вторник, 21 августа 2012 г.

Бионический конструктор



«Я изобрел растущие дома, а вернее, домостроительные растения. Теперь нам больше не придется строить из мертвых стройматериалов, можно строить из живых» – так говорил один из героев Шеербарта. И если в начале 20 века читатель мог только удивиться истории о гигантском вьюне, на стебле которого вырастают не цветы, а готовые дома, то уже в 60-е годы архитекторы всерьез занялись созданием архитектуры имитирующей органические формы. В архитектуре появились природные направления – метаболизм, органика, бионика.
Современный цифровой био-тек находится в процессе становления, и его исследовательская составляющая преобладает над практической. Основная проблема архитектурной бионики: это консервативная прямоугольная планировка и конструктивная схема зданий которая противостоит биоморфным криволинейным формам и оболочкам. В традиционной кубометрической среде био-тек выглядит чужеродно и вызывает даже враждебную реакцию. Достойное эстетическое и экономически-оправданное решение этого противоречия — одна из основных задач био-тека и этого блога.


Патенты природы.
Изобретая живое вещество, природа создала необходимую оболочку для него, этого требовал индивидуальный характер пространства живого вещества. В процессе эволюции материалы живого приспосабливались к изменениям окружающей среды и приобретали все более прочные формы способные к большим обратимым перемещениям и деформации. Этого требовал характер роста и воспроизведения организмов.
Деторождение связано с большими деформациями. Природа использует жесткие материалы неспособные к деформации очень неохотно. Возможно в результате изменения климата живому веществу предстоит вновь вернутся в воду и научится оптимально сочетать жесткость черепов, панцирей и скорлуп с вязкостью и упругостью кожи. Скелет работающий на сжатие составляет небольшую часть тела, большую часть составляют работающие на растяжение мягкие и упруго-гибкие ткани.
Таким способом природа экономит энергию и материалы для строительства жизни. Именно эти упругие ткани снижают, на хрупкий скелет, основные нагрузки от движений. Биологи долгое время испытывали неприязнь к инженерным понятиям. Настало время плодотворного обмена идеями между инженерами и биологами.
В мире имеются две школы проектирования конструкций. Это восточная школа гибкости и европейская школа жесткости. У китайцев есть поговорка «лучше согнутся чем сломаться», а в популярной песне А. Макаревича такие слова «не будем прогибаться под изменчивый мир...». В результате приверженцы традиционной европейской школы жестких конструкций создают мир в котором страшные последствия землетрясений и наводнений стали традиционными. Большинство людей смирились с тем, что жесткие скорлупы машин на дорогах их убивают.
Если продолжать следовать традициям западной инженерной школы и производить только жесткие конструкции количество жертв будет только возрастать. Условие обеспечения жесткости и максимальной устойчивости при этом требует в сотни раз больших материальных и энергетических затрат, чем если бы все они были созданы упругими и способными к деформации. Жесткость это не всегда прочность, это всегда значительное увеличение веса и стоимости конструкций. Для достижения больших обратимых деформаций требуется много надежных и простых шарнирных узлов. Проблема заключается в том, что их производство это непростая технологическая задача. С целью ее решения необходимо обратится к живой природе. Как она создает узлы шарниры в мире молекул и микроорганизмов? Природа не получила традиционного инженерного образования и поэтому с легкостью и без потерь создает шарнирные узлы и мягкие ткани. Биологические мягкие ткани способны к обратимой упругой деформации при значениях в 1000 раз больших, чем те, структуры и конструкции которые проектирует современный инженер. 
Конкурс научно-популярных статей «био/мол/текст»