Βιονική

Η βιονική είναι η επιστήμη που αναζητά, σε φυτά και ζώα, πρότυπα για ηλεκτρονικές διατάξεις και τεχνικά έργα. Βασίζεται στη μελέτη βιολογικών συστημάτων (συγκεκριμένα εμβιομηχανική) για την ανάπτυξη (ενδεχομένως με βιομιμητισμό) μη βιολογικών συστημάτων που ενδέχεται να έχουν τεχνολογικές εφαρμογές.

Ιστορία

Το 1960, στο πρώτο συνέδριο που πραγματοποιήθηκε στο Ντέιτον του Οχάιο των Η.Π.Α., προτάθηκε το όνομα "Bionics" από τον Ταγματάρχη Τζακ Στιλ της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ, από τις λέξεις βιολογία και ηλεκτρονική, για να ονομάσει την επιστήμη των συστημάτων που έχουν μια λειτουργία αντιγραφή από αυτή των φυσικών συστημάτων, ή που έχουν τα ειδικά χαρακτηριστικά των φυσικών συστημάτων, ή που είναι ανάλογα με αυτά.

Θεμελιώδεις αρχές

Η Βιονική μελετά τη ζωή με στόχο την κατανόηση των μηχανισμών λειτουργίας των ζωντανών οργανισμών, προκειμένου να μπορέσει να τους εφαρμόσει στις ανθρώπινες δημιουργίες.

Ενδιαφέρεται για όλες τις ικανότητες των κυττάρων, των οργανισμών ή ορισμένων κοινοτήτων ή συμβιώσεων που επιτρέπουν την αυτονομία ή την ικανότητα εύρεσης και χρήσης πηγών ενέργειας. Μια τυπική βιονική προσέγγιση μελετά ένα φυσικό σύστημα, ερμηνεύει την αρχή και στη συνέχεια τη μεταφέρει σε υλοποίηση βιομηχανικού τύπου. Καθώς παρατηρούσε τα καρποφόρα σώματα της κολλιτσίδας που κολλούσαν στα ρούχα του, ο Ζορζ ντε Μεστράλ είχε την ιδέα να φτιάξει το Velcro. Αλλά και ο Λεονάρντο ντα Βίντσι έκανε ήδη βιονική όταν εμπνεύστηκε από την πτήση των νυχτερίδων Pipistrellus pipistrellus για τα έργα του με ιπτάμενες μηχανές.

Ειδικότερα μελετώνται οι λειτουργίες και οι μηχανισμοί που επιτρέπουν την κίνηση και την κινητικότητα, με άλλα λόγια την κίνηση:

• σε ζώα (ιδιαίτερα κοινωνικά ζώα, για τις συνεργατικές τους ικανότητες): Οι μηχανισμοί πρόωσης των ψαριών, χάρη στα πτερύγια και την ουρά τους, παρατηρήθηκαν και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για τη βελτίωση των βαρκών. Ο τρόπος υδρόβιας πρόωσης μέσω πίδακα, στον Nautilus Pompilius, στις σουπιές, στο καλαμάρι, στις μέδουσες, στο χτένι ή στη λιβελλούλη είναι ισοδύναμος με εκείνον του υποβρυχίου του Ζακ-Υβ Κουστώ, το οποίο χρησιμοποιεί δύο ακροφύσια που έχουν αντίθετο προσανατολισμό για πρόωση και αλλαγή κατεύθυνσης.
• στα φυτά: Είναι πράγματι ικανά για αργές κινήσεις ( κισσός που σκαρφαλώνει σε δέντρο), μέτρια γρήγορες (π.χ. : Δροσέρα που περικλείει ένα έντομο) ή πολύ γρήγορες (π.χ : βίαιη εκδίωξη των σπόρων ). Τα φυτά είναι επίσης ικανά να κινούν πολύ αποτελεσματικά εσωτερικά υγρά (π.χ. : κυκλοφορία χυμού έως και δεκάδων μέτρων σε ύψος ή απόσταση με τριχοειδές ή κυκλοφορία κυτταρικού υγρού μέσω δονούμενων βλεφαρίδων στα Characeae ) χωρίς μυϊκό ή νευρικό σύστημα συγκρίσιμο με αυτό των ζώων).
• σε βακτήρια (ορισμένα είδη παρουσιάζουν οργανωτική ικανότητα).
• σε άλλους οργανισμούς: Για παράδειγμα, μυξομύκητες ικανοί να παράγουν κινητές αποικίες όπου τα άτομα έχουν συντονισμένες συμπεριφορές και σχηματίζουν έναν υπερ-οργανισμό.

Τομείς σπουδών και εφαρμογής

Η βιονική έχει γίνει απαραίτητη σε διάφορους τομείς :

• τεχνητή νοημοσύνη
• ρομποτική (ρομπότ που κολυμπούν ή ρομπότ «έντομα»)
• αυτοκαθαριζόμενες επιστρώσεις βασισμένες σε μελέτες φύλλων λωτού
• υδρο- ή αεροδυναμικές επιστρώσεις εμπνευσμένες από δέρμα καρχαρία
• Η αεροναυπηγική επίσης, από τις απαρχές της, εμπνεύστηκε από τη φύση : ειδικά με το προφίλ πάπιας
• ο σχεδιασμός νέων βιονικών προστατευτικών κρανών προσαρμοσμένων στην εσωτερική δομή του ανθρώπινου κεφαλιού

Η βιονική εφαρμόζεται επίσης στην αντικατάσταση άκρων ή οργάνων του ανθρώπινου σώματος με μια ηλεκτρικά ενεργή συσκευή με αποτελεσματική λειτουργία .