بيونيك چيست؟
نويسنده: جواد نصرتی
بيونيك كه به آن بيومتريك يا مهندسي خلاق زيستي هم مي‌گويند كاربرد سامانه‌ها و روش‌هاي بيولوژيكال موجود در طبيعت در سيستم‌هاي مهندسي و فناوري‌هاي مدرن است.
بيونيك از لغت يوناني بيون به معناي واحد زندگي مشتق شده و به معناي شبيه زندگي است. برخي ديگر اين واژه را تركيبي از بيولوژي و الكترونيك مي‌دانند. ايده استفاده از الگوهاي طبيعي در فناوري‌هاي مدرن بسيار كارا به‌نظر مي‌رسد چون اين الگوها به‌صورت تكاملي رشد داشته‌اند و در هر مورد خاصي بي‌نظير و بي‌نقص هستند. يكي از كلاسيك‌ترين نمونه‌هاي اين علم استفاده از رنگ‌هاي غيرقابل نفوذ در برابر آب است كه با مشاهده سطح كاملا غيرقابل نفوذ گل نيلوفر به دست آمده و به آن اثر نيلوفر گفته مي‌شود.
از كاربردهاي ديگر اين علم ساخت بدنه قايق‌ها با الگوبرداري از ساختار فيزيكي دلفين‌ها و ساخت رادار و تصويربرداري‌هاي اولتراساوند پزشكي با الگوبرداري از سيستم رادار طبيعي خفاش‌ها است. در زمينه فناوري‌هاي كامپيوتري، تحقيقات بيونيك به ساخت نرون‌ها يا سلول‌هاي عصبي مصنوعي و شبكه‌هاي عصبي مصنوعي ختم شده است. بيونيك نخستين بار در دهه 1950 ميلادي مطرح شد. پس از آن و از آنجا كه اين واژه بيشتر بار پزشكي داشت محققان ديگري كه در علوم ديگر كار مي‌كردند واژه‌هاي بيوميميكري و بيوميمتيك را هم به كار بردند. اين دو واژه بيشتر در تحقيقات مهندسي به كار برده مي‌شوند؛ برخلاف بيونيك كه در تحقيقات زيستي و بيولوژيكال به كار مي‌رود.
معمولا بيونيك برخلاف تصور عامه تنها كاربرد الگوهاي زيستي در فناوري‌هاي جديد نيست بلكه محققان در اين رشته سعي مي‌كنند كاركردهاي طبيعي مورد نظر را تكميل كنند و به كار بگيرند. الگوبرداري هوشيارانه نمونه‌ها و مكانيزم‌ها از ارگانيزم‌هاي طبيعي يك بخش از بيونيك است كه در آن طبيعت به‌عنوان يك پايگاه‌داده از راه‌حل‌هايي كه كارايي آنها تاييد شده است مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين رشته گاهي برخي الگوهاي خاص طبيعي به‌عنوان منابع داده‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند اما اين بخشي از كل روندي است كه اين علم در حال حاضر دنبال مي‌كند.
با اينكه مي‌توان گفت تمامي مهندسي بشر دانسته و يا ندانسته نوعي الگوبرداري از الگوهاي طبيعي است اما اين علم به‌صورت آگاهانه سابقه چنداني ندارد. به‌طور كل مي‌توان ميان گياهان و جانوران سه سطح بيولوژيكي در نظر بگيريم كه فناوري‌هاي مدرن مي‌توانند از آنها الگوبرداري كنند:
-تقليد از روش‌هاي توليد طبيعي
-تقليد از مكانيزم‌هايي كه در طبيعت وجود دارد
- مطالعه اصول سازماني رفتارهاي اجتماعي و ارگانيزم‌ها، همانند رفتار پرنده‌ها هنگام پرواز گروهي، رفتارهاي اجتماعي زنبورها و مورچه‌ها و هوش جمعي يك دسته ماهي.
در تاريخ تقليد انسان از طبيعت بسيار ريشه‌دار است. اما نخستين كارهاي علمي در اين زمينه را لئونارد داوينچي چند قرن پيش انجام داده است. او با مطالعه ساز و كار حركتي پرندگان هنگام پرواز سعي كرد ماشين‌هاي پرنده بسازد. با اينكه او موفق به اين كار نشد اما تلاش‌هاي او را مي‌توان نخستين نمونه‌هاي بيوميمتيك در جهان دانست.
اما از دوراني كه داوينچي طرح‌هاي ابتدايي خود را با جوهر روي كاغذ مي‌كشيد سال‌ها گذشته است و علم هم پيشرفت‌هاي بسيار زيادي داشته است بخصوص در بيوميمتيك. يكي از برجسته‌ترين كارهايي كه در سال‌هاي اخير در اين زمينه انجام شده توليد لباس‌هاي هوشمندي است كه با تغييرات دمايي سازگار هستند. اين لباس‌ها با مطالعه ساختار برخي گياهان طراحي شده است. در ميان گياهان ميوه درخت كاج يكي از بهترين نمومه‌هاست كه به گرما، سرما و رطوبت واكنش نشان مي‌دهد و با بازشدن، دانه‌هايش را پراكنده مي‌كند.
لباس هوشمندي هم كه با توجه به مكانيزم اين ميوه توليد شده است هنگامي كه گرماي بدن شخصي كه آن را پوشيده بالا برود باز مي‌شود و وقتي كه دماي بدن فرد پايين بيايد جمع مي‌شود. در برخي هواپيماها هم بال‌هايي ساخته شده است كه با توجه به سرعت و ارتفاع هواپيما بال‌ها تغيير حالت مي‌دهند.
اين تغيير از نوعي از گونه‌هاي پرنده كه در ارتفاع‌ها و سرعت‌هاي متفاوت حالت بال خود را تغيير مي‌دهند الگوبرداري شده است. اما هواپيماها براي اينكه بتوانند بال‌هاي خود را تغيير شكل بدهند به نوعي سازه ويژه در بال‌ها نياز داشتند كه محققان اين بال‌ها را با الگوبرداري از پولك‌هاي ماهي‌ها توليد كردند.
منبع: www.hamshahrionline.ir
/خ
بيونيك از لغت يوناني بيون به معناي واحد زندگي مشتق شده و به معناي شبيه زندگي است. برخي ديگر اين واژه را تركيبي از بيولوژي و الكترونيك مي‌دانند. ايده استفاده از الگوهاي طبيعي در فناوري‌هاي مدرن بسيار كارا به‌نظر مي‌رسد چون اين الگوها به‌صورت تكاملي رشد داشته‌اند و در هر مورد خاصي بي‌نظير و بي‌نقص هستند. يكي از كلاسيك‌ترين نمونه‌هاي اين علم استفاده از رنگ‌هاي غيرقابل نفوذ در برابر آب است كه با مشاهده سطح كاملا غيرقابل نفوذ گل نيلوفر به دست آمده و به آن اثر نيلوفر گفته مي‌شود.
از كاربردهاي ديگر اين علم ساخت بدنه قايق‌ها با الگوبرداري از ساختار فيزيكي دلفين‌ها و ساخت رادار و تصويربرداري‌هاي اولتراساوند پزشكي با الگوبرداري از سيستم رادار طبيعي خفاش‌ها است. در زمينه فناوري‌هاي كامپيوتري، تحقيقات بيونيك به ساخت نرون‌ها يا سلول‌هاي عصبي مصنوعي و شبكه‌هاي عصبي مصنوعي ختم شده است. بيونيك نخستين بار در دهه 1950 ميلادي مطرح شد. پس از آن و از آنجا كه اين واژه بيشتر بار پزشكي داشت محققان ديگري كه در علوم ديگر كار مي‌كردند واژه‌هاي بيوميميكري و بيوميمتيك را هم به كار بردند. اين دو واژه بيشتر در تحقيقات مهندسي به كار برده مي‌شوند؛ برخلاف بيونيك كه در تحقيقات زيستي و بيولوژيكال به كار مي‌رود.
معمولا بيونيك برخلاف تصور عامه تنها كاربرد الگوهاي زيستي در فناوري‌هاي جديد نيست بلكه محققان در اين رشته سعي مي‌كنند كاركردهاي طبيعي مورد نظر را تكميل كنند و به كار بگيرند. الگوبرداري هوشيارانه نمونه‌ها و مكانيزم‌ها از ارگانيزم‌هاي طبيعي يك بخش از بيونيك است كه در آن طبيعت به‌عنوان يك پايگاه‌داده از راه‌حل‌هايي كه كارايي آنها تاييد شده است مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين رشته گاهي برخي الگوهاي خاص طبيعي به‌عنوان منابع داده‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند اما اين بخشي از كل روندي است كه اين علم در حال حاضر دنبال مي‌كند.
با اينكه مي‌توان گفت تمامي مهندسي بشر دانسته و يا ندانسته نوعي الگوبرداري از الگوهاي طبيعي است اما اين علم به‌صورت آگاهانه سابقه چنداني ندارد. به‌طور كل مي‌توان ميان گياهان و جانوران سه سطح بيولوژيكي در نظر بگيريم كه فناوري‌هاي مدرن مي‌توانند از آنها الگوبرداري كنند:
-تقليد از روش‌هاي توليد طبيعي
-تقليد از مكانيزم‌هايي كه در طبيعت وجود دارد
- مطالعه اصول سازماني رفتارهاي اجتماعي و ارگانيزم‌ها، همانند رفتار پرنده‌ها هنگام پرواز گروهي، رفتارهاي اجتماعي زنبورها و مورچه‌ها و هوش جمعي يك دسته ماهي.
در تاريخ تقليد انسان از طبيعت بسيار ريشه‌دار است. اما نخستين كارهاي علمي در اين زمينه را لئونارد داوينچي چند قرن پيش انجام داده است. او با مطالعه ساز و كار حركتي پرندگان هنگام پرواز سعي كرد ماشين‌هاي پرنده بسازد. با اينكه او موفق به اين كار نشد اما تلاش‌هاي او را مي‌توان نخستين نمونه‌هاي بيوميمتيك در جهان دانست.
اما از دوراني كه داوينچي طرح‌هاي ابتدايي خود را با جوهر روي كاغذ مي‌كشيد سال‌ها گذشته است و علم هم پيشرفت‌هاي بسيار زيادي داشته است بخصوص در بيوميمتيك. يكي از برجسته‌ترين كارهايي كه در سال‌هاي اخير در اين زمينه انجام شده توليد لباس‌هاي هوشمندي است كه با تغييرات دمايي سازگار هستند. اين لباس‌ها با مطالعه ساختار برخي گياهان طراحي شده است. در ميان گياهان ميوه درخت كاج يكي از بهترين نمومه‌هاست كه به گرما، سرما و رطوبت واكنش نشان مي‌دهد و با بازشدن، دانه‌هايش را پراكنده مي‌كند.
لباس هوشمندي هم كه با توجه به مكانيزم اين ميوه توليد شده است هنگامي كه گرماي بدن شخصي كه آن را پوشيده بالا برود باز مي‌شود و وقتي كه دماي بدن فرد پايين بيايد جمع مي‌شود. در برخي هواپيماها هم بال‌هايي ساخته شده است كه با توجه به سرعت و ارتفاع هواپيما بال‌ها تغيير حالت مي‌دهند.
اين تغيير از نوعي از گونه‌هاي پرنده كه در ارتفاع‌ها و سرعت‌هاي متفاوت حالت بال خود را تغيير مي‌دهند الگوبرداري شده است. اما هواپيماها براي اينكه بتوانند بال‌هاي خود را تغيير شكل بدهند به نوعي سازه ويژه در بال‌ها نياز داشتند كه محققان اين بال‌ها را با الگوبرداري از پولك‌هاي ماهي‌ها توليد كردند.
منبع: www.hamshahrionline.ir
/خ
