۳-۲- بيونيک و معماري بيونيک…………………………………………………………………………………………………….۶۵
۳-۲-۱- شرايط، تعاريف، پيشزمينهها………………………………………………………………………………………….۶۵
۳-۲-۲- استخراج و ترجمه…………………………………………………………………………………………………………….۶۸
۳-۲-۳- انتقال………………………………………………………………………………………………………………………………..۷۰
۳-۲-۳-۱- رويکرد بالا به پايين-اصول بيولوژيکي موثر بر طراحي……………………………………………….۷۱
۳-۲-۳-۲- رويکرد پايين به بالا-اهداف طراحي بدنبال انطباق با بيولوژي…………………………………..۷۲
۳-۲-۳-۳- رويکرد اتفاقي……………………………………………………………………………………………………………….۷۳
۳-۲-۴- اصول طراحي بيونيک……………………………………………………………………………………………………….۷۵
۳-۳- تأثير و بکارگيري بيونيک در ايجاد طرحهاي پايدار……………………………………………………………..۷۷
۳-۳-۱- انديشهها و مفاهيم (سطوح بيونيک)………………………………………………………………………………..۷۸
۳-۳-۱-۱- سطح ارگانيسم……………………………………………………………………………………………………………..۸۰
۳-۳-۱-۲- سطح رفتار…………………………………………………………………………………………………………………….۸۰
۳-۳-۱-۳- سطح اکوسيستم…………………………………………………………………………………………………………..۸۱
۳-۳-۲- جنبههاي ساختمان از ديد پايداري………………………………………………………………………………….۸۳
۳-۳-۲-۱-خصوصيت مواد و مصالح ساختمان………………………………………………………………………………۸۴
۳-۳-۲-۲- پوشش ساختمان………………………………………………………………………………………………………….۸۷
۳-۳-۲-۳- شرايط محيطي……………………………………………………………………………………………………………..۸۹
۳-۴- نتيجهگيري…………………………………………………………………………………………………………………………….۹۲
فصل چهارم: اجزاي ساختمان و بيونيک
۴-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….۹۴
۴-۲- فرم و بيونيک…………………………………………………………………………………………………………………………۹۵
۴-۲-۱- تفاوت فرمهاي زمينهگرا و تقليدي از طبيعت………………………………………………………………….۹۵
۴-۲-۲- مقايسه فرم دو نمونه معماري……………………………………………………………………………………………۹۶
۴-۲-۳- مقياس معتبر…………………………………………………………………………………………………………………….۹۹
۴-۲-۴- فرم طبيعي معتبر……………………………………………………………………………………………………………۱۰۱
۴-۳- سازه و بيونيک…………………………………………………………………………………………………………………….۱۰۲
۴-۳-۱- طبيعت و کارايي سازه…………………………………………………………………………………………………….۱۰۳
۴-۳-۲ طبيعت و زيباگرايي سازه………………………………………………………………………………………………….۱۰۴
۴-۳-۳- انواع سازههاي بيونيک…………………………………………………………………………………………………….۱۰۶
۴-۳-۳-۱- طبيعت و سازههاي بلند (سيستمهاي ساختماني ستوني)……………………………………….۱۰۷
۴-۳-۳-۲- سازههاي درختي………………………………………………………………………………………………………..۱۱۴
۴-۳-۳-۳- سازههاي پوستهاي در طبيعت…………………………………………………………………………………..۱۱۷
۴-۳-۳-۴- سازههاي ورق تا شو در طبيعت…………………………………………………………………………………۱۱۸
۴-۳-۳-۵- سازههاي تنسگريتي در طبيعت…………………………………………………………………………………۱۱۹
۴-۳-۳-۶- سازههاي بادي در طبيعت………………………………………………………………………………………….۱۲۴
۴-۳-۳-۷- سازههاي ژئودزيک در طبيعت…………………………………………………………………………………..۱۲۶
۴-۳-۳-۸- سازههاي کابلي کشسان در طبيعت…………………………………………………………………………..۱۲۸
۴-۳-۳-۹- سازههاي قوسي در طبيعت……………………………………………………………………………………….۱۳۰
۴-۳-۳-۱۰- اسکلت بدن جانداران………………………………………………………………………………………………۱۳۲
۴-۴- بيونيک و مصالح…………………………………………………………………………………………………………………۱۳۴
۴-۴-۱- نقش مصالح در معماري عصر حاضر با نگاهي به طبيعت…………………………………………….۱۳۴
۴-۴-۲- نمونههايي از مصالح بيونيکي………………………………………………………………………………………….۱۳۵
۴-۴-۲-۱- ساخت مصالح مقاوم به سايش بيونيکي…………………………………………………………………….۱۳۵
۴-۴-۲-۲- توليد مصالح رنگي ساختماني…………………………………………………………………………………….۱۳۶
۴-۴-۲-۳- مصالح هوشمند………………………………………………………………………………………………………….۱۳۷
۴-۴-۲-۳-۱- با قابليت تغيير ويژگي……………………………………………………………………………………………۱۴۰
۴-۴-۲-۳-۲- با قابليت تبديل انرژي……………………………………………………………………………………………۱۴۶
۴-۴-۲-۴- نانو مصالح…………………………………………………………………………………………………………………..۱۴۶
۴-۴-۲-۴-۱- مصالح خود تميز شونده………………………………………………………………………………………..۱۴۷
۴-۴-۲-۴-۲- مصالح تصفيهکننده هوا…………………………………………………………………………………………۱۵۰
۴-۴-۲-۴-۳- مصالح تنظيمکننده دما (تغيير فاز)………………………………………………………………………۱۵۳
۴-۴-۲-۵- ساخت عايق رطوبتي………………………………………………………………………………………………….۱۵۶
۴-۴-۲-۶- تهيه سطوح نچسب…………………………………………………………………………………………………….۱۵۷
۴-۴-۲-۷- توليد رنگهاي خودپاکشونده…………………………………………………………………………………..۱۵۸
۴-۴-۲-۸- توليد بيوکامپوزيتهاي سخت……………………………………………………………………………………۱۶۰
۴-۵- بيونيک و تأسيسات……………………………………………………………………………………………………………..۱۶۱
۴-۵-۱- نمونههايي از تأسيسات بيونيکي……………………………………………………………………………………..۱۶۱
۴-۵-۱-۱- ساخت سلولهاي فتوولتائيک بيونيک……………………………………………………………………….۱۶۱
۴-۵-۱-۲- طراحي تأسيسات مکانيکي بنا……………………………………………………………………………………۱۶۷
۴-۵-۱-۳- توسعه عايقکاري گرمايشي نيمه شفاف…………………………………………………………………….۱۶۹
۴-۶- بيونيک و پوشش…………………………………………………………………………………………………………………۱۷۲
۴-۶-۱- طراحي پوست تنفسي بيونيکي براي ساختمان……………………………………………………………..۱۷۲
۴-۷- نتيجهگيري………………………………………………………………………………………………………………………….۱۸۰
فصل پنجم: نمونه موردي
۵-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..۱۸۲
۵-۲- نمونه موردي مراکز تحقيقاتي…………………………………………………………………………………………….۱۸۳
۵-۲-۱- مرکز علوم گياهي دونالد دانفورث…………………………………………………………………………………..۱۸۳
۵-۳- نمونه موردي معماري بيونيک…………………………………………………………………………………………….۱۸۴
۵-۳-۱- مرکز هنر سنگاپور، سنگاپور، مالزي……………………………………………………………………………….۱۸۴
۵-۳-۲- استاديوم المپيک بيجينگ، پکن، چين………………………………………………………………………….۱۸۶
۵-۳-۳- مرکز شنا و بازيهاي آبي بيجينگ، پکن، چين…………………………………………………………….۱۸۸
۵-۳-۴- برج بيونيک، شانگهاي، چين………………………………………………………………………………………….۱۹۰
۵-۳-۵- برج رودخانه مرواريد، گانزهو، چين………………………………………………………………………………..۱۹۳
۵-۳-۶- مرکز ايست گيت، هاراري، زيمباوه…………………………………………………………………………………۱۹۵
۵-۴- نتيجهگيري………………………………………………………………………………………………………………………….۱۹۷
فصل ششم: مکانيابي و تحليل سايت
۶-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..۲۰۰
۶-۲- درباره شهر شيراز…………………………………………………………………………………………………………………۲۰۰
۶-۳- مکانيابي و تحليل سايت انتخابي……………………………………………………………………………………….۲۰۱
۶-۳-۱- عوامل موثر در مکانيابي به صورت عام………………………………………………………………………….۲۰۱
۶-۳-۲- عوامل موثر در مکانيابي مرکز تحقيقات و توسعه بيونيک……………………………………………۲۰۲
۶-۳-۳- مکانيابي…………………………………………………………………………………………………………………………۲۰۶
۶-۳-۴- تحليل سايت انتخابي………………………………………………………………………………………………………۲۱۵
۶-۴- مطالعات جغرافيايي……………………………………………………………………………………………………………..۲۲۲
۶-۴-۱- موقعيت جغرافيايي استان فارس…………………………………………………………………………………….۲۲۲
۶-۴-۲- موقعيت جغرافيايي شهرستان شيراز………………………………………………………………………………۲۲۲
۶-۴-۳- مشخصههاي جغرافيايي شهر شيراز……………………………………………………………………………….۲۲۳
۶-۴-۴- مشخصههاي ارتفاعي شهر شيراز……………………………………………………………………………………۲۲۳
۶-۵- مشخصههاي اقليمي شهر شيراز………………………………………………………………………………………….۲۲۴
۶-۵-۱- آب و هوا………………………………………………………………………………………………………………………….۲۲۴
۶-۵-۲- دما…………………………………………………………………………………………………………………………………..۲۲۵
۶-۵-۳- رطوبت……………………………………………………………………………………………………………………………..۲۲۶
۶-۵-۴- بارندگي……………………………………………………………………………………………………………………………۲۲۸
۶-۵-۵- باد……………………………………………………………………………………………………………………………………۲۲۸
۶-۶- زمينشناسي و ژئومورفولوژي………………………………………………………………………………………………۲۳۰
۶-۶-۱- لرزهخيزي………………………………………………………………………………………………………………………..۲۳۰
۶-۷- خاک و پوشش گياهي…………………………………………………………………………………………………………۲۳۱
فصل هفتم: برنامهريزي و طراحي مرکز تحقيقات و توسعه بيونيک
۷-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………..۲۳۳
۷-۲- مباني نظري طرح………………………………………………………………………………………………………………..۲۳۴
۷-۳- برنامهريزي فيزيکي……………………………………………………………………………………………………………..۲۳۶
۷-۳-۱- عرصه آموزشي و پژوهشي………………………………………………………………………………………………۲۳۶
۷-۳-۲- عرصه خدماتي-رفاهي…………………………………………………………………………………………………….۲۳۷
۷-۳-۳- عرصه اداري…………………………………………………………………………………………………………………….۲۳۹
۷-۳-۴- عرصه نمايشگاهي……………………………………………………………………………………………………………۲۴۰
۷-۴- معرفي روند شکلگيري کليت طرح……………………………………………………………………………………۲۴۱

۷-۵- رويکرد پايداري طرح…………………………………………………………………………………………………………..۲۴۵
۷-۶- رويکرد بيونيکي طرح…………………………………………………………………………………………………………..۲۴۷
۷-۶-۱- سازه…………………………………………………………………………………………………………………………………۲۴۷
۷-۶-۲- تأسيسات…………………………………………………………………………………………………………………………۲۴۸
۷-۶-۳- مصالح و پوشش………………………………………………………………………………………………………………۲۵۲
۷-۷-نقشهها و تصاوير نهايي…………………………………………………………………………………………………………۲۵۲
منابع و مأخذ
منابع فارسي…………………………………………………………………………………………………………………………………..۲۶۶
منابع غير فارسي……………………………………………………………………………………………………………………………۲۶۸
چکيده انگليسي……………………………………………………………………………………………………………………………..۲۷۴
فهرست جدولها
عنوان و شماره…………………………………………………………………………………………………………………………….صفحه
جدول شماره ۱: بلندي، فشار و پراکندگي نسبت به تار خنثي در سازههاي بلند…………………….. ۱۰۹
جدول شماره ۲: مقياس ۹ کميتي ساعتي براي مقايسه دودويي گزينهها………………………………… ۲۰۹
جدول شماره ۳: ماتريس داوري مقايسههاي جفتي……………………………………………………………………..۲۱۰
جدول شماره ۴: دادههاي مربوط به ويژگيهاي……………………………………………………………………………۲۱۱
جدول شماره ۵: داوري درباره سنجه مکاني در محدوده شهر و آرام…………………………………………..۲۱۱
جدول شماره ۶: داوري درباره سنجه همجواري با ساير مراکز پژوهشي و فناوري………………………۲۱۲
جدول شماره ۷: داوري درباره سنجه مساحت سايت انتخابي………………………………………………………۲۱۲
جدول شماره ۸: داوري درباره سنجه دسترسي راحت و سريع…………………………………………………….۲۱۳
جدول شماره ۹: داوري درباره سنجه نوع کاربري و مالکيت………………………………………………………..۲۱۳
جدول شماره ۱۰: داوري درباره سنجه همجواري مطلوب……………………………………………………………۲۱۳
جدول شماره ۱۱: داوري درباره سنجه چشماندازها و عوامل طبيعي…………………………………………..۲۱۴
جدول شماره ۱۲: داوري درباره سنجه حداقل تخريب با توجه به موقعيت…………………………………۲۱۴ جدول شماره ۱۳: محاسبه وزنهاي مرکب هر يک از سايتها……………………………………………………۲۱۴
جدول شماره ۱۴: دماي متوسط حداقل و حداکثر ماهانه و متوسط نوسان آن در ماههاي مختلف در شهر شيراز…………………………………………………………………………………………………………………………………۲۲۶
جدول شماره ۱۵: درصد متوسط حداکثر و حداقل ماهانه رطوبت نسبي در ماههاي مختلف براي شهر شيراز………………………………………………………………………………………………………………………………………۲۲۶
جدول شماره ۱۶: تقسيمبندي گروههاي رطوبتي…………………………………………………………………………۲۲۷
جدول شماره ۱۷: ميزان متوسط بارندگي بر حسب ميليمتر در شهر شيراز در ماههاي مختلف..۲۲۸
جدول شماره ۱۸: جهت وزش بادها در شهر شيراز………………………………………………………………………۲۲۹
جدول شماره ۱۹: حوزه آموزشي و پژوهشي…………………………………………………………………………………۲۳۶
جدول شماره ۲۰: عرصه خدماتي-رفاهي……………………………………………………………………………………..۲۳۸
جدول شماره ۲۱: عرصه اداري……………………………………………………………………………………………………..۲۳۹
جدول شماره ۲۲: عرصه نمايشگاهي…………………………………………………………………………………………….۲۴۰
فهرست شکلها
عنوان……………………………………………………………………………………………………………………………………………صفحه شکل شماره ۱- قصر کريستال پالاس……………………………………………………………………………………………..۱۱
شکل شماره ۲- گياه کوکليبرس که منجر به ساخت ولکرو گرديد………………………………………………..۱۲
شکل شماره ۳- سيم خاردار الگوگيري شده از درخت پرتقال اوساج…………………………………………….۱۶
شکل شماره ۴- پروتئينهاي چسبنده صدف…………………………………………………………………………………۲۱
شکل شماره ۵- قدرت چسبندگي صدف………………………………………………………………………………………..۲۲
شکل شماره ۶- لايههاي متناوب پوست آبالون (حلزون)……………………………………………………………….۲۳
شکل شماره ۷- کفپوشهاي چسبنده ولکرو………………………………………………………………………………….۲۴
شکل شماره ۸- سطح برگ لوتوس…………………………………………………………………………………………………۲۴
شکل شماره ۹- سوسک صحراي ناميب و سطح بدن آن……………………………………………………………….۲۶
شکل شماره ۱۰- ابزار جمعآوري شبنم………………………………………………………………………………………….۲۷
شکل شماره ۱۱- لباس شناي سرعتي با ساختار پوست ماهي………………………………………………………۲۸
شکل شماره ۱۲- ساختار انگشتان مارمولک خانگي (گکو)…………………………………………………………….۲۹
شکل شماره ۱۳- اتصال موهاي زبر انگشتان گکو به سطح ديوار…………………………………………………..۳۰
شکل شماره ۱۴- ساختار چشم بيد………………………………………………………………………………………………..۳۱
شکل شماره ۱۵- ماهي ماسهاي………………………………………………………………………………………………………۳۲
شکل شماره ۱۶- سلولهاي حسي کروي شکل چشم کاپديدا……………………………………………………..۳۴
شکل شماره ۱۷- سوسمار خاردار……………………………………………………………………………………………………۳۶
شکل شماره ۱۸- طريقه آشاميدن سوسمار خاردار از طريق پوست………………………………………………۳۷
شکل شماره ۱۹- الگوي دستهبندي طبيعت………………………………………………………………………………..۴۴
شکل شماره ۲۰- خاوير جي. پيوز…………………………………………………………………………………………………..۵۲
شکل شماره ۲۱- ماريا رزا سرورا…………………………………………………………………………………………………….۵۲
شکل شماره ۲۲- گرگ لين…………………………………………………………………………………………………………….۵۴
شکل شماره ۲۳- سانتياگو کالاتراوا…………………………………………………………………………………………………۵۷
شکل شماره ۲۴- نيکلاس گريمشاو………………………………………………………………………………………………..۶۰
شکل شماره ۲۵- ساختمان لودويک ارهاردهاس در برلين…………………………………………………………….۶۱
شکل شماره ۲۶- غشاي خارجي اين نوع گورکن، سازه اصلي آن محسوب ميشود……………………۶۱
شکل شماره ۲۷- قوانين کلي بيونيک……………………………………………………………………………………………..۶۹
شکل شماره ۲۸- تمييز شدن سطح لوتوس توسط قطره باران………………………………………………………۷۱
شکل شماره ۲۹- تأثير قطرات آب بر مصالح خارجي پوشيده با رنگ لوتوسان……………………………..۷۱
شکل شماره ۳۰- ماشين بيونيکي الگوگيري شده از ماهي ديملر کريسلر…………………………………….۷۲
شکل شماره ۳۱- تبديل ايدههاي طبيعت به کاربرد تکنيکي…………………………………………………………۷۴
شکل شماره ۳۲- روند طراحي بيونيک……………………………………………………………………………………………۷۶
شکل شماره ۳۳- ساختمان سي. اچ. تو در استراليا………………………………………………………………………..۸۱
شکل شماره ۳۴- ساختمان ايست گيت در زيمباوه……………………………………………………………………….۸۱
شکل شماره ۳۵- گذرگاه ليويد در پورتلند، ارگان………………………………………………………………………….۸۲
شکل شماره ۳۶- برج آلتيما اثر يوجين تسو…………………………………………………………………………………..۹۷
شکل شماره ۳۷- پروژه ايست گيت اثر پيرس………………………………………………………………………………..۹۷
شکل شماره ۳۸- پشته موريانه……………………………………………………………………………………………………….۹۷
شکل شماره ۳۹- ساختمان ترنينگ تورسو اثر سانتياگو کالاتراوا………………………………………………..۱۱۲
شکل شماره ۴۰- شاخه، تنه و ريشه درخت………………………………………………………………………………..۱۱۴
شکل شماره ۴۱- فرودگاه استنستد در لندن اثر نورمن فاستر…………………………………………………….۱۱۶
شکل شماره ۴۲- فرودگاه اشتوتگارت اثر فون گرکان………………………………………………………………….۱۱۶
شکل شماره ۴۳- تخممرغ، نمونه سازه پوستهاي طبيعي…………………………………………………………….۱۱۷
شکل شماره ۴۴- رستوران مانانتيالز اثر فيليکس کاندلا………………………………………………………………۱۱۸
شکل شماره ۴۵- صدف دريايي، نمونه سازه ورق تاشو طبيعي……………………………………………………۱۱۹
شکل شماره ۴۶- ساختمان کليساي کادت در آمريکا………………………………………………………………….۱۱۹ شکل شماره ۴۷- گنبد ژئودزيک ابداعي باکمينستر فولر…………………………………………………………….۱۲۰
شکل شماره ۴۸- سازه تنسگريتي ابداعي کنت اسنلسن……………………………………………………………..۱۲۰
شکل شماره ۴۹- غرفه آمريکا در نمايشگاه جهاني سال ۱۹۶۷…………………………………………………..۱۲۱
شکل شماره ۵۰- برج و المان رشتک…………………………………………………………………………………………..۱۲۲
شکل شماره ۵۱- حباب صابون، نمونه سازه بادي طبيعي…………………………………………………………..۱۲۴
شکل شماره ۵۲- پاويلون فوجي، طرح موراماتا، ۱۹۷۰……………………………………………………………….۱۲۵
شکل شماره ۵۳- پاويلون يونايتداستيتز، طرح ديويد گايگر، ۱۹۷۰……………………………………………۱۲۵
شکل شماره ۵۴- اشکال شش ضلعي موجود در پوست سخت لاک پشت………………………………….۱۲۶
شکل شماره ۵۵- اشکال شش ضلعي موجود در کندوي زنبور عسل…………………………………………..۱۲۶
شکل شماره ۵۶- سطوح شش وجهي ترمينال تي. دبليو. اي، طرح ارو سارنن……………………………۱۲۷
شکل شماره ۵۷- استخوان متاکارپال بال يک کرکس…………………………………………………………………۱۲۸
شکل شماره ۵۸- گنبد ژئودزيک، ايالات متحده، پاويلون در منترال، باکمينستر فولر، ۱۹۶۷…..۱۲۸
شکل شماره ۵۹- تار عنکبوت، نمونه سازه کابلي طبيعي…………………………………………………………….۱۲۹
شکل شماره ۶۰- ميدان گاوبازي، معمار ميتو نويکي، ۱۹۵۰………………………………………………………۱۳۰
شکل شماره ۶۱- استاديوم المپيک مونيخ، اثر فراي اتو، ۱۹۷۲………………………………………………….۱۳۰
شکل شماره ۶۲- تالار کنفرانس ام. آي. تي، طرح ارو سارنن………………………………………………………۱۳۱
شکل شماره ۶۳- کلوپ شبانه جاکاندرا، طرح فليکس کاندلا………………………………………………………۱۳۲
شکل شماره ۶۴- بناي دفاتر مرکزي سوئيس ري در لندن، اثر نورمن فاستر……………………………..۱۳۳
شکل شماره ۶۵- اسفنج دريايي……………………………………………………………………………………………………۱۳۳
شکل شماره ۶۶- فلسهاي شکم مامولک صحرايي……………………………………………………………………..۱۳۵
شکل شماره ۶۷- رنگ ساختاري بال پروانه………………………………………………………………………………….۱۳۷
شکل شماره ۶۸- نمونهاي از بکارگيري مواد ترموکروميک………………………………………………………….۱۴۱
شکل شماره ۶۹- بکارگيري مواد ترموکروميک بر روي سطح خارجي يک ساختمان…………………۱۴۲
شکل شماره ۷۰- قطع و وصل ولتاژ در پنجره الکتروکروميک…………………………………………………….۱۴۳
شکل شماره ۷۱- مواد تغيير فاز……………………………………………………………………………………………………۱۴۴
شکل شماره ۷۲- خاصيت خودتمييزشوندگي برگ لوتوس…………………………………………………………۱۴۹
شکل شماره ۷۳- بکارگيري مصالح تصفيهکننده هوا در بنا…………………………………………………………۱۵۱
شکل شماره ۷۴- بکارگيري مواد تصفيهکننده هوا در سنگفرشها و سطوح جادهها………………….۱۵۲
شکل شماره ۷۵- استفاده مواد تغيير فاز در مواد ساختماني……………………………………………………….۱۵۴
شکل شماره ۷۶- مصالح تنظيمکننده دما (تغيير فاز)………………………………………………………………….۱۵۵
شکل شماره ۷۷- نحوه تمييز شدن سطح برگ لوتوس توسط آب……………………………………………..۱۵۹
شکل شماره ۷۸- پانل خورشيدي سيليکوني که کمتر از ۱۰ سال در معرض آب و هواي گرمسيري قرار گرفته است……………………………………………………………………………………………………………………………..۱۶۲
شکل شماره ۷۹- نمودار انتقال، انعکاس و جذب نور بوسيله برگ درخت ژينگکو………………………۱۶۴
شکل شماره ۸۰- درخت فتوولتائيک بيونيکي با الگوگيري از مدل برگ دندانهدار……………………..۱۶۵
شکل شماره ۸۱- درخت نخل ليکوالارامسايي در استرالياي شمالي……………………………………………۱۶۶
شکل شماره ۸۲- درخت فتوولتائيک بيونيکي الگوگيري شده از درخت نخل ليکوالارامسايي……۱۶۷
شکل شماره ۸۳- دو نمونه عملکرد تهويه لانه موريانه…………………………………………………………………۱۶۸

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل شماره ۸۴- ساختار موهاي خرس قطبي…………………………………………………………………………….۱۶۹
شکل شماره ۸۵- بازتابهاي پيدرپي نور توسط پوشش سفيد و جذب توسط پوست سياه رنگ خرس……………………………………………………………………………………………………………………………………………..۱۷۰
شکل شماره ۸۶- لايههاي تشکيلدهنده عايق حرارتي نيمه شفاف بيونيکي……………………………..۱۷۱
شکل شماره ۸۷- بافت فضاگير با روکش يک طرفه شفاف………………………………………………………….۱۷۲
شکل شماره ۸۸- طراحي پوسته تنفسي براي ساختمان……………………………………………………………..۱۷۶
شکل شماره ۸۹- جزء اصلي و حفره شش مانند پوسته بيونيکي………………………………………………..۱۷۷
شکل شماره ۹۰- تغيير شکل جزء اصلي پوسته تنفسي………………………………………………………………۱۷۸
شکل شماره ۹۱- عملکرد حفره شش مانند…………………………………………………………………………………۱۷۹
شکل شماره ۹۲- عملکرد جزء اصلي پوسته تنفسي…………………………………………………………………….۱۸۰
شکل شماره ۹۳- مرکز علوم گياهي دونالد دانفورث……………………………………………………………………۱۸۴
شکل شماره ۹۴- مرکز هنر سنگاپور، مالزي، ۲۰۰۴……………………………………………………………………۱۸۵
شکل شماره ۹۵- پوشش سفيد رنگ خرس قطبي………………………………………………………………………۱۸۶
شکل شماره ۹۶- استاديوم المپيک بيجينگ، پکن، چين، ۲۰۰۸……………………………………………….۱۸۷
شکل شماره ۹۷- مرکز شنا و بازيهاي آبي بيجينگ، پکن، چين، ۲۰۰۸………………………………….۱۸۹
شکل شماره ۹۸- برج بيونيک، شانگهاي، چين (۱۹۹۳-۲۰۲۰)…………………………………………………۱۹۱
شکل شماره ۹۹- فنداسيون ريشه مانند با الگوگيري از ريشه درختان……………………………………….۱۹۲
شکل شماره ۱۰۰- برج رودخانه مرواريد، گانزوهو، چين، ۲۰۱۱………………………………………………..۱۹۵
شکل شماره ۱۰۱- مرکز ايست گيت، هاراري، زيمباوه، ۱۹۹۶……………………………………………………۱۹۷
شکل شماره ۱۰۲- دانشکده مهندسي شماره ۲، خيابان ملاصدرا……………………………………………….۲۰۷
شکل شماره ۱۰۳- مجتمع فرهنگي- ورزشي دانشگاه شيراز، خيابان ساحلي غربي…………………..۲۰۷
شکل شماره ۱۰۴- طرح توسعه محوطه خوابگاه دانشگاه شيراز، خيابان ارم………………………………۲۰۸
شکل شماره ۱۰۵- محل سايت در پرديس علوم پايه…………………………………………………………………..۲۱۶
شکل شماره ۱۰۶- طرح بالادست پرديس ارم……………………………………………………………………………..۲۱۷
شکل شماره ۱۰۷- مسيرهاي دسترسي در پرديس ارم……………………………………………………………….۲۱۸
شکل شماره ۱۰۸- ديد از سايت به سمت کتابخانه ميرزاي شيرازي…………………………………………..۲۱۸
شکل شماره ۱۰۹- ديد از ساختمان بخش فيزيک و شيمي به سايت………………………………………..۲۱۹
شکل شماره ۱۱۰- ديد از سايت به شهر………………………………………………………………………………………۲۱۹
شکل شماره ۱۱۱- ديد از سايت به سمت ساختمان مجموعه کلاسها………………………………………۲۲۰
شکل شماره ۱۱۲- ديداز سايت يه سمت محوطه دانشگاه………………………………………………………….۲۲۰
شکل شماره ۱۱۳- جهت وزش باد غالب به سايت………………………………………………………………………۲۲۱
شکل شماره ۱۱۴- مسير حرکت خورشيد از طلوع تا غروب در سايت……………………………………….۲۲۱
شکل شماره ۱۱۵- کشيدگي بنا به سمت جنوب جهت بهرهگيري از تابش مناسب…………………..۲۴۱
شکل شماره ۱۱۶- کشيدن باد به درون و استفاده از آن جهت تهويه بخشهاي آموزشي و پژوهشي…………………………………………………………………………………………………………………………………………۲۴۲
شکل شماره ۱۱۷- استفاده از يک فرم نرم جهت سهولت حرکت باد و انطباق با سازه بيونيکي طرح……………………………………………………………………………………………………………………………………………….۲۴۲
شکل شماره ۱۱۸- استفاده از آتريم در بخش پژوهشي و ايجاد فضاي آبي جهت مرطوب کردن هواي ورودي به آتريم…………………………………………………………………………………………………………………….۲۴۳
شکل شماره ۱۱۹- جدا کردن بخش آموزشي و پژوهشي و ايجاد فضاي سالن اجتماعات…………۲۴۳
شکل شماره ۱۲۰- ايجاد يک حياط خصوصي بالاتر از سطح زمين در بخش پژوهشي و تعيين يک منطقه پايين تر از سطح زمين جهت فضاهاي نمايشگاهي…………………………………………………………..۲۴۴
شکل شماره ۱۲۱- اضافه شدن بخشهاي نمايشگاهي و رستوران……………………………………………..۲۴۴
شکل شماره ۱۲۲- ايجاد نوار حرکتي جهت اتصال احجام…………………………………………………………..۲۴۵
شکل شماره ۱۲۳- تهويه بنا در فصل تابستان……………………………………………………………………………..۲۴۶
شکل شماره ۱۲۴- استفاده از گرماي خورشيد در فصل زمستان………………………………………………..۲۴۶
شکل شماره ۱۲۵- ساختار اسفنج دريايي……………………………………………………………………………………۲۴۷
شکل شماره ۱۲۶- سازه بخش آموزشي و پژوهشي……………………………………………………………………..۲۴۷
شکل شماره ۱۲۷- ساختار بال سنجاقک……………………………………………………………………………………..۲۴۷
شکل شماره ۱۲۸- سازه نمايشگاه………………………………………………………………………………………………..۲۴۸
شکل شماره ۱۲۹- سايهاندازهاي هوشمند…………………………………………………………………………………..۲۴۹
شکل شماره ۱۳۰-پوست تنفسي الگوگيري شده از عملکرد تنفسي اسفنج دريايي……………………۲۵۰
شکل شماره ۱۳۱-بازشوهاي هوشمند………………………………………………………………………………………….۲۵۱
شکل شماره ۱۳۲- تراز ۲٫۵- متر…………………………………………………………………………………………………۲۵۲
شکل شماره ۱۳۳-تراز ۰٫۰……………………………………………………………………………………………………………۲۵۳
شکل شماره ۱۳۴-تراز ۴+ متر………………………………………………………………………………………………………۲۵۴
شکل شماره ۱۳۵-تراز ۸+ متر………………………………………………………………………………………………………۲۵۵
شکل شماره ۱۳۶-تراز ۱۲+ متر……………………………………………………………………………………………………۲۵۶
شکل شماره ۱۳۷-تراز ۱۶+ متر……………………………………………………………………………………………………۲۵۷
شکل شماره ۱۳۸-مقطع A-A…………………………………………………………………………………………………….258
شکل شماره ۱۳۹- مقطع B-B……………………………………………………………………………………………………258
شکل شماره ۱۴۰-تصوير سايت…………………………………………………………………………………………………….۲۵۹
شکل شماره ۱۴۱-بخشهاي آموزشي و پژوهشي………………………………………………………………………..۲۶۰
شکل شماره ۱۴۲- نمايشگاه…………………………………………………………………………………………………………۲۶۲
شکل شماره ۱۴۳- داخلي نمايشگاه……………………………………………………………………………………………..۲۶۴
شکل شماره ۱۴۴- داخلي رستوران………………………………………………………………………………………………۲۶۵
فصل اول
شناخت علم بيونيک
۱-۱- مقدمه
اکنون در آستانه هزاره جديد، مفاهيم علمي، فلسفي و ايدئولوژيکي مربوط به دو مبحث تکنولوژي و بيولوژي، در حال دگرگون شدن است که بخشي از آن نتيجه کشفيات جديدي است که در زمينههاي مختلف تحقيقاتي رخ دادهاند. خودسازماندهيهاي مجذوبکننده سيستمهاي ساده در طبيعت، امروزه توجه بسياري از دانشمندان در زمينههاي مختلف علمي را به خود جلب کرده است. پيشرفت علم کامپيوتر و امکانات جديدي که اين علم در اختيار دانشمندان قرار داده نيز تحقيقات پيچيدهاي را در اين زمينه ميسر ساخته است. همچنان که شبيهسازيهاي کامپيوتري نشان ميدهد، دو علم بيولوژي و تکنولوژي با تمام پيچيدگيهايشان براساس قوانين مشابه و ماوراء شکل گرفتهاند. با ترکيب اين دو علم ميتوان به عرصه جديدي از دانش وارد شد که امکان نوآوريهاي بيشتر را در زمينههاي مختلف فراهم ميآورد.
در فرهنگ بريتانيا واژه بيونيک، “ساختسيستمهاي مصنوعي که داراي برخي از ويژگيهاي موجودات زنده هستند” تعريف شده است. متشابه بودن واژه بيونيک و بيولوژي (زيستشناسي) ما را متوجه ارتباط اين علم با موجودات زنده ميکند. در ابتداي امر، بيونيک به کاربردهاي علمي منحصر ميشد و طرحهايي را که اساس شکلگيري آنها موجودات زنده بودند بررسي ميکرد. در بازه زمان تعريف جامعتري بدست آمد: “بيونيک عبارت است از هنر بکار گرفتن دانش سيستمهاي زنده براي حل مسائل فني”. اين تعريف مبين اين است که بيونيک از ابتداي حيات انسان همواره با ما همراه بوده و بسياري از پژوهشگران پيش از آن که بيونيک به اين نام معروف شود، آن را بکار گرفتهاند. ميتوان گفت بيونيک يک انضباط بين علمي است که براي بهبود طراحي، ساخت ابزارها و ماشينهاي مورد استفاده بشر، بکار گرفته ميشود و دستاوردهاي بسيار سودمندي به بشر داده است. هدف اصلي و پرفايده از بکارگيري اين دستآوردها اين است که به جاي بازآفريني از موجودات زنده، اصول و قواعد طبيعت و سازگاري آنها با يکديگر مورد مطالعه قرار گيرد. به بيان سادهتر، بيونيک تأکيد بر استفادهي صحيح از منابع طبيعي و عدم تخريب محيط زيست دارد. هم چنين با نيم نگاهي به مسائل فني و تکنولوژيکي خواستار طراحي به روش طبيعت است.
از ديدگاه بيونيک سادهترين راه برداشت از طبيعت، تقليد صادقانه از مدل است. هماکنون بيشتر موجودات زنده حاصل دو ميليارد سال تکامل تدريجي هستند که در اين بازه زماني بسيار طولاني، طبيعت هر موجودي را که با هدف نهايي خلقت سازگاري نداشته از ميان برداشته است. بنابراين طرحهايي که شبيه موجودات زنده هستند از اين تجربه عظيم بهرهمند ميشوند. از طريق مطالعه فرآيند تکامل ميتوان به اطلاعات زيادي دست يافت و در علوم مختلف از آن بهره جست. يکي از اين علوم معماري است. بيونيک کمک بسزايي به معماران ميکند. يکي از ديدگاههاي معماران پيرو اين سبک اين است که “ما در ساختمانها زندگي ميکنيم، کار ميکنيم و با ديگران تعامل ميکنيم و به نوعي ساختمانها بايد به عنوان پوستيبراي انسان باشند.” علاوه بر اين ساختمانها بايد کيفيت زندگي را افزايش دهند و به شرايط محيطي زمين نيز نيمنگاهي داشته باشند.
ضرورت طرح
معرفي علم بيونيک به عنوان يکي از سه علم برتر دنيا از يک طرف و از طرفي ناکارآمدي و بهينه نبودن برخي ساختههاي دست بشر ما را به سمتي سوق ميدهد که از تجربه طبيعت در زمينههاي مختلف ياري بگيريم. براي رسيدن به اين اهداف ضروري است تا مرکزي براي تحقيقات و گسترش اين علم در جامعه ايجاد شود، تا از طرفي به شناخت نظام طبيعت پرداخته و از طرف ديگر به گسترش کاربرد آن در علوم مختلف کمک نمايد. در اين راستا دانشگاه شيراز به عنوان يکي از قطبهاي قدرتمند علمي و پژوهشي کشور و سابقه درخشان آن در علوم طبيعي و مباحث تکنولوژي، بستري مناسب را براي تحقيق اين امر مهيا ميسازد.

۱-۲- طبيعت به عنوان منبع خلاقيت و نوآوري
در گذشته بهره برداري از طبيعت تنها براي استفاده به عنوان يک عامل توليدکننده بود ولي امروزه به صورت گسترده از منابع آن براي يافتن راهحلهاي خلاق براي مسائل فناورانه استفاده ميشود.
طبيعت بدليل ويژگيهاي خاصي که دارد به عنوان يک منبع ويژه براي رشد و توسعه خلاقيت و نوآوري ميباشد. عمدهترين اين ويژگيها عبارتند از:
۱- سيستمهاي زيستي ميليونها سال است براي توسعه و تکامل بهينه شدهاند.
۲- آنها به صورت چرخههايي از مواد هستند که پشت سر هم با يکديگر ترکيب شده و مواد زائد را مصرف ميکنند.
۳- سيستمهاي زيستي بر مبناي اصل خود سازماندهي۱ کار ميکنند (سيستمهايي که خودشان توليد، تنظيم، توليد نسل و بهينهسازي ميکنند).
۴- سيستمهاي زيستي در اثر عوامل تکاملي در جهت افزايش بهرهوري توسعه پيدا کردهاند. براي مثال گياهان ميتوانند نيازهاي خود را کاهش دهند، تهيه آب را بهبود بخشند، بهتر از نور استفاده کنند و در شرايط ناسازگار مقاومت بيشتري از خود نشان دهند.
۵- سيستمهاي زيستي ميتوانند با جذب حداقل انرژي زنده بمانند و توليد نسل کنند.
۶- سيستمهاي زيستي داراي توانايي براي نو شدن و ايجاد دوباره اجزاء خود ميباشند بدون اينکه تغييري در ساختار اساسي آنها ايجاد شود.
۷- سيستمهاي زيستي شامل تعداد کمي از عوامل اساسي هستند که با يکديگر در يک راه همکاري ميکنند و تعداد زيادي از عملکردهاي حياتي را ميتوانند توليد نمايند (اصل حداقل نيروي مصرف شده).
اهميت ساختارهاي زيستي در حوزه فناوري از سال ۱۹۶۰ به بعد افزايش يافته و از همين سال نيز بيونيک به صورت يک علم ويژه درآمده است و امروزه بر اهميت بيونيک افزوده ميشود. (عليرضا منصوريان و سيد مهدي گلستان هاشمي، ص۴۰ و ۴۱)
۱-۳- تعريف علم بيونيک
بيونيک۲ از ترکيب دو کلمه زيستشناسي۳ وتکنيک۴ تشکيل شده است ودر فرهنگ لغتهاي مختلف “بيونيک” را با تعابير مختلفي معرفي کردهاند. فرهنگ لغتوبستر۵بيونيک را کاربرد اصول زيستشناسي براي مطالعه وطراحي سيستمهاي مهندسي توصيف نموده است.طبق تعريف جانين بنيوس۶ (۱۹۹۷)، نويسنده کتاب بيوميميکري۷، بيونيک علم مطالعه مدلهاي طبيعت و الهام گيري از اين طرح ها و فرايندها براي رفع مشکلات انساني است.
ورنر ويلينسکي۸، پژوهشگر آلماني دانش بيونيک بيان ميدارد که علم بيونيک از قوانين تکاملي طبيعت که از ميليونها سال قبل بدون وقفه وسر سوزني توقف و با دقت خاص يک ساعت اتمي پياده شدهاند تبعيت ميکند و به عنوان سازندهترين منبع الهام الگو ميشوند ومورد تقليد قرار ميگيرند.
يکي از مهمترين رسالتهاي متخصصان بيونيک آن است که با ديگر متخصصان اين علم در ساير نقاط جهان ارتباط برقرار کنند.
متخصصان بيونيک در مورد مشکلات موجود، از قبيل تغييرات آب و هوا ، بروز شکاف در لايهي ازن، رو به پايان رفتن ذخاير انرژي،نابودي محيطهاي زندگي، افزايش رو به رشد قحطي و گرسنگي در جهان سوم، راهحلهاي علمي و عملي در نظر دارند. فراوردههاي صنعتي همواره احتياج به تجديد نظر دارند. در واقع آنها را بايد به گونهاي توليد کرد که دوستدار محيط زيست باشند وبين آنها و طبيعت هماهنگي باشد.
مهندسي خلاقيت بيونيکي را ميتوان به عبارتي علم استفاده از نتايج تکاملي زيستشناسي دانست. ايدهي بيونيک بر اين حقيقت استوار است که تکامل به طور مداوم در طبيعت در حال انجام است وفناوري هاي حيات بهترين حالت و نظم را با يکديگر دارند. به همين جهت لازم است براي فناوريهاي مدرن از حالتهاي تکاملي حيات الگوبرداري شود.
بيونيک رويکرد خلاقي است که به مسائل موجودات زنده و ماشينها از طريق گردآوري پژوهشهاي زيستشناسان، روانشناسان، رياضيدانان، مهندسان و ………. مينگرد. بيونيک محدود به رشتهاي خاص نيست، بلکه براي بخش گستردهاي از مسائل قابل اجراست.بيونيک رفتار مکانيسمهاي زنده را به طور منظم بررسي ميکند به نحوي که اصول کشف شده از اين مطالعه را ميتوان در سيستمهاي دستساز بشر استفاده نمود. البته کاربرد بيونيک به ميزان تفاهم و همکاري بين رشتهاي ميان متخصصان بستگي دارد که مي تواند موجب پيشرفت روز افزون فناوريها گردد.
عدهاي بيونيک را هنر به کار گرفتن دانش سيستمهاي زنده براي حل مسائل تکنيکي ميدانند، هدف از علم بيونيک توليد ماشينها و مواد پيچيدهتر به وسيلهي تقليد از طبيعت است. طبيعت بدون ايجاد آلودگي محصولاتي توليد ميکند که از لحاظ کاري بسيار بهتر از توليدات دستساز بشر عمل ميکنند. براي مثال در مقياس برابر، استخوان سختتر از فولاد است. دليل اين مهم چيست؟ پاسخ اين سوال به طراحي مهندسي استخوان در سطح مولکولي بر ميگردد. پژوهشگري به نام گيت بيان ميکند که موفقيت ساختارهاي زنده به طراحي و تقارن کوچکترين اجزاي آنها برميگردد.
با نگاه دقيقتر به کوچکترين اجزاء طبيعت، دانشمندان موادي را از آن جداسازي و مشخص مينمايند ( به عنوان مثال، استخوان و ابريشم ) که از لحاظ دوام و سبکي به آنها رشک ميبرند.
در دهههاي اخير علاقه به تقليد از طبيعت گسترش پيدا کرده است و بسياري طرحها از طبيعت الهام گرفته شده که براي پيشرفت صنايع از آنها استفاده ميشود. اين الهامگيريها، انديشهها، خط توليدها و استراتژيهاي بازاريابي را تغيير ميدهند. به همين دليل است که شرکتهاي توليدي به الگوهاي طبيعت اهميت ميدهند و از اين طريق فعاليتهاي تحقيق و توسعهي مبتني بر بيونيک همواره محصولات جديدي طراحي و توليد ميکنند. اهميت اين موضوع به اين دليل است که درسهاي طبيعت به طور دقيق ظرفيت تکميل کردن نيازهاي انساني را دارند و به توسعهي يک ديد جديد در طراحي کمک ميکنند.
جانوران و گياهان داراي ساز و کارهاي بسيار متنوعي هستند. پيچيدگي يک ويژگي حتمي و ممتاز آنها است. با استفاده از تکنيکهاي تحليلي پيشرفته ميتوان بسياري از اين ساز و کارها را درک کرد و در توسعهي فناوريهاي پيشرفته از آنها استفاده نمود. در اين خصوص دکتر ويلينسکي بيان ميدارد که طبيعت چند جانبهترين ، عمليترين ، دقيقترين، بيضررترين و براي محيط زيست دوستانهترين راهحلها را در پيش روي ما گذاشته، فقط کافي است دقت نظر داشته باشيم و آنها تشخيص بدهيم و سپس با داشتن درک فني آنها را در صنعت پياده کنيم و به آنها جنبهي علمي ببخشيم. به طور کلي، طبيعت با تنوع زياد در ساختارهاي کارآمد، منبع بسيار مناسبي براي الگوگيري خلاق و کشف راههاي جديد براي حل مسائل مختلف است. نمونههاي بسيار زيادي در طبيعت وجود دارد که ميتوانند ابزارهاي خلاق در فرآيند خلق راهحلها براي مشکلات باشند. قاعدههاي تکامل زيستشناختي ميتوانند براي تعيين هدفها و اصول عملکردهاي ساختارها و سازمانها استفاده شوند و همچنين يک مدل براي راهحلهاي تعيين شده ارائه کنند.در اين حوزهي مهندسي خلاقيت بيونيکي با بررسي خلاقيتهاي طبيعت راهکارهاي ايده آلي براي فناوري و جهان مهندسي ارائه مينمايد.
به طور کلي، مهندسي خلاقيت بيونيکي در طي ۳ مرحله مشکلات و مسائل فناوري را مورد بررسي قرار ميدهد:
۱- بررسي مسئله، عناصر و نيازهاي اساسي براي حل کردن مشکل؛
۲- نمونههايي از طبيعت کاوش و بررسي ميشود که مشکل را حل ميکند؛
۳- راهحل طبيعت به راهحل فناورانه تبديل ميگردد.
پژوهشگري به نام بنيوس (نويسنده کتاببيوميميکري) بيونيک را راهي براي ارزيابي و بررسي طبيعت ميداند که علاوه بر استخراج اطلاعات از طبيعت، يادگيري و ايدهيابي از جهان طبيعت را مورد اهميت قرار ميدهد.
البته ايدهيابي مستلزم اين نيست که تنها حيوانات و گياهان براي به دست آوردن مواد خام مثل قندها، اسيد آمينهها، نمک ها و …. مطالعه شوند، بلکه کنترل تشکيل و شکل دادن اين مواد نيز بسيار مهم است و مکانيسم هاي به هم پيوستگي مواد براي شکلگيريهاي لازم، بسيار اهميت دارد.
پروفسور وينسنت۹، رئيس مرکز بيوميمتيک در دانشگاه ريدينگ۱۰انگلستان، بيوميمتيک را استخراج طرح و ايدهيابي از طبيعت تعريف کرده است.
دکتر بنيوس۱۱ بيان ميدارد که انسان بايد شبيه يک برگ انرژي را تحت کنترل خود درآورد، مواد غذايي همانند چمنزار توليد کند، نخهايي مانند عنکبوت خلق کند، کيفيت سراميکها مانند صدفها باشد و راهاندازي يک تجارت مانند ايجاد يک جنگل با درختان غول پيکر در نظر گرفته شود.
نتايج بالقوه وسيعي از تقليد مواد طبيعت به دست ميآيد که عبارتاند از کاربردهاي جديد مواد پيشرفته، بهبود عملکرد، کاهش هزينه و کاهش آلودگي. علاوه بر آن پژوهشگران يک جعبه رنگارنگ و بسيار بزرگ از مواد و ساختارها را با استفاده از اصول طراحي طبيعت به دست ميآورند و اغلب طبيعت به عنوان يک معيار زيست محيطي براي نوآوريها در نظر گرفته ميشود.
بيونيک را همچنين تحقيق براي تشبيه و استعاره از طبيعت براي حل مشکلات تعريف کردهاند. چگونه هوا يا آب به عنوان پوشش به کار ميروند؟ چگونه حيوان، حشره، گياه و غيره فعاليت ميکنند، اينها نقطهي آغازي براي راه بيونيک هستند و متخصص در امر بيونيک کسي است که از خصوصيات سيستمهاي طبيعي استفاده کند و سيستمهاي مصنوعي را بسازد. اين خصوصيات کلي شامل خودسازگاري۱۲، يادگيري۱۳، خودسازماندهي۱۴ و خود بهينهسازي۱۵ است.
پروفسور وينسنت معتقد است که در بيونيک پيشرفته بايد با الگوگيري از ساز و کارهاي متنوع در طبيعت ، نوعي برنامه ريزي براي ايجاد يک محصول ويژه يا حل خلاق مسئله انجام شود که اين کار در دو مرحله صورت مي گيرد:
۱- تعريف مسئله و جستجوي راه حل هاي آن از طبيعت؛
۲- به دست آوردن اصول ويژه طبيعت و پيدا کردن راه استفاده ي آن ها.
هنوز تحقيقات اساسي بر روي خصوصيات ساز و کارهاي طبيعت انجام ميشود. و به طور يقين استخر ايدهيابي پژوهشگران را غنيتر ميسازد و هدف از گود نمودن اين استخر بسيار شگرف، پيدا کردن و باز نمودن افقهاي بسيار وسيع در پيش روي محققان است. انسان همواره بايد اسرار پشت پردهي مهارتهاي حيات را درک کند و براي طراحي مواد و ساختار ها از آنها استفاده نمايد. پس تعجب آور نخواهد بود که دانشمندان و محققان، بيونيک را علم عبور از موانع يا پيشرفتهاي غير منتظره ناميدهاند. (عليرضا منصوريان و سيد مهدي گلستان هاشمي، ص ۲۶-۳۸)
۱-۴- منشأ علم بيونيک
تشابه واژهي بيونيک و بيولوژي (زيستشناسي) بلافاصله انسان را متوجه ارتباط اين علم با موجودات زنده ميکند. اين واژه نخستين بار توسط سرگرد جک اي استيل۱۶ افسر هنگ هوانوردي نيروي هوايي آمريکا به کار برده شد. با اين که تعيين تاريخ دقيق پيدايش يک علم نو، غالباً کاري دشوار است، محققاً اين موضوع در مورد بيونيک صدق نميکند. اين علم هنگامي اشتهار عمومي پيدا کرد که ۷۰۰ زيست شناس، فيزيکدان، مهندس، رياضيدان و روانشناس در کنگرهاي که اواخر تابستان ۱۹۶۰ از ۱۳ تا ۱۵ سپتامبر در شهر ديتون ايالت اوهايو تشکيل شد، شرکت کردند. حدود سي نفر از شرکتکنندگان در کنگره، دربارهي بيونيک سخنراني کردند و مجموعهي اين سخنرانيها به صورت گزارشي پانصد صفحهاي تهيه شد. به طور دقيقتر موضوع بيونيک چند ماه پيش از تشکيل اين کنگره، در ماه مه ۱۹۶۰ ، در دوازدهمين سالروز کنفرانس الکترونيک هوانوردي مورد بحث قرار گرفته بود، يکي از جلسههاي اين کنفرانس به سرپرستي دکتر جان اي. کتو۱۷، از نيروي هوايي آمريکا، به بيونيک اختصاص داده شده بود. در اين جلسه چهار مقاله خوانده شد که نويسندهي يکي از آن ها سرگرد استيل بود. همهي اين مقالهها نتيجهي برنامهي پژوهشي مرکز رايت پاترسن وابسته به نيروي هوايي آمريکا، و موضوع پژوهش همان چيزي بود که در بهار سال ۱۹۵۹ بيونيک نام گرفت. سرگرد استيل، که در اوت ۱۹۵۸ واژه ي بيونيک را ابداع کرد، عقيده داشت که چند سال پيش از به وجود آمدن نام بيونيک پژوهشهايي روي آن انجام شده بود. هدف از ابداع نام بيونيک شناساندن آن به عنوان علم جديدي بود. سرگرد استيل تعريف بسيار واضحي از بيونيک کرده است: بيونيک علم سيستمهايي است که شالودهي آنها سيستمهاي زندهاند. يا خصوصيتهاي سيستمهاي زنده را دارند، يا به سيستمهاي زنده ميمانند. با اين تعريف به نظر ميآيد که بيونيک علم جامع و وسيعي است و براي روشن شدن موضوع بايد دربارهي آن به حد کافي صحبت کرد و مثالهاي گوناگون آورد. اما حتي اگر ميدان فعاليت اين علم در بدو امر روشن نباشد، از هم اکنون ميتوان حس کرد که بيونيک به عنوان يکي از علوم پويا در جهان گسترش يابندهي ما همگام با الکترونيک يا نوکلئوتيک۱۸ جايي براي خود باز خواهد کرد. در ابتدا بيونيک اصولاً مربوط به کاربردهاي علمي بود و ماشينهايي را بررسي ميکرد که کار آنها بر پايهي سيستمهاي زنده بود. از اين رو تعريف خلاصهتري براي آن پيدا شد، بيونيک عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سيستمهاي زنده براي حل مسايل فني.(لوسين ژراردن، ص ۱۱-۱۲)
۱-۵- تاريخچه علم بيونيک
مطالعه منابع نشان ميدهد نخستين کسي که براي اولين بار واژهي بيونيک ( بايونيکس يا بيونيک ) را به کار برد سرگرد جک اي استيل۱۹ بود. او در سال ۱۹۶۰ مقالهاي دربارهي بيونيک در همايش نيروي هوايي ارائه کرد و “بيونيک” را چنين معرفي نمود: بيونيک علم سيستمهايي است که شالودهي آنها سيستمهاي زنده است يا خصوصيات سيستمهاي زنده را داراست و يا به سيستمهاي زنده شباهت دارد.
انسان همواره براي الهام گرفتن، به جهان زنده پيرامون خود نگريسته است. يکي از بهترين طرحهاي شناخته شده در اين زمينه از لئوناردو داوينچي ( ۱۵۱۹-۱۴۵۲ ) است. او طرحي از يک ماشين پرنده را بر اساس ساختمان بدن يک خفاش رسم نمود. البته امروزه وقتي هواپيماها در اطراف زمين پرواز ميکنند، شايد هيچ کس از اين دانشمند ايتاليايي که از مشاهده اکتشافي طبيعت اين مطلب را الگوبرداري کرد، ياد نکند.
بعد از لئوناردو داوينچي ، دو پژوهشگر آناتومي به نام هاي کارل کارمن و هارمن ون ماير۲۰ يک مدل ويژه از لگن خاصرهي انسان در دو سيستم داخلي و خارجي ارائه کردند که مي توانست با يکديگر در برابر استرسهاي فشار و نيروهاي کششي مقاومت کند. از نمونههاي ديگر نيز ميتوان پروازبرادران رايت ( الگوگيري از پرواز پرندگان ) و کارهاي ايگواتريچ و ايگنازيو۲۱ را نام برد. آنها اولين هواپيماي بيموتور سبک را با الگوبرداري از دانههاي بازدانگان ساختند که به وسيلهي باد منتقل ميشد و ميتوانست فاصلههاي قابل ملاحظهاي را بپيمايد.
کلمان آدر۲۲ ( ۱۸۹۰ ) چهار صد سال بعد از لئوناردو داوينچي ماشين پرندهاي با الهام از طرح او تهيه کرد، با اين تفاوت که ماشين پرندهي وي داراي موتور بود و به جاي اين که بالها را به حرکت درآورد، از ملخ استفاده مينمود.
در سال ۱۸۵۱ جوزف پاکستون۲۳ به مناسبت نمايشگاه بين المللي لندن، با الهامگيري از نيلوفر دريايي يک قصر شيشه اي۲۴ ( کريستالي ) ساخت. (شکل ۱)
شکل۱- قصر کريستال پالاس
در سال ۱۸۶۶ پژوهشگر مشهور، کالمن۲۵ در زوريخ به طراحي يک جرثقيل جديد فکر ميکرد و با مشکل مواجه شده بود. در همين دوران، براي تفريح به آزمايشگاه آناتوميست معروف هرمن ماير۲۶ که بر روي برش عرضي استخوان کار ميکرد رفت و با مشاهدهي چگونگي قرار گرفتن استخوانها بر روي يکديگر، فرياد زد: اين جرثقيل من است و با الهام از اين مورد جرثقيل پيشرفتهتري اختراع نمود.
اورتوليلينتال۲۷ ( ۱۸۹۶-۱۸۴۹ ) يکي از پيشکسوتان پرواز در سال ۱۸۸۹ کتابي تحت عنوان “پرواز پرنده زير بناي هنر پرواز” منتشر کرد و گلايدري تحت عنوان “گلايدر ليلينتال” با الگوگيري از بالهاي پرندگان ساخت و آن را “مرغ – کبوتر۲۸” ناميد.
در سالهاي بعد نيز الگوگيريهاي زيادي از طبيعت انجام شده است. در سال ۱۹۲۷ مهندس سويسي، جورج دمسترال۲۹ متوجه شد که دليل چسبيدن نوعي گياه به نام کوکليبرس۳۰ به پوستين او، هزاران قلاب کوچکي ميباشد که هر جوانه گياه را پوشانده است. او ۸ سال بعد ولکرو۳۱ (کف پوش و قلاب هاي چسبنده) را مشابه قلاب هاي اين گياه ابداع نمود. (شکل ۲)
شکل ۲- گياه کوکليبرس که منجر به ساخت ولکرو گرديد
از نيمهي دههي پنجاه نيز اين علم در کتابهاي بسياري توضيح داده شده و توسط شرکتهاي مختلفي به کار گرفته شده است. در سال ۱۹۶۶، آزمايشگاه مربوط به صداي حيوانات در فرانسه يک مقاله تحت عنوان “مدلهاي بيولوژيکي سيستمهاي امواج صوتي حيوانات” در مرکز تحقيقات ناوال۳۲ ارائه نمود.
در اينجا لازم است که واژهي جديد اين علم نيز معرفي گردد. نام “بيوميمتيک” واژهي جديدي است که درسال ۱۹۹۱ توسط مرکز تحقيقات ويژه نيروي هوايي انگليس براي الگوگيري و الهامگيري از حيات ارائه شد. شرکت نوآوري محصولات بيوميمتيکي يک شرکت توسعهي توليدات تحقيقات و نوآوري است که به توليدکنندگان در طراحي سيستمها و فناوري با استفاده از بيوميمتيک کمک ميکند. شرکت نوآوري محصولات بيوميمتيکي معتقد است که تقليد از عملکردها و حسگرهاي زيستشناختي اسراف انرژي و آسيبهاي محيطي را کاهش ميدهد. شرکت نوآوري محصولات بيوميمتيکي۳۳ سازندهي عملگرها و حسگرهايي است که با الگوگيري از طبيعت ساخته شدهاند و در جراحي، صنايع هوافضا، رباتها، صنايع دريايي و پدافند دفاعي کاربرد دارند. پليمرهاي سبک وزن همراه با محرکها و فعالکنندههاي الکترواکتيو، از آخرين مواد و تکنولوژيهايي هستند که توسط اين شرکت توسعه يافته است.
از جمله همايشهايي که در اين مورد برگزار شد، ميتوان به همايش بيسنل۳۴ اشاره نمود، اين همايش يکي از اولين همايشهايي است که در آن مشکلات و مسائل مربوط به کشف اصول فناوري توسط زيستشناسان، مهندسان و رياضيدانان مورد بحث قرار گرفت. البته نخستين کنگرهي بيونيک در سال ۱۹۶۰ و دومين کنگرهي آن ۳۰ اوت تا اول سپتامبر ۱۹۶۱ در دانشگاه کرنل۳۵ آمريکا تشکيل شد. آگارد۳۶ هيئت علمي پژوهشي وابسته به ناتو در ژانويه ي ۱۹۶۳ کنگرهاي در آتن ترتيب داد که موضوع مورد بحث آن،سيستمهاي طبيعي و مصنوعي و بيونيک بود. آگارد بار ديگر در دسامبر ۱۹۶۵ دو رشتهي بحث عمومي درباره بيونيک ترتيب داد که اولي در پاريس و دومي در دوسلدروف آلمان بود.
سمپوزيوم بيونيک در ماه مي ۱۹۶۶، در پايگاه نيروي هوايي رايت پاتريس تشکيل شد و سمپوزيوم مدلهاي بيونيکي سيستمهاي صوتي حيوانات نيز از ۲۶ سپتامر تا ۱۳ اکتبر ۱۹۶۶ در ايتاليا برگزار گرديد.
در حال حاضر، سمينارها و کنفرانسهاي متعددي در خصوص بيونيک تشکيل ميگردد. که از آن جمله ميتوان به کنفرانسهايي تحت عنوان طبيعت و طراحي اشاره نمود که هر ساله برگزار ميگردد. (عليرضا منصوريان و سيد مهدي گلستان هاشمي، ۱۳۸۷، ص ۲۱-۲۶)

دسته بندی : 22

پاسخ دهید