fr hbs_lat hu hu hu hu hu hu hu hu pl hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu de hu hu hu hu hu hu hu de hu de hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu en en hu en hu hu hu hu hu hu hbs_lat hu sk hu pl hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu de hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu en ar az uz ru sv bg ca hbs_lat da de fr el eo es et eu fa fi fr de hi hy id it ja ka kk ko cs lt en ml be ms nl nb pl pt ro ru en sl sq hbs_lat sv ta en tr fy uz vi zh hu hu hu hu hu hu hu hu hu hu
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ez a közzétett változat, ellenőrizve: 2022. január 26.
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez
A bionika (ami a szakirodalomban biomimikri,[1] biomimetika[2] vagy biomimézis[3] néven is ismert) olyan új, több szaktudományt átfogó tudományág, amelynek célja az élő természetben kifejlődött megoldások átültetése a műszaki gyakorlatba, abból a megfontolásból is kiindulva, hogy a természetben fennálló természetes kiválasztódás az optimális megoldásokat jelenti egy-egy problémára. A biomimikri vagy biomimetika kifejezést inkább a műszaki tudományokban használják, hogy megkülönböztessék a bionikától, ami inkább az orvosi szaknyelvben terjedt el.[1] A bionika művelésében természettudósok, mérnökök és más tudományágak képviselői (pl. építészek, formatervezők) is együttműködnek.
4 A bionika oktatása Magyarországon
Az angol bionics szót nyilvánosan először Jack E. Steele[4] amerikai repülőmérnök használta 1960-ban egy tudományos konferencián tartott előadásában,[5] amit a görög biosz (Bίoς, jelentése: természet) és a technika (angolul: technics) szavak összevonásából származtatott.
Leonardo da Vinci vázlata egy szárny felépítéséről
Bár új keletű kifejezésről van szó, de arra, hogy az ember a természetből ellesett megoldásokat megpróbálja mesterségesen, saját hasznára előállítani, már sokkal korábbi példákat is látunk. A görög mitológia szerint Ikarosz[6] a karjára erősített, madártollakból összeállított szárnyakkal próbált meg repülni. Leonardo da Vinci is úgy képzelte el, hogy az ember a madarakéhoz hasonló szárnyak felszerelésével tudna repülni,[7] de rajta kívül mások is – részben még őelőtte is – hasonló elképzeléseket vetettek papírra ill. próbáltak megvalósítani.[8] A későbbi korokból is vannak példák. Az 1889-ben Párizsban rendezett világkiállításon mutatta be Hilaire de Chardonnet azt a szálképző rózsát, amelyet az általa feltalált nitrát műselyem gyártásához készített és aminek mintájául a selyemhernyó szálképzése szolgált.[9][10] Ismert példa a 20. századból a tépőzár is, amelynek előképe a bogáncs volt.[11]
A bionika[12] mint tudományág a 20. század második fele óta rohamosan fejlődik és mára már többféle alágra tagozódik:[13]
Antropobionika – Az emberek mozgásának tanulmányozása, annak érdekében, hogy például számukra a legkényelmesebb elhelyezkedést biztosíthassák egy repülőgép pilótafülkéjében, vagy hogy az emberi mozgást minél jobban megközelítő robotokat fejlesszenek ki.
Eljárásbionika – Biológiai folyamatok vizsgálata annak érdekében, hogy ezek mintájára hatékony eljárásokat dolgozhassanak ki a szükségletek jobb, gazdaságosabb kielégítésére. Ilyen például a fotoszintézis, amely egyebek között alapul szolgálhat a hidrogén és az oxigén vízből történő kivonásához.
Eszközbionika – Szoros kapcsolatban áll a konstrukciós és a strukturális bionikával. A természetben megvalósult eszközök, technikák átültetésével foglalkozik ember alkotta eszközökbe. Egyes víziállatok például farokuszonyaik mozgatásával hajtják előre magukat, ennek mintájára alkottak meg sekély vízben is használható hajókat, ahol a szokásos hajócsavar nem lenne használható.
Fejlődésbionika – Az evolúciós folyamatok tanulmányozása a műszaki hasznosítás érdekében, például olyan esetekben, amikor a komplex rendszerek matematikai megfogalmazása még nem áll olyan szinten, hogy azokat számítástechnikai módszerekkel szimulálni lehessen. Ilyenkor csak kísérleti eredményekre lehet támaszkodni.
Infobionika – Az információs technológia és a biotechnológia egyesítése, az idegrendszer és az elektronikus készülékek kapcsolatának tanulmányozása, mindezek alapján célja bio-nano mérőeszközök és képalkotók létrehozása.[14]
Klímabionika – A passzív szellőztetés, hűtés vagy fűtés rendszereinek felkutatása a természetben (pl. a termeszvárakban, egyes föld alatt élő állatok járataiban) és a tapasztalatok átvitele építészeti megoldásokba (levegőjáratok, tetőszerkezetek, pincerendszerek megfelelő kialakítása). Helyes alkalmazásukkal jelentős energiamegtakarítás érhető el.
Konstrukciós bionika – A természetben fellelhető konstrukciós elemek tanulmányozása és mintájuk alapján az ember alkotta szerkezetek tökéletesítése. Ilyen például a csontok belső finomszerkezetének tanulmányozása, aminek alapján újszerű rácsos szerkezetek konstruálhatók.
Molekuláris bionika – A természetben előforduló jelenségeknek a molekulák – főleg a biomolekulák – megfigyelésén alapuló vizsgálata. A molekuláris szerkezetek vizsgálata olyan újfajta anyagok létrehozására kínál lehetőséget, amelyek nagyon speciális tulajdonságokkal rendelkeznek vagy amelyek meghatározott szerkezeti követelményeknek tesznek eleget. A molekuláris bionika emellett lehetővé teszi új funkciók gyors, biztonságos és olcsó megvalósítását, például különböző anyagok kombinálásával.[15] A mikroelektronika és a nanotechnológia alkalmazásával megállapítatók és alakíthatók lettek a molekulák dinamikáját meghatározó elektromágneses kölcsönhatások és ennek eredményeként olyan készülékek állíthatók elő, amelyek az élő anyag mozgását kísérő fizikai jelenségeket már molekuláris szinten érzékelik. Ezen az alapon az élő anyaggal kölcsönhatásba lépő programozott gépek építhetők be az élő szervezetbe.[16]
Mozgásbionika – Az áramlási viszonyok és a felületi kialakítás összefüggésének (a súrlódásnak) vizsgálata és az eredmények hasznosítása a folyadékokban és levegőben való mozgás energiaszükségletének csökkentésére. Ilyen vizsgálatok vezettek olyan anyagfelületek kialakítására, amelyek mintájául a rendkívül gyors úszásra képes cápák bőrének felületi szerkezete szolgált.
Neurobionika – Célja az agy és a gerincvelő hibásan működő vagy sérült részeinek helyettesítése mesterségesen előállított, a szervezetbe beépített információfeldolgozó rendszerekkel.
Strukturális bionika – Biológiai struktúraelemek elemzése. A kovamoszatok héjának szerkezeti felépítése nyomán például újszerű tetőszerkezeteket konstruáltak.
Szenzorbionika – Az ingerek érzékelésének vizsgálatával foglalkozik. A denevérek például ultrahangot bocsátanak ki és érzékelik, hogy az a környezetükben levő tárgyról mennyi idő alatt verődik vissza – ebből következtetnek a köztük lévő távolságra. Ezen az alapon készítettek például gépkocsikra olyan érzékelőt, amelynek jeleiből megállapítható a másik autótól való távolság.
Mindezek célja természetesen az, hogy az új ismeretek birtokában újfajta tulajdonságú anyagokat, eszközöket, megoldási módokat lehessen kifejleszteni.
Módszertanát illetően a bionika kétféle eljárást ismer és alkalmaz: [17][18][19]
Analóg bionika – „fentről lefelé” (top-down) folyamat
Analógiák keresése a természetben.
A természeten talált analógiák elemzése.
Megoldás keresése a problémára a természetből nyert ismeretek birtokában.
Felfelé hajlított szárnyvég (winglet)
Egerészölyv repülés közben. Jól láthatók a felfelé hajló szárnyvégek.
Példa erre a repülőgépek szárnyvégének egy újszerű megoldása.[20] A repülőgépek szárnyainak végén erős turbulencia lép fel, ami megnöveli a légellenállást. A repülőgépgyárak erre kerestek megoldást. A kutatások során megfigyelték, hogy egyes madarak repülés közben szárnyaik végét felfelé hajlítják[21] Ennek a megfigyelésnek az alapján fejlesztették ki az ún. wingletet (magyar elnevezése: szárnyvégi fül), amelynek segítségével jelentősen csökkentették a légellenállást és ezáltal a gép energiafogyasztását. A Festo német mérnökei még ennél is továbbmentek és a sirály repülés közbeni szárnymozgását a "SmartBird" projekt keretein belül sikeresen lemásolták, kiemelkedő aerodinamika hatásfokot érve el.[22]
Absztraktív bionika – „lentről felfelé” (bottom-up) folyamat
Biológiai alapkutatás: a biomechanika és a biológiai rendszerek kutatása.
Egy elv felismerése és leírása.
Az elv absztrakciója, azaz elvonatkoztatása a biológiai előképtől és lefordítása nem szakmaspecifikus nyelvre.
A lehetséges műszaki alkalmazások megkeresése.
A műszaki alkalmazás megvalósítása.
A lótuszlevél felületének mikroszkopikus méretű kiemelkedésein a víz nem tud szétterülni
Egy példa erre az a felismerés, hogy a lótusz növény leveleiről a víz lepereg és magával sodorja a rárakódott szennyeződéseket (lótusz-effektus), így a levél mindig száraz és tiszta. Ezt látva a kutatók megkeresték azokat a lehetséges területeket, ahol egy ilyen tulajdonságú anyag jól hasznosítható lehetne. Ebből alakultak ki az öntisztuló falfestékek, a gépkocsik szélvédőjén alkalmazott vízlepergető bevonatok, valamint azok a textilkikészítési eljárások, amelyek a kelméket vízlepergetővé és egyben öntisztulóvá teszik.
A bionika módszereinek alkalmazására háromféle eljárás használatos:
Az előállítás természetes módszereinek lemásolása. Ilyen például a mesterséges szálasanyagok gyártásában a szálképzés megoldása, a selyemhernyó technikájának mintájára.[9]
A természetben talált mechanizmusok imitálása. Egy példa: A nagyon gyors úszásra képes cápák bőrének felszínét kis, nagyon sűrűn elhelyezkedő pikkelyek borítják. Ezeken a pikkelyeken finom, mikroszkopikus méretű, éles szélű rovátkák vannak, amelyek iránya a vízáramlással párhuzamos és ezzel csökkentik a súrlódási ellenállást. Ennek alapján fejlesztettek ki különleges felületkiképzésű úszódresszeket[23] és hajótesteket.[24] Ez a súrlódáscsökkentő hatás levegőben is érvényesül, ezért repülőgépekre is ragasztanak olyan speciális fóliát (ez az ún. riblet-fólia, az angol riblet, azaz apró borda szóból), amelynek külső felülete hasonló kiképzésű, mint a cápa pikkelyei, ezáltal szintén csökkentik a légellenállást.[25] Kísérletek folynak szélturbina-lapátokon való alkalmazására is.[26]
A szervezési elvek tanulmányozása az élőlények szociális viselkedéséből, mint amilyen a madarak csoportba rendeződése, a hangyák és méhek képessége arra, hogy megtalálják a legrövidebb utat a táplálék „hazaszállítására” (raj-intelligencia).[27]
A bionika oktatása Magyarországon[szerkesztés]
Magyarországon ez idő szerint (2010-es évek) két egyetem foglalkozik a bionika oktatásával.[28]
A Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai és Bionikai Karán – a Semmelweis Egyetemmel együttműködve – 2008 óta folyik Molekuláris bionika mérnöki alapképzés (BSc; "Bachelor of Science"), 2012 óta Info-bionika mérnöki és Orvosi biotechnológia mesterképzés (MSc: "Master of Science").
A Szegedi Tudományegyetem természettudományi és informatikai karán alapképzésben (BSc) a molekuláris bionika oktatásával foglalkoznak 2010 óta.
↑ a b What is biomimicry? (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ What is biomimetics? (angol nyelven). [2012. március 23-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Biomimesis and Biomaterials, re-creating the tiny machines of the natural world (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)[halott link]
↑ Jack E. Steele - Bionika (angol nyelven). [2010. szeptember 21-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 24.)
↑ Peter M. Asaro: Cyborg (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Robert Graves. A görög mítoszok I. (magyar nyelven). Európa könyvkiadó, Budapest, 458. o. (1981)
↑ A repülés története (magyar nyelven). [2012. április 19-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Repülőgépek és léghajók: Álom a repülésről c. fejezet (magyar nyelven). [2013. december 30-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ a b Petra Knecht (szerk.). Funktionstextilien (német nyelven). Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main (2003). ISBN 3-87150-833-0
↑ Hilaire de Chardonnet (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 24.)
↑ A Velcro története (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Janine Benyus: Biomimicry Is Innovation Inspired By Nature (angol nyelven). [2012. február 20-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 24.)
↑ Internazionales Bionik-Zentrum (német nyelven). [2012. augusztus 26-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Info-bionika (magyar nyelven). [2015. október 1-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Molecular bionics – Inspirations from the microworld for the macroworld (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)[halott link]
↑ Molekuláris bionika alapképzés (magyar nyelven). [2012. február 13-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Nachtigal, W., Blüchel, K.G.. Das große Buch der Bionik. (német nyelven) (2000)
↑ Nachtigall, W.. Bionik, 2nd edition (német nyelven) (2002)
↑ Rechenberg, I.. Evolutionsstrategie. Optimierung technischer Systeme nach Prinzipien der biologischen Evolution (német nyelven) (1972)
↑ Varga Béla: A wingletek aerodinamikája és térhódításuk a repülés különböző területein (magyar nyelven). [2014. augusztus 12-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Winglets in nature (magyar nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ A Festo gépészmérnökeinek sikerült lemásolni a sirályok szárnymozgását Archiválva 2014. augusztus 8-i dátummal a Wayback Machine-ben (Hozzáférés: 05.08.2014)
↑ High-Tech Swimsuits Approved by Olympic Committee Promise to Even the Competition. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ NASA riblets for stars & stripes (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Riblets – Back in the groove (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)[halott link]
↑ Featured research project: Reducing wind turbine blade drag using riblet film (angol nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Kömlődi Ferenc: Intelligens hangyabolyok (magyar nyelven). (Hozzáférés: 2012. február 20.)
↑ Egyetemi képzések (magyar nyelven). [2011. május 2-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
Janine Benyus. Biomimicry: Innovation Inspired by Nature. New York, NY, USA: William Morrow & Company, Inc. (1997). ISBN 978-0688160999
Kevin M. Passino. Biomimicry for Optimization, Control, and Automation. London, UK: Springer-Verlag (2005). ISBN 978-1-85233-804-6
Jill E. Steele: Bionics and Engineering: The Relevance of Biology to Engineering. Előadás a Mérnöknők Társasága (Society of Women Engineers) 1983. évi kongresszusán, Seattle-ben
Jane Bennings et al. Bionics, Nature as a Model. Pro Futura Verlag, München.(1993). Open Library OL17275019M
Roska Tamás: Info-bionika és érzékelő számítógépek. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
Nagy Ibolya (2011). „Tananyag lett a bionika – A jövő tudományága”. Élet és Tudomány (46), 1446–1448. o.
Pázmány Péter Katolikus Egyetem – Molekuláris bionika alapképzés (BSc). [2013. január 22-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. december 27.)
Szegedi Tudományegyetem – Molekuláris bionika alapképzés. [2010. szeptember 6-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. február 20.)
A Wikimédia Commons tartalmaz Bionika témájú médiaállományokat.
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Bionika&oldid=24622828”
Minden szócikk halott külső hivatkozásokkal
Szócikkek halott külső hivatkozásokkal 2018 novemberéből
Szócikkek halott külső hivatkozásokkal 2019 júliusából
Hivatkozás erre a változatra
Hogyan hivatkozz erre a lapra?
A lap utolsó módosítása: 2022. január 26., 18:55
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.