Bionika

Bionika, gailu eta prozedura teknologikoak sortu eta garatzen dituen zientzia da. Horretarako, izaki bizidunen prozesu biologikoak aztertu eta horien antzeko prozesuen mekanismo zibernetikoak aplikatzen ditu. Bionika besteak beste, arkitektura, diseinu, ingeniaritza eta teknologia modernoa bezalako jakintzei aplikatzen zaie. Etimologikoki, hitza grekotik dator “bios”, bizitza, eta “-ico” atzizkiak “-i buruzko”.
 
Bionikaren barneko adarrik nagusienetako bat ingeniaritza-bionikoa da. Honek, hainbat diziplina biltzen ditu bere baitan, sistema biologikoak eta elektronikoak bateraturik lan egiteko helburuarekin. Adibidez, nerbio bidez aktibatzen diren protesiak sortu dira. Bestetik, seinale biologiko baten bidez kontrolatutako robotak ere eraiki dira. Gainera, naturan bakarrik ezagunak diren gauzen modelo artifizialak sortu dira.

Modelo artifizial hauen barnean, ikusmen artifiziala eta adimen artifiziala (zibernetika ere deitua) sartzen dira. Ikusmen artifizialak helburu bezala giza begiak dituen arazoei irtenbidea ematea du. Bestalde, zibernetikak instrumentu mekanikoen bidez, izaki bizidunen jarrera simulatzea du helburu.

Berez, izaki bizidunak mota askotako instrumentuz hornituta dauden makina konplexu modura hartu daitezke. Besteak bete, neurtzeko, analisirako, estimuluak jasotzeko eta erreakzio-erantzunezko tresnez baliatuak baitaude. Ditugun bost zentzumenei esker garatu ditugu instrumentu hauek.

Aurrez aipatutako modelo artifizialen barnean robotikaren eta inteligentzia artifiziala (IA) aurkitzen dira. Bi hauen ikerkuntza-esparruaren zati bat, giza garunak bezala jokatzen duten makinak sortzea da. Makina hauek portaera adimentsu bat aztertu eta portaera horretaz ikasteko gai dira. Arlo adimentsu horren barnean, arrazoinamenduarekin lotuak dauden aktibitateak aurkitzen dira. Aktibitate hauek, estrategia eta plangintza, pertzepzioa eta irudien antzematea, koloreak, soinuak, etab. dira.

Bionikaren aplikazio-eremuak 

Bionikaren aplikazioak mugagabeak dira, eta ez daude mugaturik gure zentzumenen gaitasuna handitzera soilik. Jarraian, bionika aplikatzen den hainbat arlo zerrendatzen dira:

Ikus-entzunezkoak 

Giza entzumen- eta ikusmen-sistemek mugak dituzte. Bionikari esker, eskuratze-, erreprodukzio- eta ulermen-eginkizuna burutzen duten sistemak sortu ahal izan dira arlo audiobisualaren barnean.

Eskuratze-sistemaren adibide argi bat, mikrofono, anplifikadore eta bozgorailuena da. Hauek, gizakientzako entzungai den 20 Hz eta 20 kHz-eko maiztasun-tartean entzun ahal izateko diseinatuak izan dira.

MP3a da audioko ulermen-sistemaren adibiderik ezagunena da gaur egun. Honek, soinua CDaren kalitate antzekoarekin gordetzea ahalbidetzen du, konpresio-indize oso handi batekin, 1:11 ingurukoa. MP3ak galeradun konpresio-algoritmoak erabiltzen ditu kodifikazio-sistema modura. Hau da, soinu originala eta guk lortzen duguna ez dira berberak. MP3a giza entzumenaren eskasiaz baliatzen da, eta jasotzeko gai ez den informazio guztia ezabatzen du.

Beste ulermen-sistema bat, kasu honetan irudiena, JPEGa da. Bertan, ulermena kromatismo bidez egiten da, gizakiaren sistema bisuala argitasunarekiko sentikorragoa delako koloreekiko baino.

Erreprodukzio-elementuen barnean, gaur egun produzitzen diren pantaila lauen kasua aipa daiteke. Antzinako hodi kolore bidezko telebista ia guztiak bezala, 1:1:1eko proportzioa mantentzen dute kolore gorri, berde eta urdinenezko elementuen artean. Hala ere, kolore urdineko azpipixelek ia ez diotenez laguntzen begiari irudien ebazpenean, pixel hauen gehiengoak mesprezatu egiten dira. Aipatu behar da, urteen poderioz sistema hau hobetzen joan dela, pantaila eraginkorragoak eginez.

Produktuen diseinua 

Azken hamarkadan zehar, diseinatzailearen eginkizuna nabari handitu da, izan ere, produktuen sorkuntzan garrantzi berezia hartu dute azken urteotan. Bionikak, ordea, gaur egungo diseinatzaileari kreatibitate-eta egiaztatze-metodo hau gehitzen dio, esaterako, eraikin berriak aztertzeko garaian.
Forma eta funtzioaren arteko erlazioa da, zalantzarik gabe, diseinatzaileak gertuenetik jorratzen duen bionikaren atala. Aldiz, diseinatzaileak ez ditu hain hurbiletik jorratzen bionikaren beste hainbat aspektu (organoen sentikor batzuen printzipio psikokimikoak adibidez).
Bestalde, biologiako lan ugari aritzen da forma-funtzioaren aspektu bikoitzaz. Hemendik ateratzen diren soluzioen eraginez, ustekabekoak maiz, diseinatzaileak naturak ezkutatzen dituen aberastasunak euren diseinuetara eramatera ahalegintzen dira.

Errendimendu altuko kirolak 

Kirolari Bionika kontzeptua lotzean, simulagailu eta errendimendu altuko kirolarien tekniken analizatzaile zenbatzaileak sortzea posible izan da. Analizatzaile hauek egiten diren mugimendu guztiak zenbatzen dituzte. Modu honetara, analizatzaile zenbatzaile hauek erabiliz, posible da zeinu bitalen monitorizazioa egitea. Jarraian, monitorizazio honetatik abiatuta, posible da gorputzaren mugimenduaren analisi konputazional eta estatistiko bat egitea. Honi esker, kirolariek beraien teknikak hobetzeko aukera gehiago dituzte, entrenamenduak modu egokiago baten bideratuz.

Bestalde, bionikako arloetako bat protesien sorkuntza da, azken urteotan goitik behera aldatu dena. Duela urte batzuetako protesiek helburu bezala giza gorputza imitatzea zuten. Gaur egungoek, ordea, gaitasun fisikoak lehenesten dituzte. Horrela, ezgaitasunak dituzten pertsonei kirola praktikatzea ahalbideratzen zaie, baita errendimendu altuko kirolak ere.

Estatuz estatu garapena 

Alemania bezalako estatuetan, Bionikak garapen handia izan du, kurtso tituludunak dituelako eskola ezberdinetan, besteak beste. Ildo beretik, Japoniak bioerroboten eremua asko garatu du eta Estatu Batuetan eta Ingalaterran ere garapenak egiten ari dira.

Estatu Batuekin jarraituz, aipatzekoa da Massachusettseko Teknologia Institutuan (MIT) zenbait ikertzailek egin duten aurrerapena. Ikertzaile hauek, txip berri bat diseinatu dute, neuronek edozein informazio berriren arabera moldatzeko duten gaitasuna imitatzen duena. Asmakizun honen garrantzia, moldatzeko gaitasun horretan dago. Izan ere, ikastea eta oroimena bezalako garun-funtzio askoren oinarrian moldatzeko gaitasuna dago. Azkenik, sorturiko txipa oso lagungarria izango da neurozientzialarientzat, garun-funtzionamendua geroz eta hobeago ulertzeko eta adimen artifizialeko gailuak sortzeko.

Latinoamerikan eta Espainian mota honetako garapena ere egin dira. Adibidez, 1996an, Mexikoko IPNko (Instituto Politécnico Nacional), UPIITAn (Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas) Ingeniaritza Bionikoa karrera fundatu zen. Ikasketa hauei esker, hainbat artefaktu bioniko sortu dira. Besteak beste, Luis Armando Bravo Castillo ingeniariak, IPNn graduatutakoak, beso-protesi bat garatu zuen. Protesi honek, azalak, muskuluak uzkurtzean sortzen dituen seinale elektrikoen bidez funtzionatzen du. Honela, erabiltzaileak besoa mugitzea ahalbideratzen dion kodigo bat sortzen du.

Geroztik, IPNn lortutako arrakastagatik, UPAEPk (Universidad Autónoma del Estado de Puebla) ere lizentziatura hau ezarri zuen urte batzuen ondoren. Horri esker, Alejandro Sosa Robles ingeniariak protesi transtibial bat diseinatu eta fabrikatu zuen Alejandro Pedroza Meléndez doktorearen aholkularitzarekin. Protesi honek, diseinu guztiz berritzailea eta seinaleak jasotzeko modu ezberdinak ditu.

Ikus, gainera 
 Ziborg

Kanpo estekak 
 Rex, the bionic man 
 Torre Biónica" - Eloy Celaya - Arquitecto 
 Frame and Form: "Biomimética: donde la naturaleza y el diseño convergen" - Artículo técnico sobre el uso de la biónica en estructuras 
 Biónica en la UPIITA 
 Artículo acerca de una retina biónica 
 Artículo sobre Arquitectura Biónica presentado en el Sigradi2006 
 Implantada la primera mano biónica de Europa 
 Super-gizakien etorkizunerantz al goaz?
 Oroitzapen galduak
 ikusmen artifiziala

Zibernetika
Ingeniaritza
Biologia
Bionika