Янв 10

Бионика открывает новые пути конструирования систем

Design Engng, 1963, V. 9, N 3, рр. 54–56

Дальнейшее исследование космического пространства во многом зависит от создания различных устройств, которые могут должным образом реагировать на непредвиденные изменения окружающих условий. Только живые организмы обладают такой способностью. Бионика использует принципы, заложенные в структуре и организации животных и растений, для применения их в инженерном деле. При этом возникает возможность нового подхода к конструированию различных систем, обладающих самоадаптацией, самоорганизацией, самооптимизацией, свойствами обучаемости и распознавания. Эти системы, обладая высокой надежностью, чувствительностью и селективностью, будут иметь минимальные размеры, вес и потребление энергии.

Метод исследования, применяемый в бионике, включает в себя три этапа:

— изучение и описание биологического образца;

— создание по биологическому образцу математической или логической модели;

— воплощение этой модели в соответствующее техническое (обычно электронное) устройство.

Основными областями исследования современной бионики являются:

— Самоорганизующиеся машины, которые могут распознавать характер внешних воздействий и приспосабливаться к изменениям окружающих условий. Некоторые из них основаны на использовании обычных вычислительных машин, имеющих специфическую программу работы, и называются программными машинами. Другие используют сеть элементарных искусственных нейронов и называются сетевыми машинами.

— Органы чувств, которые принадлежат к особому классу преобразователей. У живых организмов они реагируют на механические, тепловые, электрические и химические воздействия и преобразуют их в нервные импульсы – электрохимическую энергию. Изучение органов чувств в целях изготовления такого рода чувствительных измерителей является важнейшей задачей бионики.

— Нейроны, из которых построена нервная система человека, могут проводить и преобразовывать электрические импульсы, а в некоторых случаях действовать как выпрямитель. Создание искусственного нейрона – одна из основных задач бионики. Нейрон можно рассматривать как особый преобразователь, имеющий два входа и один выход. Независимо от характера входного сигнала (он может быть электрическим или химическим) на его выходе он может поддерживаться неизменным. Это объясняется тем, что сигнал на одном из входов нейрона вызывает возбуждение, в то время как на другом его входе – торможение. Лишь в исключительных случаях оба входа сигналов вызывают возбуждение нейрона. Нейрон возбуждается, если внешнее раздражение превышает некоторый предел как по величине, так и по продолжительности.

Поскольку самоорганизующиеся машины должны состоять из множества искусственных нейронов, последние должны быть небольшими по размерам и дешевыми. Молекулярная электроника поможет разрешить эту проблему. Девяносто процентов исследований бионики связано с изучением нервной системы и органов чувств. Однако она не ограничивается этим. Например, изучение наружного покрова и формы дельфинов и китов позволило внести улучшения в конструкцию подводных лодок; изучение мышц и суставов человека помогло улучшить конструкцию искусственных конечностей; исследование органов зрения жуков дало возможность создать на новом принципе измерители высоты и скорости полета самолетов. Такое изучение структуры и организации различных животных позволит в дальнейшем улучшить конструкцию многих технических устройств.

А. Волков

Похожие статьи:

  1. Основные закономерности реакций организма на действие ударных перегрузок С. А. Гозулов Влияние ударных перегрузок на организм, прежде всего,...
  2. Основные направления в исследовании влияния ударных перегрузок на организм С. А. Гозулов Проблема ударных перегрузок непосредственно связана с созданием...
  3. Повреждения внутренних органов и функциональные нарушения в организме животных при действии ударных перегрузок приземления С. А. Гозулов, Р. А. Двуреченская, Л. Я. Дивина, В....

автор admin \\ теги: , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.