Человечество с начала своего возникновения активно использовала изобретения животного мира, перенося их в свою жизнь.
Процесс заимствования у природы и низших существ их достижений называется бионикой или биомиметикой.
Бионика и биомиметика относятся к дисциплине, называемой биомимикрия.
Биомимикрия состоит из двух греческих слов: «био» - природа и «мимесис». – подражание.
Термин биомимикрия относится к разработке новых способов и технических решений на основе природных аналогов, когда человек имитирует природу и черпает вдохновение, например, из природного дизайна.
Бионику и биомиметику рассматривают как синонимы, однако их ключевое различие заключается в их происхождении.
Термин «бионика» введен в 1960 году, а в 1969 году появился термин биомиметика.
В 1960 году на симпозиуме ВВС США Джек Стил представил новое направление, которое он назвал бионикой.
Под бионикой Джек Стил подразумевал разработку современных систем или набора функций, основанных на аналогичной системе, существующей в природе.
Бионика – это прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы.
В бионике выделяют три основных направления:
- биологическое (занимается созданием искусственных тканей, протезов, биореакторов, генетически модифицированных организмов);
- математическая (занимается моделированием процессов, протекающих в живых организмах и их сообществах);
- техническая (занимается внедрением принципов функционирования живых систем в инженерную практику).
Бионика объединяет знания из различных областей, включая биологию, инженерию, физику и химию, что позволяет создавать комплексные решения.
Примеры бионики:
Нейробионика: оцифровка сознания, преобразование биоэлектрических сигналов, нейроинтерфейсы.
Архитектурная бионика: небоскребы, строительные материалы, аквариумы.
Сенсорная бионика: слуховые аппараты, искусственная роговица глаза.
Общеморфологическая бионика: экзоскелет, искусственные органы, робототехника.
В бионике выделяют несколько разделов:
- биокоммуникации, нейробионика, сенсоры (нейронные сети, нейрокомпьютеры, биоэлектроника, биосенсоры);
- системы ориентации, локации и навигации (органы движения животных и человека, экзоскелетоны, манипуляторы, ползающие и шагающие машины);
- биогидродинамика (гидродинамика животных, моделирование механизмов адаптации к быстрому плаванию, действующие системы);
- биоаэродинамика (приспособление к полету у птиц, приспособление к полету у насекомых).
В1969 году Отто Шмитт ввел термин «биомиметика», который он определил, как процесс имитации образования, структуры или функции биологически произведенного вещества или материала с целью производства или синтеза искусственного продукта.
Биомиметика весьма распространена в производстве различных материалов, модификаторов поверхности, нанокомпозитов и т. д.
Биомиметика условно разделяется на три категории:
- форма и функции;
- биокибернетика, сенсорная техника и робототехника;
- нанобиомиметика.
В чем же разница между столь похожими бионикой и биомиметикой?
Бионика – это разработка современной системы или набора функций, основанных на аналогичной системе, существующей в природе.
Биомиметика – это процесс имитации образования, структуры или функции биологически произведенного вещества или материала с целью производства или синтеза искусственного продукта.
Примерами бионики и биомиметики в разных областях является:
- корпус лодки, имитирующий кожу дельфинов;
- медицинское ультразвуковое изображение, имитирующее эхолокацию летучих мышей;
- искусственные нейроны и искусственные нейросети;
- бионическое ухо;
- протез верхней конечности с сенсорной обратной связью;
- зубы для пил аналогичные образованиям жука-рольщика;
- грязе- и водоотталкивающая краска, основанная на исследовании цветка лотоса.
С первого взгляда можно заметить, что:
- вертолет, похож на стрекозу;
- скоростной поезд похож на клюв зимородка;
- авиалайнер «Конкорд» имеет носовую часть, как нос дельфина;
- гидролокатор судов, скопированный у дельфинов;
- лента-липучка заимствована у природы и в частности у лопуха паутинистого (репей);
- форма робота-паука, скопированная с паука;
- гидродинамическая форма сома, подсказала форму сверхзвуковых самолетов, которые способны летать в высоких слоях атмосферы на огромных скоростях.
Прежде чем самому искать техническое решение или разрабатывать изобретение, следует поискать такое решение в природных объектах, которое, к тому же, уже отработано и опробовано за сотни тысяч лет. Будет достаточно его скопировать и запатентовать ворованное на свое имя в патентном ведомстве.
Может быть заправочный шланг бензоколонки следует скопировать у сосудов лиан, которые не рвутся даже при высоких нагрузках, а пишущий узел авторучки «цап-царапнуть» со строения тела жука, особенности которого способствуют быстрому освобождению от воды, чтобы вода не заблокировала дыхальца дыхательной системы и не привела бы к гибели насекомого.