바이오닉스 데이터

바이오닉스라는 단어는 미국의 스틸이 1960 년 라틴 단어' BIOS' (생활방식의 의미) 와 접미사' nlc' ('성격' 의 의미) 에 따라 형성한 것이다.

바이오닉스는 생명의 의미를 지닌 그리스어 bion 에 공학적인 ics 를 추가하여 형성된 단어이다. 1960 정도부터요. 생물의 기능은 어떤 인공기계보다 훨씬 우수하며, 생체 공학은 엔지니어링에서 생물 기능을 실현하고 효과적으로 응용하는 학과이다. 정보 수신 (감각 기능), 정보 전달 (신경 기능), 자동 제어 시스템 등에 관한 것입니다. 이 유기체의 구조와 기능은 기계 설계에 큰 영감을 주었다. 돌고래의 체형이나 피부 구조 (수영할 때 체표의 난류를 막을 수 있음) 를 잠수함의 설계 원리에 적용하는 것과 같은 생체 공학의 예를 들 수 있다. 바이오닉스는 또한 제어론과 밀접한 관련이 있는 학과로 여겨지며, 제어론은 주로 생명현상과 역학원리를 비교하고 연구하고 해석하는 것이다.

파리는 세균의 전파자로서 모두들 매우 싫어한다. 파리의 날개 (균형봉이라고도 함) 는' 자연 내비게이터' 로, 사람들이 모방하여' 진동 팽이' 를 만든다. 이런 기구는 현재 로켓과 고속 항공기에 적용되어 자동운전을 실현하였다. 파리의 눈은 3000 여 개의 작은 눈으로 구성된' 복안' 이다. 사람들은 그것을 모방하여 "파리 눈 렌즈" 를 만듭니다. 복안렌즈' 는 수백 개 또는 수천 개의 작은 렌즈로 순차적으로 배열돼 렌즈로' 복안카메라' 를 만들 수 있어 한 번에 수천 장의 똑같은 사진을 찍을 수 있다. 이 카메라는 이미 인쇄판과 전자컴퓨터의 대량의 마이크로회로를 복제하는 데 사용되어 생산성과 품질을 크게 높였다. 복안렌즈' 는 신형 광학 부품으로 여러 가지 용도가 있다.

자연계의 각종 생물은 어떤 특이한 기술을 가지고 있습니까? 그들의 기술은 인류에게 어떤 영감을 주었습니까? 인간이 이러한 기술을 모방하면 어떤 기계를 만들 수 있습니까? 새로운 과학인 바이오닉스를 소개하겠습니다.

바이오닉스는 생물건설 기술 장치를 모방한 과학으로, 지난 세기 중엽에 등장한 신흥 변두리 과학이다. 생체 공학은 물체의 구조, 기능 및 작동 원리를 연구하고 이러한 원리를 엔지니어링 기술에 이식하여 성능이 우수한 기기, 장치 및 기계를 발명하여 새로운 기술을 창조합니다. 바이오닉스의 탄생과 발전에서 지금까지 수십 년 만에 그 연구 성과는 이미 매우 인상적이었다. 바이오닉스의 출현은 독특한 기술 발전의 길, 즉 생물계에 청사진을 제시하는 길을 열어 사람들의 시야를 크게 넓혀 강력한 생명력을 보여 주었다.

[이 단락 편집] 인체 생체 공학은 오랜 역사를 가지고 있습니다.

예로부터 자연은 인류의 각종 기술 사상, 공학 원리, 중대한 발명의 원천이었다. 오랜 진화 과정을 거쳐 다양한 생물 군락이 환경의 변화에 적응하여 생존하고 발전할 수 있다. 노동은 인간을 창조했다. 인간은 장기적인 생산 관행에서 직립된 몸, 일할 수 있는 손, 감정과 사상을 교류하는 언어로 신경계, 특히 뇌의 발육을 촉진시켰다. 따라서 인간의 비길 데 없는 능력과 지혜는 생물계의 모든 집단을 훨씬 능가한다. 인간은 노동을 통해 자신의 총명함과 손재주로 공구를 만들어 자연계에서 더 큰 자유를 얻는다. 인간의 지혜는 생물세계에 대한 관찰과 인식에 그치지 않고, 인간의 독특한 사고와 디자인 능력을 이용하여 생물을 모방하고 창조적 노동을 통해 기술을 증가시킨다. 물고기는 물속에서 자유롭게 왕래할 수 있는 능력이 있기 때문에 사람들은 물고기의 모양을 모방하여 배를 만들고, 나무 노로 지느러미를 흉내낸다. 전하는 바에 따르면, 일찍이 대우시대에 중국 고대 근로자들은 물고기가 물 속에서 꼬리를 흔들며 헤엄치고 모퉁이를 돌고 있는 것을 관찰하여 선미에 나무 노를 얹었다. 반복 관찰, 모방, 연습을 통해 점차 노를 젓는 키로 바뀌어 배의 동력을 증가시켜 전복의 수단을 장악하였다. 이런 식으로, 구르는 강에서도 사람들은 배를 자유롭게 항해할 수 있다.

새는 날개를 펴고 공중에서 자유롭게 날 수 있다. 한비자에 따르면, 루반은 대나무를 새로 삼았고, "비행 성공 후, 3 일도 아니다" 고 한다. 하지만 사람들은 새의 날개를 모방하여 공중에서 날 수 있게 하는 것을 선호합니다. 일찍이 400 여 년 전, 이탈리아인 다빈치와 그의 조수들은 새들을 자세히 해부하고, 그들의 신체 구조를 연구하고, 그들의 비행을 자세히 관찰했다. 세계 최초의 인공 비행기인 플 래핑 날개 비행기를 설계하고 제조했습니다.

생물학적 구조와 기능을 모방하려는 이러한 발명과 시도는 인간 바이오닉스의 선구자이자 바이오닉스의 싹이라고 할 수 있다.

[이 단락 편집] 생각을 자극하는 비교

인간의 생체모방 행위는 이미 프로토타입을 가지고 있지만, 1940 년대까지 사람들은 의식적으로 생물을 디자인 사상과 발명의 원천으로 삼지 않았다. 생물학에 대한 과학자들의 연구는 생물체를 묘사하는 정교한 구조와 완벽한 기능에만 머물러 있다. 공학기술자는 자신의 우수한 지혜, 노력, 인공발명에 더 많이 의존한다. 그들은 의식적으로 생물학을 배우는 일이 거의 없다. 하지만 다음과 같은 사실들은 수백만 년 전에 생물계가 출현하여 진화 과정에서 해결되었다는 것을 보여 줍니다. 그러나 인간은 생물계로부터 정당한 계시를 받지 못했다.

제 1 차 세계 대전 중에 잠수함은 배가 수중에서 항행할 수 있도록 군사적 필요를 위해 건설되었다. 공학 기술자는 원시 잠수함을 설계할 때 먼저 잠수함에 돌이나 납덩이를 넣어 가라앉게 한다. 수면으로 올라가야 한다면, 그들은 가지고 다니는 석두 또는 납덩이를 버리고 선체를 수면으로 돌려보낼 것이다. 나중에 개선되어, 떠 있는 상자 안에서 물을 번갈아 주입하고 배수함으로써 잠수함의 무게를 바꾸었다. 나중에 밸러스트 탱크로 바뀌었는데, 선실 윗부분에는 배기 밸브가 있고 아랫부분에는 물 분사 밸브가 있습니다. 물탱크에 바닷물이 가득 차면 선체의 무게가 증가하여 물에 잠입하게 한다. 비상시에 스쿠버 다이빙이 필요할 때 스피드 다이빙 선실도 있습니다. 선체가 물에 잠입한 후 속잠실 안의 바닷물이 배출되었다. 밸러스트 탱크의 한 부분은 물로 채워지고 다른 부분은 비어 있으면 잠수함은 반 잠수할 수 있습니다. 잠수함이 떠오를 때, 탱크에 압축 공기로 들어가 바닷물을 배출하고, 보트 안의 해수 중량이 줄어들면 잠수함은 올라갈 수 있다. 이렇게 우월한 기계 장치는 잠수함의 자유 침몰을 실현하였다. 하지만 나중에 밝혀진 바에 따르면, 물고기의 기복 시스템은 사람들이 발명한 것보다 훨씬 간단하며, 물고기의 기복 시스템은 단지 부풀어오르는 물고기 가오리일 뿐이다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 성공명언) 부레는 근육으로 제어되는 것이 아니라 부레에게 산소를 분비하거나 부레의 일부 산소를 다시 흡수하여 부레의 기체 함량을 조절하여 물고기의 자유 침몰을 촉진한다. 그러나, 이렇게 교묘한 물고기의 침몰 시스템은 잠수함 디자이너에 대한 계발과 도움은 이미 늦었다.

소리는 사람들의 생활에 없어서는 안 될 요소이다. 언어를 통해 사람들은 사상과 감정을 교류하고, 아름다운 음악은 사람들이 예술을 즐길 수 있게 하며, 공학기술자들도 음향시스템을 산업생산과 군사기술에 적용해 가장 중요한 정보 중 하나가 되었다. 잠수함이 출범한 이래, 수면함정이 잠수함의 위치를 어떻게 찾아 기습을 막았는가 하는 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 잠수함, 잠수함, 잠수함, 잠수함, 잠수함, 잠수함, 잠수함) 잠수함이 물에 가라앉은 후에도 공격을 용이하게 하기 위해 적함의 방위와 거리를 정확하게 결정해야 한다. 그래서 제 1 차 세계대전 기간, 바다에서, 물과 물 사이의 대립 쌍방 투쟁에서 여러 가지 수단을 사용했다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁, 전쟁) 해군 엔지니어들도 음향 시스템을 중요한 정찰 수단으로 삼았다. 우선, 수청기, 일명 소음측향기는 적함이 항행할 때 나오는 소음을 감청하여 적함을 발견하는 것이다. 적함이 주변 해역을 항해하기만 하면 기계와 프로펠러가 소음을 내고 물청기를 통해 들을 수 있어 제때에 적을 발견할 수 있다. 하지만 당시 수중 청음기는 아직 완벽하지 않아 보통 자기 배의 소음만 받을 수 있었다. 적함을 감청하려면 배의 속도를 늦추거나 완전히 멈추어 잠수함의 소음을 분별해야 하는데, 이는 작전에 불리하다. 얼마 지나지 않아 프랑스 과학자 랑지만 (1872 ~ 1946) 은 초음파 반사의 성질을 이용하여 수중 선박을 성공적으로 탐사했다. 초음파 발생기로 물에 초음파를 발사하면 목표물을 만나면 반사되어 수신기에 의해 수신된다. 에코를 받는 시간 간격과 방향에 따라 대상의 방향과 거리를 측정할 수 있습니다. 이를 음파 탐지기 시스템이라고 합니다. 인공 음파 탐지기 시스템의 발명과 적의 잠수함을 탐지하는 데 있어서의 탁월한 업적에 사람들은 놀라움을 금치 못했다. 인간이 지구에 나타나기 전에 박쥐 돌고래와 돌고래가 에코 위치 탐지 음파 탐지기 시스템을 자유롭게 사용했다는 것을 알지 못합니까?

오랫동안 생물은 소리로 둘러싸인 자연 속에 살았다. 그들은 소리를 이용하여 음식을 찾고, 적의 상처를 피하고, 교배하고 번식한다. 따라서 소리는 생물에 대한 중요한 정보입니다. 이탈리아의 과학자 스파란열은 오래전에 박쥐 (WHO) 가 완전히 어두운 상황에서 마음대로 비행할 수 있다는 것을 발견했고, 장애물을 피할 수 있을 뿐만 아니라 날벌레를 잡아먹을 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나 박쥐 귀를 막고 입을 봉한 후에는 어둠 속에서 움직일 수 없다. 이러한 사실에 직면하여, 스파란제는 박쥐 귀와 입으로 "볼 수 있다" 는 납득할 수 없는 결론을 내렸다. 그들은 입으로 초음파를 낼 수 있고, 장애물에 부딪혀 반사될 때 귀로 받을 수 있다. 제 1 차 세계대전이 끝난 후 1920 년, 하타이는 박쥐 발성의 소리 신호 주파수가 사람의 귀를 넘어선다고 생각했다. 또한 박쥐 위치 표적을 찾는 방법은 롱 완지가 제 1 차 세계대전에서 발명한 초음파 메아리법과 같다고 지적했다. 유감스럽게도, 하타이의 힌트는 사람들의 주의를 끌지 못했고, 엔지니어들도 박쥐' 메아리 위치 탐지' 기술을 가지고 있다는 것을 믿을 수 없었다. 1983 이 전자측정기를 채택할 때까지는 초음파를 발사하여 박쥐 위치를 완전히 확인할 수 없습니다. 그러나 이것은 레이더와 음파 탐지기의 초기 발명에 도움이 되지 않았다.

또 다른 예로, 곤충의 행동을 연구하는 것은 너무 늦었다. 다빈치가 조류 비행을 연구하고 첫 비행기를 만든 지 400 년이 지난 후, 사람들은 오랜 반복 연습을 거쳐 마침내 1903 년에 비행기를 발명하여 하늘로 날아가는 꿈을 현실로 만들었다. 30 년 후, 인간의 비행기는 속도, 고도, 비행 거리에서 조류를 능가하여 인간의 지혜와 재능을 보여 주었습니다. 그러나, 더 빠르고 더 높이 나는 항공기를 계속 개발하면서 디자이너들은 또 다른 난제, 즉 가스역학의 플러터 현상에 직면했다. 비행기가 비행할 때 날개 진동이 해롭다. 비행 속도가 빠를수록 날개의 떨림이 강해지고 날개가 부러져 비행기가 추락하고 많은 시험비행사들이 목숨을 잃었다. 항공기 설계자는 유해한 플러터 현상을 없애는 데 많은 노력을 기울였으며, 이 문제에 대한 해결책을 찾는 데도 오랜 시간이 걸렸다. 가중장치는 날개 앞부분의 먼 곳에 배치되어 유해한 진동을 제거한다. 그러나 곤충은 일찍이 3 억 년 전에 공중에서 비행했고, 그들도 예외 없이 플러터의 피해를 입었다. 오랜 진화 끝에 곤충은 이미 채터 방지 방법을 성공적으로 얻었다. 생물학자들은 잠자리 날개를 연구하다가 각 날개의 앞부분 위에 어두운 각단백질 두꺼워진 영역, 즉 날개 눈이나 기미가 있는 것을 발견했다. 날개 눈을 제거하면, 비행은 흔들릴 것이다. 실험은 날개 눈의 각질 조직이 잠자리의 비행 날개를 펄럭이는 위험을 제거하게 한 것으로 밝혀졌는데, 이는 디자이너의 뛰어난 발명과 비슷하다. 디자이너가 먼저 곤충으로부터 날개 눈의 기능을 배워 플러터 해결에 도움이 되는 디자인 아이디어를 얻으면 긴 탐구와 인력 희생을 피할 수 있다. 잠자리 날개의 눈빛에 비행기 디자이너는 늦게 만나는 느낌이 들었다!

이 세 가지 예는 생각을 자극해 큰 깨우침을 준다. 일찍이 지구에 인류가 출현하기 전에, 각종 생물은 이미 자연계에서 수억 년 동안 살았으며, 장기간의 생존 투쟁 진화에서 자연에 적응할 수 있는 능력을 얻었다. 생물학 연구에 따르면 진화 과정에서 형성된 매우 정확하고 완벽한 메커니즘은 내외 환경의 변화에 적응할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 생물학에는 매우 효과적인 기술이 많이 있다. 체내의 생합성, 에너지 변환, 정보 수신 및 전달, 외부 세계에 대한 인식, 내비게이션, 방향 계산, 합성 등. , 많은 기계와 비교할 수없는 장점을 보여줍니다. 생물의 작고, 예민하고, 빠르고, 효율적이고, 믿을 만하고, 방해받지 않는 것이 정말 신기하다.

[이 단락 편집] 생물학과 기술 사이의 다리

1782 년 제임스 와트 (1736 ~ 18 19) 가 증기기관을 발명한 이후 사람들은 생산투쟁에서 큰 동력을 얻었다 산업 기술 방면에서는 기본적으로 에너지 전환, 통제, 활용 문제를 해결하여 제 1 차 공업혁명을 불러일으켰고, 각종 기계가 우후죽순처럼 나타났다. 공업기술의 발전은 사람들의 체질을 크게 확장하고 증강시켜 과중한 육체노동에서 사람들을 해방시켰다. 과학기술이 발달하면서 사람들은 증기 기관 이후의 전기 시대를 거쳐 자동화 시대로 접어들었다.

1940 년대 전자 컴퓨터의 출현은 인간 과학 기술의 보고로 귀중한 부를 더했다. 믿을 수 있고 효율적인 기술로 수만 가지의 정보를 처리하고, 바다의 숫자와 정보 해양에서 사람들을 해방시킨다. (윌리엄 셰익스피어, 햄릿, 믿음명언) 컴퓨터와 자동화 설비를 사용하면 복잡한 생산 절차에 직면할 때 사람들이 수월하게 대처할 수 있다. 그들은 제품 규격이 정확하도록 생산 절차를 정확하게 조정하고 통제한다. 그러나 자동 제어 장치는 사람들이 정한 고정 절차에 따라 작동하므로 제어 능력에 큰 한계가 있습니다. 자동장치는 외부 세계에 대한 분석과 유연한 반응력이 부족하다. 어떤 의외의 상황이 발생할 경우, 자동장치가 작동을 멈추거나 사고가 발생할 수 있다는 것은 자동장치 자체의 심각한 단점이다. 이 단점을 극복하기 위해서는 기계의 각 부분 사이, 기계와 환경 사이의' 소통' 즉, 자동제어장치가 내외 환경의 변화에 적응할 수 있는 능력을 가지고 있다는 것이다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 공학적으로 어떻게 받아들이고 변화시킬 필요가 있다. 정보 사용 및 제어 문제. 따라서 정보의 사용과 통제는 이미 공업 기술 발전의 주요 모순이 되었다. 이 모순을 어떻게 해결할 것인가? 생물계는 인류에게 유익한 계시를 제공했다.

생물시스템에서 계시를 받기 위해서는 먼저 생물과 기술장치 사이에 * * * 같은 특징이 있는지 연구해야 한다. 1940 의 조절론은 일반적인 의미에서 생물과 기계를 비교하는 것이다. 1944 까지 이미 과학자들이 기계와 생물의 통신, 자동 제어, 통계역학 등 일련의 문제가 일치한다는 것을 분명히 했다. 이런 인식을 바탕으로, 1947, 새로운 학과인 제어론이 생겨났다.

사이버네틱스는 그리스어에서 유래했으며 원래 의도는 "전환" 이었습니다. 사이버네틱스의 창시자 중 한 명인 노버 비너 (1894 ~ 1964) 의 정의에 따르면 사이버네틱스는' 동물과 기계 중 통제와 통신의 과학' 이다. 이 정의는 너무 간단하지만, 사이버네틱스의 고전 저작에 대한 부제에 불과하지만, 생물학과 기계에 대한 사람들의 인식과 직접적으로 연결되어 있다.

제어론의 기본 견해는 동물 (특히 사람) 과 기계 (각종 통신, 제어, 계산을 포함한 자동화 장치 포함) 사이에 일정한 * * * 체가 존재한다는 것이다. 즉, 그들의 제어 시스템에는 일정한 * * * 같은 법칙이 존재한다는 것이다. 제어론의 연구에 따르면 다양한 제어 시스템의 제어 프로세스에는 정보 전달, 변환 및 처리가 포함됩니다. 제어 시스템의 정상적인 작동은 정상적인 정보 전송 프로세스에 따라 달라집니다. 제어 시스템이란 제어 대상과 각종 제어 요소, 부품, 회로를 유기적으로 결합하여 특정 제어 기능을 갖춘 전체를 말합니다. 정보의 관점에서 볼 때, 제어 시스템은 정보 채널의 네트워크나 시스템이다. 생물학적 체내의 기계와 제어 시스템에는 많은 유사점이 있기 때문에 사람들은 생물 자동화 시스템에 큰 관심을 가지고 물리적, 수학적, 심지어 기술 모델을 이용하여 생물 시스템에 대한 추가 연구를 진행하였다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 따라서 제어 이론은 생물학과 공학 기술을 연결하는 이론적 기초가 되었다. 생물학적 시스템과 기술 시스템 사이의 다리가 되다.

생물과 기계는 뚜렷한 유사성을 가지고 있는데, 이것은 생물에 대한 다양한 수준의 연구에서 드러날 수 있다. 단순한 단세포부터 신경계와 같은 복잡한 장기 시스템까지 다양한 조절과 자동 제어의 생리 과정이 있다. 우리는 생물체를 특별한 능력을 가진 기계로 볼 수 있다. 다른 기계와는 달리 외부 환경과 자기 번식에 적응할 수 있는 능력도 있다. 유기체를 모든 기능이 역학 법칙을 따르는 자동화 공장에 비유할 수도 있습니다. 그것의 다양한 구조 조정 작업; 그들은 특정 신호와 자극에 대해 정량적으로 반응할 수 있으며, 자동 제어와 같은 특수한 피드백을 통해 조직에 연락함으로써 스스로 조절할 수 있다. 예를 들어, 우리 몸의 일정한 체온, 정상적인 혈압, 정상적인 혈당 농도는 모두 체내의 복잡한 자제 시스템 조절의 결과이다. 사이버네틱스의 출현과 발전은 생물학적 시스템과 기술 시스템 사이의 다리를 놓아 많은 엔지니어들이 의식적으로 생물학적 시스템에서 새로운 디자인 아이디어와 원칙을 찾을 수 있게 해 주었다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 그래서 엔지니어가 생명과학 지식을 적극적으로 배워 생물학자와 공학 기술 분야에서 성과를 거두는 경향이 있다.

[이 단락 편집] 바이오닉스의 탄생

생산의 필요와 과학기술이 발달하면서 1950 년대 이래 사람들은 생물체계가 신기술을 개척하는 주요 방법 중 하나라는 것을 깨닫고, 생물계를 각종 기술사상, 설계원리, 발명의 원천으로 의식적으로 삼았다. 사람들은 화학, 물리학, 수학, 기술 모델을 이용하여 생물 시스템을 심도 있게 연구하여 생물학의 대발전을 촉진하여 생물 체내의 기능 메커니즘 연구가 빠른 진전을 이루게 하였다. 이때 시뮬레이션한 생물은 더 이상 매혹적인 환상이 아니라 할 수 있는 사실이다. 생물학자와 엔지니어는 적극적으로 협력하여 생물학에서 얻은 지식을 이용하여 오래된 것을 개선하거나 새로운 엔지니어링 설비를 창조하기 시작했다. 생물은 모든 업종의 기술 혁신과 혁명의 대열에 들어서기 시작했고, 우선 자동통제 항공 항해 등 군사 부문에서 성공을 거두었다. 따라서 생물학과 공학 기술학과가 서로 결합되어 상호 침투하여 새로운 과학인 바이오닉스가 탄생했다.

생체 공학은 독립 학과로서 1960 년 9 월에 정식으로 탄생했다. 제 1 회 바이오닉스 대회는 미국 공군항공관리국이 오하이오 데이턴 공군 기지에서 열렸다. 회의에서 논의한 중심 의제는' 생물계 분석에서 얻은 개념이 인공정보 처리 시스템의 설계에 적용될 수 있을까?' 이다. 스티어는 이 신흥 과학의 이름을' 바이오닉스' 로 지었는데, 그리스어는 생명계의 기능을 연구하는 과학을 대표한다. 1963, 중국은' 바이오닉스' 를' 바이오닉스' 로 번역했다. 스티어는 생체 공학을 "생물학적 원리를 모방하여 기술 시스템을 구축하거나, 인공 기술 시스템이 생물학적 특징을 갖거나 비슷한 과학" 으로 정의했다. 요컨대, 생체 공학은 생물학을 모방하는 과학이다. 정확히 말하자면, 바이오닉스는 구조, 특성, 기능, 에너지 변환, 정보 제어 등 생물학적 시스템의 다양한 우수한 특성을 연구하는 종합 과학입니다. 기술 시스템에 적용하고, 기존 기술 엔지니어링 장비를 개선하고, 프로세스, 건물 구성 및 자동화 장비와 같은 새로운 기술 시스템을 만듭니다. 생물학적 관점에서 볼 때, 바이오닉스는 응용생물학의 한 가지에 속한다. 바이오닉스는 공학 기술의 관점에서 생물학적 시스템에 대한 연구를 바탕으로 새로운 기술 장비를 설계하고 건설하는 새로운 원리, 새로운 방법 및 새로운 방법을 제공합니다. 바이오닉스의 영광스러운 임무는 인류에게 가장 믿을 만하고 유연하며 효율적이며 경제적인 생물학적 시스템에 가까운 기술 체계를 제공하여 인류를 축복하는 것이다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 바이오닉스명언)

[이 단락 편집] 바이오닉스 연구 방법 및 내용

바이오닉스는 생물학, 수학, 공학 기술을 결합한 신흥 변두리 과학이다. 제 1 회 바이오닉스 대회는 바이오닉스를 위한 흥미롭고 생동감 있는 부호를 설정했다. 거대한 전체 부호는 메스와 전기 인두를 하나로 통합한다. (알버트 아인슈타인, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 예술명언) 이 기호의 의미는 바이오닉스의 구성을 보여 줄 뿐만 아니라 바이오닉스의 연구 경로도 요약해 준다.

바이오닉스의 임무는 생물학적 시스템의 우수한 능력과 원리를 연구하고, 모델링하고, 이러한 원리를 적용하여 새로운 기술 설비를 설계하고 제조하는 것이다.

바이오닉스의 주요 연구 방법은 모형을 제시하고 시뮬레이션하는 것이다. 연구 절차는 크게 다음 세 단계로 나뉩니다.

첫 번째는 생물학적 프로토 타입 연구입니다. 생산 관행이 제기한 구체적인 과제에 따라 연구에서 얻은 생물학적 데이터를 단순화하고, 기술적 요구 사항에 유리한 내용을 흡수하고, 생산 기술 요구 사항과 무관한 요소를 배제하고, 생물학적 모델을 얻습니다. 두 번째 단계는 생물학적 모델이 제공하는 데이터를 수학적으로 분석하고, 내재적 관계를 추상화하고, 수학적 언어로 생물학적 모델을 "번역" 하는 것입니다. 마지막으로 수학 모델은 엔지니어링 기술에서 테스트할 수 있는 물리적 모델을 만듭니다. 물론, 생물학적 시뮬레이션 과정에서 단순한 생체모방이 아니라, 더욱 중요한 것은 생체모방에 혁신이 있다는 것이다. 반복적인 연습-이해-실천을 거쳐 시뮬레이션된 것이 점점 생산의 수요를 충족시킬 수 있게 되었다. 이 시뮬레이션의 결과, 최종 기계 설비는 생물 원형과 달리 어떤 면에서는 생물 프로토타입의 능력을 능가할 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 기계, 기계, 기계, 기계, 기계, 기계, 기계, 기계) 예를 들어, 현재 비행기는 여러 방면에서 조류의 비행 능력을 능가하고 있으며, 전자 컴퓨터는 복잡한 계산에서 인간의 컴퓨팅 능력보다 더 빠르고 믿을 수 있다.

바이오닉스의 기본 연구 방법은 생물학 연구에서 두드러진 특징, 즉 무결성을 보여 준다. 바이오닉스 전체로 볼 때, 그것은 생물을 내부 및 외부 환경을 연결하고 통제할 수 있는 복잡한 시스템으로 본다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 생체 공학명언) 그것의 임무는 복잡한 시스템의 각 부분 간의 상호 관계와 전체 시스템의 행동과 상태를 연구하는 것이다. 생물의 기본 특징은 자기 쇄신과 자기 복제로, 외부와 불가분의 관계가 있다. 생물은 환경으로부터 물질과 에너지를 얻어야 성장과 번식을 할 수 있다. 생물은 환경으로부터 정보를 받아들이고 끊임없이 조정하고 종합해야 적응하고 진화할 수 있다. 장기간의 진화는 생물을 구조와 기능의 통일에 이르게 하고, 일부는 전체와 조화를 이룬다. 생체 공학은 물체와 외부 자극 (입력 정보) 사이의 수량 관계, 즉 수량 관계의 통일에 초점을 맞춰야 시뮬레이션을 할 수 있다. 이 목적을 달성하기 위해서, 어떤 국부적인 방법도 만족스러운 효과를 얻을 수 없다. 따라서 바이오닉스 연구 방법은 반드시 전체에 초점을 맞춰야 한다.

바이오닉스의 연구 내용은 매우 다채롭다. 생물계 자체에는 수천 가지가 포함되어 있으며, 다양한 업종에서 연구할 수 있는 우수한 구조와 기능이 있기 때문이다. 바이오닉스가 나온 지 20 년 만에 바이오닉스 연구가 급속히 발전하여 성과가 풍성하다. 그 연구 범위에는 전자 생체 공학, 기계 생체 공학, 건축 생체 공학, 화학 생체 공학 등이 포함될 수 있다. 현대공학기술이 발달하면서 많은 학과가 생겨났고, 바이오닉스에서도 그에 상응하는 기술 바이오닉 연구가 진행되었다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 예를 들어, 해양 부문의 수생 동물 운동 유체 역학에 대한 연구, 항공 부문은 조류와 곤충의 비행, 위치 및 항법동물을 시뮬레이션한다. 공학건물의 생체역학 시뮬레이션: 무선기술부는 인체신경세포, 감각궁, 신경망을 시뮬레이션합니다. 컴퓨터 기술에 의한 뇌 시뮬레이션 및 인공 지능 연구 제 1 회 바이오닉스 대회에서 제기된 전형적인 주제로는 인공뉴런의 특성이 무엇인지, 바이오컴퓨터를 설계하는 문제, 기계로 이미지를 인식하는 문제, 기계를 배우는 것 등이 있다. 전자 바이오닉스 연구가 광범위하다는 것을 알 수 있다. 바이오닉스의 연구 과제는 대부분 동물의 감각 기관, 뉴런, 신경계의 전반적인 기능인 세 가지 생물 원형에 초점을 맞추고 있다. 미래에는 기계적 생체모방과 화학 생체공학 연구도 전개될 것이다. 최근 몇 년 동안 인체 생체 공학, 분자 생체 공학, 우주 생체 공학 등 새로운 가지가 출현했다.

결론적으로, 생체 공학의 연구 내용은 분자 생체모방에서 거시우주 생체모방에 이르기까지 더 광범위한 내용을 포함한다. 오늘날 과학기술은 각종 자연과학이 고도로 융합되고, 교차되고, 침투하는 새로운 시대에 처해 있다. 생체 공학은 시뮬레이션을 통해 생명의 연구와 실천을 결합하는 동시에 생물학의 발전을 크게 촉진시켰다. 다른 학과의 침투와 영향으로 생물과학의 연구 방법에 근본적인 변화가 일어났다. 내용도 설명, 분석 차원에서 정확하고 수량화된 방향으로 심화된다. 생물과학의 발전은 생체 공학을 경로로 하여 각종 자연과학과 기술과학에 귀중한 정보와 풍부한 영양을 전달하여 과학의 발전을 가속화한다. 따라서 바이오닉스의 과학 연구는 무한한 생명력을 보여 주며, 그 발전과 성과는 전 세계의 과학 기술 발전을 촉진하는 데 큰 기여를 할 것이다.

[이 단락 편집] 바이오닉스 연구 범위

바이오닉스의 연구 범위에는 주로 기계 바이오닉스, 분자 바이오닉스, 에너지 바이오닉스, 정보, 바이오닉스 제어 등이 있다.

기계적 생체모방은 생물의 일반적인 구조와 섬세한 구조를 연구하고 모방하는 정적 성질뿐만 아니라, 생물의 각종 성분의 상대적 운동과 생물이 환경 속에서 움직이는 동적 성질이다. 예를 들어, 껍데기로 만든 장거리 쉘 건물을 모방하고 대퇴골 구조로 만든 원통을 모방하면 응력이 특별히 집중된 영역을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 최소한의 건축 재료로 최대 하중을 견딜 수 있습니다. 군사적으로 돌고래 가죽의 그루브 구조를 모방하고 선체에 인공 돌고래 가방을 적용함으로써 항행 유량을 줄이고 속도를 높일 수 있다.

분자 생체 공학은 생체 내 효소의 촉매 작용, 생체막의 선택성과 침투성, 생물대분자 또는 그 유사체의 분석과 합성을 연구하고 시뮬레이션하는 것이다. 예를 들어, 삼림 해충 집시 나방 성 페로몬의 화학 구조를 이해한 후, 유사한 유기화합물을 합성하여, 백만 분의 1 마이크로그램의 복용량으로 야외 곤충 유인기에서 수컷 곤충을 유인하여 죽일 수 있다.

에너지 생체 공학은 생체 전기 기관을 연구하고 모방하는 생물 발광, 근육이 화학에너지를 기계 에너지 등 생물체로 직접 변환하는 에너지 변환 과정이다.

정보 및 제어 생체 공학은 감각 기관, 뉴런, 신경망 등 생물의 정보 처리 과정과 고급 중추를 연구하고 시뮬레이션하는 지능형 활동이다. 예를 들어, 비충시동반응을 기반으로 하는' 자기 상관속도계' 는 비행기의 착륙 속도를 측정할 수 있다. 복안측 억제 네트워크의 작동 원리에 따라 이미지 윤곽을 높이고 대비를 높일 수 있는 장치를 개발해 물체의 탐지를 흐리게 하는 데 도움을 주었다. 100 개 이상의 뉴런 모델을 만들어 새로운 컴퓨터를 만들었습니다.

인간의 학습 과정을 모방하여' 센서' 라는 기계를 만들어 구성 요소 간 연결의 가중치를 훈련하고 변경함으로써 패턴 인식을 실현한다. 또한 정상 상태, 모션 제어, 동물 위치 및 탐색, 인간-기계 시스템의 바이오닉스와 같은 생물학적 시스템의 제어 메커니즘을 연구하고 시뮬레이션합니다.

일부 문헌에서는 분자 생체모방과 에너지 생체모방의 일부를 화학 생체모방이라고 하고, 정보와 제어 생체모방의 부분을 신경생물학이라고 한다.

바이오닉스의 범위는 매우 광범위하며, 정보와 제어 바이오닉스는 주요 영역이다. 한편으로는 자동화가 지능통제로 발전했기 때문이고, 다른 한편으로는 생물과학이 이런 단계로 발전하여 뇌를 연구하는 것이 신경과학의 가장 큰 도전이 되었기 때문이다. 인공지능과 지능 로봇 연구의 바이오닉스 방면-바이오메트릭 패턴 인식 연구, 뇌 학습, 기억, 사고 과정의 연구와 시뮬레이션, 생체 내 제어의 신뢰성과 조율 등. -바이오닉스 연구의 주요 측면입니다.

통제는 정보 생체 공학과 바이오 제어론과 밀접한 관련이 있다. 둘 다 생물학적 시스템의 통제와 정보 과정을 연구하고 모두 생물학적 시스템의 모델을 사용한다. 그러나 전자의 목적은 주로 실용적인 인공 하드웨어 시스템을 구축하는 것이다. 한편, 생물제어론은 제어론의 일반적인 원리와 기술과학 이론에서 생물행동에 대한 해석을 찾는다.

유추, 시뮬레이션 및 모델 방법의 가장 널리 사용되는 것은 바이오닉스 연구 방법의 두드러진 특징이다. 그 목적은 모든 세부 사항을 직접 복제하는 것이 아니라 생물학적 시스템의 작동 원리를 이해하고 특정 기능을 달성하는 것을 목적으로 하는 것이다. 일반적으로 바이오닉스 연구에는 바이오메트릭 프로토타입, 수학 모델, 하드웨어 모델의 세 가지 관련 측면이 있다고 생각합니다. 전자는 기초이고, 후자는 목적이며, 수학 모형은 둘 사이에 없어서는 안 될 다리이다.

생물학적 시스템의 복잡성으로 인해 생물학적 시스템의 메커니즘을 파악하려면 더 긴 연구 주기가 필요하며, 실제 문제를 해결하기 위해 여러 분야와 긴밀히 협력하는 데 오랜 시간이 걸리는 것이 바이오닉스 발전 속도를 제한하는 주요 원인이다.

[