خط مهندسی
مجله ی آنلاین مهندسی

بیونیک چیست؟

0 82

اگر نگاهی به مقالات پزشکی و مهندسی پزشکی انداخته باشید، حتما کلمه بیونیک به چشمتان خورده و ذهن شما را به سمت طبیعت زنده کشانده است. و اما بیونیک دقیقاً به چه معناست و به چه چیزی اشاره دارد. با خط مهندسی همراه باشید تا با نگاهی دقیق‌تر این علم را بررسی کنیم.

 

کلمه بیونیک به چه معناست؟

قبل از اینکه بخواهیم وارد بحث تخصصی حول این رشته‌ شویم لازم است تا بیونیک را به صورت واژگانی بررسی کنیم.

واژه بیونیک برای اولین بار توسط جک ای. استیل در سال ۱۹۵۸ ابداع شد که احتمالا از واژه فنی بیون (bion) از یونان قدیم به معنی زندگی و پسوند ایک (-ic) به معنی مشابه تشکیل شده است. بدین ترتیب بیونیک را می‌توان مانند زندگی معنا کرد. برخی لغت‌نامه‌ها نیز این واژه را ترکیبی از بیو در واژه‌ی بیولوژی و نیک در واژه‌ی الکترونیک تعریف کرده‌اند. از دیگر واژه‌هایی که معنی بیونیک را می‌رسانند می‌توان به بیومیمتیک (biomimetic) و بیومیمیکری (biomimicry)  اشاره کرد که باتوجه به مبحث مورد نظر، هریک در جای خاص کاربرد دارند.

مجموعه فرهنگی، هنری، تفریحی و علمی City of Arts and Sciencesدر یک جمله بیونیک به تعامل علوم زیست شناختی در مهندسی و برعکس دلالت دارد. با این تعریف، بیونیک دارای دو معنی مجزا می‌باشد:

در مهندسی پزشکی، واژه بیونیک به طور خاص به معنی جایگزینی و یا اصلاح عضوها و یا وظایف آن‌ها توسط نسخه‌های مکانیکی و مهندسی شده می‌باشد. کاشتنی‌های بیونیک و یا عضوهای بیونیک با انواع پروتزها تفاوت دارند. بدین صورت که یک عضو بیونیک وظیفه و عملکرد عضو مختل شده را نیز تقلید کرده و حتی بهتر نیز عمل می‌کند. تکنولوژی بیونیک از جدیدترین شاخه‌های علم است که تلفیق الکترونیک، رباتیک و فیزیولوژی بدن انسان را مطالعه می‌کند.

(در خط مهندسی بخوانید : مهندسی یا پزشکی؟ یا مهندسی پزشکی؟)

بیونیک به صورت تخصصی‌تر و عام‌تر، معرف علوم بین رشته‌ای ترکیبی از رشته‌های مکانیک، بیولوژی، الکترونیک،کامپیوتر و فیزیولوژی می‌باشد. این رشته، تلفیقی از طبیعت جاندار را در طبیعت بی‌جان وارد می‌کند. در این مقاله تلاش شده تا این مبحث از بیونیک مورد بررسی قرار گیرد.

 

عکسی که در بالای پست می‌بینید نمای در شب مجموعه تفریحی، فرهنگی، هنری و علمی شهر هنرها و علوم واقع در شهر والنسیا اسپانیا می‌باشد. همانطور که مشاهده می‌کنید معماری این مجموعه از فرم چشم ایده گرفته است.

 

تاریخچه و تولد بیونیک

شاید بتوان لقب پدر علم بیونیک را به لئوناردو داوینچی نقاش ایتالیایی عصر رونسانس دانست. در آثار به جای مانده از او، نقاشی‎‌هایی از ماشین‌ پرنده‌ای را میتوان مشاهده کرد که از بال خفاش ایده گرفته بود با این استدلال که خفاش دارای بال کاملاً پوشیده ای است که هوا را از خود عبور نمی دهد و بال خفاش را پوستی پرده مانند پوشانده است که آن را تقویت می کند.

بیونیک-معرفی-04

در طی دوران‌های مختلف، طبیعت زنده در طبیعت مصنوع بیشتر خود را نشان داد به طوری که در قرن بیست و یک شاهد حضور اختراعات بسیاری الهام گرفته از دنیای حیوانات و گیاهان مانند خودروی بیونیکی شرکت بنز هستیم که طراحی آیرودینامیکی خود را مدیون ماهی جعبه‌ای یا BoxFish می‌باشد.

بیونیک-معرفی-12

 

 بیونیک چیست و چه نقشی در زندگی انسان دارد؟

بیونیک یا خلاقیت‌شناسی طبیعت‌الگو، الگوگیری از سامانه‌ها، ساختارها و ساز و کارهای طبیعت و موجودات زنده برای ابداع و اختراع، پدید آوردن فناوری و حل مسائل فنی-مهندسی است. به عبارتی می‌توان گفت بیونیک هنر به‌کارگیری دانش سیستم های زنده در حل مسائل فنی است.

از ساده‌ترین نمونه‌های الهام گرفتن از طبیعت در زندگی روزمره، می‌توان به بال هواپیما و زیردریایی اشاره کرد که به ترتیب از بالهای پرستو و بدن دلفین ایده گرفته شده‌اند.

 

طبق تعریف جانین بنیوس نویسنده کتاب Biomimicry :

بیونیک علم مطالعه مدل های طبیعت و الهام گیری از این طرح ها و فرایندها برای رفع مشکلات انسانی است.

بیونیک-معرفی-15

 

طبیعت با گذر از عصرهای بسیار دچار تغییرات و جهش‌های بسیاری شده و به تکامل رسیده است، هرآنچه را که با محیط سازگاری نداشته از بین برده و امروزه طبیعتی که ما در آن زندگی می‌کنیم و هر جاندار موجود در آن، تکامل یافته‌ترین مخلوق در نوع خود تا به امروز می‌باشد. این بدان معنی است که هر مکانیزم و ساختاری در طبیعت در بهترین و کارآمد ترین حالت خود قرار دارد. پس به نفع انسان خواهد بود که از آنچه که حاضر و آماده در اختیار اوست برای رفع نیازهای خود نهایت استفاده را ببرد.

 

نمونه‌های بیونیکی

از معروفترین نمونه ساخته‌های بشر که در حوزه بیونیک قرار می‌گیرند، می‌توان به نمونه‌های زیر اشاره کرد:

 

خواندنی ها
  • ربات‌های بیونیک:

در رباتیک، از نوع راه رفتن حیوانات برای طراحی ربات‌ها استفاده می‌شود. برای درک بهتر شما را به دیدن کلیپ‌های کوتاه زیر دعوت می‌کنیم. در این ویدئوها مشاهده می‌کنید که حرکت راه رفتن یک ربات کوچک از راه رفتن سوسک و مارمولک ایده‌برداری شده است.

 


  • چسب‌های بیونیکی:

حتما در کودکی کفش‌هایی داشته اید که به جای بند از چسب برای محکم کردن کفش استفاده می‌کردند. جالب است بدانید این چسب که چسب ولکرو یا چسبک نام دارد از فرم قلاب مانند خار الهام گرفته شده‌است.

بیونیک-معرفی-13

 


  • چراغ‌های چشم گربه‌ای:

چراغ‌های چشم گربه‌ای که در جاده‌های برون شهری استفاده می‌شوند از قابلیت بازتاب نور توسط چشم گربه الهام گرفته شده‌است.

بیونیک-معرفی-14

 


  • آیرودینامیک بیونیکی:

اگر در حوزه‌ی خودروی هیبریدی مطالعه داشته باشید می‌دانید که در طراحی آیرودینامیک خودروی تویوتا پریوس که لقب پاک‌ترین خودرو را از آن خود کرده است، از شکل اشک ایده گرفته شده است و دلیل آن کمترین میزان ضریب درگ قطره در حالت سقوط می‌باشد.

بیونیک-معرفی-08

 


  • معماری بیونیکی:

طرح اولیه برج تورنینگ تورسو با الهام گرفتن از فرم ستون فقرات و بدن انسان در حال چرخش نود درجه ساخته شده‌است. بهره گیری از بدن انسان در این برج آن را تبدیل به اولین نمونه‌ی معماری بیونیک کرده است. تجربه و آزمایش نشان داده است که چرخش نود درجه ستون فقرات موجب می‌شود که بدن در پیچش قرار گرفته و در برابر کمانش مقاومت کند. که این خود دلیلی برای ساخت یک برج مستحکم شده‌است.
بیونیک-معرفی-02


  • برج بیونیکی:

از طرح‌های مفهومی که هنوز به مرحله‌ی اجرا نرسیده‌ است می‌توان به برج بیونیک اشاره کرد. درختان و گیاهان بسیاری با وجود ساقه‌ی نازک و شکننده به خوبی تا طول‌های بسیاری رشد می‌کنند بدون آنکه در رشد آن‌ها اختلالی ایجاد شود. در طراحی برج بیونیک از ساختار آوندهای گیاهان برای سیستم لوله‌کشی برج استفاده شده‌است.

بیونیک-معرفی-06

 

اگر دقیق‌تر به اطراف خود بنگریم، رگه‌های بسیار بیشتری از طبیعت را در معماری ساختمان‌ها، خودروها، ابزار آلات و حتی روش‌های استفاده و نگهداری از داشته‌‌های خود، از ایده گرفتن از لانه‌ی مورچه‌ها در خنک سازی نیروگاه‌ها گرفته تا بسته‌بندی‌هایی شبیه پوست موز می‌توانیم ببینیم.

 

ختم کلام

و خداوند در قرآن فرمود:

و أوحى ربّک اِلى النّحل أن اتّخذى من الجبال بیوتا و من الشّجر و ممّا یَعرِشون (سوره نحل آیه ۶۸)

و پروردگار تو به زنبور الهام کرد که در کوه‌ها و درختان و در آنچه سقف دارند لانه کن.

ثمّ کُلى من کل الثّمرت فاسلکى سبل ربّک ذللا یخرج من بطونها شراب مختلف ألونه فیه شفاء للناس اِن فى ذلک لایه لقوم یتفکّرون (سوره نحل آیه ۶۹)

آنگاه از هر میوه‌ای بخور و راه هموار پروردگارت را بپوی؛ و از شکم آن‌ها نوش‌آبه‌ای که رنگ‌های مختلف دارد بیرون می‌آید، که آن باعث درمان مردم است؛ و براستی در این کار نشانه‌ای برای قومی است که تفکر می‌کنند.

در این مقاله سعی شد تا مبحث بیونیک و الهام از طبیعت مورد بحث قرار گیرد و نمونه‌هایی از محصولات بیونیک ذکر شوند. با خط مهندسی همراه باشید تا در پست‌های بعدی شاخه بیونیک در مهندسی پزشکی که موضوع عضوهای بیونیکی را شامل می‌شود را مورد بررسی قرار دهیم.

 

جمع‌آوری و نگارش: خط مهندسی
منبع: خط مهندسی