بیونیک

مهندسی الهام پذیر از زیست شناختگی

رشــته بیونیــک بــه عنــوان یــک دانــش میــان رشــته ای و یــک روش شناســی حــل خــلاق مســئله، از شــاخه ها یــا گرایش هــای تخصصــی خلاقیــت نوآوری شناســی Creanovatology به شـمـار مــی رود.  می توان گفت بیونیک هنر به کارگیری دانش سیستم های زنده در حل مسائل فنی است. طبیعــت بــا گــذر از عصرهــای بســیار دچــار تغییــرات و جهش هــای بســیاری شده اســت و بــه تکامــل رسیده اســت. طبیعــت هرآنچــه را کــه بــا محیــط ســازگاری نداشــته از بیــن بــرده و امــروزه، طبیعتــی کــه مــا در آن زندگــی می کنیــم و هــر جانــدار موجــود در آن، بــا توجــه بــه ســازگاری تکامــل یافته تریــن مخلــوق در نــوع خــود تــا بــه امــروز می باشــد. ایــن بــدان معنــی اســت کــه هــر مکانیســم و ســاختاری در طبیعــت در بهتریــن کارآمدتریــن حالــت خــود قــرار دارد، پــس بشریــت  ایــن طبیعــت تکامــل یافتــه، در طراحــی دســت ســاخته های خــود ایــده بگیــرد. می توانــد گفت بــا  مطالعــه از اواخــر قــرن بیســت شــاهد بســیاری از دســتاوردهای بــشری هســتیم کــه اگــر دقیق تــر بــه آن هــا نــگاه کنیــم، درمی یابیــم کــه الهــام گرفــتن از طبیعــت کمــک شــایانی بــه بهــتر ســاختن آن هــا کرده اســت.

تاریخچه 

بــشر از دیــربــاز از علــم بیونیــک در حــل مســائل پیرامــون خــود اســتفاده کــرده اســت، شــاید بتــوان لقــب پــدر علــم بیونیــک را بــه لئونــاردو داوینچــی نقــاش ایتالیایــی عــصر رونســانس داد. 
 در آثــار بــه جــای مانــده از او، نقاشــی هایی از ماشــین  پرنــده ای را میتــوان مشــاهده کــرد کــه از بــال خفــاش ایــده گرفتــه بــود، بــا ایــن اســتدلال کــه خفــاش دارای بــال کامــاً پوشــیده ای اســت کــه هــوا را از خــود عبــور نمــی دهــد و بــال خفــاش را پوســتی پــرده ماننــد پوشــانده اســت کــه آن را تقویــت مــی کنــد. امــا واژه بیونیــک بــه طــور رســمی در ســال 1960در شــهر دایتــون اوهایــو در مراســمی کــه بــا حضــور عــده ای زیســت شناســان و ریاضــی دانــان و فیزیــک دانــان و روان شناســان برگــزار شــده بــود، توســط سرگــرد جــک دی اســتیل مطــرح شــد. او بیونیک را علم سیستم هایی که شالوده و پایه تمامی سیستم های زنده اند، می داند. بدین ترتیب بیونیک را می توان مانند زندگی معنا کرد.

برخی لغت نامه ها نیز این واژه را ترکیبی از بیو در واژه بیولوژی و نیک در واژه الکترونیک معرفی کرده اند. این واژه در دهه 1970 میلادی در سریال های ئتلوزیونی مرد شش میلیون دلاری و زن بیونیکی شناخنه شد که بر اساس دو رمان با همین نام نوشته مارتین کایدین تحت تاثیر کارهای استیل ساخته شده بودند. در طــی تاریــخ، طبیعــت زنــده در طبیعــت مصنــوع بیشتر خود را نشان داد به طوری که در قرن 21 شاهد حضور اختراعات بسیاری که الهام گرفته از دنیای حیوانات و گیاهان هستند شدیم مانند خودروی بیونیکی شرکت بنز که طراحی آیرودینامیکی خود را از ماهی جعبه‌ای یا BoxFish الهام گرفته است. در ابتدا بیونیک به بررسی ماشین هایی که براساس سیستم های زنده طراحی و ساخته شده بودند می پرداخت و هم اکنون بیونیک از هر جهت هنر به کارگیری دانش سیستم های زنده در حل مسائل فنی است.

سیر تحول

انسان برای الهام گرفتن همواره به جهان زنده پیرامونش نگریسته است. پرواز پرندگان در طول هزاران سال الهام بخش طرح های بی شماری از ماشین پرنده بوده است که یکی از بهترین طرح ها در زمان خود اثر لئوناردو داوینچی است که در سال 1505 طرحی از یک ماشین پرنده بر اساس ساختمان 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.
امروزه هم می توان از دولفین که با نیروی عضلانی کم می تواند به سرعت در آب حرکت کند الگو برداری کرد تا زیر دریایی که دارای چنین خاصیتی است ساخت. و با الهام گرفتن از پوست دلفین نیز لباسی برای غواصان ساخته شده است که اصطکاک بدن شناگر و آب را به حداقل می رساند.

اما نکته مهم در این علم این است که تقلید جزء به جزء از طبیعت معمولا کار ساده ای نیست. مثلا الگو برداری ماشین پرنده از خفاش در جایی که فاصله دو انتهای بال های گسترده خفاش حدود نیم متر و فاصله بین دو انتهای بال های ماشین پرنده 14 متر است کار سختی است و باید از روش های ویژه ای استفاده کرد که البته بسیاری از روش ها هم موثر نخواهد بود.
آشکار گرهای گرما در پوست آدمی فقط می توانند به یک دهم درجه تغییر دمایی پاسخ دهند بد نیست که بدانید در یک سانتی متر مربع پوست کف دست انسان، سه عدد گیرنده حساس به گرما وجود دارد در حالی که در همین اندازه سطح در قسمت سر مار زنگی 150000 عدد گیرنده حساس به گرما وجود دارد. اما انسان ها با استفاده از این مکانیسم طبیعی، مکانیسم حسی مادون قرمزی ساخته اند که حساسیت آن صد هزار بار بیشتر از مادون قرمز مار زنگی است و از آن در جنگ جهانی دوم توسط آلمانی ها در تیر اندازی به هنگام تاریکی شب استفاده می شده است.

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

بیونیک و روند طراحی

مختصصان بیونیک سعی در حل مسائل تکنیکی توسط کاربر و سیستم ها و مکانیزم ها و فرم های قابل مقایسه با آنهائی که در طبیعت یافت می شوند، را دارند. 
بیونیک شامل سه بخش است.
1. علم سیستم هایی که کار آنها از سیستم های زنده گرفته شده است (در ساختار و سیستم اصلی)
2. علم سیستم هایی که خصوصیاتی شبیه خصوصیات سیستم های زنده رادارند. (مکانیزم ها و عناصر عملکردی)
3. علم سیستم هایی که از نظر ظاهر به سیستم های زنده شبیه اند. (در یافت های حسی از نقطه نظر فرم)
و در واقع هر محصول سه عنصر اصلی دارد..
1. ساختار
2. مکانیزم
3. فرم
طراحی بر اساس طبیعت ماندگار و جاودانه است، تازگی دارد و محدود به زمان نمی شود.

روند طراحی بر اساس بیونیک یا بیو دیزاین

1. انتخاب موجود زنده (پدیده مور نظر در طبیعت)
جانوران
گیاهان
آغازیان، تک سلولی ها
2. شناسایی خصوصیات زیستی
محیط زندگی: شرایط محیط، دما، رطوبت، فشار و صوت
عکس العمل ها: منابع حیاتی، سیستم های تنفسی، مواد غذایی
خصوصیات فیزیکی: شرایط همزیستی، سازگاری و ناسازگاری مستقیم و غیر مستقیم
روابط سیستماتیک: آمار تجمعی و پراکندگی زیستی،شرایط خاص جغرافیایی
3. شناسایی خصوصیات معماری
ساختار های داخلی
روابط سیستماتیک
پیکره اصلی موجود: عناصر میکرو و تناسبات هندسی، عناصر ماکرو، مواد و نسبت ها
روابط عملکردی موجود با فرم و مواد
بررسی رنگ
ارتباط رنگ موجود زنده با محیط زیست.
ارتباط رنگ موجود زنده با خصوصیات رفتاری.
ارتباط رنگ موجود زنده با پیکره موجود زنده.
آنالیز عنا صر اصلی موجود زنده و کاربرد آن در تجزیه و تحلیل طراحی
آنالیز فرم
فرم پایه: نقاط، سطوح و...
فرم پیچیده: ترکیبات فرمی
تعیین تناسبات و اندازه
تعیین نسبت انحناها
تعیین زوایای بین راستاها
آنالیز مکانیزم.
مکانیزم ساده
روابط سیستماتیک بین مکانیزم ها
آنالیز رابطه فرم با سیستم و بالعکس سیستم با فرم
آنالیز رابطه فرم با عملکردو بالعکس
آنالیز رابطه عملکرد با سیستم و بالعکس