رنک الکسا

بیونیک شاخه ای از علوم حاصل اختلاط بیولوژی و تکنیک می باشد . واژه biologie را با واژهtechnic درهم می آمیزند و حاصل این کار یک پدیده و همزمان یک دسیپلین از علم روز است با نام bionicکه می توانیم به فارسی زیست فنی ترجمه کنیم .این واژه دربرگیرنده کار همه متخصصانی است که تلاش دارند برای حل مشکلات فنی خود از دانسته های طبیعت الهام بگیرند ( الهام از جهان زنده برای ساخت جانداران مصنوعی).بیونیک سعی دارد بغرنجی ها و پیچیدگی های ساختارهای بیونیک را ابتدا درک کرده و سپس آنها را برای انسان ها و زند گی روزمره آنها قابل استفاده نما ید .واژه بیونیک نخستین بار درسا ل 1959 توسط جک.ای.استیل آمریکایی به کار برده شد . تعریف وی از بیونیک بسیار ساده بود : بیونیک علم سیستم هایی است که شالوده آنها سیستم های زنده است یا خصوصیات سیستم های زنده را دارند یا به سیستم های زنده شباهت دارند .بیونیک عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سیستم های زنده برای حل مسائل فنی .سیر تحولانسان برای الهام گرفتن همواره به جهان پیرامونش نگریسته است پرواز پرندگان در طول هزاران سال الهام بخش طرح های بی شماری از ماشین پرنده بوده است . لئوناردو داوینچی نابغه عصر رنسانس یکی از اولین کسانی بود که برای ساخت ماشین پرواز دانش های بیولوژي و فن زمان خود را در هم آمیخت . لئوناردو داوینچی در سال 1505 طرحی از یک ماشین پرنده بر اساس ساختمان بدن یک خفاش رسم کرد ولی نتوانست آن را به مرحله عمل برساند زیرا داوینچی وجود یک موتور سبک و نیرومند را که بتواند بال ها را به حرکت درآورد را فراموش کرده بود .در سال 1846متخصصان انگلیسی برای نخستین بار موفق به پرورش نوعی نیلوفر آبی عظیم در اروپا شدند که قطر برگ های آن به 2 متر می رسید . پاکستونبندی معمار انگلیسی تبار با دیدن استحکام برگ های نیلوفر آبی به مطالعه قفسه دور و ساختار شعاعی این گل پرداخت . حاصل این تفحص ابداء ساختار جدیدی برای سقف سبک شیشه ای در معماری بود که در قصر کریستال نمایشگاه جهانی لندن در سال 1851عرضه و موفق به جلب نظر منتقدان شد .چهارصد سال بعد از لئوناردو داوینچی در سال 1890 کلمان آدر ماشین پرنده ای با طرح لئوناردو داوینچی تهیه کرد با این تفاوت که ماشین پرنده وی دارای موتور بود و به جای اینکه بال ها را به حرکت در آورد از ملخ استفاده می نمود .در سال های جدید نیز الگو گیری های زیادی از طبیعت انجام شده است . در سال 1927 مهندس سوئیسی جئورج دمسترال George de Mestral متوجه شد دلیل چسبیدن گیاه قاصدک Cockleburs به پوتین او هزاران قلاب کوچکی بود که هر جوانه گیاه را پوشانده او 8سال صرف کرد و کف پوش Velcro و قلاب های چسبنده را مشابه به قلاب های این گیاه ابداع نمود .سازه های باز و بسته شوندهسازه های باز و بسته شونده یا قابل گسترش نیز مانند بسیاری از ساخته های بشر با الهام و الگو برداری از طبیعت شکل گرفته و بوجود آمده است . در طبیعت همیشه همه چیز در حال تغییر و تحول و حرکت است و حرکت نیز با باز و بسته شدن و تغییر حالت اندام های حرکتی اتفاق می افتد . از این رو مثال های فراوانی در این زمینه در طبیعت می توان یافت که از آن جمله باز شدن برگ ها و شکوفه ها ، باز شدن بال های حشراتی که به تازگی از پیله خود بیرون آمده اند و سرانجام باز شدن و گسترش جهان هستی .گنبد باز و بسته شونده چاک هابرمن ((Chuck Hobermanسازه های باز وبسته شونده در فضا در پی تصمیم دولت ایالات متحده آمریکا در سال های 1980 برای تاسیس یک پایگاه فضایی ، ناسا هزینه تحقیق درباره سازه های باز و بسته شونده را فراهم کرد . هدف از این تحقیق ، ساخت سیستم های مهندسی باز و بسته شونده ای بود که بتواند جهت حمل به فضا در فضاپیما جا گیرد . این سیستم ها می بایست پس از حمل به فضا تا ده برابر (حتی بیشتر) طول اولیه خود گسترش یافته ، باز شوند (به اصطلاح منبسط یا منفجر شوند) . اگرچه طرح مذکور در سطح کلان خود اجرا نشد ولی هنوز هم سازه های کوچک یا اشیاء باز و بسته شونده مانند گیرنده خورشیدی و آنتن ها ، کماکان مورد نیاز است.سازه های باز و بسته شونده امیلیو پرزپینرو Emilio Perez Pineroسازه های باز و بسته شونده فیلکس اسکرگ Felix Escrig بر اساس مکانیزم قیچی و اقتباس از سازه های پینروصفحات باز و بسته شونده کوریو میورا MiuraKoryo حاصل هنر اوری گامی ((Origami و روابط ریاضیسازمان فضایی و هوانوردی ژاپن نیز تحقیقات جامعی در خصوص سازه های قابل گسترش انجام داده است . کوریو میورا با همکارانش توانسته اند اصول پیچیده ریاضی را با هنر سنتی اوری گامی ترکیب نموده به سطوح قابل گسترش دست یابند . در واقع مجموعه تاشده کاملا مسطح را تنها با قطعات مسطح می توان به دست آورد . به نحوی که وقتی این قطعات بر روی هم قرار می گیرند مجموعه ای بدون انحناء باقی می ماند . برای این منظور باید از شکل متوازی الاضلاع استفاده کرد تا سطوح تا شده به راحتی بر روی هم بخوابند .فولر و گنبد ژئودزیک او در سال 1967گنبد ژئودزیک غرفه ایالات متحده آمریکا در نمایشگاه 1967مونترال کانادا.در طرح اولیه ، قطعات پوششی گنبد نسبت به نور حساس بوده مانند دیافراگم دوربین خود را تنظیم می کرده است . این طرح به علت مشکلات اجرایی به شکل ثابت اجرا شده است .شکل طرح کره های فنری مهار شده و معلق فولرفولر در شکل گیری نظام ساختاری فنری مهار شده به نام تنسگریتی نیز نقش اساسی داشته است . تنسگریتی ساختار خرپایی است که در آن اجزاء فشاری به صورت منقطع و معلق در میان نظام کششی پیوسته مهار شده است . یعنی برخلاف نظام کهن ساختمانی که در آن مبنای باربری یکپارچگی عناصر فشاری است ، در این سازه ها عناصر فشاری به شکل منقطع مطرح می شوند . به این ترتیب از مقاطع باریکتر استفاده بهینه می شود و در کل مجمو عه های خرپایی بسیار سبک بوجود می آید . در واقع این سازه نیز بر مبنای نظریه " بیشتر در ازای کمتر" فولر شکل گرفته است .تصویر بالا شکل طرح کره های فنری مهار شده و معلق فولر را نشان می دهد .بر اساس محاسبات تقریبی فولر ، وزن یک کره 30 متری با سازه فنری مهار شده 1.5 تن است . در حالی که این کره هوایی معادل 3.5 تن را در خود نگه می دارد . اگر قطر کره 2 برابر شود وزن آن تقریبا 3 تن می شود ، در حالی که وزن هوای درون آن به 28 تن می رسد . اگر قطر کره به یک کیلومتر افزایش یابد آنگاه نسبت وزن سازه کره به وزن هوای درون آن آنقدر ناچیز می شود که با کمی افزایش دمای هوای درون کره بر اثر تابش آفتاب ، کره مانند ابری شناور می شود .طرح فولر برای پوشاندن مرکز شهر نیویورک با استفاده از گنبد فنری مهار شده
به اعتقاد فولر به این ترتیب ضمن این که مشکل آلودگی شهرها حل می شود می توان مقدار زیادی از عناصر اولیه را باز یافت . به علاوه با بارش باران جریانات عظیمی از آب تمیز و قابل ذخیره در اختیار قرار می گیرد .کروکی مقاله سال 1959ایسلردر سال 1959ایسلر در اولین دوره گردهمایی بین المللی سازه های پوسته ای که به ابتکار ادواردو توروجا در مادرید برگزار شد با مقاله ای تحت عنوان فرم های نوین پوسته ها شرکت جست . از میان بیست وپنج مقاله شرکت کننده که غالبا پر از متن های نوشته و فرمول ها و استدلال های ریاضی بود ، تنها مقاله شماره بیست و پنج یعنی مقاله ایسلر با یک صفحه و نیم نوشته و نه تصویر ارائه شده بود . در این مقاله او به سه روش برای رسیدن به فرم های پوسته ای اشاره کرده بود که عبارتند از :1- فرم های آزاد پوسته ای مانند تپه ها یا به عبارتی استفاده از توده های انباشته خاک به عنوان غالب .2- فرم های پوسته ای که از الگوهای باد شده یا تحت فشار به دست می آیند .3- فرم های پوسته ای که از طریق تورهای آویخته شده به دست می آیند . به این ترتیب که توری با مایع مناسب اندود شده شکل می گیرد و پس از خشک شدن با وارونه کردن توری پوسته به دست می آید .سقف رستوران اگزکمیلکو 1958(فلیکس کندلا)سقف رستوران اگزکمیلکو در شهر مکزیکو سیتی بنایی است که در سال 1985 ساخته شده . این بنا از هشت فرم زین اسبی تشکیل شده است که پشت به پشت و کنار هم چون گلی بر روی پلان دایره به قطر بیرونی 7/42 متر نشسته است . متوسط ضخامت پوسته تنها 8/4 سانتیمتر است . پوسته فاقد پوترهای تقویتی در لبه ها است و از این رو فوق العاده سبک و زیباست . کندلا این بنا را یکی از مهمترین نمونه های ساختمانی خود می داند و همین بناست که هاینز ایسلر سوئیسی را بسیار تحت تاثیر قرار می دهد .پیتر رایس پیتر رایس مهندس سازه ، هنرمند ، مبتکر و خلاق انگلیسی است . او کار خود را در 23 سالگی با پروژه اپرای سیدنی که اولین و مهمترین پروژه ساختانی پس از جنگ جهانی دوم است آغاز کرد . پیتر رایس در سال 1971 به اتفاق رنزو پیانو و ریچارد راجرز طرح مرکز فرهنگی ژرژ پمپیدو را ارایه کرد . این طرح در میان 687 طرح شرکت کننده عنوان اول را کسب کرد . احیاء ریخته گری فولاد و روش های کنترل و تضمین مقاومت آن شاید از نظر فن آوری مهمترین دستاورد موکز فرهنگی ژرژپمپیدو باشد . این فن آوری نه تنها موجب به وجود آمدن و رشد مکتبی به نام های تک گردید ، بلکه سازه های کششی و غشایی را نیز متحول ساخت . سازه غشایی معروف به ابرطاق کبیر لادفانس (1986) یکی از این سازه هاست که از ترکیب غشاء از جنس فیبرگلاس و روکش تفلون با اتصالات موزون و ظریف و چشم نواز از جنس فولاد ریخته شده به وجود آمده است . کارهایی که پیتر رایس در اواخر عمر انجام داده است به نحو عمده با ترکیب شیشه های معلق و اتصالات شکیل فولادی بوده است . بهترین نمونه این گونه آثار عبارتند از :سه نمای عظیم شیشه ای شهر علم پاریس ، هرم وارونه ، پوشش های عظیم شیشه ای موزه لوور ، ترمینال شماره سه فرودگاه شارل دوگل و بالاخره نورگیر عظیم شیشه ای خیابان مونتن.

ایستگاه ته.ژه.وه اثرسانتیاگو کالاتراوا - الهامی از بدن سبک پرندهمکعب های چرخیده کالاتراوا با الهام از ستون فقرات انسان (در طراحی ساختمانهای ضد زلزله ) خانه های جنین گونه گرگ لینگرگ لین را می توان سردمدار نظریه جدید در مباحث بیونیک در معماری به شمار آورد . او مایل است آثاری خاق کند که همچون موجود زنده دارای گونه های متمایز و انعطاف پذیری همزیستی با شرایط محیطی را از لحاظ فرم با رنگ دارا باشد . یکی از مشهورترین آثار این معمار خانه جنین گونه اوست که در سال 2000 طراحی کرد . این طرح کوششی است برای برخوردی تازه با موضوعاتی چون تنوع گرایی ، تولید منفرد ، در کنار تولید انبوه و انعطاف گرایی در ساخت . این خانه ترکیبی است از اعضای مختلف که قواعد هندسی همگی آنها به کمال تعریف و محدوده رشد آنها مشخص شده است . خانه جنین گونه در مسیر تکامل خود نه تنها متاثر از داده های اولیه است بلکه مهمتر از آن در روند ایجاد خود را با محل بنا ، سبک های رایج محلی ، شرایط اقلیمی ، مصالح ساختمانی و برداشت محلی از زیبایی وفق می دهد . در اینجا تاثیر دانسته های طبیعی را بر این نظریه پرداز به خوبی ملاحظه می کنیم . اگر جانداری (برای نمونه خرس ) موفق می شود در نقاط متفاوت و شرایط اقلیمی مختلف از قاره آسیا و آمریکا تا قطب شمال نه تنها برنامه غذایی خود را بلکه ساختار فیزیکی بدن و حتی رنگ و پوستش را با شرایط وفق دهد ، چرا یک اثر معماری نتواند به چنین وفاقی دست یابد .پوشش تخم مرغی گنبد جورجیاپوشش تخم مرغی گنبد جورجیا در شهر آتلانتا با دهانه 235 متر حاصل ترکیب دو مفهوم گنبد فنری مهارشده فولر و گنبد دیوید گایگر .ساختمان باغ زمستانی سزار پلی در نیو یورکبرای ایجاد سایه و کنترل صدا و همین طور خلق سکوئی برای اجرای موسیقی ، این پوشش غشایی طراحی شده است .سازه فنری مهار شده دو لایه با انحناءهای مضاعف اثر رنه موترو (Rene Motro)سازه های فنری مهار شده یا تنسگریتی ساختار خرپایی است که در آن اعضاء فشاری به صورت منقطع و معلق در بین عناصر کششی ممتد یا حلقه های کششی نگه داشته شده است بدن انسان و جانوران را نیز می توان تنسگریتی دانست . زیرا در آن ها اجزاء فشاری مانند استخوان ها و مهره ها توسط نظام کششی متشکل از ماهیچه ها ، پوست و شبکه های عصبی به یکدیگر فشرده و محکم شده اند . در اواسط قرن بیستم مجسمه ساز معروف آمریکایی کنت اسنلسون اولین کسی بود که این فرم ساختمانی را بکار گرفت . البته بعد ها فولر استاد او ،آن را سازه فنری مهار شده یا تنسگریتی نامید و به آن شهرت جهانی داد .نمونه های دیگر (درس هایی که باید از طبیعت آموخت)متخصصان انگلیسی در سال 1846 برای نخستین بار موفق به پرورش نوعی نیلوفر آبی عظیم در ارو پا شدند که قطر برگ های آن به 2متر می رسید . پاکستون معمار انگلیسی تبار ، با دیدن استحکام برگهای زین نیلوفر آبی به مطالعه قفسه بندی مدور و ساختار شعاعی این گل پرداخت . حاصل این تفحص ابداء ساختار جدیدی برای سقف سبک شیشه ای در معماری بود که در قصر کریستال نمایشگاه جهانی لندن در سال 1851 عرضه و موفق به جلب نظر منتقدان شد .الهام از پرندگان برای ساخت ماشین پرنده توسط برادران رایتپوستری که در سالن مونتاژ بوئینگ روی دیوار نصب است این پوستر حکایت از این دارد که مهندسان شرکت بوئینگ که هواپیمای خود را با ضریب اطوینان بالا به پرواز در می آورند نحوه پرواز Hummel(ها) را به خوبی درک نکرده اند محاسبات مهندسان ما نشان می دهد که هومل ها نمی توانند پرواز کنند ولی آنها پرواز می کنند چون از این محاسبات اطلاع ندارند .جوجه تیغی یک مهندسی سلولی ماهرانه دارد تیغ های جوجه تیغی دارای توانایی منحصر به فردی هستند که وقتی از مکان نسبتا بلندی می افتد سالم می ماند یعنی آنها بعد از افتادن هیچ آسیبی نمی بینند تیغ های جوجه تیغی به بهترین نمونه کار می کنند آنها دارای یک ساختار شش گوشه زبر و خشن (مشابه کندوهای زنبور عسل) هستند که ضربه را جذب می کند این اصول به کار برده شده در تیغ ها و طراحی ساختارهایی با خواص مشابه می توانند برای تکنولوژی مدرن مورد استفاده قرار گیرند .چشم های ما فوق العاده و بسیار پیچیده است همیشه مرطوب بوده و خود را تمیز می کند ،آن را می توان باز و بسته نمود و به هر سو چرخاند ،با شدت نور تنظیم می شود و از همه مهمتر برای اینکه تصاویر بهتر دیده شود بدن انسان دارای دو چشم مستقل اما کاملا هماهنگ است . پنجره در ساختمان وظیفه ای مشابه چشم در بدن را دارد . اما ساختار آن بسیار ابتدایی است و تنها سطح شفافی است که امروزه فاقد سایبان است و حتی نمی توان آن راباز و بسته نمود .برج دبی با 124 طبقه و عمق پی 50متری،کف این برج شبیه گل زنبق عربی است که در عربستان می روید .الهام از تار عنکبوتدر تولید فیبر Kevlar(یک فیبر قوی و محکم که در دانش هوانوردی و ساخت جلیقه های ضد گلوله استفاده می شود .)- درختان سرو می توانند بسیار باریک اما مستحکم با شند . چرا که هوا می تواند از بین آنها عبور کند (یک سیستم متخلخل ومقاوم)از دولفین که با نیروی عضلانی کم می تواند به سرعت در آب حرکت کند الگوبرداری کرده تا زیر دریایی که دارای چنین خاصیتی است ساخت و با الهام از پوست دلفین نیز لباس برای غواصان ساخته شده که اصطکاک بدن شناگر و آب را به حد اقل می رساند .- پوسته خارجی برج بیونیک که اولین مدل موجود از سازه های شهری بیواکولوژیکال در سال 1992 توسط خاویر جی پیوز به همراه ماریا رزا سروار فعالیت های پژوهشی خود را به سازه های بیولوژیکی در طبیعت و تاثیر آن بر مهندسی سازه های مدرن و معماری اختصاص دادند نتیجه این تجربیات کشف یک سازه جدید و مفهومی نوین برای ساخت و ساز بود . بیو استراکچر Bio Structure می باشد با الهام از ویژگی متخلخل و رخنه پذیر بودن در عین استحکام آشیانه پرندگان در طبیعت طراحی شده است . پوسته اجازه می دهد که هوای طبیعی کنترل شده و نور به داخل مجموعه وارد شود و با خلق یک مایکرو کلایم (ستون های شهری ) به طور موثری در پایداری انعطاف پذیر کل مجموعه شرکت کنند فرم سازه فرکتال خارجی فشار باد را کاهش می دهد . در طبیعت زباله مفهومی ندارد . همه چیز در چرخه زیست محیطی قرار گرفته بکار می آید . تصویر زیر نحوه تغییر و تبدیل برگ های ریخته شده به کود را نشان می دهد .در بعضی از انواع کاکتوس ها به منظور حفظ رطوبت بیشتر گیاه همواره لبه باریک خود رادر معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار داده و این جهت را حفظ می کنند . یا به عکس در مناطق سردسیر آرایش برگ درختان به صورت مارپیچی است تا به این ترتیب نور بیشتری جذب شده و فرایند فتوسنتز به شکل بهتری صورت پذیرد . اما در ساخته های بشر میزان توجه به نور طبیعی گاهی اوقات به نحوی است که فضاها در تابستان بسیار گرم و در زمستان بسیار سرد می شوند . جالب آن است در حالی که با صرف انرژی بسیار زیاد شرایط محیطی خود را تنظیم می کنیم راه و روش طبیعت دراین خصوص را به تمسخر می گیریم .از سامار (میوه فندق بالدار) درخت افرا در ساخت نوعی هلیکوپتر الگوبرداری شده به این صورت که به طور طبیعی در درخت افرا میوه به صورت دوتایی (دی سامار) با زاویه ای خاص با دو بال متقابل هم به ساقه دیده می شود این مجموعه پس از جدا شدن از گیاه مدتی در هوا می چرخد (مثل حرکت دو پره متقابل بالای هلیکوپتر) و در همین حال با جریان باد از این طرف به آن طرف می رود تا بلا خره به زمین می افتد این عطف توجه سر انجام اساس ساختمان نوعی هلیکوپتر را فراهم می آورد .با رشد حلزون پوسته صدفی آن نیز در اطراف هسته مرکزی رشد نموده و به این ترتیب فضای زیستی بزرگتر و متناسب رشد جانور در اختیار او قرار می گیرد . جالب این که جانور از خانه های مارپیچ کوچکتر و خالی نیز برای شناوری در اعماق مختلف آب بهره می گیرد . دارسی تامپسون نشان داده که رشد این جانور الگوی لگاریتمی دارد . رشد حلزون تنها یکی از انواع گوناگون رشد در طبیعت است . در شهر هایمان با پدیده رشد مواجه هستیم . شهر های ما مرتب بزرگتر می شوند و روز به روز بر تعداد جمعیت ، ادارات و سازمان های آن اضافه می شود . در مواردی هم رشد بعضی از اجزاء شهری نسبت به کل آن به صورت غیر عادی و فوق العاده اتفاق می افتد . با این وصف در مواجه با این پدیده به راه حل های موثر دقیق و عالی مانند آنچه در طبیعت روی می دهد حتی نتوانسته ایم نزدیک شویم .ساخت و پیشرفت سرامیک ها با الگوگیری از صدف ها ، ساخت Bioreactorsو تصفیه کننده های هوایی آب از چگونگی تصفیه آب در طبیعت طراحی و ساخت چتر از روی دانه های گیاه Dandelionو...در مقایسه با چند مثالی که ذکر گردید بناهای ساخت بشر بسیار ناقص ، ابتدایی و کم ارزش می نماید . بسیاری آنها را مایه شرمساری اشرف مخلوقات می دانند .رابطه بیونیک و سیبرنتیکسیبرنتیک علم کنترل ارتباط در حیوان و ماشین است . بیونیک و سیبرنتیک با روش کارمشابه در جهت عکس یکدیگرند متخصص سیبرنتیک مدل را به منظور توضیح سیستم زنده به کار می برد و نظراتی را برای آزمایش های زیستی در آن کسب می کند اما متخصص بیونیک از روی خبر حاصل از سیستم های طبیعی و یا از نظرات جدیدی که از مدل گرفته شده یا از آنچه که در باره کارهای سیستم زنده دانسته ماشین می سازد .تقلید جز به جز از طبیعت اگر ناممکن نباشد معمولا کار ساده ای نیست مسئله اصلی این نیست که عینا تمام جزئیات مدل اصلی کپی شود بلکه ابتدا باید به اصول کار هر چیزی در طبیعت پی برد و سپس از این شناخت و آگاهی برای طراحی و ساختن وسایل و ماشین های مهندسی استفاده کرد این تنها راه واقعی تقلید از طبیعت است که پیشرفت را برمی انگیزد و مرز بین بیولوژی و مهندسی را در هم می ریزد و با دقت در خصوصیات شکلی و اصول حاکم بر جانداران تغییرات صنعتی تازه ای در ساخت و پیشرفت علوم مهندسی ایجاد می شود .برگزاری کنفرانس هادر حال حاضر کنفرانس ها ، سمینارها وهمایش های متعددی در این زمینه برگزار می شود که می توان به کنفرانس Naturs & Designاشاره نمود که هر ساله در یکی از کشورهای جهان برگزار می شود و در این کنفرانس متخصصان علوم مختلف از جمله بیولوژی - الکترونیک - فیزیک و.... در رابطه با این علم به بحث و نظر می پر دازند.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: