سبک معماری بیونیک
بیونیک ، انسان طبیعت معماری
گسترش علم، درخت دانش انسانی را پربارتر کرده است. صد سال پیش، مباحث ترمودینامیک، نور الکتریسیته با هم، تمامی علم فیزیک را تشکیل می­دادند. اما در حال حاضر، هیچ­کس ادعا نمی­کند که هم چیز را درباره­ی نور می­داند. زمان ما زمان متخصصان است، و رشته­ی کار هر متخصص مرتباً محدودتر می­شود.
یک پژوهشگر با خواص آلیاژهای معینی از فولاد آشنایی دارد؛ پژوهشگر دیگر متخصص آوای حشرات است، ولی چون این رشته بسیار پر دامنه است احتمالاً او فقط می­تواند متخصص آوای تیره­ای از حشرات بشود. سومین متخصص می­تواند درباره­ی یک ترکیب پیچیده­ی شیمیایی ساعتها صحبت کند. بنابراین اگر ادعاکنیم که متخصص واقعی آینده همه چیز را درباره­ی هیچ می­داند، اغراق نگفته­ ایم.
در طرف مقابل کسی که می­خواهد درباره­ی همه چیز بداند یا دست کم درباره­ی بسیاری از موضوعها اطلاعاتی کسب کند از هر موضوع فقط یک دانش سطحی خواهد داشت. از یک سو، متخصصی داریم که همه چیز درباره­ی هیچ می­داند و از سوی دیگر با شخصی روبرو هستیم که تحصیلات او عمومی بوده است و از هر چیزی دقیقاً هیچ نمی­داند. شاید برای رهایی از این تنگنا بتوان راهی یافت و خوشبختانه چنین راهی نیز وجود دارد.
بهترین متخصص به کسی می­گویند که هنگام روبه­رو شدن با « نظام تخصصی افراطی » نگران می­شود و احساس می­کند که حرفه­ی محدود شده­اش او را تحت فشار قرار داده است. او می­داند که هر چیز، جزئی از یک طرح بزرگتر است. اما عده­ی موضوعها ( رشته­ ها ) با چنان مقیاس نجومی فزونی یافته است که یک مغز به تنهایی قادر به دریافت همه­ی آنها نیست. پیشرفت واقعی فقط از یک دید ترکیبی به وجود می­آید.
اختراع از پیوند دادن عوامل مختلفی به وجود می­آید که قبلاً با هم ارتباطی نداشتند، و باید پیش از ارتباط دادنشان به وجود این عوامل پی برد.
پیدایش علوم رابط به نیمه­ی دوم قرن بیستم مربوط می­شود و برای آینده­ی علوم به طور کلی از اهمیت فوق­العادی برخوردار است. در حوزه­ ی علم رابط، از برخورد اندیشه­ها شرایط صحیح به وجود می­آید، که موجب پیشرفت کار می­گردد. مطالعاتی که از نظرهای به ظاهر گوناگون ـ که در واقع به هم نزدیک­اند ـ آغاز می­شوند، با هم تلاقی می کنند و افکار تازه­ای را بر می­انگیزند.
بسیاری از این افکار سودمند نخواهند بود، اما یک یا دو تای آنها امکانات گسترده­ای را به دست می­دهند و بی­تردید بر همکاری همه جانبه صححه خواهند گذارد.
این مفهوم برای دانشمندان قرن نوزدهم تصور نادری بوده است. علم فیزیک هیچگونه نقطه­ی تماسی با علوم زیستی­شناسی نداشت.
اما امروز می­بینیم که موجودات زنده نوع ویژ‍ه ­ای از ماشین­ اند که مکانیسم­ های معین و پیچیده­ ای در آنها به کار رفته است و باید با گرد هم آیی زیست­شناسان و مهندسان در کانون یک علم رابط به بسیاری از چیزها دست یافت، چه در آنجاست که آنها می­توانند درباره­ی مسائل مربوط به خود به بحث پردازند، و این هدف علم جدید بیونیک است.

تشابه واژه­ی بیونیک و بیولو‍ژی ( زیست شناسی ) بلافاصله انسان را متوجه ارتباط این علم با موجودات زنده می­کند.

این وا‍ژه نخستین بار توسط سرگرد جک ای. استیل ( Jack E. Steele ) افسر هنگ هوانوردی نیروی هوایی امریکا به کار برده شد.
هدف از ابداع نام بیونیک شناساندن آن به عنوان علم جدید بود. سرگرد استیل تعریف بسیار واضحی از بیونیک کرده است: بیونیک علم سیستمهایی است که شالوده­ی آنها سیستمهای زنده­ اند، یا خصوصیتهای سیستم های زنده را دارند، یا به سیستم های زنده می­مانند. با این تعریف به نظر می­آید که فقط کاربران ثبت نام شده میتوانند لینک های انجمن را مشاهده کنند. ] علم جامع و وسیعی است و برای روشن شدن موضوع باید ردباره­ی آن به حد کافی صحبت کرد و مثالهای گوناگون آورد.

در ابتدا بیونیک اصولاً مربوط به کاربردهای علمی بود و ماشینهایی را بررسی می­کرد که کار آنها بر پایه­ی سیستمهای زنده بود. از این رو تعریف خلاصه­تری برای آن پیدا شد: بیونیک عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سیتمهای زنده برای حل مسائل فنی.
از این تعریف چنین بر می­آید که بیونیک همیشه بال ما بوده است و بسیاری از ژ‍وهشگران ژیش از آنکه بیونیک به این نام معروف شود آن را به کار می­گرفته ­اند. انسان همواره برای الهام گرفتن، به جهان زنده ­ی پیرامونش نگریسته است. پرواز پرندگان هزاران سال رؤیاآفرین و الهام ­بخش طرح های بی­شماری از ماشینهای پرنده بوده است. یکی از بهترین طرحهای شناخته شده از لئوناردو داوینچی ( ۱۴۵۲-۱۵۱۹ ) است.
او فقط یک نقاش، مخترع یا مهندس هیدرولیک و مکانیک نبود: در یادداشتهای سال ۱۵۰۵ این دانشمند خلاق، طرحی از یک ماشین پرنده بر اساس ساختمان بدن یک خفاش رسم شده است. داوینچی نشان داد که طرح ماشین پرنده باید براساس ساختمان بدن خفاش باشد و نه چیز دیگر.
استدلال هایش این بود که خفاش دارای بال کاملاً پوشیده­ای است که هوا نمی­تواند از آن عبور کند، استخوان بندی اصلی بال جانور را پوستی پرده مانند پوشانده است و آنرا تقویت می­کند در حالی که بالهای پردار پرندگان، هوا را از خود عبور می­دهند و به استخوانها و عضله ­های بزرگ نیاز دارند.

بین طرح ماشین پرنده ی لئوناردو داوینچی و روباه پرنده (نوع خفاش بزرگ که حرکت بسیار سریع دارد) شباهت بسیار وجود دارد.
به درستی نمی­دانیم که آیا فکر ماشین پرنده­ ی لئوناردو داوینچی به عمل درآمده است یا نه، اما می­دانیم که او یک چیز مهم را فراموش کرده بود: موتور سبک و نیرومندی که بتواند بالها را به حرکت درآورد . لئوناردو فقط روی انر‍ژی عضلانی انسان حساب کرده بود ولی این برای هدف مورد نظر کافی نبود. حدود چهارصد سال بعد اولین ماشین پرنده ساخته شد. طراح این ماشین شخصی به نام کلمان آدر ( Clemant Ader ) بود که در طرح ماشین پرنده­ی اختراعی خود از همان خفاش الهام گرفت.

آدر استخوان­بندی یک روباه پرنده را با دقت اندازه گرفت و آن را روی مقیاس بزرگتری با تکه­هایی از چوب خیزران ساخت.
بعد این استخوان­بندی یک روباه پرنده را با دقت اندازه گرفت و آن را روی مقیاس بزرگتری با تکه­هایی از چب خیزران ساخت.
بعد این استخوان­بندی رابا پارچه­ ی ابریشمی نازکی شبیه پوست پرده مانند خفاش پوشاند. آدر بر ماجراجویان پیش از خود برتری داشت، زیرا از یک موتور بخاری سبک دارای قدرت کافی استفاده کرده بود که می­توانست در برابر هر کیلوگرم وزن خود قدرتی مساوی یک سوم اسب بخار تولید کند.
آدر به جای اینکه بالها را به حرکت درآورد از ملخ استفاده کرد.
ساختن ملخ از شاهپرهای حقیقی نشان می­دهد که او با چه دقت و مهارتی از طبیعت تقلید کرده است. این مخترع به سال ۱۸۹۰ پرواز موفقیت آمیزی با ماشین پرنده­اش انجام داد و تا ارتفاع پانزده متری پرواز کرد، اما بعدها در موقع ساختن ماشین نیرومندتر، یعنی هواپیما، وضع مالی­اش رو به وخامت نهاد.
این هواپیما هنوز در موزه ­ی آکادمی هنرهای دستی پاریس نگهداری می­شود.
اگر چه انسان از مشاهده­ ی پرندگان برای بار نخست به فکر پرواز افتاد و ماشین پرنده­ای که به سال ۱۸۹۰ بر اساس حرکت خفاش طرح شد مفید و قابل استفاده می­نمود، ولی این طرح امروز بسیار قدیمی به نظر می­آید و مشاهدات جانور شناسان در مورد پرندگان برای مهندسی که هواپیمای ماورای صوت امروزی را طرح می­کند، چندان به درد نمی­خورد.
یعنی می­توان گفت که از بیونیک در این رشته ­ی خاص کاری ساخته نیست، اما خوشبختانه زمینه­ های دیگری وجود دارند که بیونیک در مشکل گشایی آنها می­تواند بسیار مؤثر باشد.
امروزه الهام از طبیعت و تقلید مستقیم از آن، به طوری که از مثالهای زیر بر می­آید، هنوز هم سودمند است. دولفین ظاهراً با نیروی عضلانی کن می­تواند به سرعت در آب دریا حرکت کند. توضیحی که در این مورد می­توان داد این است که آب به نرمی در امتداد بدن دولفین عبور می­کند. در عوض ، قایقی که با سرعت زیاد حرکت می­کند در طول بدنه­اش جریان پر تلاطمی به وجود می آورد.
این جران پر تلاطم، مقاومت فزاینده­ای در برابر حرکت قایق تولید می­کند و در نتیجه برای جلو رفتن آن به انرژی بیشتری نیاز خواهد بود. راز دولفین در این است ک پوست بدنش دولایه است: لایه­ی نازک بیرونی شدیداً ارتجاع است، لایه­ی ضخیم درونی شبیه به یک رشته­ی لوله ­ی پر شده از ماده­ی اسفنجی است.
تلاطم همیشه با افزایش فشار همراه است.
اگر الگویی از یک جریان پر تلاطم در اطراف بدن دولفین تشکیل شود، اثر کلی این تلاطم هرگز محسوس نخواهد بود. پوست قابل ارتجاع بیرونی، فشار را به لایه­ی اسفنجی و تراکم­پذیر درونی، که مانند کمک فنر عمل می­کندف منتقل می­سازد؛ به طوری که جریان پرتلاطم پیش از آنکه فرصتی برای پیشروی پیدا کند از بین می­رود.
امروز برای ساختن زیر دریاییها سعی می­کنند جدار آنها را مانند پوست دولفین بسازند تا از تلاطم آب کاسته شود و زیر دریایی بتواند با یک توان ثابت موتور، به سرعت زیادتری دست یابد.
ساده ­ترین راه بهره­ برداری از طرح­های طبیعی چنانکه در مورد دولفین گفته شد، تقلید صادقانه از مدل زنده است. اما این فقط قسمت اول تعریف بیونیک است: بیونیک علم سیستم های است که کار آنها از سیستمهای زنده تقلید شده است. ما نباید دو قسمت دیگر تعریف را فراموش کنیم: بیونیک علم سیستم هایی است که خصوصیتهای ویژه­ی سیستمهای زنده را دارند، و علم سیستمهایی ایت که به سیستم های زنده می­مانند.
ولی تقلید جزء به جزء از طبیعت اگر ناممکن نباشد معمولاً کار ساده­ای نیست. ماشین پرنده­ی آدر از خفاش الهام گرفته شده بود، اما کپیه­ای دقیق از مکانیسم اصلی نبود. آدر اندیشمندی بزرگ بود و پیش از آنکه تلاش و ثروتش را صرف ساختن ماشین پرنده کند، مدت زمان درازی درباره­ی نحوه­ی پرواز پرندگان مطالعه کرد.و او پی برد که هیچ راهی برای به حرکت درآوردن بالهای ماشین وجود ندارد؛ همچنانکه دیگران هم در این راه کوشیده و شکست خورده بودند.
او همچنین فهمید که تغییر مقیاس از خفاش به ماشین، در جایی که فاصله­ی دو انتهای بالهای سترده­ی خفاش حدود نیم­متر و فاصله­ی بین دو انتهای بالهای ماشین چهارده متر بود، احتیاج به روش تولیدی دیگری داشت، و به همین منظور ملخ را جانشین بالهای متحرک کرد.
بیونیک باید همین راه را دنبال کند. مسئله­ ی اصلی این نیست که عیناً تمام جزئیات مدل اصلی کپیه شود، بلکه ابتدا باید به اصول کار هر چیزی در طبیعت پی برد و سپس از این شناخت و آگاهی برای طراحی و ساختن چیزهای دیگر استفاده کرد. این تنها راه واقعی تقلید از طبیعت است.


منبع : فقط کاربران ثبت نام شده میتوانند لینک های انجمن را مشاهده کنند. ]