¡Periódico escrito a mano Bionics para alumnos de cuarto grado de primaria! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
Las molestas moscas parecen no tener nada que ver con la gran industria aeroespacial, pero la biónica las ha vinculado estrechamente.
Las moscas son conocidas como "cazadoras malolientes" y se pueden encontrar en cualquier lugar sucio y maloliente. Las moscas tienen un sentido del olfato especialmente sensible y pueden detectar olores a miles de metros de distancia. Pero una mosca no tiene "nariz", entonces, ¿cómo se basa en su sentido del olfato? Resulta que la "nariz" de la mosca, los receptores olfativos, se distribuyen en un par de antenas en la cabeza.
Cada "nariz" tiene sólo una "fosa nasal" conectada con el mundo exterior, que contiene cientos de células nerviosas olfativas. Si un olor entra en las "fosas nasales", estos nervios convierten inmediatamente la estimulación del olor en impulsos eléctricos nerviosos y los envían al cerebro. El cerebro puede distinguir diferentes sustancias odoríferas basándose en las diferencias en los impulsos eléctricos nerviosos generados por diferentes sustancias odoríferas. Por tanto, las antenas de la mosca actúan como un sensible analizador de gases.
Los científicos de biónica se inspiraron en esto e imitaron un pequeño analizador de gases muy peculiar basado en la estructura y función del órgano olfativo de la mosca. La "sonda" de este instrumento no es un metal sino una mosca viva. Consiste en insertar microelectrodos muy delgados en los nervios olfativos de las moscas, amplificar las señales nerviosas eléctricas guiadas por circuitos electrónicos y enviarlas al analizador; una vez que el analizador detecta la señal de sustancias olorosas, puede hacer sonar una alarma. Este instrumento ha sido instalado en la cabina de la nave espacial para detectar la composición del gas en el interior de la cabina.
Este pequeño analizador de gases también puede medir gases nocivos en submarinos y minas. Este principio también se puede utilizar para mejorar los dispositivos de entrada de computadora y los principios estructurales de los analizadores de cromatografía de gases.
De las luciérnagas a la luz fría artificial
Desde que el hombre inventó la luz eléctrica, la vida se ha vuelto mucho más cómoda y rica. Sin embargo, las lámparas eléctricas sólo pueden convertir una pequeña parte de la energía eléctrica en luz visible, y la mayor parte del resto se desperdicia en forma de energía térmica, y los rayos de calor de las lámparas eléctricas son perjudiciales para los ojos humanos. Entonces, ¿existe una fuente de luz que sólo emite luz pero no genera calor? El ser humano ha vuelto a centrar su atención en la naturaleza.
En la naturaleza existen muchos organismos que pueden emitir luz, como bacterias, hongos, gusanos, moluscos, crustáceos, insectos y peces, etc., y la luz que emiten estos animales no produce calor, por eso se la conoce como "luz fría".
Entre los muchos animales luminosos, las luciérnagas son uno de ellos. Hay alrededor de 1.500 especies de luciérnagas. Los colores de la luz fría que emiten varían del amarillo verdoso al naranja, y el brillo de la luz también varía. La luz fría emitida por las luciérnagas no solo tiene una alta eficiencia luminosa, sino que también la luz fría emitida es generalmente muy suave, lo cual es muy adecuada para el ojo humano, y la intensidad de la luz es relativamente alta. Por tanto, la bioluz es una luz ideal para los humanos.
Los científicos han descubierto que los emisores de luz de las luciérnagas se encuentran en su abdomen. Este emisor de luz consta de tres partes: una capa luminiscente, una capa transparente y una capa reflectante. La capa luminiscente contiene miles de células luminiscentes, todas las cuales contienen luciferina y luciferasa. Bajo la acción de la luciferasa, la luciferina se combina con el oxígeno para emitir fluorescencia con la participación de agua intracelular. El brillo de las luciérnagas es esencialmente el proceso de convertir la energía química en energía luminosa.
Ya en la década de 1940, la gente creó lámparas fluorescentes basadas en investigaciones con luciérnagas, lo que provocó grandes cambios en las fuentes de iluminación humana. En los últimos años, los científicos primero aislaron luciferina pura de los emisores de luz de las luciérnagas, luego aislaron la luciferasa y luego utilizaron métodos químicos para sintetizar artificialmente la luciferina. Una fuente de luz biológica mezclada con luciferina, luciferasa, ATP (trifosfato de adenosina) y agua se puede utilizar como linterna en minas llenas de gas explosivo. Dado que este tipo de luz no tiene fuente de energía y no genera un campo magnético, puede usarse para limpiar minas magnéticas bajo la iluminación de fuentes de luz biológicas.
Ahora, las personas pueden obtener luz fría similar a la luz biológica mezclando ciertas sustancias químicas, que pueden usarse como iluminación de seguridad.
Peces eléctricos y baterías de voltios
Hay muchas criaturas en la naturaleza que pueden producir electricidad, y solo hay más de 500 especies de peces. La gente se refiere a estos peces que pueden descargar electricidad como "peces eléctricos".
Los distintos peces eléctricos tienen diferentes capacidades de descarga. Los que tienen la mayor capacidad de descarga son las rayas eléctricas, los bagres eléctricos y las anguilas eléctricas.
Una raya eléctrica de tamaño mediano puede producir alrededor de 70 voltios, mientras que la raya eléctrica africana puede producir hasta 220 voltios; el bagre eléctrico africano puede producir 350 voltios, la anguila eléctrica puede producir 500 voltios y hay una anguila eléctrica sudamericana. Puede producir voltajes de hasta 880 voltios, lo que lo convierte en el campeón de las descargas eléctricas. Se dice que puede matar animales grandes como los caballos.
¿Cuál es el secreto de la descarga eléctrica de los peces? Después de una investigación anatómica sobre peces eléctricos, finalmente se descubrió que existe un extraño órgano generador de energía en el cuerpo de los peces eléctricos. Estos generadores están hechos de muchas células translúcidas en forma de disco llamadas electroplacas o electrodiscos. Debido a que existen diferentes tipos de peces eléctricos, la forma, ubicación y cantidad de paneles eléctricos del generador son diferentes. El generador de la anguila eléctrica es prismático y está ubicado en los músculos a ambos lados de la columna de la cola; el generador del rayo eléctrico tiene forma de riñón plano, dispuesto a ambos lados de la línea media del cuerpo, con un total de 2 millones de placas eléctricas; Generador eléctrico del bagre Originarios de una especie de glándula, situada entre la piel y los músculos, existen alrededor de 5 millones de placas eléctricas. El voltaje generado por una sola placa eléctrica es muy débil, pero como hay muchas placas eléctricas, el voltaje generado es muy grande.
La extraordinaria capacidad del pez eléctrico ha despertado un gran interés entre la gente. A principios del siglo XIX, el físico italiano Volta diseñó la batería voltaica más antigua del mundo utilizando como modelo el órgano generador de energía del pez eléctrico. Debido a que esta batería está diseñada sobre la base del generador natural de peces eléctricos, se le llama "órgano eléctrico artificial". La investigación sobre peces eléctricos también ha dado a la gente esta revelación: si el órgano generador de energía del pez eléctrico se puede imitar con éxito, entonces los problemas de energía de barcos y submarinos se pueden resolver bien.
Las orejas de viento de las medusas
"Las golondrinas vuelan bajo para limpiar la lluvia, y las cigarras chirrían en medio de la lluvia y el cielo se aclara". comportamiento de los seres vivos y cambios en el clima. Todos los pescadores costeros saben que cuando los peces y medusas que viven en la costa nadan hacia el mar en grupos, indica que se avecina una tormenta.
La medusa, también llamada medusa, es un antiguo celenterado que flotaba en el océano hace ya 500 millones de años. Este animal inferior tiene el instinto de predecir tormentas. Cuando se acerca una tormenta, nada hacia el mar en busca de refugio.
Resulta que en el océano azul, las ondas infrasonidas (con una frecuencia de 8 a 13 veces por segundo) generadas por la fricción entre el aire y las olas son siempre el preludio de la tormenta que se avecina. Este tipo de infrasonido no puede ser percibido por el oído humano, pero las medusas pequeñas son muy sensibles. Los biónicos descubrieron que en la cavidad vibratoria de la oreja de la medusa hay un mango delgado. En el interior de la bola se encuentra una pequeña piedra auditiva. Cuando la onda de infrasonido antes de la tormenta golpea la piedra auditiva de la medusa. oído, En este momento, la piedra que escucha estimula los receptores nerviosos en la pared de la bola, por lo que la medusa escucha el estruendo de la tormenta que se aproxima.
Los científicos biónicos modelaron la estructura y función de las orejas de las medusas para diseñar un predictor de tormentas en las orejas de las medusas, que simula con precisión el órgano de la medusa que detecta las ondas infrasonidas. Este instrumento se instala en la cubierta delantera del barco cuando recibe la onda infrasonida de la tormenta, puede hacer que la bocina que gira 360° deje de girar por sí sola. La dirección que apunta es la dirección de la tormenta; La lectura en el indicador puede indicarle la intensidad de la tormenta. Este tipo de predictor puede predecir tormentas con 15 horas de antelación, lo que es de gran importancia para la seguridad de la navegación y la pesca.
-- Componentes estructurales
Para componentes, cuando el área de la sección transversal es la misma, es una forma de sección transversal efectiva colocar el material lo más lejos posible del eje neutro. lo más posible. Curiosamente, esta conclusión también se refleja en los tejidos de muchos animales y plantas en la naturaleza. Por ejemplo: "Blast Zhijin Grass", los tallos de muchas plantas que pueden soportar fuertes vientos son estructuras vasculares y sus secciones transversales son huecas. Los huesos que soportan la carga de peso y el movimiento tienen huesos densos distribuidos alrededor de la sección transversal, mientras que la médula blanda llena la cavidad interna. De esta conclusión se derivan las losas de piso huecas, las vigas en forma de caja, las vigas de chapa de sección transversal en forma de I, las estructuras de placas plegadas, las estructuras espaciales de paredes delgadas, etc., que se utilizan a menudo en estructuras de construcción.
-- Cebra
Las cebras viven en el continente africano. Su apariencia no es diferente a la de los caballos comunes. Las rayas de sus cuerpos son colores protectores evolucionados para adaptarse al entorno de vida. De todas las cebras, la cebra lesbiana es la más grande y hermosa. Su altura de hombros es de 140-160 cm, sus orejas son redondas y grandes y sus rayas densas y numerosas. Las cebras suelen permanecer cerca de ñus, elands, gacelas y avestruces en las praderas para defenderse de los enemigos naturales. La aplicación de rayas de cebra a aplicaciones militares es un ejemplo muy exitoso de biónica. .
Suplemento (último desarrollo):
La integración de la biónica y la genética es el concepto de bioingeniería de sistemas, que es el desarrollo de la biónica en la ingeniería genética. La recombinación de genes artificiales y la tecnología transgénica son imitaciones de la recombinación natural y la transferencia de genes. La síntesis artificial de moléculas de fármacos naturales y biopolímeros es biónica a nivel molecular. Las neuronas artificiales, las redes neuronales y los autómatas celulares son biónica a nivel del sistema celular. -La genética de genes y la transferencia de un solo gen se han convertido en genética de sistemas (genética de sistemas) para la investigación de la regulación de sistemas de múltiples genes, biología sintética (biología sintética) para transgenes de múltiples genes, así como nanobiotecnología (nanobiotecnología) y biocomputación. (biocomputación). - La bioingeniería de sistemas, el desarrollo de la computación y la tecnología informática del ADN, la biónica se ha desarrollado plenamente en una era de desarrollo de sistemas biológicos artificiales (biosistemas artificiales) desde moléculas, células hasta órganos.
Invenciones humanas. . Inspiración en los animales Los científicos fabricaron las primeras máscaras antigás del mundo basándose en la capacidad única del hocico del jabalí de fuego para detectar veneno. El cohete se lanzó utilizando el principio de retroceso de las medusas y las sepias. Los investigadores estudiaron la capacidad de los camaleones para cambiar de color. Se han desarrollado muchos equipos de camuflaje militar para el ejército. Los científicos estudiaron los ojos de las ranas e inventaron los ojos de rana electrónicos. La Fuerza Aérea de los EE. UU. utilizó la función de "ojo de calor" de las serpientes venenosas para desarrollar sensores térmicos en miniatura. principio de salto de rana para diseñar un sapo manipulador (colgar). Los humanos imitan el sentido del olfato altamente sensible de los perros policía para crear "perros policía electrónicos" para la detección.
La biónica y los científicos de alta tecnología han inventado. un torpedo que puede aumentar la velocidad de los delfines mediante investigaciones sobre la pequeña resistencia de la piel de delfín artificial y coches sin ruedas (máquinas saltadoras) que imitan el movimiento de los canguros en el desierto. El Departamento de Zoología de la Academia de Ciencias de la ex Unión Soviética diseñó un nuevo tipo de automóvil inspirado en el Rey Pingüino: vehículo todoterreno polar de la marca "Penguin King". La parte inferior ancha de este vehículo está directamente adherida a la nieve. y es impulsado hacia adelante por la pala de la rueda, y la velocidad de conducción puede alcanzar los 50 kilómetros por hora.
Los científicos han creado un robot espacial que imita a los insectos.
Un equipo de investigación en Australia. La Universidad Nacional ha desarrollado un pequeño dispositivo de navegación y control de vuelo que puede utilizarse como equipamiento. Un pequeño avión para la exploración de Marte.
Inspirados en la biónica, científicos británicos están desarrollando un submarino que puede "nadar" en forma de S. -forma balanceando su aleta caudal La principal innovación del nuevo submarino es el uso de un dispositivo llamado "Actuador de Trompa de Elefante". El "Troncal de Elefante" consiste en un conjunto de mangueras hechas de material delgado y flexible. Materiales que imitan la actividad muscular y favorecen el movimiento de las aletas. Este nuevo submarino puede actuar como un submarino de barrido de minas utilizado para hacer frente a las minas que explotan al menor sonido o perturbación.