پایان نامه رایگان درمورد بهبود عملکرد

دانلود پایان نامه ارشد

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 3 مرحله مشکلات و مسائل فناوري را مورد بررسي قرار ميدهد:
1- بررسي مسئله، عناصر و نيازهاي اساسي براي حل کردن مشکل؛
2- نمونههايي از طبيعت کاوش و بررسي ميشود که مشکل را حل ميکند؛
3- 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 وينسنت9، رئيس مرکز بيوميمتيک در دانشگاه ريدينگ10انگلستان، بيوميمتيک را استخراج طرح و ايدهيابي از طبيعت تعريف کرده است.
دکتر بنيوس11 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 خودسازگاري12، يادگيري13، خودسازماندهي14 و خود بهينهسازي15 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:
1- تعريف مسئله و جستجوي راه حل هاي آن از طبيعت؛
2- 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 26-38)

1-4- 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 استيل16 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 700 زيست شناس، فيزيکدان، مهندس، رياضيدان و روانشناس در کنگرهاي که اواخر تابستان 1960 از 13 تا 15 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 1960 ، در دوازدهمين سالروز کنفرانس الکترونيک هوانوردي مورد بحث قرار گرفته بود، يکي از جلسههاي اين کنفرانس به سرپرستي دکتر جان اي. کتو17، 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 1959 بيونيک نام گرفت. سرگرد استيل، که در اوت 1958 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 نوکلئوتيک18 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 11-12)

1-5- 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 استيل19 بود. او در سال 1960 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 ( 1519-1452 ) 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 ماير20 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 ايگنازيو21 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 آدر22 ( 1890 ) 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 1851 جوزف پاکستون23 به مناسبت نمايشگاه بين المللي لندن، با الهامگيري از نيلوفر دريايي يک قصر شيشه اي24 ( کريستالي ) ساخت. (شکل 1)

شکل1- قصر کريستال پالاس
در سال 1866 پژوهشگر مشهور، کالمن25

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه رایگان درمورد شناخت علم Next Entries پایان نامه درمورد حقوق و دستمزد، سنجش عملکرد، عزل و نصب