«بيونيك» (Bionic) يا زیستار‌‌‌‌شناسی که با نام‌های دیگری چون «Biomimicry» ،«Biognosis» و «Bionical Creativity Engineering» شناخته شده است، کاربرد روش‌ها و سیستم‌های زیستی موجود در طبیعت برای طراحی و مهندسی سیستم‌ها و به طور عام در تکنولوژی است،که از الگوهای مشابه در طبیعت بهره می برد. این کلمه احتمالاً برگرفته از کلمه یونانی «βίον» (تلفظ: بیون) و به معنی "واحد زندگی" و پسوند «ic» به معنی «شبیه» و یا «همانند» است؛ از این رو بيونيك به معنی «شبیه زندگی» است. بعضی لغت‌نامه‌ها با وجود این بیان می‌کنند که این لغت از دو واژه ی «Electronics + «Biology» آمده است.
 |
|
 |
|
Schmitt
|
|
استيل
|
واژه «Biomimetics» توسط دکتر اتو شمیت (Dr. Otto H.Schmitt) بیوفیزیکدان و مهندس امریکایی در دهه ی 1950 میلادی ابداع شد. عبارت بيونيك (Bionics) نیز توسط «جك اي. استيل» Jack E. Steele در سال 1958 در مدتی که در پایگاه نیروی هوایی كار مي‌كرد ابداع شد.
 |
|
benyus
|
نویسنده و طبیعت شناس آمریکایی، خانم جانین بنیوس (Janine benyus) در کتاب خود با نام "نوآوری های الهام گرفته شده از طبیعت" innovation inspired by nature" این واژه و کاربرد این علم در زندگی را با زبانی ساده شرح و بسط داده است. به هر ترتیب دو واژه‌ی biomimicry و biomimetics در دنیای تکنولوژی بیشتر به‌کار برده می‌شود تا از ابهام و اشتباه به‌جای لغت پزشکی بیونیک جلوگیری شود.
|
اشاره
بیونیک در علوم پزشکی به اعضای مصنوعی مکانیکی و بیومکانیکی اتلاق می‌شود که به‌منظور جایگزینی عضو معلول یا بخشی از عضو، برای بهبود عملکرد آن، در بدن بیمار طراحی می‌شود. اگرچه تکنولوژی کاشت و جایگزینی اعضای مصنوعی هنوز به پیشرفت‌های زیادی نرسیده است، اما تلاش‌هایی در زمینه ساخت اعضایی نظیر قلب مصنوعی، نوعی سمعک (cochlear implant) برای ناشنوایان و همچنین دست مصنوعی (تصویر) و نوعی شبکیه مصنوعی برای نابینایان صورت گرفته که به طور موفقیت‌آمیز در بیماران پیوند زده شده است.در اینجا هدف ساختن اندام‌هایی با داشتن قابليت‌هاي تقويت‌شده‌ي فيزيولوژيکی است که با جاي‌گزين كردن توسط اجزاي الكتريكي يا الكترومكانيكي امکان‌پذیر است. مهندسان علوم پزشکی تمايل به ساخت وسايلي دارند كه موفق بوده، براي فرد مشكلي ايجاد نكند و از قطعه‌هايي تشكيل شده باشد كه حتي اگر آن عضو خراب يا گم شود تغييرات را براي فرد ذخيره كنند. اين قطعه‌ها از آخرين مواد موجود مثل ميني‌الكترون‌ها، اَبَركامپيوترها و مكانيسم رُبات‌هاي پيشرفته و الگوريتم‌ها بهره می‌برد. با كمك استفاده‌كنندگان پيشگام آینده روشنی برای آن وجود دارد.
|
با پيشرفت تحقيقات در علوم زیستی و مكانيك، بيونيك نيز در حال توسعه است .بيونيك علم ساخت سيستم‌هاي مصنوعي است به‌طوري كه داراي بعضي از مشخصات سيستم‌هاي زنده باشند. بيونيك تنها يك علم نيست، بلكه نظم بين علوم است.
| بیونیک و شفاف‌سازی قلمرو آن با سایر علوم مشابه |
بیونيك ممكن است با «سيبرنتيك» (cybernetic) مقايسه شود. بيونيك و سيبرنتيك هردو به عنوان دو روي يك سكه نام برده مي‌شوند، بيونيك در پي يافتن ايده‌هاي جديد براي سيستم‌هاي مصنوعي است، درحالي‌كه سيبرنتيك به دنبال تحقيق درباره‌ي چگونگي رفتار موجودات زنده است. (تعريف سيبرنتيك: مطالعه‌ي بين دستگاه عصبي خودكار - كه مركب از مغز و اعصاب است - با استفاده از دستگاه‌هاي الكتريكي و مكانيكي.) مطالعات بیونیک در علوم کامپیوتر، زمینه های مطالعاتی دیگری نظیر سلول‌های عصبی مصنوعی، شبکه‌های عصبی مصنوعی ، محاسبات تکاملی یا هوش محاسباتی و هوش جمعی (رفتارهای جستجوی غذا در ماهی‌ها ، رفتارهایی نظیر هوش دسته جمعی زنبور) را ایجاد کرده است. این اصول در طراحی سيستم‌هاي پردازش اطلاعات به كار گرفته می‌شود.
بيونيك از سوی دیگر با «مهندسي زيستي» (Bioengineering) مقایسه می شود. مهندسی زیستی کاربرد اصول مهندسی در شاخه‌های زیست و پزشکی است. این دخل و تصرف در عناصر بنیادین زیستی و با کمک دانش های علوم پایه نظیر بیومکانیک، بیوانفورماتیک، مکانیک سیالات، بیوشیمی ،اصول ترمودینامیک و سایر قوانین و روش‌های علوم بنیادین، برای بهبود کیفیت زندگی اتفاق می‌افتد. بر اساس یک تقسیم‌بندی، سیبرنتیک به عنوان مجموعه بزرگی از علوم دسته‌بندی می‌شود که بیونیک و مهندسی زیستی دو مورد از زیر مجموعه‌های این علم طبقه‌بندی می‌شود و در دسته‌بندی دوم، سیبرنتیک و بیونیک به عنوان زیرمجوعه آن و مهندسی زیستی نیز زیرمجموعه بیونیک طبقه‌بندی می‌شود.
| روش‌ها در بیونیک - متدولوژی |
تقليد از طبيعت، از ايده‌هاي قديمي بشر است. بسياري از مخترعين در طول قرن‌ها ماشين‌هايي را از روي حيوانات مدل‌سازي كرده‌اند. برای مثال انسان رویای پرواز را با مشاهده و الهام از ساختار پرندگان عملی کرد. كپي‌برداري از طبيعت مزاياي متفاوتي دارد. موجودات زنده‌ي روي كره‌ي زمين داراي سابقه ای در حدود 5/3 میليارد سال تكامل هستند. از آن‌جا كه قانون فشار تکاملی معمولاً موجودات زنده را مجبور می‌کند تا به درجه بالایی از بهینگی برسند، استفاده از این الگوهای بهینه‌ی طبیعت هزینه های کمتری برای ساخت یک طرح یا ایده ایجاد می‌کند.
«ايده‌ی بيونيك بر اساس حقیقت تكامل تدريجی در طبيعت پایه گذاری شده است. سیستم های زیستی بهينه‌سازی شده اند و در هماهنگی با يكديگر هستند. اين شانس بزرگی است كه بتوان از طبیعت پيروی كرد و به راه حل بهینه و كارامدی در طراحی رسيد.»
پژوهش‌گران عرصه‌ي بيونيك بر اين عقيده‌اند كه دانستنِ اساس و چگونگي كار سيستم‌ها در طبيعت، مفيدتر از تقليد كوركورانه است. امر مهم در بيونيك تحليل فرايند‌ها و ساختارهای زيستی و تلفيق آنها برای طراحی فردا است. در واقع بيونيك الهام‌ي فنی از ساختمان‌ها، رفتارها و ارتباط‌های گوناگون طبيعت است. بيونيك بارها بر این نکته تاكید کرده است كه بیشتر از اجرای یک عملكرد موجود در طبیعت یا تقلید جز به جز از آن است. کپی‌برداری آگاهانه از مثال‌ها و سازوكار‌های موجودات زنده و بوم شناسی (اکولوژی) آنها، شکلی از استدلال كاربرديِ مبتني بر مورد است. رفتار طبیعت خود به عنوان منبعِ اطلاعاتیِ مملو از راه‌حل‌هایی است که قبلاً عملي شده‌اند. طرفداران این مکتب فکری بر این عقیده اند که فشارهای انتخابی قرار داده شده بر تمامی اشکال زندگی طبیعی، شكست‌ها و كمبود‌ها را كاهش داده و از میان برداشته است.
تقریباً می توان نحوه‌ی الهام‌گيری از طبيعت را به سه سطح تقسيم‌بندي كرد:
- تقلید روش های طبیعی در تولید
- تقلید از مکانیزم هایی که در طبیعت یافت می شود
- مطالعه‌ی ساختارهای اساسی از رفتارهای اجتماعی موجودات زنده (رفتار دسته‌جمعی پرندگان، جست‌وجوی زنبورها و مورچه‌ها برای غذا و .... )
بیونیک