El arquitecto Eiffel tomó prestada su idea de los trabajos científicos del profesor de anatomía Hermann von Meyer, quien estudió la estructura del esqueleto.

Velcro también se asoma en la naturaleza. George de Mestral a menudo caminaba con su perro. Amaba a la mascota, pero estaba muy molesto cuando tuvo que peinar las espinas de su polla. Habiendo decidido estudiar esta planta con más detalle y deshacerse de su problema, el ingeniero ideó una de las formas más convenientes para abrocharse.

Los modernos edificios de gran altura, en los que vivimos la mayoría de nosotros, copian exactamente la estructura de los tallos de los cereales.