Загальні відомості про біоніку

Біоніка (від грецьк. bion – елемент життя) – наука, яка виникла на стику таких наук як кібернетика, біофізика, біохімія, інженерна психологія, космічна біологія тощо. Назва біоніки була запропонована в 1960 р. на симпозіумі в Дайтоні (США) для позначення нового наукового напрямку, яке займається найрізноманітнішими проблемами, використовуючи знання біологічних процесів і досвід рішення архітектурно-технічних задач.

Біоніка – наука про використання в техніці і архітектурі знань про конструкції і форми, принципи і технологічні процеси живої природи. Основу біоніки складають дослідження з моделювання різних живих систем. На думку вчених, біологічне моделювання значно складніше і відрізняється від моделювання, яке здійснюється в інших науках.

Моделі біоніки – динамічні структури. Їх створення вимагає спеціальних уточнюючих досліджень на живому матеріалі. За програмами, розробленими в науково-дослідних інститутах біологічні моделі отримують своє технічне застосування.

На думку академіка П.Л.Капіци, на прикладі структур полімерів, які використовуються в природі, видно, що природа є кращим “інженером-конструктором”, ніж людина, і нам є чому у неї повчитися.

Можна навести безліч прикладів з історії архітектури і техніки, коли в якості зразка були використані форми живої природи. Так, стовбур дерева і стебло рослини являють собою колонну, міцно зароблену біля основи в ґрунті зі всіма властивими такій конструкції деформаціями і напруженнями від вітрових навантажень. Природний закон дії вітрових навантажень впливає на форму крон дерев, які мають тенденцію наближення до конуса вершиною вгору такі конусоподібні форми враховуються при проектуванні веж – Ейфелева вежа в Парижі, радіовежі, димові труби.

На рис. 8 показана аналогія схем конструктивної структури рослини і фабричної труби. Нижня частина стебла підлягає нахилу від вітру і тому монолітна. Верхня частина стебла згинається під вагою колоса, тому вона також монолітна, як стальний дріт. Таким чином, при співставленні цих аналогій видно, що стебло рослини – більш складна і досконала конструктивна система, ніж фабрична труба. Ці та багато інших “патентів природи” за аналогією можуть бути широко використані в техніці.

Рис. 8. Порівняльна схема конструктивної структури стебла рослини і фабричної труби:

а –загальний вигляд фабричної труби; б – загальний вигляд стебла сухоноса; в – поперечний переріз фабричної труби (січення А–А): 1 – поздовжня арматура; 2 – димохід і повітряні порожнини, які полегшують масу конструкції труби; 3 – спіральна арматура; г – поперечний переріз стебла (січення Б–Б): 1 – склеренхімні тяжі; 2 – повітряні порожнини; 3 – шкірка, яка виконує ту ж функцію, що й спіральна обмотка в трубі; д – різні форми поперечних січень стебел рослин