Biologie si tehnica: bionica

Oamenii au admirat intotdeauna inventiile naturii. Fluturele “ochi de paun” uimeste pe savanti posedand antene care functioneaza la fel de precis ca un radar. Floarea soarelui se roteste permanent dupa Soare, iar lumina produsa de animale (bioluminescenta), prin reactii intracelulare, prezinta cel mai ridicat randament energetic cunoscut: aproximativ 98% din energia chimica se poate transforma in energie luminoasa.

Omul desi este cel mai inteligent de pe Terra, simturile nu sunt la fel de dezvoltare precum la alte specii. Anumite specii precum porumbeii, sunt calatori extraordinari, putandu-se orienta in spatiu, lucru pe care omul nu-l poate face fara busola.

Ochii compusi ai multor insecte dau posibilitatea sa vada fara unghi mort, la 360 de grade. Ochiul albinei vede Soarele si cand cerul este innorat si fotografiaza locul unde trebuie sa se intoarca. Ochiul broastei dispune de o celula fotoelectrica speciala, incat vede numai obiectele miscatoare.

In ceea ce priveste mirosul, masculul fluturelui de matase poate descoperi o femela dupa miros, pana la 11 km distanta, selectionand si detectand substanta numita bombicol.

Sarpele urmareste soarecele prin intuneric, nu cu ochii si nici cu auzul. Reptila dispune de doua orificii pe de o parte si de alta a capului, fiind practic niste detectoare de raze infrarosii.

Noi nu ne nastem cu astfel de abilitati, insa cu ajutorul tehnologiei ne putem depasi limitele.

Biologie

Omenirea a fost dintotdeauna nerabdatoare sa descifreze tainele spectaculoase ale naturii. Biologia are potentialul de a dezvalui multe dintre aceste mistere. Cercetarile au elucidat felul in care a aparut viata – intr-o oarecare masura – si diversitatea formelor ei; cum functioneaza elementul ei constitute, celula; cum se comporta animalele, plantele si oamenii si cum se adapteaza mediilor in care traiesc. De asemenea, intelegerea bazelor biologiei a permis oamenilor sa recreeze anumite procese naturale si sa le modifice in functie de necesitati. In sec. XXI, experienta acumulata in acest domeniu e folosita in mod extensiv in industria alimentara, in agricultura si la producerea medicamentelor.

Bionica

In 1960 a aparut o noua stiinta care se ocupa cu imitarea tehnica a organelor vietatilor, folosita in domeniul tehnicii moderne. Aceasta stiinta se numeste bionica. Desi a fost preconizata de Leonardo Da Vinci, care a studiat zborul pasarilor pentru a-l aplica la o masina de zburat, el nu a ajuns sa-si vada visul implinit.

Tehnologia s-a dezvoltat proponderent in ultimii 200 de ani. Nu are o istorie indelungata in comparatie cu “inventiile” naturii, care au evoluat si s-au perfectat in decursul a milioane de ani. Precum niste copii, am invatat de la cei mai mari, de la natura; asa a luat nastere bionica.

Bionica este un camp de cercetare si aplicatie interdisciplinar care se ocupa de studierea solutiilor tehnice “gasite” de natura prin evolutie si aplicarea acestora in tehnica si tehnologia umana inovativa. Bionica s-a nascut din descoperirea ca “inventiile” – deseori uimitoare ale naturii – sunt optimizate la un nivel mult mai superior solutiilor realizate de oameni pentru scopurile respective.

Metodele de baza ale bionicii de analogie urmeaza acesti pasi: definirea problemei, cautarea de analogii in natura, analiza exemplelor din natura, iar mai apoi, cautarea de solutii tehnice pentru problema pusa dupa modelele naturale gasite.

Otto Lilienthal si Fratii Wright au observat zborul pasarilor mari, iar la constructia prototipurilor aparatelor de zbor au incercat sa aplice principiile care permit pasarilor sa planeze.

Parasuta a fost inspirata de samanta papadiei, iar winglet-urile de la capatul exterior al aripilor au fost inspirate de anumite specii de pasari rapitoare. Dezvoltarea de noi profiluri pentru pneuri de autovehicule: model biologic au fost labele de pisica, care se latesc la schimburi bruste de directie, imbunatatind astfel aderenta prin marimea suprafatei de atac.

In domeniul roboticii s-au realizat roboti cu morfologie asemanatoare paianjenilor, ale caror picioare sunt dotate cu functii de comanda autonome si astfel in teren dificil sunt superiori unor roboti cu comanda centralizata.

In bionica abstractiva metodologia difera putin. Primul pas este reprezentat de cercetarea biologica de baza: biomecanica si morfologie functionala a sistemelor biologice. Identificarea, intelegerea si descrierea principiului de baza, ca apoi acest principiu sa se abstractizeze (separarea de modelul biologic si formularea in limbaj universal inteligibil). Urmeaza o noua etapa, cautarea de posibile aplicatii tehnice si in cele din urma, dezvoltarea de aplicatii tehnice in colaborare cu ingineri, tehnicieni, designeri etc.

Cercetarea efectului frunzei de lotus a permis realizarea unor suprafete care nu pot fi udate sau/si cu proprietati autocuratatoare. Un alt exemplu sunt scai-urile ce mimeaza fructele de scai, sau cupolele de protectie pentru radar sunt structuri preluate din natura (Radiolaria).

Ventuzele, sonarul, elicea, seringa, labele de inot, propulsia cu jet de apa sau ventilatia, sunt doar cateva din numeroasele aplicatii tehnologice inspirate de natura.

In urmatoarele articole vom vedea cat de dependenti suntem de tehnologie si ce impact are aceasta asupra noastra.

Vezi aici toate articolele din aceasta serie:

http://www.descopera.org/de-la-eucariote-la-omul-bionic/