Бионика и бионическое моделирование

Рабочая программа по курсу «Бионика и бионическое моделирование». Составитель: с. А. Шаппо. Москва, 2012., 21 с.

Тема 1. Хронологические этапы истории, предшествующие

РАЗВИТИЮ БИОНИКИ.

1.Человек в процессе эволюционного развития прошел этапы органичного развития от примата-млекопитающего до человека-разумного и вышел на уровень осмысленного подражания живой природе и деятельности живых организмов.

2. В историческом разрезе развития осмысленной творческой деятельности человека можно выделить несколько хронологических этапов, предшествующих развитию бионики.

3. Первый этап – охватывает период с 1750000 лет назад до 8 –7в.в. до н. э. и заканчивается эпохой неолита. Он характеризуется утилитарно-функциональным подходом к осмысленному созданию вещей и сооружений. В них механически превносились природные формы. Это шалаши, землянки, норы, скорлупы, панцыри животных и т.д.

4. Второй этап – от начала формирования архитектуры и искусства Древнего мира, начиная со второй половины 7-6 в.в. до н.э. и кончая серединой 19 в. Это этап зарождения и упадка многих цивилизаций и культур. Для него характерен основной принцип – это подражание природе с использованием её форм в декоративно-изобразительных целях. Новые конструктивные системы и изделия, подобные природным не могли быть реализованы из-за ограниченности технических возможностей.

5. Третий этап – конец 19 в. – начало 20 в. – начало эпохи технической революции. Это зарождение и упадок стиля «Модерн» и его смена «Функционализмом» и «Конструктивизмом».

6. Четвёртый этап – 30 годы 20 столетия. Бурный расцвет промышленного производства даёт толчок к появлению новых технологий и материалов. Массовое производство вещей, предметов быта, машин и оборудования стимулирует развитие инженерных дисциплин и рекламы. Улучшение внешней формы изделий в рекламных целях с целью сбыта, привели к мягкой форме перехода от декоративности через «стайлинг» к дизайну.

7. Развитие дизайна дало начало появлению его новой мощной формы – био-дизайну или «Бионики». Датой рождения бионики считается 13 сентября 1960 года - день открытия в Дайтоне (штат Огайо) США, первого американского симпозиума на тему: «Живые прототипы искусственных систем – ключ к новой технике»

Тема 2. История инженерно-биологических исследований

1. Первые упоминания об использовании живой природы с техническими целями встречаются в трудах Витрувия.

2. Арабские врачи делали глазные операции и первыми изучили роль хрусталика глаза, дав толчок к использованию линз из хрусталя в качестве увеличения изображения.

3. Леонардо да Винчи (1452-1519г.г.) делает схемы и рисунки аппаратов с машущими крыльями – прототипами птиц.

4. Немецкий астроном Иоган Кеплер (1576-1630г.г.), в трактате о «шестиугольном снеге», дал ряд рекомендаций по использованию пространства с наибольшей экономией и достижением наибольшей прочности.

5. В 16-17 в.в. по мере накопления материала по естествознанию, появляется интерес к механическим и изолирующим свойствам живых организмов.

6. Галилео Галилей в своих трудах приходит к выводу об идентичности работы живых организмов и предметов техники. Он выводит закон о рациональной конфигурации балок, полых сплошных, дав объяснение работе полых цилиндрических конструкций.

7. В 16в. вопросами целесообразности конструкций в природе занимался английский ботаник Неемия Грю. Он дал объяснение прочности листовых черенков в зависимости от расположения в пространстве листа.

8. Итальянский физиолог Луиджи Гальвани открыл животное электричество и привёл к созданию гальванических элементов – химического источника энергии.

9. 17-18в.в. не дали большого развития инженерно-биологическим исследованиям в живой природе, сводя вопросы физико-механической прочности растений к простому «заякориневанию» в землю.

10. В 1859г. Чарльз Дарвин выпускает труд « О происхождении видов».

11. В 1864г. Герберт Спенсер (английский инженер, философ и биолог) в книге «Основания биологии», приводит мысли, сходные с мыслями Галилео Галилея по поводу роста организма в различных средах. Его постулат: … «естественный отбор благоприятствует наиболее отвесно растущим формам и в природе идёт борьба за укрепление отвесного устойчивого положения». Он даёт понятие спирали как исходной позиции в образовании цилиндра в природе.

12. Швейцарский инженер-биолог Симон Швендер (1829-1889г.г.) становится основателем учения об архитектонике растений. Он пишет о том, что растение строит себя по тем же правилам, что и инженер, строящий изделия, только они тоньше, изящнее и экономичнее.

13. Русский физик Н.А.Умов (1846-1915г.г.) указал на возможность моделирования свойств животных. Он сформулировал теоретические основы кибернетики, указав, что живая материя может быть заменена автоматом.

14. Н.Е.Жуковский (1847-1921г.г.) положил основание в гидро и аэродинамические исследования. В своих исследованиях он использовал метод идеализации, позволивший ему создать теорию движения в воздухе птиц и на этой базе дать возможность развитию воздухоплавания.

15. Бионические принципы на практике впервые во всей своей красоте реализовались в постройках Антонио Гауди и Луиджи Нерви, причём у последнего в более открытой форме.

16. Начиная с 60-х годов бионические исследования начинают носить постоянный упорядоченный характер и бионика формируется как наука.