Экзамен Зачет Учебный год 2023 / 5
.docxРастатуева Ирина
Юридический факультет, 205 группа
Тема 5. Мир как система. Системный подход в современной науке
4 мая 2017 г.
Задание к семинару 5.
Само понятие бионика появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит?
Бионика – наука об использовании моделей биологических процессов и механизмов в качестве прототипов для совершенствования существующих и создания новых технических устройств.1
Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц - орнитоптер. Появление кибернетики, рассматривающей общие принципы управления и связи в живых организмах и машинах, стало стимулом для более широкого изучения строения и функций живых систем с целью выяснения их общности с техническими системами, а также использования полученных сведений о живых организмах для создания новых приборов, механизмов, материалов и т.п. В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки.
Как связаны бионика и кибернетика?
Бионика явилась своеобразным мостом, связавшим биологию с математикой, физикой, химией и техникой. Одна из важнейших целей бионики — установить аналогии между физико-химическими и информационными процессами, встречающимися в технике, и соответствующими процессами в живой природе. Особое место среди задач бионики занимают разработка и конструирование систем управления и связи на основе использования знаний из биологии. Это бионика в узком смысле слова. Бионика имеет важное значение для кибернетики, радиоэлектроники, аэронавтики, биологии, медицины, химии, материаловедения, строительства и архитектуры и др.
Кибернетика неотделима от бионики. В самой краткой формулировке кибернетика - (от греч. kybernetike – искусство управления) – наука об управлении и переработке информации в любых системах (в коллективах людей, в биологических, технических, экономических и других системах)2. Специалистов в области кибернетики объединяет общая цель: максимально автоматизировать процессы управления в различных сферах деятельности человека, повысить производительность труда. Но для этого необходимо глубоко и всесторонне изучить объекты управления, найти закономерности, которым подчиняются процессы управления, раскрыть принципы организации и структуры управляющих систем. И неизбежно объектом самого пристального изучения, самых детальных исследований становится живой организм: сам человек как управляющая система высшего типа. В развитии кибернетики большую роль сыграли и биологические науки, изучающие процессы управления в живой природе. Но, конечно, решающим в становлении этой новой науки был бурный рост электронной автоматики и особенно появление быстродействующих вычислительных машин. Они открыли невиданные возможности в обработке информации и в моделировании систем управления.
Бионике и кибернетике обязаны своим существованием роботы второго и третьего поколения, которые появились только в XX веке вслед за выдающимися достижениями современной науки и техники. Эти молодые науки наших дней создают научный фундамент для построения роботов второго и третьего поколений. Кибернетика открыла дорогу применению точного научного анализа для решения проблем управления современными техническими средствами и стала теоретической основой роботостроения.
«Современная архитектурная бионика», «бионическая архитектура» - что означают эти понятия? Приведите один пример из практики архитектуры нашей страны, один пример из архитектурной практики зарубежья.
Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых шуб, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций3.
На данный момент в разработке у ученых, специализирующихся на архитектурно-строительной бионике, находится грандиозный проект — «Вертикальный бионический город-башня», рассчитанный на 100 тысяч человек. В основе этого сооружения, которое, согласно расчетам, появится в течение 15 лет в Шанхае, лежит принцип строения дерева. Планируется, что комплекс будет иметь 300 этажей, расположенных в 12 вертикальных кварталах. Внутри этих кварталов будут располагаться дома разной высоты с садами. Фундамент города-башни будет в точности повторять корневую систему дерева. В России законы живой природы также были заимствованы для создания некоторых архитектурных объектов “доперестроечного” периода. Примерами можно назвать Останкинскую радиотелевизионную башню в Москве, Олимпийские объекты — велотрек в Крылатском, мембранные покрытия крытого стадиона на проспекте Мира и универсального спортивно-зрелищного зала в Санкт-Петербурге. В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона были построен «Дом Дельфин» и оформлен холл известной клиники «Меди-Эстетик».
Какие направления использования биологических знаний в архитектуре и дизайне Вы считаете наиболее перспективными? Ответ обоснуйте.
Современная бионика базируется на новых методах с применением математического моделирования и широкого спектра программного обеспечения для расчета и 3D-визуализации. Основной ее задачей является изучение законов формирования тканей живых организмов, их структуры, физических свойств, конструктивных особенностей с целью воплощения этих знаний в архитектуре. Живые системы являются примером конструкций, которые функционируют на основе принципов обеспечения оптимальной надежности, формирования оптимальной формы при экономии энергии и материалов. Именно эти принципы и положены в основу бионики.
Бионический стиль пришел и в дизайн интерьера как в жилых помещениях, так и в помещениях сферы услуг, социального и культурного назначения. Примеры бионики можно увидеть в современных парках, библиотеках, торговых центрах, ресторанах, выставочных центрах и т.д.
Стоит отметить, что ключевой особенностью бионики в архитектуре и дизайне интерьера является подражание природным формам с учетом научных знаний о них. Создание благоприятной для человека экологически безопасной среды обитания с применением новых энергоэффективных технологий может стать идеальным направлением развития городов. Поэтому бионика является новым, быстро развивающимся направлением, захватывающим умы архитекторов и дизайнеров.
По мнению одной группы ученых, сегодня бионика имеет три направления:
1) биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
2) теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
3) техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач4.
По научному содержанию отдельных направлений бионики можно разделить на следующие пять разделов: нейробионика, восприятие и преобразование информации в анализаторных системах, биомеханика, ориентация и навигация, биоэнергетика5.
На мой взгляд, наиболее перспективными сегодня можно считать следующие направления в бионике: биоархитектуру и биомеханику. Исследование биомеханикой морфологических особенностей живых организмов позволяет создавать жизненно необходимые имплантаты для людей, которые по какой либо причине лишены возможности пользоваться своими биологическими органами. На сегодняшний день это не должно составлять проблемы в связи с высокими достижениями науки и техники. Биоархитектура также является популярным и перспективным направлением бионики в силу желания архитекторов, дизайнеров и прочих творческих личностей удивить окружающий мир чем-то необычным в простом, хорошо забытом старом.
Как вы считаете, потребует ли массовый переход к использованию биологических процессов и объектов в дизайне, изменений в сфере законодательства? Ответ обоснуйте.
Развитие бионики уже в скором времени сделает многое непривычным в мире техники — появятся такие системы управления, куда будут «встроены» новые, биологические машины. Заглядывая далеко вперед, ученые предсказывают наступление подлинной биоэры. Контуры ее пытаются обрисовать уже сегодня, основываясь на первых успехах бионики6.
Я уверена, что с дальнейшим развитием биологических процессов в дизайне, эта сфера потребует законодательного регулирования. В первую очередь, это необходимо для осуществления контроля и регулирования со стороны государственных органов за соблюдения прав и свобод человека и гражданина.
Мы не должны забывать о том, что нам уже подарила природа, еще до того момента, когда человек осознал в себе возможность, силы и желание быть двигателем научно-технического прогресса. Необходимо стремиться к созданию чего-то нового, совершенного, но нельзя забывать об уже достигнутых результатах и игнорировать опыт, который был получен в ходе предшествовавших исследований.
Библиографический список:
Е.В. Брызгалина. Концепции современного естествознания. М., Проспект, 2016.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0
http://studopedia.org/2-70225.html
http://edu.sernam.ru/book_kiber1.php?id=193
http://bio-nica.narod.ru/page7.html
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
1 Е.В. Брызгалина. Концепции современного естествознания. М., Проспект, 2016.
2 Там же
3 https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0
4 http://studopedia.org/2-70225.html
5 http://edu.sernam.ru/book_kiber1.php?id=193
6 http://bio-nica.narod.ru/page7.html