Наука и производство

Бионика в архитектуре

Понятие о бионике

Бионика в архитектуре – это направление науки, которое систематически фокусируется на технической реализации и применении конструкций, процессов и принципов разработки, содержащихся в биологических системах.

Бионика, также известная как биомиметика, объединяет области биологии и технологии и выступает за «симбиоз» двух концептуальных и рабочих подходов. В то время как базовые биологические исследования основаны на современных технологиях, их методах и оборудовании и в определенной степени также ставят вопросы, направленные на более глубокое понимание биологических функций и систем, бионика включает в себя фактическую передачу биологических находок в технологическую область. Это не прямая передача в смысле копирования, а скорее независимый, творческий процесс исследований и разработок.

Бионика и архитектура

Иными словами биология стала незаменимой для архитектуры, но архитектура также стала незаменимой для биологии. Сегодня утверждение, что биология для архитектуры часто интерпретируется как что-то относящееся к контексту экологической архитектуры.

Такое толкование недопустимо сужает смысл, на которое ссылался Фрей Отто 40 лет назад. Скорее, фундаментальный принцип естественной архитектуры может быть описан, как задача ограждения пространства как можно меньшим количеством материала.

На первый взгляд утверждение о том, что архитектура стала незаменимой для биологии, может показаться неожиданным заявлением. Однако все живые организмы состоят из клеток, а клетки представляют собой заполненные жидкостью пространства. Они окружены оболочкой, содержащей мало материала клеточной мембраны.

Фрей Отто впервые использовал термин «pnue» более 40 лет назад, чтобы описать структуру такого рода. Пневма (покрышка) – это структура с непрерывной оболочкой вокруг жидкости. Эта оболочка представляет собой нежесткий слой, который подвержен растяжению и имеет форму, которая определяется сказочной сеткой, которая либо встроена в саму кожу, либо охватывает внутреннюю часть пневматической системы.

Внутри находится водянистая жидкость, которая находится под внутренним давлением. В качестве термина, «пневма» используется в разговорной речи для газонаполненных конструкций.

Адаптация форм

Согласно принципу противоположного пути, наши знания о том, как развиваются формы, теперь могут быть преобразованы не только в одну живую природу, но также во многих случаях в неорганическую сферу неживых природных явлений. Передача наших выводов живому организму и его продуктам может стать ключевым фактором при объяснении их конструкций.

Организмы часто описываются как «функциональные». Эти термины подразумевают тот факт, что они стали адаптированными к своим средам обитания и условиям жизни в процессе эволюции. Эта адаптация включает в себя расход энергии и использование материалов.

Тем не менее, живые организмы постоянно вынуждены идти на компромисс, потому что они не оптимизированы для определенной цели, а скорее вынуждены использовать имеющиеся у них ресурсы – органы, строительные материалы и т. д, чтобы адаптироваться, насколько это возможно, к текущим условиям и привести в соответствие им свои потребности.

Почти все органы в живых организмах выполняют более одной функции. Структуры с несколькими функциями, конечно, также встречаются в архитектуре. Многие конструкции служат как для переноса грузов, так и для обеспечения акустической изоляции.

Эксперимент показывает, что многие формы, обнаруженные в живой природе, автоматически возникают при заданном наборе периферийных условий. Проблема минимальных поверхностей является подзадачей оптимизации, которая может быть решена математически. Компьютеры являются важными инструментами для этой задачи, но они не являются доминирующим фактором в экспериментах по определению форм.

Когда малые поверхности имеют лишние ребра, они могут перестать быть симметричными, и во многих случаях результатом может быть образование более одной минимальной поверхности. Это нарушение симметрии, которое предсказуемо в простых моделях, может иметь отношение к биофизике развития живых организмов.

Идеального решения не бывает, всегда есть несколько одинаково хороших решений. Все живые организмы являются конструкциями с ограниченной продолжительностью жизни. Одни одноклеточные организмы могут достичь бессмертия благодаря своей способности к неограниченному делению клеток. Многоклеточные организмы используют аналогичный метод клеточных делений в своих репродуктивных системах. Хотя это позволяет им выживать как виды, они подвержены эволюционным изменениям в течение длительных периодов.

Обучение у природы

Любой может учиться у природы, если он может понимать, интерпретировать и предсказывать ее явления. Создавая материальные предметы, мы можем показать, что наше понимание по существу завершено. Всегда существуют возможности технологии, которые позволяют нам достичь полного понимания формы, даже формы биологических объектов. Технические знания и экспериментальные разработки форм, или если можно так сказать стиль «бионика в архитектуре», помогают нам интерпретировать природу. Это, так называемый, противоположный путь биологии. Таким образом, бионика в архитектуре реальна, т.е. живая природа может быть использована для целей архитектуры.

Та же самая линия рассуждения всегда необходима и для бионики. Здесь природа не может предоставить непосредственные модели в нескольких случаях, поскольку периферийные условия природы часто очень отличаются от тех, которые важны для технологии и архитектуры. Простые аналогии форм могут привести к ошибочным выводам. Однако, если в эксперименте предусматриваются определенные периферийные условия, можно позволить «природе» самостоятельно находить подходящие формы.

Другая картина может проявляться в бионике на микроскопическом и модульном уровнях. Имитация структуры поверхности листьев растений, обладающих функцией самоочищения, теперь является лишь вопросом технологии, а имитация процесса фотосинтеза может помочь нам решить энергетическую проблему в отдаленном будущем.

Общие принципы биологии тоже могут быть использованы для развития технологий. Принципы эволюции используются в компьютерных моделях для совершенствования технических конструкций.

Вы можете обсудить эту статью на нашем форуме, достаточно нажать на кнопку ниже.

Метки
Обсудить статью на форуме

Администратор

Впереди еще много нового!

Related Articles

Back to top button
Close