Bionika

Bionikaje hraniční obor, systematicky zaměřený na uplatňování poznatků ze stavby a funkcí živých organismů a jejich struktur při vývoji nových technologií. Dá se říci, že propojuje biologii s technikou.
Tento relativně mladý interdisciplinární vědní obor vznikl na přelomu 50. a 60. let především zásluhou kvalitativně nového rozvoje vbiologii, který byl umožněn prudkým vývojem technických věd podruhé světové válce. Nemůžeme si ovšem myslet, že když se v roce1956konala první konference mající na programu zhodnocení využití biologických poznatků v technice a když se o dva roky později poprvé objevuje pro nový vědní obor pojmenováníbionics, že se bionika zrodila jen tak ze dne na den během pouhých několika let. Lidé samozřejmě již odedávna pozorovali přírodu, která je obklopovala, a nacházeli v ní inspiraci. Napodobování živých organismů technickými konstrukcemi mnohem dříve před tím než bionika vůbec vznikla lze najít vletectvíči vestavitelství.
Zde stačí jmenovat například legendárníhoLeonarda da Vincihoa jeho létající stroj inspirovaný netopýrem z počátku 16. století či pro stavitelství tak významnou stavbu, jakou je „Crystal Palace“ (česky Křišťálový palác) v Londýně z let1850až1851(viz obr. 1). Autor této pozoruhodné stavby,Sir Joseph Paxton, se nechal při jejím návrhu inspirovat studiem listůviktorie královské- obrovskéholeknínu, jehož listy dosahují průměru až přes dva metry a jejichž žebrovitá struktura jim propůjčuje vysokou nosnost a odolnosti proti poškození. Vznikla tak nejen proslulá střešní konstrukce budovy, ale zrodil se nový způsob stavění pomocí montážních panelů. Nicméně tyto technické konstrukce inspirované přírodou byly spíše věcí náhody než nějakého cílenějšího úsilí.
První skutečně bionické studie a myšlenky se objevujou až v první polovině 20. století, jmenujme například práce G. Lilienthala „Biotechnika létání“ (1925), neméně významným průkopníkem byl i jeho bratrOtto Lilienthal) nebo A. Niklitschenka „Technika živého“ (1940).
Prvním, kdo problematiku bioniky poměrně široce rozpracoval, byl ovšem R. H. Francé ve svých pracích „Technické výkony rostlin“ (1919) a „Rostlina jako vynálezce“ (1920). Francé pro svůj „nový vědní obor“ zvolil pojmenování „biotechnika“ a snažil se jej náležitě propagovat, ovšem jeho práce zůstaly nepovšimnuty. Teprve po druhé světové válce se zájem o bionickou problematiku začíná zvyšovat.
Velký kus práce v popularizaci bioniky odvedl především Max O. Kramer, který se zabýval studiem kůžedelfínů. Při svém výzkumu zjistil, že kůže delfína má speciální strukturu, která delfínovi umožňuje pohlcovat část energie turbulentního proudění a při plavání tak výrazně snížit odpor protisměrně proudící vody. Po důkladných studiích přikročil Kramer v roce 1956 k praktickým pokusům se speciálními potahy na ponorky a dosahoval s nimi až padesátiprocentního snížení třecího odporu. Jeho práce je významná především tím, že usiloval o aplikaci principu a ne o vytvoření přesné kopie kůže delfína. Bylo mu totiž jasné, že plně kopírovat stavbu kůže delfína nelze a že je nutné využít především principu, který příroda nabízí. Zrodila se tak v podstatě hlavní koncepce bioniky - studiem živé přírody nacházet vhodná principiální řešení a na jejich základě vytvořit vhodné technické zařízení.
Definitivně se bionika zařadila do systému věd díky neúnavné práci vědců z Aeronautical Systems Division vedených Johnem Keto. Tito vědci společně s několika dalšími uspořádali v roce 1956 první výše zmiňovanou vědeckou konferenci zaměřenou na zhodnocení možností využití biologických poznatků v technické praxi a již v roce 1957 byly pak vytyčeny hlavní výzkumné cíle nového vědního oboru a byly určeny způsoby práce v této nové vědní disciplíně. V roce 1960 pak dochází na prvním bionickém sympoziu za účasti více než 700 delegátů k oficiálnímu zrodu bioniky.
Hlavní náplní bioniky je vytvořit velmi úzkou vzájemnou vazbu mezi biologií a technikou s přirozenou vazbou na další hraniční obory biologie. Tatovzájemná vazbaumožňuje jednak pomocí biologie a jí příbuzných vědních oborů rozvoj v technických vědách, ale také využitím inženýrských metod a postupů pokrok ve vědách biologických. Bionika má tedy umožňovat především úzký vzájemný kontakt při poznávání zákonitostí živé a neživé přírody a zajistit oboustranně výhodné využití výsledků tohoto výzkumu. Dnes se soustřeďuje především na studium živých struktur a procesů probíhajících v těchto strukturách, jako na podněty pro budoucí technické aplikace. Takto získané poznatky systematicky shromažďuje a využívá je v průmyslové výrobě buď formou nových výrobních procesů, nebo přímo formou nových konkrétních výrobků.
Ze systematického hlediska můžeme bioniku rozdělit na bioniku:
Úkolem obecné bioniky je především vyhledávat ty biologické struktury a procesy, které by mohly mít význam jako podnět pro realizaci technických a technologických zařízení, bez ohledu na to, zda je daný biologický systém již dostatečně znám a prozkoumán. Obecná bionika tedy především studuje všechny dosud poznané rostlinné a živočišné druhy a vyhledává nejnadějnější biologické principy. Při tomto studiu spolupracuje s mnoha dalšími biologickými vědami, jako jecytologie,histologie,fyziologiea další.
Systematická bionika systematicky zpracovává a třídí poznatky obecné bioniky. Velmi často také zpracovává informace a dokumentaci o problematice bioniky jako celku. Poznatky získané obecnou bionikou jsou většinou tříděny podle oborů použití a podle tematických skupin (např. na systémy aktivního a pasivního létání, tvarové profily organismů, submikroskopické struktury apod.)
Specificky použitá bionika již zajišťuje pro jednotlivé obory podrobné studium podnětů, vypracování modelů čiprototypůvýrobků. Dále pak zajišťuje v těchto jednotlivých oborech rozvíjení vhodných metod pro zpracování bionických poznatků. Zároveň shromažďuje požadavky průmyslu a předává je dále obecné bionice.
Bionicky rozšíření/vylepšení lidé, u nichž by elektronické či mechanické součástky tvořily část jejich těl, se dosud vyskytovali pouze vsci-fi, nicméně už dnes jsou lidé sendoprotézou,naslouchátkem(kochleární implantát) nebosrdečním stimulátorem.
24. srpna1998na sebe upozornilKevin Warwick, profesorkybernetikypřiuniverzitě v Readingu, když si nechal pod kůži vložit radio-identifikátorRFIDa prohlásil o sobě, že je kyborg.
Experimentální kybernetické protézy již existují, ale především jejich hmatové možnosti jsou výrazně horší než schopnosti přirozených končetin. Potíž je s tzv.neurálním rozhraním, kdy naše dnešní technika sice už do určité míry je schopná číst signály z těla, z nervů, ale informační vzruchy do ní, zpět do těla, ještě neposkytuje: Napojení elektroniky na neurony a tímto poskytování novézpětné vazbyavjemůdomozkuzůstává stále nevyřešenou technologickou výzvou.