Био́ника (от греч. biōn — элемент жизни, буквально — живущий) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, т. е. формы живого в природе и их промышленные аналоги.
Различают:
биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.
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.
В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки.
Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:
изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика) ;
исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;
изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;
исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.
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 основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели. Накопленный в бионике практический опыт 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 экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т. п.
При микроскопа можно обнаружить, что тело животного, как и тело растения, имеет клеточное строение.
Если живую лягушку посадить в банку с небольшим количеством воды, то в ней скоро появятся прозрачные плёнки — это лоскутки верхнего слоя кожи, который слинял у лягушки. Рассматривая такой лоскуток под микроскопом, можно видеть, что он состоит из множества клеток многоугольной формы, тесно прилегающих друг к другу. Все такие клетки, выстилающие поверхность тела лягушки, образуют её наружную покровную ткань (рис. 14). Чтобы картина была яснее, кожицу сначала выдерживают минут 15–20 в блюдечке с разведёнными лиловыми чернилами: от них прокрашиваются и яснее выступают клеточные (рис. 14) клетки ядра кожи лягушки.
Рассматривая под микроскопом каплю крови, взятую от живой лягушки и покрытую сверху покровным стёклышком, можно видеть, что кровь состоит из бесцветной кровяной жидкости, в которой плавают многочисленные продолговатые, округлые красные кровяные тельца; они разносят по телу кислород, входящий в состав их красящего вещества. Это также клетки тела, а более светлое пятнышко, которое просвечивает в середине такой клетки, — это клеточное ядро. Кроме красных телец, в крови имеются также бесцветные и не имеющие определённой формы белые кровяные тельца.
Все остальные органы животных также обнаруживают клеточное строение. Клетки могут быть очень разнообразной формы в зависимости от выполняемой ими функции. Так, мышцы состоят из очень удлинённых клеток, имеющих форму волокон; нервные клетки имеют сильно ветвистую форму; хрящевые клетки расположены небольшими группами среди выделенного ими упругого и прочного вещества.
Клетки, имеющие сходную форму и расположенные вместе, образуют в организме различные ткани: покровную, соединительную, мышечную, или мускульную, нервную, хрящевую, костную. Каждая такая ткань выполняет в организме свою определённую функцию, которая соответствует её строению. Кровь также составляет одну из тканей тела.
У растений клеточное строение было открыто ещё в XVII веке, как только был изобретён микроскоп. Однако учёные того времени обращали внимание только на стенки клеток, сравнивая их с пчелиными сотами, и ещё не знали ни протоплазмы, ни ядра, то есть самых важных — живых — частей клетки. Только в 1838 году два немецких учёных, ботаник Шлейдени зоолог Шванн, доказали, что и животные и растительные организмы состоят из клеток, то есть что в основном их строение оказывается одинаковым, несмотря на все их внешние различия.
Ворона и крапива, корова и яблоня сходны между собой тем, что все они одинаково имеют клеточное строение (сравним между собой микроскопические препараты кожицы лягушки и кожицы лука).
Это открытие имело огромное значение для дальнейшего развития науки и для понимания единства всего органического мира — и растительного и животного.
Био́ника (от греч. biōn — элемент жизни, буквально — живущий) — прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, т. е. формы живого в природе и их промышленные аналоги.
Различают:
биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.
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.
В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки.
Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:
изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика) ;
исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;
изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;
исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.
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 основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели. Накопленный в бионике практический опыт 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 экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т. п.
Объяснение:
При микроскопа можно обнаружить, что тело животного, как и тело растения, имеет клеточное строение.
Если живую лягушку посадить в банку с небольшим количеством воды, то в ней скоро появятся прозрачные плёнки — это лоскутки верхнего слоя кожи, который слинял у лягушки. Рассматривая такой лоскуток под микроскопом, можно видеть, что он состоит из множества клеток многоугольной формы, тесно прилегающих друг к другу. Все такие клетки, выстилающие поверхность тела лягушки, образуют её наружную покровную ткань (рис. 14). Чтобы картина была яснее, кожицу сначала выдерживают минут 15–20 в блюдечке с разведёнными лиловыми чернилами: от них прокрашиваются и яснее выступают клеточные (рис. 14) клетки ядра кожи лягушки.
Рассматривая под микроскопом каплю крови, взятую от живой лягушки и покрытую сверху покровным стёклышком, можно видеть, что кровь состоит из бесцветной кровяной жидкости, в которой плавают многочисленные продолговатые, округлые красные кровяные тельца; они разносят по телу кислород, входящий в состав их красящего вещества. Это также клетки тела, а более светлое пятнышко, которое просвечивает в середине такой клетки, — это клеточное ядро. Кроме красных телец, в крови имеются также бесцветные и не имеющие определённой формы белые кровяные тельца.
Все остальные органы животных также обнаруживают клеточное строение. Клетки могут быть очень разнообразной формы в зависимости от выполняемой ими функции. Так, мышцы состоят из очень удлинённых клеток, имеющих форму волокон; нервные клетки имеют сильно ветвистую форму; хрящевые клетки расположены небольшими группами среди выделенного ими упругого и прочного вещества.
Клетки, имеющие сходную форму и расположенные вместе, образуют в организме различные ткани: покровную, соединительную, мышечную, или мускульную, нервную, хрящевую, костную. Каждая такая ткань выполняет в организме свою определённую функцию, которая соответствует её строению. Кровь также составляет одну из тканей тела.
У растений клеточное строение было открыто ещё в XVII веке, как только был изобретён микроскоп. Однако учёные того времени обращали внимание только на стенки клеток, сравнивая их с пчелиными сотами, и ещё не знали ни протоплазмы, ни ядра, то есть самых важных — живых — частей клетки. Только в 1838 году два немецких учёных, ботаник Шлейдени зоолог Шванн, доказали, что и животные и растительные организмы состоят из клеток, то есть что в основном их строение оказывается одинаковым, несмотря на все их внешние различия.
Ворона и крапива, корова и яблоня сходны между собой тем, что все они одинаково имеют клеточное строение (сравним между собой микроскопические препараты кожицы лягушки и кожицы лука).
Это открытие имело огромное значение для дальнейшего развития науки и для понимания единства всего органического мира — и растительного и животного.
Объяснение: