Курсовая работа по Биология на тему Этика в бионике: совмещение элементов живых организмов и машин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность данной работы заключается в определении и повышении знании людей о бионике и других прикладных биологических наук, глубине познания природы и применении этих знаний в современном мире.
В работе рассматривается процесс внедрения в живой организм все более новых и продуктивных технологий будущего и их развития с помощью процессов, которые им присущи. Наука движется вперед, каждый день ученые открывают новые элементы, структуры, ищут ответы на многие вопросы.
У бионики есть свой символ – скрещенные паяльник, скальпель и знак интеграла. Это союз биологии, техники и математики, который позволяет надеяться, что наука бионика проникнет туда, куда не проникал еще никто, и увидит то, что еще не видел никто.
Цель работы: показать необходимость возникновения науки бионики, рассмотреть ее возможности, границы применимости, направления развития в будущем и этические принципы в совмещении элементов живых организмов и машин, а также показать интеграцию биологии с современными технологическими разработками.
Задачи исследования:
1) Изучить понятие бионика, ее основные принципы, направления и сущность.
2) Исследовать основные этапы развития
3) Ознакомиться с этическими принципами бионики совмещения живых организмов и машин, определить положительные стороны и недостатки в использовании бионических технологий.
Методы исследования: теоретический, который включает изучение научных статей и тематической литературы и практический, включающий наблюдение и обобщение.
Объект исследования: применение знаний о биологических объектах в технике.
Предмет исследования: бионика.
По структуре работа состоит из введения, трех глав с подзаголовками, заключения и списка используемой литературы.

1. История возникновения и сущность бионики

1.1 История бионики

Бионика от греч. Biōn – элемент жизни, буквально – живущий) – наука, граничащаяся между биологией и техникой, которая решает инженерные задачи на основании моделирования структуры и жизнедеятельности организмов. Бионика – прикладная наука, исследующая возможности применения в технике кибернетических, конструкторских и энергетических принципов, реализованных в живых системах. [21 с-180]
Проработка закономерности формообразования живых организмов для построения по их сходству искусственных объектов в большинстве случаев однозначно относят к сфере бионики. Возникновение этой науки явилось результатом развития кибернетики, биологии, физики, биохимии, космической биологии, инженерной психологии и других. Симпозиум в Дайтоне (США) в сентябре 1960г. определил и дал название данной науке – бионика. Лозунг симпозиума: «Живые прототипы – ключ к новой технике» неплохо определяет перспективы становления бионики на многие годы. В реальности принципы построения биоформ, биоструктур, биофункций с целью их применения при создании технических концепций или архитектурных объектов изучает не одна, а несколько наук. Отличают:
1) Биологическую бионику, исследующую процессы, случающиеся в биологических системах.
2) Теоретическую бионику, строющую математические модификации этих процессов.
3) Техническую бионику, использующую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.
Бионика близко связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими науками.
Прародителем бионики является Леонардо да Винчи. Его чертежи и схемы летательных аппаратов базировались на строении крыла птицы. Загадку полёта он искал в природе, создающей оптимальные формы, которые выполняют те или иные функции: долго наблюдал за свободно летящими в небе птицами, обрисовывал их движения. В его зарисовках есть траектория подымающейся ввысь птицы, изображающая собой винтообразную кривую.
В сегодняшнее время, по чертежам Леонардо да Винчи многократно осуществляли моделировку орнитоптера или махолета, летательного аппарата, который тяжелее воздуха с выполненными машущими крыльями. Посреди живых существ маховыми движениями крыльев для полёта пользуются, почти все птицы. Да Винчи неоднократно возвращался к решению задачи полета. Безрезультатно. В итоге он решил повторить самый легкий способ полёта птиц — изобрел планер, который парит за счёт потока воздуха. Исследуя проблему полёта, Да Винчи интересовался буквально каждой мелочью, даже такой, как звук, вырабатываемый крыльями мухи. [4]
Геликоид Леонардо да Винчи. Цилиндрическая винтовая линия может передвигаться вдоль самой себя. Она описывает кратчайший путь промеж двух точек различных образующих на поверхности цилиндра. Подобными свойствами располагает геликоид. Он скользит сам по себе и обладает минимальной площадью при заданной наружной границе. Простота, гибкость, динамичность, экономичность — благодаря данным свойствам винтовые формы распространены в природе и обширно используются на практике, в особенности в технике (от пружины и штопора — до шнека мясорубки и гребного винта). [3]
Также, Леонардо до Винчи сконструировал подводную лодку по прообразу рыбы, парашют – по структуре семени одуванчика.
Из современных учёных можно назвать имя Осипа М. Р. Дельгадо. С помощью своих радиоэлектронных приборов он постигал неврологическо-физические характеристики животных. И на их основе пытался исполнить алгоритмы управления живыми организмами.
Датой рождения бионики как науки считается 13 сентября 1960 года. В США, в г. Дайтон состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки. Девиз ученых биоников – «Живые прототипы – ключ к новой технике»[17]
Многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере, где составляется компьютерная программа – бионическая модель.
В первые годы после симпозиума в Дайтоне существовала тенденция принимать во внимание бионику лишь в связи с кибернетикой, то есть исследовать только методы приема, передачи, хранения и использования информации и управления, выявляемые в живых организмах, для построения технических систем управления, связи, навигации, переработки информации.
Факторы, повлиявшие на развитие современного дизайна, науки и техники, а также общества, которые повлияли на возникновение бионики как науки, следующие:
1) Возникновение новых научных открытий, как в технических, так и в гуманитарных отраслях знания (в биологии, медицине, физике, химии, кибернетике, области информационных технологий; в технической эстетике и дизайне и других).
2) Появление новых технологий конструирования и производства дизайн-продуктов.
3) Появление новых материалов.
4) Возникновение новых факторов социального и экономического развития, в том числе глобализация мировых процессов.
5) Постановка новых, более крупных и сложных задач в дизайн-проектировании.
Сегодня на развитие бионики, кроме указанных, влияют и новые факторы: возникновение нового понимания дизайна в контексте инновационного подхода к проектированию среды жизни человека; ускорение темпов жизни людей: в том числе ускорение обмена информацией, появление интернета и социальных сетей, появление новых бизнес-технологий, «бизнес-инкубаторов» и тому подобное[20 c-94]
Рассматривая естественные объекты, видно, что почти каждая научно-техническая проблема, что встает перед дизайнерами или инженерами, была уже давно благополучно решена другими живыми существами. Когда эксперты по бионике и дизайнеры встречаются с инженерной или дизайнерской проблемой, они ищут решение в «научной базе» безграничного размера, которая принадлежит животным и растениям. Природа раскрывает перед инженерами и учеными нескончаемые способности по заимствованию технологий и идей. Сегодняшние технические средства и компьютерное моделирование помогают хотя бы немного сориентироваться в том, как устроен окружающий мир, и постараться перекопировать отдельные его элементы для своих нужд.
Сфера интересов бионики распространилась на широкий круг биологических явлений и процессов. Помимо физиологии и биофизики в сферу внимания бионики вместились многие биологические дисциплины, такие как морфология, биохимия, биоэнергетика, биомеханика, систематика, генетика и другие. Таким образом, возникнув как составная часть кибернетики, бионика за относительно небольшой срок увеличила круг своих интересов, стала наукой, свободно исследующей все разнообразие многофункциональных и структурных решений живой природы, все те богатства, которые построила великая Мастерская живой природы за многомиллионный период своего становления и развития. [11 c-205]

1.2 Основные направления работ и отрасли бионики

Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:
1) Изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего