3.Анализ использования бионических принципов

На сегодняшний день использование бионических принципов имеет большую популярность во многих сферах производства. Бионика как наука является границей между биологией и техникой.

Бионические принципы в архитектуре породили новые, необычные архитектурные формы, целесообразные в функционально-утилитарном отношении и оригинальные по своим эстетическим качествам. Это не могло не вызвать к ним интереса со стороны архитекторов и инженеров.

К примеру, греческие архитекторы из Petra Architects предоставили проект небоскреба для чудо-города Дубай (рисунок 1). Проект так и называется - "Blossoming Dubai". Дом-небоскреб, напоминающий бутон, который распускается под лучами жаркого дубайского солнца. Впрочем, в этом проекте интересна не только форма, но и содержание.

Рисунок 1-Визуализация небоскреба «Blossoming Dubai»

Petra Architects распланировал свой проект таким образом, что небоскреб-бутон будет оборудован двумя лифтами, курсирующими вверх и вниз по спиральным рельсам, а также, на всякий случай, обычной лестницей, которая заканчивается смотровой площадкой,откуда весь город виден как на ладони. Войти в здание можно с двух главных входов, один из которых ведет через детскую библиотеку и внутренний парк, а второй - через обычные коридоры.

Рисунок 2-Технические рисунки небоскреба

Офисным работникам наверняка понравится перспектива отдыхать в кафетерии, в который следует подняться на лифте аж на 135 метров над землей, а вот чтобы попасть на заседание в конференц-зал, нужно будет наоборот, спуститься под землю. [4]

Изучая биологические системы, бионика ищет оптимальные решения инженерных проблем. При этом она не только занимается коренным усовершенствованием существующих, но и созданием принципиально новых машин, аппаратов, приборов, строительных конструкций и технологических процессов, построением технических устройств, характеристики которых приближаются к таковым у живых систем.

Специалисты сравнили компьютер с человеком и выяснили, что энергобаланс машины просто разорителен: она в 100.000 раз менее энергоэффективна по сравнению с телом человека. Логично, что специалисты IBM, работавшие над этой проблемой, взяли за пример человека, чтобы «отучить» компьютер от растрачивания электричества.

Была развита система охлаждения, копирующая циркуляцию крови в человеческом организме. Кровь течёт через аорту в артерии, а оттуда поступает в капилляры и растекается по всему телу. Эта система оптимизирует так называемый транспорт массы. Кровь должна доставлять мышцам кислород и сахар, которые преобразуются в энергию. Благодаря своей иерархической структуре кровоток осуществляет транспортную функцию в высшей степени эффективно.

Технологи IBM перенесли строение системы кровотока на охлаждение процессоров: благодаря иерархической структуре можно переносить не только массу, но и термическую энергию, тепло. При охлаждении необходимо максимально увеличить площадь поверхности, вступающую в контакт с водой.

При этом следует максимизировать скорость жидкости, но минимизировать давление, так чтобы сократить количество энергии, необходимой для приведения системы охлаждения в действие. Для этого специалисты построили систему следующим образом: она напоминает систему артерий и капилляров. Огромное количество водных «капилляров» обеспечивает доступ воды к максимальной площади чипа, при этом скорость воды в них довольно велика, а давление наоборот. Новая технология позволила повысить эффективность системы охлаждения на 40%, а также принесла ряд дополнительных преимуществ. К примеру, нагретую на чипе воду можно использовать в других целях, в частности, для отопления помещений: прототип такой батареи уже готов. Инженеры IBM говорят, что их разработка может быть запущена в серийное производство через пару лет, и сравнивают её с Формулой-1: сначала новые технологии испытываются на дорогой уникальной технике, а уже затем, когда проект зарекомендовал себя, запускаются в массовое производство.

Микро самолет - стрекоза

Новое чудо бионики DelFly, – представляет собой миниатюрный микро-самолет Micro Air Vehicle (MAV), который летает, как птицы и насекомые, с помощью двух пар машущих крыльев.

Рисунок 3 – Микро самолет DelFly

Бионический DelFly демонстрирует не только прямой горизонтальный полет, но и очень медленный, практически зависая на месте. Это сочетание возможности медленного и быстрого полета является уникальным для машущих крыльев. DelFly также оснащен камерой, которая в сочетании с медленной скоростью дает хороший обзор районе пролета DelFly.

Авторы DelFly – группа из 11 студентов и их руководителей с факультета аэрокосмической техники Технического Университета Делфт (Delft University of Technology). Проект DelFly принял участие в международной конкурсе МАВ в Германии летом прошлого года. [5]

Супер плоские камеры

Разработанные в институте прикладной оптики и тонкой механики в Йене супер плоские камеры. Скопированные с фасеточных глаз насекомых плоские объективы имеют толщину 0,2 миллиметра. Исследователям понадобилось три года, чтобы скопировать созданные за миллионы лет эволюции фасеточные глаза мухи.

При этом учёные полностью ориентировались на природный образец: глаз насекомого состоит из отдельных линз, от сотен до десятков тысяч в зависимости от размера глаза. Каждая из этих линз переносит получаемый свет на принадлежащий ей одной рецептор, а уже в мозгу мухи из многих отдельных изображений складывается единая картинка. Йенский продукт тоже состоит из многочисленных палочкообразных микролинз, которые передают свет на сенсоры CCD или CMOS, установленные во всех цифровых камерах.

Рисунок 4 – пример глаз мухи

Правда, для цифровых камер суперплоские объективы не подходят: их расширение ограничено, поскольку каждому пикселю изображения нужна отдельная линза. Зато значительный интерес к новой разработке проявила автомобильная промышленность.

При помощи плоских камер можно осуществить огромное количество мер безопасности, к примеру, установить детектор сна, который включает тревогу, когда водитель начинает «клевать носом». Или сенсоры, регистрирующие положение человека в кресле: если водитель или пассажир сидит, наклонившись вперёд или в сторону, соответствующее положение придаётся и направлению выброса подушки безопасности. Мегапискели разрешения здесь ни к чему, зато благодаря своим размерам плоские камеры могут запросто внедряться в интерьер автомобиля. [6]

Следовательно, мы можем сделать вывод о том, что бионические принципы, вносят массу позитивных усовершенствований в сферу производства. Они добавляют более эффектуную пластику вычурным техническим формам, позволяют использовать, устоявшиеся биологические системы, в различных видах технических систем.