
- •Рабочая программа по курсу «Бионика и бионическое моделирование». Составитель: с. А. Шаппо. Москва, 2012., 21 с.
- •Тема 1. Хронологические этапы истории, предшествующие
- •Тема 2. История инженерно-биологических исследований
- •Тема 3. Бионика в науке и технике.
- •Тема 4. Форма и функция.
- •Тема 5. Средства гармонизациии формы.
- •Тема 6. Симметрия и асимметрия.
- •Тема 7. Процессы ветвления и спиралеобразования в природе.
- •Тема 8. Повторяемость и комбинаторика.
- •Тема 9. Тектоника в природе и технике.
- •Тема 10. История пропорционирования.
- •Тема 11. Феномен золотого сечения.
- •Тема 12. Свет и цвет в природе.
- •Тема 13. Конструктивные системы живой природы.
- •Тема 14. Бионические модели и их классификация.
Тема 3. Бионика в науке и технике.
В науке смена лидирующих направлений – закономерность. Механика занимавшая лидирующее положение в естествознании до 15-16в.в.сыграла роль трамплина для других наук.
В 19в. на базе законов механики вперёд выходят химия, физика, биология, астрономия и геология.
Революция в естествознании началась с проникновения физики в область микромира, поэтому физика более чем на полвека заняла лидирующее положение в естествознании. На этой базе развивались и другие науки, химия, астрономия, биология.
В качестве нового лидера после физики выходит биология. Учение Чарльза Дарвина об эволюции организмов путём отбора дало мощный толчок к пониманию развития живой формы в историческом, временном аспекте.
Начало взаимодействия математики и биологии привело к развитию кибернетики – науке изучающей процессы передачи информации в технических устройствах.
Область исследования традиционных наук и биологии дали жизнь новому научному направлению – “ Бионика”
Бионика – это наука занимающаяся, исследованием биологических систем и процессов, происходящих в живой природе на молекулярном, клеточном, организменном, и популяционном уровнях с целью их творческого использования в технике.
Название “Бионика” (от слов био-жизнь и электроника) предложено американским учёным Джеком Стилом и принято на 1 симпозиуме по бионике, проходившем в г. Дайтоне (США) в 1960г.
К вопросам, решаемым бионикой относятся:
- расширение сырьевой, энергетической и продовольственной базы путём
освоения биосферы, включая мировой океан.
- синтез новых органических материалов.
- продление жизни человека.
- оптимизация трудовой деятельности.
- нормализация среды обитания человека.
- создание искусственного интеллекта.
- разработка технических средств в системе «человек-машина-среда».
- новые системы связи, навигации, транспорта, космические разработки.
- охрана окружающей среды.
- исследования живых организмов и условий их обитания.
Бионика отвергает принципы слепого копирования живой природы в технических аналогах. Она базируется на методе «функционального моделирования».
Бионика – наука междисциплинарная, в ней отражаются особенности научно-технической революции в форме интеграции различных по своему назначению и методам наук, в число которых входят биология, химия, физика, ботаника, психология, архитектура и т.д. ситезирующие свои знания с методами математического анализа и инженерными дисциплинами.
Бионика соединяет разнородные знания в соответствии с законами единства живой природы
Структура бионики складывается из трёх крупных направлений: - теории бионики, бионических исследований и бионического моделирования.
Тема 4. Форма и функция.
Гармония – это упорядоченное состояние мироздания.
Объективное состояние гармонии – неразделимое состояние взаимодействия функции и формы.
Гармония функции и формы идентична понятию «системности» и «цельности».
Философские категории «содержание» и «форма» родственны понятиям «функция и форма», но не тождественны им.
Функция по своей природе динамична, а содержание – статично.
Функция подразумевает в конечном итоге цель.
Целесообразность действия и связь его с формой является процессом материализации формы.
Форма материализуется во взаимодействии трёх состояний: формы, структуры, пространства, при этом форма занимает среднее граничное значение между внешним пространством и внутренней структурой, сливаясь с ними в единое целое.
Функция развивается по иерархическому закону от части к целому с постепенным формированием основного назначения предмета, т.е. без функции элементарной единицы не может существовать никакая другая выше её стоящая по иерархии функционирующая система.
Возникновение новой функции связано с развитием новых свойств, которые превращаются в новую функцию в том случае, когда они начинают служить сохранению данной системы и выполнению её основной функции, т.е. свойства – потенциал развития функции.
Форма консервативнее функции и менее динамична в своём развитии.
Функция обладает свойством жить в различных материальных формах, отсюда «универсальность» – отличительная черта существования различных функций.
«Специализация» в противовес «универсальности» ведёт к наиболее устойчивым формам.
В специализированных системах максимально проявляется статичность формы во времени и закрепление за нею понятия «стиль».
Критериями формы служат величина (размерность), фигура (очертание), положение в пространстве.
Форма является результатом движения функции.
В процессе увеличения (движения) формы начинается её деление на элементы, обусловленное функциональными и конструктивными особенностями.
«Малые изменения» несут в себе огромные потенциальные возможности развития форм, к ним относятся: эволюция видов, экономия энергии, регуляция, трансформация, комбинаторика, гармоничность.
Влияние на форму пространства осуществляется через поле. Поле является продолжением твёрдого тела.
Пространство условно делится на поле и вещество, границей является форма.
Все искусственно созданные материальные формы по своему знаковому характеру условно делятся на положительные, отрицательные, нейтральные и смешанные.
Пространство существует во многих видах на различных иерархических уровнях существования во времени.
Время ввиду своей динамики является функцией, а пространство – формой существования этой функции.