الإلكترونيات التي ظهرت في الأوساط العلمية في النصف الثاني من القرن العشرين؟ تعتمد الإلكترونيات الحيوية على مواد مراقبة النظم الطبيعية لإنشاء تقنيات حديثة على أساسها.

كلمة "بيونيكس" المترجمة من الإنجليزية تعني "معرفة الكائنات الحية". وتتمثل مهمتها الرئيسية (كما ذكرنا سابقًا) في تحديد أنماط الطبيعة الحية وتطبيقها في نظام النشاط البشري. لأول مرة، تم تحديد مشاكل الإلكترونيات وأهدافها ووظائفها في ندوة دايتونا في الولايات المتحدة الأمريكية. ثم، في عام 1960، تم طرح التأكيد بجرأة على أن الآليات البيولوجية فقط هي التي يمكن أن تكون النماذج الأولية الحقيقية للتطور التقني.

المشاكل والمهام الرئيسية للإلكترونيات

1. مراقبة ودراسة وظائف وخصائص الأنظمة والأعضاء الفردية للكائنات الحية (على سبيل المثال، الجهاز العصبيأو القلب أو الجلد) لاستخدام المعرفة المكتسبة كأساس لإنشاء أحدث الإنجازات التقنية: المركبات والحوسبة وما إلى ذلك.
2. دراسة إمكانات الطاقة الحيوية للكائنات الحية لإنشاء محركات تعتمد عليها تعمل كالعضلات من أجل توفير الطاقة.
3. بحث عمليات التوليف البيوكيميائية لتطوير فروع الكيمياء للحصول على جديد المنظفاتوالأدوية.

العلاقة بين الإلكترونيات الإلكترونية ومجالات المعرفة الإنسانية الأخرى

"تعتبر الإلكترونيات الحيوية وصلة، وضعت بين مجموعة متنوعة من التقنية (الإلكترونية، النقل، تكنولوجيا المعلومات) و علوم طبيعية(الطب، الأحياء، الكيمياء)."

يجادل الخبراء بأن الجمع بين مجمل المعرفة الموجودة في وحدة معينة لغرض عقلاني تطبيق عملي- وهذا هو الأكثر العملية الضروريةل العالم الحديث. ظهرت الإلكترونيات عند التخصص الصناعات الفرديةوتكثفت المعرفة، مما حرم العلم من الوحدة الحيوية.

هكذا تكون الإلكترونيات الحيوية في علم الأحياء المكون الضروريمما يسمح لك بتطبيق المعرفة المكتسبة في مزيجها النوعي مع الرياضيات والتكنولوجيا والكيمياء. يعد إنشاء روابط مماثلة بين المعلومات والموارد التقنية والطبيعية جزءًا لا يتجزأ من الأبحاث الإلكترونية.

إذا في الخاص بك مفهومة على نطاق واسعالإلكترونيات هي وسيلة "لاستعارة" الأفكار الرائعة من الطبيعة لأحدث التطورات العلمية، وأكثر من ذلك بالمعنى الضيقيمكننا التحدث عن هذا العلم باعتباره صلة وثيقة جدًا بين علم الأحياء وعلم الطيران وعلم التحكم الآلي وعلوم المواد والبناء والأعمال والطب والكيمياء والهندسة المعمارية وحتى الفن. يجب أن يتمتع المتخصص الإلكتروني بملاحظة مفرطة، بالإضافة إلى عقل تحليلي حتى يتمكن من مقارنة المواد الموجودة والمحدثة حديثًا بشكل مناسب من خلال التطور والقدرات التقنية التي يوفرها تطور البشرية.

بمواصلة الحديث عن المعنى الضيق للإلكترونيات الإلكترونية، يمكننا التحدث عن مهمة مثل تطوير أحدث طرق التعدين الموارد الطبيعيةوالمعادن المستخدمة في الإنتاج.

على الرغم من حقيقة أن الإلكترونيات الإلكترونية هي علم كيفية استخدام ما تقدمه لنا الطبيعة بشكل أفضل وأكثر عقلانية، إلا أن إحدى وظائفها الأساسية هي الحماية مادة طبيعيةكمصدر لا ينضب للموارد والأفكار للتقدم المستمر للمجتمع. ولتحقيق ذلك، يستخدم المتخصصون في مجال الإلكترونيات ثلاثة أساليب رئيسية.

1. منهج البرنامج الرياضي الوظيفي (دراسة مخطط العملية الجارية وبنيتها وأصولها ونتائجها). يتيح هذا النهج إنشاء نموذج جديد باستخدام الأدوات الموجودة.
2. النهج الفيزيائي والكيميائي (دراسة العمليات البيوكيميائية). يوفر هذا النهج للباحثين الفرصة لتجميع مواد جديدة باستخدام الآليات المعمول بها.
3. التطبيق المباشر النظم البيولوجيةفي بنية التكنولوجيا، وتسمى النمذجة العكسية. إذا كنا نتحدث في المناهج السابقة عن استخدام المواد البيولوجية لإنشاء وسائل تقنية جديدة، فيمكننا هنا الحديث عن حل المشكلات والمسائل التقنية من خلال البحث عن الإجابات والحلول. الموارد اللازمةفي بيئة بيولوجية.

لذا، فإن أفضل إجابة على سؤال ما هو علم دراسات الإلكترونيات الحيوية بالطريقة الآتية. Bionics هو البحث عن طرق ووسائل وإمكانيات الاتصال الجوانب البيولوجيةالوجود و تطور تقنيمن أجل زيادة التقدم العلميوفي نفس الوقت الحفاظ على الموارد الطبيعية الموجودة.

الكترونيات(حياة اليوس اليونانية + [الإلكترونيات]) - علم يدرس إمكانيات الهندسة التطبيق الفنيمبادئ التحكم في المعلومات والطاقة الهيكلية المطبقة في الكائنات الحية. تم تسهيل ظهور B. إلى حد كبير من خلال ظهور المتطلبات الخاصة التي فرضتها مجالات التكنولوجيا الجديدة (الصواريخ والفضاء والطيران وهندسة الأجهزة الطبية والهندسة الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك) للمعدات المصغرة والعديد من الأجزاء التي يجب أن يكون لها أبعاد دنيا (الحجم) والوزن (الوزن) واستهلاك الطاقة بأقصى قدر من الموثوقية. العديد من المبادئ والتصاميم تلبي هذه المتطلبات، مثل الكائن الحي بأكمله، وكذلك الأعضاء الفردية والأنسجة والخلايا، وأخيرا، الجزيئات الحيوية، يحتل علم الأحياء موقعا حدوديا بين العلوم الطبية الحيوية والتقنية. إن البيولوجيا العلمية، أساس علم الأحياء، هي الأسس التجريبية والنظرية لعلوم مثل علم وظائف الأعضاء، وخاصة علم وظائف الأعضاء في الدراسات العليا. النشاط العصبي، فسيولوجيا الجهاز العصبي العضلي، فسيولوجيا الأعضاء الحسية؛ علم التشريح والأنسجة، وخاصة مورفولوجية الجهاز العصبي المركزي والمحيطي، والمسارات؛ الفيزياء الحيوية، وخاصة الفيزياء الحيوية المثيرة، والطاقة الحيوية، والميكانيكا الحيوية، وكذلك الكيمياء الحيوية، وعلم الحيوان، وعلم النبات، وعلم الأحياء العام وعلم التحكم الآلي. الفيزيائية التقنية قاعدة علميةب. بمثابة علم التحكم الآلي الفني، الفيزياء الجزيئيةوالفيزياء صلب، الإلكترونيات الراديوية، الإلكترونيات الدقيقة، الميكانيكا، الهيدروليكية، نظرية التحكم الآلي. تم اقتراح مصطلح "الإلكترونيات الإلكترونية" من قبل د. ستيل في عام 1958. ويعود الظهور الرسمي للإلكترونيات الإلكترونية كعلم إلى نهاية عام 1960، عندما عُقدت أول ندوة حول الإلكترونيات الإلكترونية في دايتونا (الولايات المتحدة الأمريكية)، والتي عُقدت تحت شعار : "النماذج الحية - مفتاح التكنولوجيا الجديدة."

بالفعل بحلول بداية عام 1964، تم نشر واحدة فقط من المشكلات المدرجة في نطاق مهام العلم الجديد - نمذجة عمليات التعرف على الأنماط (انظر) - أكثر من 500 عمل.

يرتبط ظهور علم التحكم الآلي ارتباطًا وثيقًا بظهور أفكار جديدة حول القواسم المشتركة لعمليات التحكم في الآلات والكائنات الحية والمجتمع، والتي نشأت في علم التحكم في الأربعينيات من القرن الماضي وتشكلت نتيجة عمل ن. وينر في شكل علم جديد للتحكم والاتصالات - علم التحكم الآلي ( سم.). وكان هذا النهج قيمة محددةسواء للتكنولوجيا أو للأغراض الطبية. والعلوم البيولوجية ولم تجتذب المهندسين وعلماء الرياضيات فحسب، بل أيضًا علماء الأحياء. ونتيجة لذلك، اثنان جديدان الاتجاهات العلمية: 1) علم التحكم الآلي الحيوي، والغرض من القطع هو دراسة المعلومات وعمليات التحكم في الكائنات الحية، وذلك باستخدام أساليب علم التحكم الآلي، و 2) الإلكترونيات الحيوية، والغرض من القطع هو دراسة إمكانيات استخدام المعلومات وخصائص الطاقة في الأشياء البيولوجية، بما في ذلك هياكل ومخططات أنظمة المعلومات الحيوية في مجال التكنولوجيا، بهدف تحسين الأنظمة الحالية أو إنشاء أنظمة تقنية جديدة أكثر تقدمًا.

في معظم الدراسات الرائدة، عادةً ما يكون النهج السيبرني الحيوي والألكتروني مرتبطين ارتباطًا وثيقًا لدرجة أن النظر في كل منهما على حدة يفقد معناه، ويعملان كأجزاء لا تنفصل عن عملية معرفية موحدة معينة، حيث ينشأ النهج الإلكتروني نتيجة لعوامل معينة. نجاحات النهج الحيوي.

في المقابل، فإن نجاح النهج السيبرني الحيوي، على سبيل المثال، طريقة "الصندوق الأسود"، غالبًا ما يرجع إلى الطاقة الإلكترونية، أي الطاقة الهيكلية، وصياغة المشكلة تقنيًا ذات معنى من حيث التنفيذ فرضيات عامةعلم التحكم الذاتي.

الاتجاهات الرئيسية للإلكترونيات

خصائص النظم البيولوجية (انظر النظام البيولوجي) تهم التكنولوجيا. أولاً، من حيث استعارة المعلومات وطرق التحكم الخاصة بالكائنات الحية عند تفاعلها مع التغيرات البيئية، وذلك من أجل تطوير التصرفات السلوكية المناسبة التي تكون استجابة لهذه التغيرات. ثانيا، من حيث الاقتراض الهيكلي و الخصائص الميكانيكيةبيول، أنظمة. ثالثا، استخدام المواد الكيميائية أمر مثير للاهتمام. وعمليات الطاقة التي تحدث بكفاءة عالية في هذه الأنظمة. يفتح الجانب الأول من الاهتمام بالنظم البيولوجية فرصًا جديدة في البحث والتنفيذ الفني لمبادئ وأجهزة جديدة لمعالجة المعلومات، وإنشاء عناصر جديدة لأنظمة التشغيل الآلي وأجهزة الحوسبة؛ والثاني - في تطوير أنواع جديدة من تصاميم الأجهزة التقنية المرتبطة بالهياكل والحركات الميكانيكية؛ والثالث هو تطوير العمليات التكنولوجية الجديدة والأجهزة الكيميائية. إنتاج وتطوير طرق جديدة لتحويل المواد الكيميائية. الطاقة إلى طاقة كهربائية.

من المعروف أن قدرة الكائنات الحية على الاستجابة بمرونة شديدة للتغيرات في البيئة ترتبط بنشاط المحللين - البصري والسمعي والشمي واللمسي والذوقي. يتم حل العديد من المهام بنجاح بواسطة محللي الكائنات الحية، على سبيل المثال، قراءة النصوص المكتوبة بخط اليد وإدراك الكلام البشري، والتعرف الدقيق جدًا على الإشارات التي أنواع مختلفةإن تبادل الكائنات الحية مع بعضها البعض، وما إلى ذلك، لا يزال بعيدًا عن الحل بمساعدة الأجهزة التقنية.

إحدى السمات الغامضة للعديد من الطيور والأسماك والحيوانات البحرية هي قدراتها الملاحية المتقدمة للغاية. أثناء الهجرات الموسمية، تقطع هذه الحيوانات مسافات هائلة، وتبحث بدقة عالية لا يمكن تفسيرها بعد. الأماكن القديمةمقيم. إن مبادئ الحصول على المعلومات ومعالجتها في "أجهزة" الملاحة الخاصة بهم هي بلا شك ذات أهمية للتكنولوجيا.

إن أجهزة التحليل السلبية والإيجابية (محددات المواقع) الموجودة في الدلافين والحيتان والخفافيش وبعض أنواع الطيور والفراشات والحيوانات الأخرى متقدمة جدًا. للتنقل في الفضاء، تصدر الخفافيش نبضات قصيرة من التردد فوق الصوتي وتقدر وقت عودة الصدى. إن أجهزة تحديد مواقع الخفافيش متقدمة جدًا بحيث يمكنها المناورة بثقة في الظلام بين صفوف الأسلاك المشدودة والعوائق الأخرى. تظهر العديد من التجارب التي أجريت على الخفافيش أنه عندما تقوم كتلة من الخفافيش، أثناء عملية تحديد الموقع النشط، بإصدار "صرخات" (إشارات فوق صوتية) في نفس الوقت، فمن الواضح أن هذه الإشارات لا تحجب بعضها البعض، وتكون الضوضاء فوق الصوتية ذات قوة كبيرة تقريبًا لا تأثير على سلوكهم. يمكن أن تساعد خصائص محددات المواقع الطبيعية هذه في حل مشكلة إزالة إشارات الضوضاء (سواء الطبيعية أو الاصطناعية) عند تصميم أنواع جديدة من محددات المواقع الفنية.

بعض سلالات الأسماك تعيش في ظروف الغياب التامالرؤية واكتشاف الفريسة والتنقل في الفضاء باستخدام نظام كهربائي، وهو في الأساس محدد موقع نوع خاص. يخلق الراي اللساع مجالًا كهربائيًا حول جسمه، والذي يتغير أثناء تحركه في الفضاء. بناءً على التغييرات في هذا المجال، التي تتصورها المستقبلات الخاصة، توجه الأسماك نفسها وتحصل على فرصة للعثور على الفريسة ومتابعتها. إن دراسة مثل هذا المحدد الكهربائي ستجعل من الممكن تطوير أجهزة تحليل جديدة، على سبيل المثال، للحماية من الغواصات وتوجيهها تحت الماء.

تتمتع بعض الحيوانات بالقدرة على الشعور مسبقًا باقتراب التغيرات البيئية التي تشكل خطورة عليها. وهكذا، تتوقع قناديل البحر اقتراب العاصفة قبل عدة ساعات، وتتوقع بعض أنواع الأسماك حدوث زلزال. ستساعد دراسة خصائص الحيوانات هذه في إنشاء أجهزة تؤدي وظائف مماثلة.

تحتوي الأنظمة البيولوجية على عدد كبير من أجهزة الاستشعار المحللة المختلفة - محولات طاقة المحفزات الخارجية (الحرارية والخفيفة والميكانيكية) إلى طاقة النبضات العصبية. بواسطة مصغرة. والحساسية، لا تزال هذه المحللات متفوقة بكثير على نظيراتها التقنية. وبالتالي، فإن الأعضاء الموجودة على أرجل بعض الحشرات تجعل من الممكن اكتشاف إزاحة أجزاء من الميكرون. تسجل مستقبلات الحرارة لدى الأفعى الجرسية تغيرًا في درجة الحرارة قدره 0.001 درجة. توجد في الأنظمة البيولوجية أيضًا أجهزة استشعار من نوع جديد تمامًا، مثل أجهزة استشعار الذوق وإشارات الشم التي يمكنها اكتشاف الجزيئات المفردة. فالجهاز الشمي لدى ثعبان البحر، على سبيل المثال، قادر على اكتشاف وجود جزيئات منفردة من الكحول لا يمكن اكتشافها بواسطة طرق التحليل الكيميائي شديدة الحساسية.

تتفوق أنظمة المعلومات التقنية والتحكم على الأنظمة الحيوية من حيث الحساسية وغالبًا ما تكون من حيث السرعة، ولكنها أدنى من الأنظمة الحيوية من حيث الحجم واستهلاك الطاقة والموثوقية. تشغل خلية عصبية واحدة حجمًا 10 -8 -10 -7 سم 3، ويبلغ حجم الدماغ البشري 1000 سم 3 فقط، ويستهلك الدماغ طاقة تقريبًا. 20 واط ويعمل دون أن يتعطل في المتوسط ​​تقريبًا. 585 ألف ساعة.

تصل الطاقة التي تستهلكها أجهزة الكمبيوتر الحديثة إلى عشرات الكيلووات، ولا يتم احتساب التشغيل الخالي من المتاعب للمعدات عالية الجودة إلا في مئات الساعات. حتى لو ركزنا على التطورات الأكثر تقدمًا، وتوفير كثافة كبيرة تبلغ 103 -104 عناصر لكل 1 سم3 واستهلاك طاقة قدره 1 ميجاوات/عنصر، ففي هذه الحالة الكثافة الظاهريةوستكون كفاءة الأنظمة الحيوية أعلى بعدة مراتب. وهذا يتيح لنا أن نأمل في تطوير مبادئ جديدة لمزيد من التصغير لمعدات نظام التحكم وأجهزة الكمبيوتر.

تشكل الخصائص المدرجة للكائنات الحية موضوع البحث في اتجاه تحليل المعلومات للإلكترونيات الإلكترونية.

الجانب الثاني من علم الأحياء هو دراسة إمكانيات التطبيق الفني لبنية وتصميمات النظم البيولوجية، ودراسة الميكانيكية والطاقة والكيميائية. العمليات التي تحدث فيها.

في بناء الهياكل الكابولية التي يتقنها الإنسان، لا تتجاوز نسبة الارتفاع إلى الحد الأقصى للقطر 20-30، بينما توجد في الطبيعة هياكل تكون فيها هذه النسبة أعلى بكثير من 30 (جذع الأوكالبتوس، شجرة النخيل، إلخ).

إن دراسة هياكل جسم الأسماك والحيوانات البحرية من حيث الآليات الهيدروديناميكية لحركتها في الماء يمكن أن توفر الكثير من المعلومات المفيدة لبناء السفن. تستخدم الأسماك والحيوانات البحرية الطاقة بشكل مقتصد للغاية وفي نفس الوقت تكون قادرة على تطوير سرعات عالية. وبذلك تصل سرعة الدولفين إلى 12-16 م/ث، وسرعة الأسماك الطائرة 18 م/ث (أي 65 كم/س، وهي تعادل سرعة قطار ساعي)، وسرعة التونة هي أكثر من 30 م/ث.

الجانب الثالث المهم في علم الأحياء هو دراسة العمليات البيوكيميائية التي تحدث في الطبيعة الحية من وجهة نظر الكفاءة، والتي يمكن أن تكون بمثابة نموذج لتطوير العمليات التكنولوجية الجديدة. وفي هذا الجانب، فإن البحث في خصائص عمليات نقل الحرارة والكتلة والديناميكا الحرارية للكائنات الحية في السكان والمجتمعات قد بدأ للتو. على سبيل المثال، يمكننا أن نذكر عمليات التمثيل الضوئي، وتخليق حمض الأسيتيك، وإنتاج البروتين الكامل، وتحويل الخشب إلى دهون وبروتينات التي تقوم بها الكائنات الحية الدقيقة في أمعاء النمل الأبيض، والتي تقوم بها النباتات والكائنات الحية الدقيقة ذات نسبة عالية من الكفاءة، الخ. مشاكل مثيرة للاهتمامكما يتم دراسة آليات عمل المصادر البيوكيميائية للكهرباء؛ بحث العمليات الكيميائية الحيوية والطاقة الحيوية فيما يتعلق بتكنولوجيا العمليات والأجهزة في الكيمياء. مهندس ميكانيكى.

تُظهر الجوانب الثلاثة المدروسة للإلكترونيات مدى اتساع إمكانيات الأبحاث الإلكترونية.

إن اتجاه البحث في أجهزة تحليل المعلومات الخاصة بالأشياء البيولوجية، والذي يتطور بكثافة في الوقت الحاضر، ينقسم بدوره إلى عدد من الاتجاهات المستقلة، موضوعها هو:

الأنماط العامة لأساليب وأجهزة معالجة المعلومات في الجهاز العصبي؛ يتضمن ذلك عمليات النمذجة في الخلايا العصبية، والبحث عن طرق لتشفير المعلومات مراحل مختلفةالبحث في نماذج الشبكات العصبية.

طرق وأجهزة المعلومات في التحليلات الحيوية وعمليات التعرف على الأنماط؛ ويشمل ذلك البحث في آليات عمل المستقبلات، وبناء نماذج لأنظمة التحليل المختلفة وتطوير خوارزميات التعرف على الأنماط بناءً عليها، ودراسة طرق التشفير لتبادل المعلومات بين الكائنات الحية. بالإضافة إلى ذلك، فإن آليات التعلم والتكيف، والذاكرة، وضمان الموثوقية، والوظائف التعويضية للكائنات الحية، وكذلك الآليات التي تتحكم في تجديد الأعضاء من حيث إنشاء أجهزة تقنية ذاتية الشفاء؛

الأنظمة التنظيمية التي تتحكم في أنشطة الأنظمة الفرعية الفردية المستقلة للكائنات العليا، والتي تمثل دوائر استتبابية منفصلة، ​​على سبيل المثال. الجهاز الدوري ، الجهاز التنفسي ، الجهاز الحركي للعين ، مع مراعاة ميزات مبدأ التسلسل الهرمي المطبق في البيول ، الأنظمة التي تعطي فرص عظيمةللاقتراض في التطورات التقنية.

تجدر الإشارة إلى أن نجاح الأبحاث الإلكترونية لا يمكن ضمانه من خلال النقل الميكانيكي البسيط للمخططات التي طورتها الطبيعة إلى التكنولوجيا.

في الطبيعة، يمكن للمرء أن يجد العديد من الأمثلة على حلول وخصائص الكائنات الحية غير المرضية تمامًا للتكنولوجيا. ويكفي أن نذكر فقط أن الأداء الطبيعي للأنظمة الحيوية ممكن في حدود ضيقة من درجة الحرارة (0-70 درجة) والضغط (0.7-3 كجم/سم2)، كما أن سرعة عناصر الجهاز العصبي مرتفعة بشكل كبير. أقل من سرعة العناصر الفنية. الوقت اللازم لنقل الخلية العصبية من حالة عدم الإثارة إلى الحالة المثارة هو 10 -2 -10 -1 ثانية، بينما يصل بالنسبة للعناصر الفنية إلى 10 -7 -10 -8 ثانية. ولهذا السبب، يتم الاهتمام الرئيسي بدراسة وإتقان مبادئ عمل عناصر وأنظمة الكائنات الحية، مما سيجعل من الممكن، من خلال تطبيق هذه المبادئ على عناصر ذات طبيعة فيزيائية مختلفة، الحصول على أنظمة أكثر تقدما من تلك التي تم إنشاؤها في عملية التطور في الكائنات الحية.

طرق البحث في علم الأحياء الحيوية. أساس معظم البحوث الإلكترونية والبيولوجية الحيوية، وخاصة في اتجاه المعلومات، هو طريقة النمذجة. غالبًا ما يتم تفسير مصطلح "نموذج في الإلكترونيات الإلكترونية" على نطاق واسع جدًا - من الناحية المادية. جهاز يعيد إنتاج وظائف الكائن النموذجي والنموذج الرياضي (أو برنامج كمبيوتر)، حتى مجموع التمثيلات المنطقية التي تصف الكائن، أي نظام متفق عليه من الحقائق والفرضيات حول جوهر النظام قيد الدراسة ( انظر النمذجة).

نمذجة آليات عمل أقسام معينة من البيولوجيا، ينقسم النظام عادة إلى مراحل: في المرحلة الأولى، يتم إجراء الدراسة والتنظيم والمقارنة بين الفيزيولوجية الموجودة والبيانات - نتائج المورفول والفيزيولوجيا الكهربية. والفيزيولوجية النفسية، والبحث والحصول، إذا لزم الأمر، على بيانات جديدة حول الكائن. في المرحلة الثانية، التطوير، بناء على تحليل فيزيول، بيانات الفرضية السيبرانية حول عمل نظام البيول المدروس، أي مثل هذه الفرضية، تتضمن مجموعة واسعة من المعلومات التقنية والرياضية المستخدمة العلم الحديثعن الإدارة؛ وأخيراً، في المرحلة الأخيرة، يتم اختبار الفرضية المطورة، ويمكن القيام بذلك في اتجاهين: أولاً، من خلال العمليات الحسابية على أجهزة الكمبيوتر، الفيزيائية أو الرياضية، وثانياً، التحقق من مطابقة الفرضية الواقع الموضوعيمن خلال الفيزيولوجية. تجربة.

يمكن تنفيذ نمذجة البيول والأنظمة في علم التحكم الآلي وعلم الأحياء باستخدام أساليب مختلفة. في الأساليب المعممة لعلم التحكم الآلي، والتي تعتبر مهمة لعلم الأحياء، تتمثل المهمة في الحصول على خوارزمية تصف تشغيل الكائن النموذجي، ولا يشترط أن تكون بنية النموذج مشابهة لبنية الكائن. وهذه الطريقة هي طريقة النمذجة الوظيفية، أو طريقة "الصندوق الأسود". تعتمد طريقة النمذجة الوظيفية على البيانات النفسية والفسيولوجية والسلوكية حول الكائن. فيما يتعلق بالمشاكل البيولوجية، تسمح طريقة "الصندوق الأسود" بالحصول على عدد من البيانات المهمة التي تسمح لك باختيار واحد أو آخر من البيول، وهو مبدأ بناء نظام تقني (منفصل، تناظري). هناك طريقة هيكلية منفصلة أخرى، لا تقل أهمية بالنسبة لعلم الأحياء، تضع نماذج لمبادئ وجوهر الآليات العصبية للتحكم في المعلومات في جزء معين من الدماغ. في هذه الحالة، من الضروري توضيح كل من البنية المنفصلة للكائن النموذجي وطبيعة العلاقات بين عناصره (مجموعاته). على عكس الطريقة الأولى، تستخدم هذه الطريقة مجموعة معقدة من الفيزيول، وهي البيانات التي تم الحصول عليها من قبل علماء الفسيولوجيا النفسية وعلماء المورفولوجيا وعلماء الفيزيولوجيا الكهربية.

النتائج الرئيسية للإلكترونيات

كانت إحدى النتائج الأولى لـ B.، التي تم إدخالها في التكنولوجيا في مجال استعارة مبادئ التحليلات الحيوية، هي تطوير الجيروترون - وهو جهاز يستخدم بدلاً من الجيروسكوب لتحقيق الاستقرار في الطائرات. أظهرت دراسة لبعض الحشرات (الفراشات والخنافس) أن لديها هوائيات على شكل مضرب تتأرجح في مستوى أفقي أثناء الطيران. عندما ينحرف جسم الحشرة، تستمر أطراف الهوائيات في التأرجح في نفس المستوى، مما يسبب ضغطًا ميكانيكيًا عند قاعدة الهوائيات، مما يؤثر على الخلايا العصبية الموجودة هنا. إشارات منهم الألياف العصبيةتدخل إلى الأجزاء المركزية من الجهاز العصبي، والتي تنتج إشارات الاستجابة المناسبة للتحكم في أعضاء جسم الحشرة، واستعادة وضعها الصحيح أثناء الطيران. يتم استخدام مبدأ تشغيل هذا المحلل الحيوي في جهاز تقني - الجيروترون، وهو عبارة عن شوكة رنانة، يتم تشغيل أرجلها حركة متذبذبةمغناطيس كهربائي يعمل بالتيار المتردد. عندما يتم تدوير الحامل الذي تم تركيب الشوكة الرنانة عليه، تحدث لحظة ميكانيكية عند قاعدة الأرجل. المستشعر الذي يستجيب له يرسل إشارة يتناسب مع الزاويةتحول الحامل. تُستخدم الجيروترونات في الطائرات، ويجري المزيد من العمل لتحسينها: زيادة الحساسية وعمر الخدمة وتقليل الأبعاد.

مثال آخر هو بناء عداد السرعة الأرضية للطائرة باستخدام مبدأ العين المركبة للحشرات (النحل). يتكون الجهاز من أجهزة استقبال تقع عند قاعدة أنبوبين مفصولين بزاوية معينة في المستوى الرأسي. ولتحديد سرعة الطائرة بالنسبة إلى الأرض، يتم تحديد نقطة معينة سطح الأرضأولا في واحد، ثم في جهاز استقبال آخر. بمعرفة الفاصل الزمني بين ظهور النقطة المختارة في جهاز الاستقبال الأول والثاني وارتفاع الطائرة عن سطح الأرض يسهل تحديد السرعة.

أتاحت لنا ملاحظات سلوك النحل طرح فرضية حول اتجاه بعض أنواع الطيور والحشرات بواسطة الإشعاع المستقطب للشمس، وذلك باستخدام حقيقة أن أشعة الضوء القادمة من الشمس تكون مستقطبة بشكل مختلف عندما تكون الشمس في مكانها. ارتفاعات مختلفة فوق الأفق. وأدت هذه الدراسات إلى ابتكار بوصلة شمسية تمكن من التنقل بواسطة الشمس في وجود السحب. تم اقتراح عدد من الأجهزة اللازمة لأجهزة التوجيه وتحديد الموقع نتيجة لدراسة آليات عمل عين الضفدع. واستنادا إلى دراسة خصائص بعض الكائنات البحرية لالتقاط الموجات دون الصوتية، تم بناء أدوات للإشارة إلى اقتراب العاصفة.

كما وجدت المبادئ الهيكلية ومبادئ الطاقة المستعارة من الأشياء البيولوجية تطبيقًا في التكنولوجيا. وبالتالي، فإن استخدام أشكال كفاف الحوتيات لبناء السفن جعل من الممكن الحصول على مكاسب في القوة محطات توليد الطاقةما يصل الى 40٪. مثال آخر هو الطريقة التي تسافر بها طيور البطريق على الثلج، والتي تُستخدم لبناء مركبة جديدة صالحة لجميع التضاريس للمناطق القطبية.

والنتيجة المثيرة للاهتمام هي محاولة استخدام أنواع معينة من الكائنات الحية الدقيقة للإنشاء المصادر الكهربائيةحاضِر

معظم نتائج هامة اتجاه المعلوماتب. تتكون، أولا، في تطوير نماذج واحدة الخلايا العصبيةونماذج أقسام الشبكات العصبية وأقسام كاملة من الجهاز العصبي - المحللون، وثانيًا، في تطوير آلات التعلم والخوارزميات للتعرف على الأنماط بناءً على هذه النماذج. وقد تم تطوير عدة مئات من نماذج الخلايا العصبية، متفاوتة في عدد وتعقيد خصائص الخلايا العصبية القابلة للتكرار. بعض التطورات هي في الأساس عناصر تكيفية معقدة من نوع جديد، تم إنشاؤها على أساس أفكار حول الخلايا العصبية، وتهدف إلى إنشاء أجهزة تعليمية متعرف عليها. وترتبط النجاحات التي تحققت في تطوير نماذج تحليل أجزاء الدماغ بصياغة مبدأ التفاعل المثبط الجانبي المعروف في علم وظائف الأعضاء بين عناصر الأجزاء الإسقاطية للجهاز العصبي وتطور نظرية التفاعل المثبط الجانبي. أجهزة الكشف باعتبارها الآلية الرئيسية لتشغيل المحللين. ووفقا لهذه النظرية، فإن عملية إدراك مثير معين هي نتيجة اختيار معين علامات بسيطةيتم هذا التحفيز من خلال مجموعة من مجموعات الخلايا العصبية المنظمة خصيصًا - أجهزة الكشف. على سبيل المثال، عند تحليل صورة مرئية، تم اكتشاف أجهزة الكشف عن حدود المناطق المظلمة والمشرقة، وأجهزة الكشف عن الانحناء، وأجهزة الكشف عن الخطوط المستقيمة في اتجاه معين، وأجهزة الكشف عن تقاطع الخطوط المستقيمة، وما إلى ذلك في سياق التطور في الحيوانات، تصبح وظائف الكاشفات أكثر تعقيدًا، وكاشفات الحركة ذات سرعة معينة، وتتحرك الكاشفات في اتجاه معين. استنادا إلى نظرية أجهزة الكشف، أفكار نموذجية حول عمل البصرية و المحللين السمعيين، موضحًا عددًا من خصائص الإدراك السمعي والبصري.

لا تزال أجهزة التعرف والتعلم التي تم إنشاؤها على أساس الأبحاث الإلكترونية، بالطبع، غير كاملة للغاية، وينبغي اعتبار إنشائها بمثابة الخطوات الأولى في هذا المجال. ومع ذلك، فقد تم بالفعل إنشاء أجهزة للتعرف على أبسط الصور، وللتعرف على مجموعة محدودة من الكلمات (حوالي 300)، وتم تطوير الطيار الآلي المتكيف والمرشحات ذاتية الضبط لعزل إشارة ذات شكل تعسفي عن خلفية الضوضاء. سيتم إنشاء أجهزة مثالية للتعرف على التعلم أهمية عظيمةليس فقط للتكنولوجيا، ولكن أيضًا للبيولوجيا والطب، وخاصة للتكنولوجيا الطبية والقياس الحيوي والفيزياء الحيوية.

سوف تجد مثل هذه الأجهزة تطبيقًا في علم الخلايا والأنسجة وعلم الأحياء الدقيقة والأشعة ومجالات أخرى من علم الأحياء والطب.

في منتصف السبعينيات، فيما يتعلق بتطوير تكنولوجيا الليزر (انظر مولد الكم البصري) وتطوير التصوير المجسم (انظر)، كانت هناك مراجعة لدور علم التحكم الآلي والبيولوجيا في تطوير أنظمة تحليل المعلومات التقنية.

المؤسسات البحثية التي يتم فيها إجراء الأبحاث في مجال الإلكترونيات الإلكترونية: اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية - جامعات الدولة: دنيبروبيتروفسك، فيلنيوس، روستوف، لينينغراد، موسكو؛ معاهد الفيزياء الحيوية (موسكو)، ومشاكل التحكم (موسكو)، والدماغ (موسكو)، والإلكترونيات الراديوية (خاركوف)، وعلم التحكم الآلي (كييف)، والأتمتة والقياس الكهربائي لفرع سيبيريا من أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية؛ الولايات المتحدة الأمريكية - الجامعات: ستانفورد، هارفارد، كولومبيا، إلينوي، كاليفورنيا؛ ماساتشوستس معهد التكنولوجيا; إنجلترا - الجامعات: برمنغهام، سلتيك، كامبريدج؛ ألمانيا - معهد ماكس بلانك؛ جمهورية ألمانيا الديمقراطية - أعلى مدرسة تقنية(إلميناو)، معهد علم التحكم الآلي وعمليات المعلومات؛ بولندا - معهد علم التحكم الآلي التطبيقي، معهد البوليتكنيك (وارسو)؛ بلغاريا - معهد علم التحكم الآلي التقني. تشيكوسلوفاكيا - معهد نظرية المعلومات والأتمتة. تتم مناقشة العمل في مجال الكيمياء الحيوية في المؤتمرات التي تعقد بانتظام. يُعقد في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ما يلي: مؤتمرات عموم الاتحاد حول الإلكترونيات الإلكترونية (موسكو)، مؤتمرات عموم الاتحاد حول علم التحكم الآلي العصبي (روستوف أون دون)؛ في الولايات المتحدة الأمريكية: ندوات وطنية حول الإلكترونيات الإلكترونية؛ في ألمانيا: مؤتمرات حول علم التحكم الآلي؛ المؤتمرات الدولية: في علم التحكم الآلي (نامور)، ولكن في علم التحكم الآلي الطبي (أمستردام)، في علم التحكم الآلي الحيوي (لايبزيغ)، في التحكم الآلي (IFAC).

مقبول بشكل عام مناهجلا يوجد تدريب للمتخصصين في مجال علم الأحياء، لكن عددا من الجامعات والجامعات نظمت دورات خاصة وأجرت أعمالا بحثية للطلاب. وتشمل هذه جامعات دنيبروبيتروفسك وفيلنيوس وروستوف ولينينغراد وموسكو؛ معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا، معهد موسكو الطبي الأول، معهد لينينغراد للفنون التطبيقية.

فهرس:الالكترونيات الحيوية، أد. آي بيرجا وآخرون، م، 1965؛ الإلكترونيات، الفهرس الببليوغرافي للغة الروسية و الأدب الأجنبي 1958 - 1968، شركات. T. N. Anisimova، M.، 1971؛ بونجارد م. م. مشكلة الاعتراف، م.، 1967؛ وينر ن. علم التحكم الآلي والمجتمع، عبر. من الإنجليزية، م.، 1958؛ جليزر V. D. آليات الاعتراف الصور المرئية، M.-L.، 1966، ببليوجر.؛ Deitch S. نماذج الجهاز العصبي، العابرة. من الإنجليزية، م.، 1970، ببليوجر. جيراردين إل. بيونيكس، عبر. من الفرنسية، م.، 1971؛ Mil-sum D. تحليل أنظمة المكافحة البيولوجية، عبر. من الإنجليزية، م.، 1968، ببليوجر. Pozin N.V. نمذجة الهياكل العصبية، M.، 1970، ببليوجر.

آي إيه ليوبينسكي.

إنشاء نموذج في الكترونيات- هذا نصف المعركة. لحل معين مشكلة عمليةمن الضروري ليس فقط التحقق من وجود خصائص النموذج محل الاهتمام للممارسة، ولكن أيضًا تطوير طرق حساب الخصائص التقنية المحددة مسبقًا للجهاز، وتطوير طرق التوليف التي تضمن تحقيق المؤشرات المطلوبة في المشكلة .

ولهذا السبب كثير الكترونيةالنماذج، قبل أن تتلقى التنفيذ الفني، تبدأ حياتها على جهاز الكمبيوتر. يتم إنشاء وصف رياضي للنموذج. ويتم تجميع برنامج كمبيوتر منه - نموذج الكتروني. باستخدام نموذج الكمبيوتر هذا، يمكن معالجة المعلمات المختلفة في وقت قصير ويمكن التخلص من عيوب التصميم.

هذا صحيح، على أساس البرمجيات النمذجةكقاعدة عامة، تحليل ديناميكيات عمل النموذج؛ أما بالنسبة للبناء الفني الخاص للنموذج، فإن هذا العمل مهم بلا شك، ولكن الحمل المستهدف مختلف. الشيء الرئيسي فيها هو العثور على أفضل أساس يمكن من خلاله إعادة إنشاء الخصائص الضرورية للنموذج بشكل أكثر كفاءة ودقة. تراكمت في الكترونياتخبرة عملية النمذجةالأنظمة المعقدة للغاية لها أهمية علمية عامة. لقد أصبح عدد كبير من أساليبها الإرشادية، الضرورية للغاية في أعمال من هذا النوع، منتشرة بالفعل على نطاق واسع لحلها مهام مهمةالفيزياء التجريبية والتقنية، المشكلات الاقتصادية، مشكلات تصميم أنظمة اتصالات متفرعة متعددة المراحل، إلخ.

اليوم للإلكترونيات الإلكترونية عدة اتجاهات.

تدرس الإلكترونيات المعمارية والإنشائية قوانين تكوين وتكوين الأنسجة الحية، وتحلل الأنظمة الهيكلية للكائنات الحية على مبدأ توفير المواد والطاقة وضمان الموثوقية. تدرس شركة نيوروبيونيكس عمل الدماغ وتستكشف آليات الذاكرة. الأعضاء الحسية للحيوانات، وآليات التفاعل الداخلي معها بيئةسواء في الحيوانات أو النباتات.

من الأمثلة الصارخة على الإلكترونيات المعمارية والإنشائية التشابه الكامل لبنية سيقان الحبوب والمباني الشاهقة الحديثة. سيقان نباتات الحبوب قادرة على تحمل الأحمال الثقيلة دون أن تنكسر تحت وطأة الإزهار. إذا ثنيتهم ​​الريح نحو الأرض، فإنهم يستعيدون وضعهم الرأسي بسرعة. ما هو السر؟ اتضح أن هيكلها يشبه تصميم أنابيب المصانع الحديثة الشاهقة - وهو أحد أحدث الإنجازات الهندسية. كلا الهيكلين مجوفان. تعمل خيوط الصلبة في جذع النبات كتعزيز طولي. الأجزاء الداخلية من السيقان عبارة عن حلقات من الصلابة. توجد فراغات عمودية بيضاوية على طول جدران الساق. جدران الأنابيب لها نفس حل التصميم. يتم لعب دور التعزيز الحلزوني الموجود خارج الأنبوب في جذع نباتات الحبوب بواسطة الجلد الرقيق. ومع ذلك، توصل المهندسون إلى حلهم البناء بمفردهم، دون "النظر" إلى الطبيعة. تم الكشف عن هوية الهيكل في وقت لاحق.

في السنوات الأخيرة، أكدت الإلكترونيات الإلكترونية أن معظم الاختراعات البشرية قد حصلت بالفعل على "براءة اختراع" بطبيعتها. اختراع القرن العشرين، مثل السوستة والفيلكرو، تم على أساس هيكل ريشة الطائر. توفر اللحى الريشية ذات الطلبات المختلفة والمجهزة بخطافات قبضة موثوقة.

بدأ المهندسون المعماريون الإسبان المشهورون إم آر سيرفيرا وجي. بلوز، وهم من أتباع الإلكترونيات الإلكترونية النشطين، البحث في "الهياكل الديناميكية" في عام 1985، وفي عام 1991 قاموا بتنظيم "جمعية دعم الابتكار في الهندسة المعمارية". قامت مجموعة تحت قيادتهم، والتي ضمت مهندسين معماريين ومهندسين ومصممين وعلماء أحياء وعلماء نفس، بتطوير مشروع "Vertical Bionic Tower City". في غضون 15 عامًا، يجب أن تظهر مدينة برجية في شنغهاي (وفقًا للعلماء، خلال 20 عامًا، يمكن أن يصل عدد سكان شنغهاي إلى 30 مليون شخص). تم تصميم المدينة البرجية لاستيعاب 100 ألف شخص، ويعتمد المشروع على “مبدأ البناء بالخشب”.

وسيكون برج المدينة على شكل شجرة سرو بارتفاع 1128 م، ومحيط قاعدته 133 × 100 م، وعند أوسع نقطة 166 × 133 م، وسيتكون البرج من 300 طابق تقع في 12 قطعة عمودية من 80 طابقا. توجد بين الكتل أرضيات ذراع التسوية، والتي تعمل كهيكل داعم لكل مستوى من مستويات الكتلة. يوجد داخل الكتل منازل بارتفاعات مختلفة مع حدائق عمودية. يشبه هذا التصميم المتقن هيكل الفروع والتاج الكامل لشجرة السرو. سيقف البرج على أساس كومة وفقًا لمبدأ الأكورديون، الذي لا يتم دفنه، ولكنه يتطور في كل الاتجاهات مع ارتفاعه - على غرار كيفية تطور نظام جذر الشجرة. يتم تقليل تقلبات الرياح في الطوابق العليا إلى الحد الأدنى: يمر الهواء بسهولة عبر هيكل البرج. ولتغطية البرج سيتم استخدام مادة بلاستيكية خاصة تحاكي السطح المسامي للجلد. إذا نجح البناء، فمن المخطط بناء العديد من مدن البناء هذه.

في الالكترونيات المعمارية والإنشائية اهتمام كبيرمكرس لتقنيات البناء الجديدة. على سبيل المثال، في مجال تطوير كفاءة وخالية من النفايات تقنيات البناء اتجاه واعدهو إنشاء هياكل الطبقات. الفكرة مستعارة من الرخويات في أعماق البحار. وتتكون أصدافها المتينة، مثل تلك الموجودة في أذن البحر المنتشرة على نطاق واسع، من صفائح صلبة وناعمة بالتناوب. عندما تتشقق الصفيحة الصلبة، يتم امتصاص التشوه بواسطة الطبقة الناعمة ولا يمتد التشقق إلى أبعد من ذلك. يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية لتغطية السيارات.

المجالات الرئيسية للإلكترونيات العصبية هي دراسة الجهاز العصبي للإنسان والحيوان ونمذجة الخلايا العصبية والخلايا العصبية والشبكات العصبية. وهذا يجعل من الممكن تحسين وتطوير التكنولوجيا الإلكترونية والكمبيوتر.

يتمتع الجهاز العصبي للكائنات الحية بعدد من المزايا مقارنة بأحدث نظائره التي اخترعها الإنسان:

الإدراك المرن معلومات خارجيةبغض النظر عن الشكل الذي يأتي به (الكتابة اليدوية، الخط، اللون، الجرس، وما إلى ذلك).

موثوقية عالية: الأنظمة التقنيةوهي تفشل عندما يتعطل جزء أو أكثر من الأجزاء، ويظل الدماغ فعالا حتى عندما تموت مئات الآلاف من الخلايا.

مصغر. على سبيل المثال، جهاز ترانزستور يحتوي على نفس عدد العناصر الموجودة في الدماغ البشري سيشغل حجمًا يبلغ حوالي 1000 متر مكعب، بينما يشغل دماغنا حجمًا قدره 1.5 ديسيمتر مكعب.

كفاءة الطاقة - الفرق واضح بكل بساطة.

درجة عالية من التنظيم الذاتي - التكيف السريع مع المواقف الجديدة والتغيرات في برامج النشاط.

برج ايفل والظنبوب

بمناسبة الذكرى المئوية للثورة الفرنسية، تم تنظيم معرض عالمي في باريس. على أراضي هذا المعرض تم التخطيط لبناء برج يرمز إلى العظمة الثورة الفرنسية، وأحدث التطورات في مجال التكنولوجيا. تم تقديم أكثر من 700 مشروع للمسابقة، وقد تم الاعتراف بالأفضل كمشروع لمهندس الجسور ألكسندر غوستاف إيفل. في نهاية القرن التاسع عشر، أذهل البرج، الذي سمي على اسم منشئه، العالم كله بتخرمه وجماله. أصبح البرج الذي يبلغ ارتفاعه 300 متر رمزًا لباريس. وترددت شائعات بأن البرج بني وفق رسومات عالم عربي غير معروف. وفقط بعد أكثر من نصف قرن، توصل علماء الأحياء والمهندسون إلى اكتشاف غير متوقع: التصميم برج ايفليكرر تمامًا بنية الظنبوب، والتي يمكنها بسهولة تحمل وزن جسم الإنسان. حتى الزوايا بين الأسطح الحاملة تتطابق. وهذا مثال جيد آخر الكترونياتفي العمل.

لقد تبنى الإنسان الكثير من الطبيعة، إن لم يكن كل شيء. القدرة على إشعال النار، والاختباء في حفرة من سوء الأحوال الجوية، وتخزين الطعام في الاحتياطي، والتمويه بالبيئة والعديد من الأشياء الأخرى التي عرفناها منذ فترة طويلة حتى أننا لم نعد نفكر حتى في ظهورها في حياتنا.

لكنه موجود علم كامل- الإلكترونيات الإلكترونية - الهدف منها هو جعل العالم البشري أكثر ملاءمة، وذلك باستخدام التكنولوجيا التي تم إنشاؤها عن طريق التجسس على الطبيعة الحية.

يعتبر ليوناردو دافنشي والد الإلكترونيات الإلكترونية. كان هو الذي قرر لأول مرة صنع آلة طيران مستوحاة من طيران الطيور. وقبله كان هناك أيضًا إيكاروس الموصوف في الأساطير اليونانية القديمة. لكن هذا مجرد حلم، لكن المخترع الأسطوري قرر أن يحققه. لقد نجت رسوماته التي تحتوي على جميع أنواع المخططات الخاصة بجهاز دولاب الموازنة حتى يومنا هذا. صحيح أن اختراعه لم ينجح قط، ولكن تم اتخاذ الخطوة الأولى. وحدثت الولادة الرسمية للإلكترونيات الإلكترونية كعلم في عام 1960. ثم أقيمت الندوة الأولى حول هذا الموضوع.

منذ ذلك الحين، وبفضل الإلكترونيات الإلكترونية، ظهرت العديد من الأشياء الرائعة في حياتنا. الأكثر إثارة للاهتمام منهم:

يعتمد تصميم برج إيفل الشهير، رمز باريس، على مبدأ بنية العظام البشرية. أخذ المهندس المعماري إيفل فكرته منه الأعمال العلميةأستاذ التشريح هيرمان فون ماير، الذي درس بنية الهيكل العظمي.

قفل الفيلكرو مستوحى أيضًا من الطبيعة. غالبًا ما كان جورج دي ميسترال يمشي مع كلبه. لقد أحب حيوانه الأليف، لكنه كان منزعجًا للغاية عندما اضطر إلى تمشيط أشواك الديدان من فروه. قرر المهندس دراسة هذا النبات بمزيد من التفصيل والتخلص من مشكلته، وتوصل إلى إحدى طرق التثبيت الأكثر ملاءمة.

المباني الشاهقة الحديثة التي يعيش فيها معظمنا تنسخ تمامًا بنية سيقان الحبوب.

ستولنيكوف مكسيم

عمل بحثي حول موضوع "الإلكترونيات - علم أعظم الاحتمالات"

تحميل:

معاينة:

المؤتمر العلمي والعملي الإقليمي

في إطار المنتدى الإقليمي للشباب

"المستقبل نحن!"

اتجاه العلوم الطبيعية (الفيزياء والأحياء)

العمل البحثي حول هذا الموضوع

"الإلكترونيات - علم أعظم الاحتمالات"

المؤسسة التعليمية للميزانية البلدية "المدرسة المنظمة رقم 7" في بتروفسك بمنطقة ساراتوف

القادة:

فيليانينا أولغا ألكسندروفنا،

مدرس كيمياء وأحياء

جيراسيموفا ناتاليا أناتوليفنا,

مدرس الرياضيات والفيزياء،

بتروفسك

أبريل 2014

1. المقدمة ص 3-4
2. من العصور القديمة إلى الحداثة. ص 5-6
3. أقسام البيونيكس:

3.1. الالكترونيات المعمارية والإنشائية. ص 6-8

3.2. الميكانيكا الحيوية. الصفحات 8-12

3.3. نيوروبيونيكس. ص 13-14

4. الأشياء الصغيرة العظيمة، "تُرى من الطبيعة". ص 14-15

5. الخاتمة صفحة 16

6. الأدب وموارد الإنترنت المستخدمة. الصفحة 16

طائر -

نشيط

وفقا للقانون الرياضي

أداة،

للقيام بذلك،

في قوة الإنسان..

ليوناردو دافنشي.

هل ترغب في التحليق فوق السيارات بقفزة واحدة، والتحرك مثل Spider-Man، ورصد الأعداء على بعد عدة كيلومترات، وثني العوارض الفولاذية بيديك؟ يجب أن نفترض أن ذلك نعم، ولكن للأسف هذا غير واقعي. الامر غير واقعي في الوقت الحالي..

منذ خلق العالم، اهتم الإنسان بأشياء كثيرة: لماذا يبتل الماء، ولماذا يتبع النهار الليل، ولماذا نشم رائحة الزهور، وما إلى ذلك. وبطبيعة الحال، حاول الإنسان إيجاد تفسير لذلك. ولكن كلما تعلم أكثر، ظهرت أسئلة أكثر في ذهنه: هل يستطيع الإنسان أن يطير مثل الطائر، أو يسبح مثل السمكة، وكيف "تعرف" الحيوانات اقتراب العاصفة، أو زلزال وشيك، أو ثوران بركاني قادم. هل من الممكن خلق الذكاء الاصطناعي؟

هناك الكثير من أسئلة "لماذا"، وفي كثير من الأحيان لا يتم تفسير هذه الأسئلة بشكل علمي، مما يؤدي إلى ظهور الخيال والخرافات. للقيام بذلك عليك أن يكون لديك معرفة جيدةفي العديد من المجالات: الفيزياء والكيمياء وعلم الفلك والأحياء والجغرافيا والبيئة والرياضيات والتكنولوجيا والطب والفضاء.

هل هناك علم يجمع بين كل شيء ويستطيع أن يجمع بين المتناقضات؟ اتضح أنه موجود!

غرض بحثي - علم الإلكترونيات الحيوية - " BIO Logia" و"Tech NIKA".

الغرض من العمل البحثي:ضرورة ظهور علم الإلكترونيات الحيوية وإمكانياته وحدود تطبيقه.

للقيام بذلك، يمكنك وضع صفمهام:

1. اكتشف ما هي "الإلكترونيات الإلكترونية".

2. تتبع تاريخ تطور علم “الإلكترونيات”: من القديم إلى الحداثة وعلاقته بالعلوم الأخرى.

3. التعرف على الأقسام الرئيسية للإلكترونيات.

4. ما نحتاج أن نشكر الطبيعة عليه: الإمكانيات المفتوحة وأسرار الأجهزة الإلكترونية.

طرق البحث:

نظري:

- دراسة المقالات العلمية والأدبيات حول هذا الموضوع.

عملي:

ملاحظة؛

تعميم.

أهمية عملية.

أعتقد أن عملي سيكون مفيدًا ومثيرًا للاهتمام لمجموعة واسعة من الطلاب والمعلمين، لأننا جميعًا نعيش في الطبيعة وفقًا للقوانين التي أنشأتها. يجب على الشخص أن يتقن المعرفة بمهارة فقط من أجل ترجمة جميع تلميحات الطبيعة إلى التكنولوجيا وكشف أسرارها.

من العصور القديمة إلى العصر الحديث

إن الإلكترونيات الحيوية، وهو علم تطبيقي يدرس إمكانية الجمع بين الكائنات الحية والأجهزة التقنية، يتطور اليوم بوتيرة سريعة للغاية.

إن الرغبة في الحصول على قدرات متفوقة على تلك التي تمنحنا إياها الطبيعة تكمن في أعماق كل شخص - أي مدرب لياقة بدنية أو جراحة تجميلية. تتمتع أجسامنا بقدرة مذهلة على التكيف، ولكن هناك بعض الأشياء التي لا يمكنها القيام بها. على سبيل المثال، نحن لا نعرف كيفية التحدث مع أولئك الذين هم خارج نطاق السمع، ونحن غير قادرين على الطيران. ولهذا السبب نحتاج إلى الهواتف والطائرات. للتعويض عن عيوبهم، استخدم الناس منذ فترة طويلة أجهزة "خارجية" مختلفة، ولكن مع تطور العلم، أصبحت الأدوات أصغر تدريجياً وأصبحت أقرب إلينا.

بالإضافة إلى ذلك، يعلم الجميع أنه إذا حدث شيء ما لجسده، فسيقوم الأطباء بإجراء "إصلاحات" باستخدام أحدث التقنيات الطبية.

إذا جمعنا هذين المفهومين البسيطين معًا، فيمكننا الحصول على فكرة الخطوة التاليةالتطور البشري. في المستقبل، لن يتمكن الأطباء من استعادة الكائنات الحية "التالفة" أو "العاطلة عن العمل" فحسب، بل سيبدأون في تحسين الأشخاص بنشاط، مما يجعلهم أقوى وأسرع مما تمكنت الطبيعة من إدارته. هذا هو بالضبط جوهر الإلكترونيات الإلكترونية، واليوم نقف على عتبة ظهور نوع جديد من الأشخاص. وربما يصبح أحدنا كذلك..

يعتبر ليوناردو دافنشي سلف الإلكترونيات الإلكترونية. استندت رسوماته ومخططاته الخاصة بالطائرات إلى هيكل جناح الطائر. في عصرنا، وفقا لرسومات ليوناردو دا فينشي، تم تنفيذ النمذجة مرارا وتكرارا ornithoptera (من اليونانية órnis، الجنس órnithos - طائر وpterón - جناح)،دولاب الموازنة وهي طائرة أثقل من الهواء ولها أجنحة ترفرف). ومن بين الكائنات الحية، تستخدم الطيور، على سبيل المثال، حركات رفرفة أجنحتها للطيران.

من بين العلماء المعاصرين يمكن تسمية اسم Osip M. R. Delgado.

وبمساعدة أجهزته اللاسلكية الإلكترونية، درس الخصائص العصبية والجسدية للحيوانات. وعلى أساسها حاولت تطوير خوارزميات للتحكم في الكائنات الحية.

الكترونيات (من الكلمة اليونانية Biōn - عنصر الحياة، حرفيًا - العيش)، وهو علم يحد علم الأحياء والتكنولوجيا، ويحل المشكلات الهندسية بناءً على نمذجة البنية والوظائف الحيوية للكائنات الحية. ترتبط الإلكترونيات ارتباطًا وثيقًا بالبيولوجيا والفيزياء والكيمياء وعلم التحكم الآلي و العلوم الهندسية- الإلكترونيات والملاحة والاتصالات والشؤون البحرية وما إلى ذلك /BSE.1978/

تعتبر السنة الرسمية لميلاد الإلكترونيات الإلكترونية هي 1960 اختار علماء الإلكترونيات مشرطًا ومكواة لحام، متصلتين بعلامة متكاملة، كشعار لهم، وشعارهم هو “النماذج الأولية الحية هي مفتاح التكنولوجيا الجديدة».

كثير نماذج الكترونيةقبل أن يتلقوا تجسيدًا تقنيًا، يبدأون حياتهم على جهاز كمبيوتر، حيث يتم تجميع برنامج كمبيوتر - نموذج إلكتروني.

اليوم للإلكترونيات الإلكترونية عدة اتجاهات.

أقسام البيونيكس

1. الالكترونيات المعمارية والإنشائية.

مثال صارخ على الإلكترونيات المعمارية والإنشائية - كاملتشبيه هيكل سيقان الحبوبوالمباني الشاهقة الحديثة. سيقان نباتات الحبوب قادرة على تحمل الأحمال الثقيلة دون أن تنكسر تحت وطأة الإزهار. إذا ثنيتهم ​​الريح نحو الأرض، فإنهم يستعيدون وضعهم الرأسي بسرعة. ما هو السر؟ اتضح أن هيكلها يشبه تصميم المباني الشاهقة الحديثة.أنابيب المصنع - من أحدث إنجازات الفكر الهندسي.

المهندسون المعماريون الإسبان المشهورون م.ر. سيرفيرا وH. بلوز، من أتباع الأجهزة الإلكترونية النشطة، بدأوا البحث في عام 1985 “ الهياكل الديناميكية"، وفي عام 1991 قاموا بتنظيم "جمعية دعم الابتكار في الهندسة المعمارية". قامت مجموعة تحت قيادتهم، والتي ضمت مهندسين معماريين ومهندسين ومصممين وعلماء أحياء وعلماء نفس، بتطوير المشروع "مدينة برج الكترونية عمودية" في غضون 15 عامًا، يجب أن تظهر مدينة برجية في شنغهاي (وفقًا للعلماء، خلال 20 عامًا، يمكن أن يصل عدد سكان شنغهاي إلى 30 مليون شخص). تم تصميم المدينة البرجية لاستيعاب 100 ألف شخص، ويعتمد المشروع على “مبدأ البناء بالخشب”.

سيكون للمدينة البرجية الشكلشجرة السرو يبلغ ارتفاع البرج 1128 مترًا، ويبلغ محيطه عند القاعدة 133 × 100 مترًا، وعند أوسع نقطة 166 × 133 مترًا، وسيتكون البرج من 300 طابق، وسيتم وضعها في 12 قطعة رأسية بارتفاع 80 طابقًا.

بمناسبة الذكرى المئوية للثورة الفرنسية، تم تنظيم معرض عالمي في باريس. على أراضي هذا المعرض تم التخطيط لبناء برج يرمز إلى عظمة الثورة الفرنسية و أخر الانجازاتتكنولوجيا. تم تقديم أكثر من 700 مشروع للمسابقة، وقد تم الاعتراف بالأفضل كمشروع لمهندس الجسور ألكسندر غوستاف إيفل. في نهاية القرن التاسع عشر، أذهل البرج، الذي سمي على اسم منشئه، العالم كله بتخرمه وجماله. أصبح البرج الذي يبلغ ارتفاعه 300 متر رمزًا لباريس. وترددت شائعات بأن البرج بني وفق رسومات عالم عربي غير معروف. وفقط بعد أكثر من نصف قرن، توصل علماء الأحياء والمهندسون إلى اكتشاف غير متوقع: التصميمبرج ايفل يكرر بالضبط هيكل الكبيرالساق ، تحمل الوزن بسهولة جسم الإنسان. حتى الزوايا بين الأسطح الحاملة تتطابق. هذا هو واحد آخر مثال توضيحيالالكترونيات في العمل.

في الإلكترونيات المعمارية والإنشائية، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لتقنيات البناء الجديدة. على سبيل المثال، في مجال تطوير تقنيات البناء الفعالة والخالية من النفايات، فإن الإبداع هو الاتجاه الواعدالهياكل الطبقية. الفكرة مأخوذة منالرخويات في أعماق البحار. وتتكون أصدافها المتينة، مثل تلك الموجودة في أذن البحر المنتشرة على نطاق واسع، من صفائح صلبة وناعمة بالتناوب. عندما تتشقق الصفيحة الصلبة، يتم امتصاص التشوه بواسطة الطبقة الناعمة ولا يمتد التشقق إلى أبعد من ذلك. يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية لتغطية السيارات.

2. الميكانيكا الحيوية

محددات الطبيعة. البارومترات الحية وأجهزة قياس الزلازل.

البحث الأكثر تقدمًا في مجال الإلكترونيات الإلكترونية هو تطوير الوسائل البيولوجية للكشف والملاحة والتوجيه؛ مجموعة من الدراسات المتعلقة بنمذجة وظائف وهياكل الدماغ لدى الحيوانات العليا والبشر؛ إنشاء أنظمة التحكم الكهربية الحيوية والبحث عن مشكلة "الإنسان والآلة". ترتبط هذه المناطق ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض. لماذا تتقدم الطبيعة كثيرًا على الإنسان عند المستوى الحالي للتطور التكنولوجي؟

من المعروف منذ زمن طويل أن الطيور والأسماك والحشرات تتفاعل بحساسية ودقة شديدة مع تغيرات الطقس. تنذر رحلة السنونو المنخفضة بعاصفة رعدية. ومن خلال تراكم قناديل البحر بالقرب من الشاطئ، سيعرف الصيادون أنه يمكنهم الذهاب للصيد، وسيكون البحر هادئًا.

الحيوانات - "المناظر الحيوية"بطبيعتها تتمتع بـ "أجهزة" فريدة فائقة الحساسية. إن مهمة الإلكترونيات الإلكترونية ليست فقط العثور على هذه الآليات، ولكن أيضًا فهم عملها وإعادة إنشائها الدوائر الإلكترونيةوالأجهزة والهياكل.

إن دراسة نظام الملاحة المعقد للأسماك والطيور، الذي يغطي آلاف الكيلومترات أثناء الهجرات والعودة دون خطأ إلى أماكنها للتفريخ والشتاء وتربية الكتاكيت، يساهم في تطوير أنظمة التتبع والتوجيه والتعرف على الأشياء شديدة الحساسية.

تمتلك العديد من الكائنات الحية أنظمة تحليلية لا يمتلكها البشر. على سبيل المثال، لدى الجنادب حديبة في الجزء الثاني عشر من قرون الاستشعار التي تستشعر الأشعة تحت الحمراء. تمتلك أسماك القرش والشفنينيات قنوات على الرأس وفي الجزء الأمامي من الجسم يمكنها إدراك التغيرات في درجات الحرارة بمقدار 0.10 درجة مئوية. ولدى القواقع والنمل والنمل الأبيض أجهزة تستشعر الإشعاع المشع. يتفاعل الكثير منها مع التغيرات في المجال المغناطيسي (خاصة الطيور والحشرات التي تقوم بهجرات لمسافات طويلة). البوم والخفافيش والدلافين والحيتان ومعظم الحشرات تدرك الاهتزازات تحت الحمراء والموجات فوق الصوتية. تتفاعل عيون النحلة مع الأشعة فوق البنفسجية، بينما تتفاعل عيون الصرصور مع الأشعة تحت الحمراء.

يكتشف عضو الأفعى الجرسية الحساس للحرارة تغيرات درجة الحرارة بمقدار 0.0010 درجة مئوية؛ يدرك الجهاز الكهربائي للأسماك (الأشعة، والأنقليس الكهربائي) جهدًا قدره 0.01 ميكروفولت، وتتفاعل عيون العديد من الحيوانات الليلية مع كمية واحدة من الضوء، وتستشعر الأسماك تغيرًا في تركيز المادة في الماء بمقدار 1 ملجم/م3 (=1) ميكروغرام/لتر).

هناك العديد من أنظمة التوجيه المكاني التي لم تتم دراسة بنيتها بعد: النحل والدبابير موجهة جيدًا بواسطة الشمس، والفراشات الذكور (على سبيل المثال، عين الطاووس الليلي، عثة الصقر ذات رأس الموت، وما إلى ذلك) تجد أنثى في مسافة 10 كم. تسبح السلاحف البحرية والعديد من الأسماك (ثعابين البحر وسمك الحفش وسمك السلمون) عدة آلاف من الكيلومترات من شواطئها الأصلية وتعود بشكل لا لبس فيه لتضع بيضها وتضع بيضها في نفس المكان الذي بدأت فيه حياتها. مسار الحياة. من المفترض أن لديهم نظامين للتوجيه - بعيد بالنجوم والشمس، وقريب بالرائحة (كيمياء المياه الساحلية).

الخفافيش، كقاعدة عامة، صغيرة، ولنكن صادقين، بالنسبة للكثيرين منا مخلوقات مزعجة وحتى مثيرة للاشمئزاز. لكن حدث أن تم معاملتهم بالتحيز، وهو أساس ذلك، كقاعدة عامة أنواع مختلفةالأساطير والمعتقدات التي تطورت عندما كان الناس يؤمنون بالأرواح والأرواح الشريرة.

يعد الخفاش كائنًا فريدًا لعلماء الصوتيات الحيوية. يمكنها التنقل بحرية تامة في الظلام الدامس، دون الاصطدام بالعوائق. علاوة على ذلك، وجود ضعف البصر، يكتشف الخفاش الحشرات الصغيرة ويصطادها أثناء الطيران، ويميز البعوض الطائر عن البقعة التي تندفع في مهب الريح، والحشرة الصالحة للأكل من الخنفساء التي لا طعم لها.

لأول مرة هذا قدرة غير عاديةأصبح العالم الإيطالي لازارو سبالانزاني مهتمًا بالخفافيش في عام 1793. في البداية حاول معرفة الطرق التي تجد بها الحيوانات المختلفة طريقها في الظلام. تمكن من إثبات: البوم وغيرها من الكائنات الليلية ترى جيدًا في الظلام. صحيح أنهم أيضًا، في ظلام دامس، يصبحون عاجزين، كما اتضح. ولكن عندما بدأ تجاربه على الخفافيش، اكتشف أن مثل هذا الظلام الدامس لم يكن عائقًا أمامها. ثم ذهب سبالانزاني إلى أبعد من ذلك: لقد حرم ببساطة العديد من الخفافيش من بصرهم. و ماذا؟ ولم يغير هذا شيئًا في سلوكهم؛ فقد كانوا ممتازين في صيد الحشرات مثل المبصرين. اقتنع سبالانزاني بهذا عندما فتح معدة فئران التجارب.

نما الاهتمام بالغموض. خاصة بعد أن تعرف سبالانزاني على تجارب عالم الأحياء السويسري تشارلز جورين، الذي توصل في عام 1799 إلى استنتاج مفاده أن الخفافيش يمكنها الاستغناء عن الرؤية، ولكن أي ضرر خطير في السمع يكون قاتلاً بالنسبة لها. بمجرد أن قاموا بسد آذانهم بأنابيب نحاسية خاصة، بدأوا في الاصطدام بشكل أعمى وعشوائي بجميع العقبات التي ظهرت في طريقهم. إلى جانب ذلك، أظهر عدد من التجارب المختلفة أن الاضطرابات في عمل أجهزة الرؤية واللمس والشم والذوق ليس لها أي تأثير على طيران الخفافيش.

كانت تجارب سبالانزاني مثيرة للإعجاب بلا شك، لكن من الواضح أنها كانت سابقة لعصرها. لم يتمكن سبالانزاني من الإجابة على السؤال الرئيسي والصحيح علميًا: إن لم يكن السمع أو الرؤية، فما الذي يساعد الخفافيش في هذه الحالة على التنقل جيدًا في الفضاء؟

في ذلك الوقت، لم يكونوا يعرفون شيئًا عن الموجات فوق الصوتية، أو أن الحيوانات يمكن أن يكون لديها بعض أعضاء (أنظمة) الإدراك الأخرى، وليس فقط الأذنين والعينين. بالمناسبة، بهذه الروح حاول البعض تفسيرها تجارب علميةسبالانزاني: يقولون أن الخفافيش لديها حاسة اللمس الدقيقة، والتي تقع أعضائها، على الأرجح، في أغشية أجنحتها...

وكانت النتيجة النهائية أن تجارب سبالانزاني منسية لفترة طويلة. فقط في عصرنا هذا، بعد أكثر من مائة عام، تم حل ما يسمى "مشكلة الخفافيش السبالانزانية"، كما أطلق عليها العلماء أنفسهم. أصبح هذا ممكنًا بفضل ظهور أدوات بحثية جديدة تعتمد على الإلكترونيات.

تمكن الفيزيائي ج. بيرس من جامعة هارفارد من اكتشاف أن الخفافيش تصدر أصواتًا تتجاوز عتبة السمع للأذن البشرية.

العناصر الديناميكية الهوائية.

قام مؤسس الديناميكا الهوائية الحديثة N. E. Zhukovsky بدراسة آلية طيران الطيور والظروف التي تسمح لها بالارتفاع في الهواء بعناية. وعلى أساس دراسة طيران الطيور ظهر الطيران.

تمتلك الحشرات آلات طيران أكثر تقدمًا في الطبيعة. من حيث كفاءة الطيران السرعة النسبيةوالقدرة على المناورة ليس لها مثيل في الطبيعة الحية. فكرة الخلق الطائرات، والتي من شأنها أن تقوم على مبدأ طيران الحشرات، في انتظار إذنها. لمنع حدوث اهتزازات ضارة أثناء الطيران، تحتوي الحشرات سريعة الطيران على سماكة كيتينية في نهايات أجنحتها. يستخدم مصممو الطائرات الآن أجهزة مماثلة لأجنحة الطائرات، وبالتالي القضاء على خطر الاهتزاز.

الدفع النفاث.

يعد الدفع النفاث المستخدم في الطائرات والصواريخ والمركبات الفضائية من سمات رأسيات الأرجل - الأخطبوطات والحبار والحبار. يعد الدفع النفاث للحبار ذا أهمية كبيرة للتكنولوجيا. في جوهر الأمر، لدى الحبار آليتان مختلفتان للدفع بشكل أساسي. وعندما يتحرك ببطء، فإنه يستخدم زعنفة كبيرة على شكل ماسة تنحني بشكل دوري. للحصول على رمية سريعة، يستخدم الحيوان الدفع النفاث. الأنسجة العضلية - يحيط الوشاح بجسم الرخويات من جميع الجوانب، ويشكل حجمه ما يقرب من نصف حجم جسمه. باستخدام طريقة السباحة النفاثة، يمتص الحيوان الماء إلى تجويف الوشاح من خلال فجوة الوشاح. يتم إنشاء حركة الحبار عن طريق رمي تيار من الماء عبر فوهة ضيقة (قمع). هذه الفوهة مزودة بصمام خاص، ويمكن للعضلات تدويره، وبالتالي تغيير اتجاه الحركة. نظام الدفع لدى الحبار اقتصادي للغاية، فبفضله يمكن أن تصل سرعته إلى 70 كم/ساعة، ويعتقد بعض الباحثين أنها تصل إلى 150 كم/ساعة.

الطائرة المائية شكل الجسم يشبه الدلفين. الطائرة الشراعية جميلة وتتحرك بسرعة، ولديها القدرة على اللعب بشكل طبيعي في الأمواج مثل الدلفين، وهو يلوح بزعنفته. الجسم مصنوع من مادة البولي كربونات. المحرك قوي جدا. تم بناء أول دولفين من هذا النوع بواسطة شركة Innespace في عام 2001.

خلال الحرب العالمية الأولى الأسطول الإنجليزيحمل خسائر فادحةبسبب الغواصات الألمانية. وكان من الضروري معرفة كيفية اكتشافها وتتبعها. وقد تم إنشاء أجهزة خاصة لهذا الغرض.الهيدروفونات. وكان من المفترض أن تجد هذه الأجهزة الغواصاتالعدو من ضجيج المراوح. تم تركيبها على السفن، ولكن أثناء تحرك السفينة، تسببت حركة الماء في فتحة استقبال الهيدروفون في حدوث ضوضاء طغت على ضجيج الغواصة. اقترح الفيزيائي روبرت وود أن يتعلم المهندسون... من الفقمات، التي تسمع جيدًا عندما تتحرك في الماء. ونتيجة لذلك، تم تشكيل ثقب استقبال الهيدروفون الأذنالختم، وبدأت السماعات المائية في "السماع" حتى بأقصى سرعة للسفينة.

3. نيوروبيونيكس.

من هو الصبي الذي لن يكون مهتمًا بلعب دور الروبوتات أو مشاهدة فيلم عن Terminator أو Wolverine؟ أكثر علماء الإلكترونيات تفانيًا هم المهندسون الذين يصممون الروبوتات. هناك وجهة نظر مفادها أن الروبوتات لن تكون قادرة على العمل بفعالية في المستقبل إلا إذا كانت مشابهة للبشر قدر الإمكان. ينطلق مطورو الإلكترونيات الإلكترونية من حقيقة أن الروبوتات سيتعين عليها العمل في الظروف الحضرية والمنزلية، أي في بيئة "إنسانية" بها سلالم وأبواب وعوائق أخرى ذات حجم معين. لذلك، على الأقل، يجب أن تتوافق مع الشخص من حيث الحجم ومن حيث مبادئ الحركة. بمعنى آخر، يجب أن يكون للروبوت أرجل، والعجلات والمسارات وما إلى ذلك ليست مناسبة على الإطلاق للمدينة. ومن الذي يجب أن ننسخ تصميم الأرجل إن لم يكن من الحيوانات؟ روبوت مصغر يبلغ طوله حوالي 17 سم وله ستة أرجل (سداسي الأرجل) من جامعة ستانفورد يجري بالفعل بسرعة 55 سم في الثانية.

تم إنشاء قلب صناعي من مواد بيولوجية. جديد اكتشاف علمييمكن أن ينهي النقص في الأعضاء المانحة.

تحاول مجموعة من الباحثين من جامعة مينيسوتا إنشاء طريقة جديدة بشكل أساسي لعلاج 22 مليون شخص - وهذا هو عدد الأشخاص الذين يعانون من أمراض القلب في العالم. وتمكن العلماء من إزالة خلايا العضلات من القلب، مع الحفاظ فقط على إطار صمامات القلب والأوعية الدموية. تم زرع خلايا جديدة في هذا الإطار.

انتصار الإلكترونيات - يد اصطناعية. تمكن علماء من معهد إعادة التأهيل في شيكاغو من إنشاء طرف اصطناعي إلكتروني يسمح للمريض ليس فقط بالتحكم في اليد بالأفكار، ولكن أيضًا بالتعرف على أحاسيس معينة. وكانت صاحبة اليد الإلكترونية هي كلوديا ميتشل، وهي ضابطة عسكرية سابقة. القوات البحريةالولايات المتحدة الأمريكية. في عام 2005، أصيب ميتشل في حادث. واضطر الجراحون إلى البتر اليد اليسرىميتشل يصل إلى كتفه. ونتيجة لذلك، تُركت الأعصاب التي كان من الممكن استخدامها للتحكم في الطرف الاصطناعي دون استخدام.

أشياء صغيرة رائعة "تُرى من الطبيعة"

الاقتراض الشهير قام به المهندس السويسري جورج دي
ميسترال في عام 1955. غالبًا ما كان يمشي مع كلبه ويلاحظ أن بعض النباتات الغريبة تلتصق بفروه باستمرار. بعد دراسة هذه الظاهرة، قرر دي ميسترال أن ذلك ممكن بفضل خطافات صغيرة على ثمار الأرقطيون (الأرقطيون). ونتيجة لذلك، أدرك المهندس أهمية اكتشافه، وبعد ثماني سنوات حصل على براءة اختراع لشريط الفيلكرو المريح.

تم اختراع المصاصون أثناء دراسة الأخطبوطات.

يبحث مصنعو المشروبات الغازية باستمرار عن طرق جديدة لتعبئة منتجاتهم. وفي الوقت نفسه، حلت شجرة التفاح العادية هذه المشكلة منذ فترة طويلة. تتكون التفاحة من 97% من الماء، ومعبأة ليس في ورق مقوى خشبي، بل في قشر صالح للأكل فاتح للشهية بدرجة كافية لجذب الحيوانات إلى أكل الفاكهة وتوزيع الحبوب.

خيوط العنكبوت، خلق الطبيعة المذهل، جذبت انتباه المهندسين. كانت الشبكة هي النموذج الأولي لبناء جسر على كابلات مرنة طويلة، مما يمثل بداية بناء جسور معلقة قوية وجميلة.

تم تطويره الآن نوع جديدأسلحة قادرة على تعريض قوات العدو للصدمة باستخدام الموجات فوق الصوتية. تم استعارة مبدأ النفوذ هذا من النمور. يحتوي هدير المفترس على ترددات منخفضة للغاية، والتي، على الرغم من عدم إدراكها من قبل البشر على أنها صوت، إلا أنها يكون لها تأثير مشلول عليها.

تُستخدم إبرة الخدش لسحب الدم، وهي مصممة وفقًا للمبدأ الذي يحاكي تمامًا بنية السن القاطعة مضربوالتي تكون عضتها غير مؤلمة ويصاحبها نزيف حاد.

إن حقنة المكبس المألوفة لدينا تحاكي جهاز امتصاص الدم - البعوض والبراغيث، التي يعرف كل شخص لدغتها.

تعمل "المظلات" الرقيقة على إبطاء سقوط بذور الهندباء على الأرض، تمامًا كما تبطئ المظلة سقوط الإنسان.

خاتمة.

إن إمكانات الإلكترونيات الإلكترونية لا حدود لها حقًا.

تحاول الإنسانية إلقاء نظرة فاحصة على أساليب الطبيعة من أجل استخدامها بحكمة في التكنولوجيا. الطبيعة تشبه مكتبًا هندسيًا ضخمًا، جاهز دائمًا الطريق الصحيح للخروجمن أي حالة. لا ينبغي للإنسان المعاصر أن يدمر الطبيعة، بل يتخذها نموذجا. مع تنوع النباتات والحيوانات، يمكن للطبيعة أن تساعد الإنسان في العثور على ما هو مناسب له حل تقني امور معقدةوطريقة للخروج من أي موقف.

كان من المثير جدًا بالنسبة لي العمل على هذا الموضوع. وفي المستقبل، سأواصل العمل على دراسة إنجازات الإلكترونيات الإلكترونية.

الطبيعة كمعيار – وهناك أجهزة إلكترونية!

الأدب:

1. الإلكترونيات الحيوية. في.مارتيك، الطبعة: مير، 1967

2. ما هي الإلكترونيات الإلكترونية. سلسلة "مكتبة العلوم الشعبية". أستاشينكوف بي.تي. م.، فونيزدات، 1963

3. الإلكترونيات المعمارية المعمارية Yu.S. ليبيديف، في. آي. رابينوفيتش وآخرون. موسكو، سترويزدات، 1990. 4.

موارد الإنترنت المستخدمة

http://www/cnews/ru/news/top/index. شمتل 2003/08/21/147736;

Bio-nika.narod.ru

www.computerra.ru/xterra

- http://ru.wikipedia.org/ ويكي/بيونيكس

Www.zipsites.ru/matematika_estestv_nauki/fizika/astashenkov_bionika/‎

http://factopedia.ru/publication/4097

http://roboting.ru/uploads/posts/2011-07/1311632917_bionicheskaya-perchatka2.jpg

http://novostey.com

http://images.yandex.ru/yandsearch

http://school-collection.edu.ru/catalog