бионик что это такое
Бионик
Еще каких-то 30-40 лет назад биороботы были главными героями фантастических фильмов, и не более того. Сегодня они не только не удивляют, но и сопровождают человека практически на каждом шагу. Их эра началась, а в связи с этим появилась необходимость в популяризации таких профессий, как бионик.
Остается только узнать об особенностях и специфике работы бионика, чтобы понять, станет ли она делом, которым захочется заниматься всю жизнь.
Кто такой бионик?
Бионик – высококвалифицированный специалист, который изучает природные процессы, структуру и жизнедеятельность организмов для того, чтобы на основе полученных данных найти решение различных инженерных задач.
Отметим, что человечество с давних пор наблюдает за окружающим миром и пытается постичь его законы. Стремление к совершенству и подражание природе послужило толчком для развития науки – бионики. Кстати, с древнегреческого слово «бион» переводится как «живущий».
Основоположником биоинженерии по праву считается Леонардо да Винчи. Из наиболее известных изобретений великого итальянца сохранилась его мечта о свободном полете человека, воплощенная в чертежах – орнитоптер, летательный аппарат с крыльями, как у птиц. Хотя, здесь уместно вспомнить и легенду об Икаре, но именно Леонардо занимался разработкой аппарата, а не созданием крыльев для полета человека.
Современная наука продвинулась настолько, что в основе многих изобретений лежат принципы действия клеток живых организмов и молекул различных материалов. Сфера применения бионики очень разнообразна: все направления медицины, экология, космонавтика, вредные производства, где человека должны заменить роботы, строительство и архитектура и многие другие сферы, которые только предстоит открыть человечеству.
Бионика тесно связана с химией, физикой, математикой и биологией. Этой науке человечество обязано появлением наноматериалов, искусственного интеллекта, развитием протезирования и созданием искусственных органов человека. В зависимости от сфер применения знаний, бионику разделяют на несколько специализаций:
Исходя из сфер применения нанотехнологий, работа специалистов над наблюдениями, вычислениями или в области прикладной бионики имеет отличительные особенности. Но исследование (наблюдения за природой), изучение теории, а также создание модели и ее апробирование – звенья одной цепи, в которых должен разбираться каждый специалист по бионике.
Какими личностными качествами должен обладать бионик?
В любой профессии важно обладать достаточным количеством знаний и опыта. Бионик должен обладать универсальными знаниями в области точных и естественных наук, которые ему необходимы в работе. То есть, готовность к обучению должна стать его естественной и постоянной потребностью. Совмещение работы и учебы требует, в свою очередь, высокой работоспособности, постоянного умственного напряжения, терпения и целеустремленности.
Из особенных личностных качеств, необходимых в профессии бионика, следует отметить:
Каждому открытию или изобретению предшествует долгая и кропотливая работа. Даже если бионик не занимает ведущую должность, ему пригодится упорство в достижении цели и ответственность.
Преимущества профессии бионик
Учитывая существующие потребности в специалистах и перспективы развития профессии, бионик вряд ли столкнется с проблемами при трудоустройстве (естественно при условии, что к началу карьеры он подготовился основательно).
Крупные компании не только заинтересованы в наборе специалистов, но и готовы материально стимулировать их творческую активность. Начальный уровень зарплаты бионика составляет порядка 48-55 тысяч рублей, без учета премий за творческую активность.
При желании специалисты в области бионики и нанотехнологий легко смогут трудоустроиться не только в России, но и за рубежом. При этом универсальность знаний обеспечит им свободный переход в другие отрасли, где требуются бионики. Теоретики смогут работать даже дистанционно.
Недостатки профессии бионик
Не стоит ожидать от профессии бионика стремительного карьерного роста. Молодому специалисту, не обладающему особым талантом к изобретательству, придется пройти долгий путь по служебной лестнице, начав его с должности лаборанта или рядового сотрудника компании.
Нужно помнить, что яблоко, упавшее на голову Ньютону, благодаря чему им был открыт закон всемирного тяготения – счастливая случайность. Молодому специалисту, потратившему годы на получение двух высших образований, скорее всего придется работать «в тени» гениев, довольствоваться более скромной зарплатой и быть готовым к ненормированному графику, который стандартно практикуется в лабораториях НИИ и на производственных площадках при совершении открытий и их внедрении.
Поэтому, если нет уверенности, что бионика – единственное призвание, лучше распорядиться полученными знаниями более практично.
Где можно получить профессию бионик?
Чтобы стать биоником нужно выбрать один из двух вариантов получения образования:
учиться в двух ВУЗах параллельно или поочередно;
поступить в один из ВУЗов (которых, пока, к сожалению, немного) на базе которых готовят специалистов по направлению «Биотехнологии».
Конечно же, большинство будущих биоников предпочтут второй вариант и будут делать свой выбор из таких ВУЗов, как:
Поскольку бионика достаточно специфическая наука, старшеклассникам желательно проверить свои творческие и изобретательские способности в технопарках, где занятия проводятся в интерактивных классах, при участии опытных педагогов, преподавателей ВУЗов, профильных специалистов. И только после этого принимать решение о выборе профессии.
Бионика
Полезное
Смотреть что такое «Бионика» в других словарях:
БИОНИКА — [ Словарь иностранных слов русского языка
БИОНИКА — [от био. и (электро) ника], наука, изучающая живые организмы с целью использования результатов познания механизмов их функционирования при конструировании машин и создании новых техничеких систем. Например, данные бионики, полученные при… … Экологический словарь
бионика — Этимология. Происходит от греч. biо жизнь. Категория. Научная дисциплина. Специфика. Изучает принципы функционирования живых систем для использования их в области инженерной практики. Начала свое формирование в 60 х гг. ХХ в. Основным методом… … Большая психологическая энциклопедия
БИОНИКА — БИОНИКА, направление в биологии и кибернетике; изучает особенности строения и жизнедеятельности организмов с целью создания новых приборов, механизмов, систем и совершенствования существующих. Сформировалась во 2 й половине 20 в. Для решения… … Современная энциклопедия
БИОНИКА — изучает особенности строения и жизнедеятельности организмов для создания новых приборов, механизмов, систем и совершенствования существующих. Перспективные направления: изучение нервной системы человека и животных, органов чувств, принципов… … Большой Энциклопедический словарь
Бионика — наука, начавшая формироваться в 60 х гг. ХХ в. и изучающая при помощи метода моделирования принципы функционирования живых систем для переноса их в область инженерной практики. В частности, существенных достижений удалось достичь при разработке… … Психологический словарь
БИОНИКА — БИОНИКА, и, жен. Раздел кибернетики, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности организмов в целях постановки и решения новых инженерных задач. | прил. бионический, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
БИОНИКА — (от греч. bio элемент жизни, букв. живущий), одно из направлений биологии и кибернетики, изучающее особенности строения и жизнедеятельности организмов с целью создания более совершенных технич. систем или устройств. Сформировалась во 2 й пол. 20… … Биологический энциклопедический словарь
бионика — сущ., кол во синонимов: 2 • биокибернетика (1) • биология (73) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Бионика — изучает особенности строения и жизнедеятельности организмов для создания новых приборов, механизмов, систем и совершенствования существующих. Перспективные направления: изучение нервной системы человека и животных, органов чувств, принципов… … Политология. Словарь.
БИОНИКА — БИОНИКА. Наука, изучающая принципы строения и функционирования живых систем для решения инженерных задач: совершенствования и конструирования машин, приборов, технологических процессов. Как самостоятельная наука Б. начала формироваться в 1960 х… … Новый словарь методических терминов и понятий (теория и практика обучения языкам)
Что такое бионика? Какие задачи решает бионика?
Когда появилась наука бионика? Как связана бионика с инженерными науками? Чем бионика отличается от биомиметики?
Бионика — прикладная наука, объединяющая биологию и кибернетику, решающая инженерные задачи на основании анализа структуры и жизнедеятельности живых организмов.
Возникновение бионики
В процессе эволюции и естественного отбора живые организмы развили хорошо адаптированные структуры, материалы, выработали особые качества. Люди перенимают опыт у природы и используют его в создании инструментов и приборов.
Бионика неразрывно связана с другими науками, такими как:
Термин происходит от греческого bion («ячейка жизни»). Так науку называют в России, за рубежом у неё есть другое наименование — биомиметика (biomimetics), от латинских понятий bios — «жизнь» и mimesis — «подражание».
Несмотря на то, что примеры использования опыта природы в технических решениях известны давно, датой появления биомиметики считается 13 сентября 1960 года: в этот день в США прошёл симпозиум «Живые прототипы искусственных систем — ключ к новой технике», который официально зафиксировал название науки. Наименование мероприятия стало девизом направления, а эмблемой — паяльник, скальпель и соединяющий их символ интеграла.
Биомиметика разделяется на три составляющие:
Примеры достижений бионики
Родоначальником науки считается Леонардо да Винчи. Именно ему принадлежит первая зафиксированная идея применения результатов наблюдений за живой природой для создания механизмов. В 1485–1487 годах да Винчи разработал проект летательного аппарата с машущими крыльями, как у птиц, — орнитоптера.
Прототипом современных самолётов также является парящая птица, а форма поездов и идея метро скопированы с земляных червей.
Первым архитектурным памятником биомиметики можно считать Эйфелеву башню. Конструкция основания имеет строение, схожее с берцовой костью человека, благодаря чему обладает высокой прочностью.
Инженер из Швейцарии Жорж де Местраль заинтересовался репьём, который постоянно прицеплялся к шерсти его собаки во время прогулок. Рассмотрев элементы растения, он обнаружил множество маленьких крючков, за счёт которых плоды накрепко «прилипают» к волосам и одежде. Так возникла идея создания застёжки-велкро. После долгих 14 лет испытаний, в 1955 году Местраль запатентовал своё изобретение. Удобная «липкая» лента применяется при изготовлении одежды, обуви, сумок и прочего.
Акулы передвигаются с высокой скоростью. Согласно наблюдениям, шкура хищной рыбы оказалась шершавой и покрытой множеством небольших зубчатых чешуек с микроскопическими бороздками. Распределяемые через них встречные потоки воды и позволяют развивать большую скорость. Покрытие, подобное акульей шкуре, было опробовано на обшивке самолёта компанией Cathay Pacific. Пробные полёты показали снижение аэродинамического сопротивления на 6%, что давало возможность экономить 350 тонн топлива в год. Но стоимость покрытия посчитали слишком высокой и производство свернули.
Материал с поверхностью, подобной акульей шкуре, используется при изготовлении комбинезонов для плавания. Другое свойство рифлёных чешуек морского хищника — антипаразитарное — применяют для обшивки кораблей.
Создатели глубоководных аппаратов, искавшие пути уменьшения сопротивления воды, выяснили, что форма кита наиболее эффективна для корпуса подводных лодок и судов. Субмарины, обводы которых имели китообразные очертания, развивали очень высокие скорости. Японские инженеры применили пропорции морского млекопитающего при построении океанского лайнера. Результат эксперимента показал: уменьшенная на 15% мощность мотора могла обеспечить кораблю прежнюю грузоподъёмность и скорость.
Наблюдая за летучими мышами, люди открыли эхолокацию — способность ориентироваться в пространстве по отражённому звуку. Специальные наушники, получающие эхо от ультразвуковых сигналов, помогают в передвижении слепым людям.
Бионика
Био́ника (от др.-греч. βίον — живущее) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.
Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.
Содержание
Биомиметика
В англоязычной и переводной литературе чаще употребляется термин биомиметика (от др.-греч. βίος — жизнь, и μίμησις — подражание) в значении — подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы. [1] Одним из удачных примеров биомиметики является широко распространенная «липучка», прототипом которой стали плоды растения репейник, цеплявшиеся за шерсть собаки швейцарского инженера Жоржа де Местраля.
История развития
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.
Основные направления работ
Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:
Моделирование живых организмов
Создание модели в бионике — это половина дела. Для решения конкретной практической задачи необходима не только проверка наличия интересующих практику свойств модели, но и разработка методов расчёта заранее заданных технических характеристик устройства, разработка методов синтеза, обеспечивающих достижения требуемых в задаче показателей.
И поэтому многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере. Строится математическое описание модели. По ней составляется компьютерная программа — бионическая модель. На такой компьютерной модели можно за короткое время обработать различные параметры и устранить конструктивные недостатки.
Именно так, на основе программного моделирования, как правило, проводят анализ динамики функционирования модели; что же касается специального технического построения модели, то такие работы являются, несомненно, важными, но их целевая нагрузка другая. Главное в них — изыскание лучшей экспериментальной технологической основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели. Накопленный в бионике практический опыт неформализованного «размытого» моделирования чрезвычайно сложных систем имеет общенаучное значение. Огромное число её эвристических методов, совершенно необходимых в работах такого рода, уже сейчас получило широкое распространение для решения важных задач оптимального управления, экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т. п.
Сегодня бионика имеет несколько направлений.
Архитектурно-строительная бионика
Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых шуб, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.
Яркий пример шубной архитектурной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чём же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия (узлы) стеблей — кольца жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные пустоты. Стенки трубы имеют такое же конструктивное решение. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица. Однако к своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно, не «заглядывая» в природу. Идентичность строения была выявлена позже. В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже «запатентовано» природой. Такое изобретение XX века, как застежки «молния» и «липучки», было сделано на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.
Известные испанские архитекторы М. Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 г. начали исследования «динамических структур», а в 1991 г. организовали «Общество поддержки инноваций в архитектуре». Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект «Вертикальный бионический город-башня». Через 15 лет в Шанхае должен появиться город-башня (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн человек). Город-башня рассчитан на 100 тысяч человек, в основу проекта положен «принцип конструкции дерева».
Башня-город будет иметь форму кипариса высотой 1228 м с обхватом у основания 133 на 100 м, а в самой широкой точке 166 на 133 м. В башне будет 300 этажей, и расположены они будут в 12 вертикальных кварталах по 80 метров. Между кварталами — перекрытия-стяжки, которые играют роль несущей конструкции для каждого уровня-квартала. Внутри кварталов — разновысокие дома с вертикальными садами. Эта тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте по принципу гармошки, который не заглубляется, а развивается во все стороны по мере набора высоты — аналогично тому, как развивается корневая система дерева. Ветровые колебания верхних этажей сведены к минимуму: воздух легко проходит сквозь конструкцию башни. Для облицовки башни будет использован специальный пластичный материал, имитирующий пористую поверхность кожи. Если строительство пройдет успешно, планируется построить ещё несколько таких зданий-городов.
В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например у широко распространенного «морского уха», состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.
Нейробионика
StudyInFocus
Высшее образование в Германии
info@studyinfocus.ru
+49 1522 3657980
Мюнхен, Германия
Профессия Бионик
Profession Бионик
(Bioniker/in)
Профессия после диплома
Биология, Биотехнология, Биофизика, Инженерия, Техника
4627-5493 € в мес
Бионики исследуют природные решения, такие как сотовая технология или чрезвычайно устойчивый к разрывам шелк паука, делая их пригодными для технического применения или разработки сопоставимых материалов. Помимо науки и преподавания, они также могут заниматься разработкой продукции или технологическим проектированием.
Поделиться:
Обязанности Бионика
Бионики могут работать в разных областях. В научных исследованиях бионики анализируют особые сильные стороны животных с точки зрения телосложения и передвижения, кристаллизуют основополагающие принципы и переводят их в искусственные продукты. Или, исследуя техническую проблему, бионики ищут решения в природе. Они публикуют результаты исследований, обучают студентов в университетах, готовят лекции и семинары, проверяют письменную работу и принимают экзамены. Самостоятельная научная деятельность возможна только после получения степени магистра и доктора.
В отделах разработки в промышленности бионики внедряют результаты исследований вместе с инженерами, техниками и дизайнерами и используют биологические и инженерные методы и методы для разработки материалов, механизмов мобильности или методов строительства. Это приводит к таким продуктам, как самоочищающиеся фасадные краски на основе водоотталкивающей модели растения «Лотос» или купальные костюмы для профессиональных спортсменов, которые имитируют благоприятное поведение акульих шкур.
Где работают Бионики
Бионики находят работу, например:
Зарплата Бионика
Уровень зарплаты, которую получают Бионики в Германии составляет
- от 4627€ до 5493€ в мес
(по данным различных статистических бюро и служб занятости в Германии)
Поделиться:
Задачи и обязанности Бионика в подробностях
В чем суть профессии Бионик?
Бионики исследуют природные решения, такие как сотовая технология или чрезвычайно устойчивый к разрывам шелк паука, делая их пригодными для технического применения или разработки сопоставимых материалов. В дополнение к науке и образованию, бионики могут быть вовлечены в разработку продукта или процессные технологии.
Бионики в Научных исследованиях и Образовании
В лабораториях бионики проводят измерения и тесты с использованием химических, биологических и генно-инженерных методов для изучения свойств и принципов природы. Бионики исследуют метаболические процессы, движения или поверхности моделей животных или растений и исследуют, могут ли эти принципы применяться к искусственным продуктам и приводить к новым материалам, компонентам или процессам, например, к сверхлегким компонентам для конструкции транспортных средств. В дополнение к природным принципам разработки, бионики также исследуют методы, процессы и передачу информации в природе и делают их пригодными для использования в процессах или информационных технологиях (бионика процессов или информационная бионика).
Бионики публикуют результаты исследований и делают их доступными для других ученых и студентов. На конференциях и конгрессах они говорят своих достижениях и открытиях. Бионики проводят лекции и семинары, руководят научной работой и принимают экзамены.
Для самостоятельной научной деятельности требуется степень магистра и докторская степень.
Бионики в разработке продуктов и процессов
Когда бионики анализируют свойства природы и используют их в качестве шаблона идеи для ранее неопределенных технических решений, это называется «восходящим процессом». Например, водоотталкивающие и самоочищающиеся свойства растения лотоса используются сегодня для фасадных красок, черепицы или текстиля. Купальники для профессионального спорта, поверхности самолетов или подводные покрытия были смоделированы на основе специальной поверхности кожи акулы.
И наоборот, в так называемом «нисходящем процессе» бионики специально ищут решения технических проблем в природе. Результаты своих исследований природы бионики затем передают в технические области применения. Таким образом, новые модели шин были созданы по модели разводящих кошачьих лап. Бионика формулирует расшифрованные биологические принципы и разрабатывает их для практического развития.
При разработке продуктов, а также процессов и производственных методов бионики междисциплинарно сотрудничают с другими учеными и специалистами в области проектирования, разработки, статики или материаловедения.
Для руководящих должностей часто требуется степень магистра.