هيكل

البنية أو الهيكل، ترتيب أو تنظيم لعناصر مترابطة ضمن جسم أو نظام مادي، أو قد نعرفه بأنه الجسم أو النظام المنظم على نحو ما. تشتمل البنى المادية على أشياء عديدة كالقطع الأثرية أو المباني والآلات، وأشياء طبيعية مثل الكائنات الحية والمعادن والمواد الكيميائية. تضم البنى المجردة بنى بيانات في علوم الحاسوب والشكل الموسيقي. وتتضمن أنواع البنى أيضًا تسلسلًا هرميًا -سلسلة من العلاقات من واحد إلى متعدد- أو شبكة تتضمن روابط من متعدد إلى متعدد، أو شبكة روابط بين مكونات متجاورة في الفضاء.

 الحوامل الإنشائية 
إن المباني والمركبات الجوية والهياكل العظمية ومستعمرات النمل وسدود القنادس والجسور والقباب الملحية، كلها أمثلة على الحوامل الإنشائية. تُقسم نتائج البناء إلى: مبان، وهياكل غير مبنية، وتُشكل البنية التحتية للمجتمع البشري. تُقسم الهياكل المبنية عمومًا وفقًا لاختلاف مناهج ومعايير تصميمها، إلى فئات تشمل: هياكل المباني والهياكل المعمارية وهياكل الهندسة المدنية والهياكل الميكانيكية.

تُحدد تأثيرات الأحمال على الهياكل المادية من خلال التحليل الإنشائي، وهو أحد مهام هندسة الإنشاءات. يمكن تصنيف العناصر الإنشائية إلى أحادية البعد (حبال، دعامات، عوارض، أقواس)، أو ثنائية الأبعاد (أغشية، صفائح، بلاطة خرسانية، أصداف، قنطرة)، أو ثلاثية الأبعاد (الكتل الصلبة). كانت العناصر ثلاثية الأبعاد هي الخيار الرئيس المتاح للهياكل المبكرة مثل مدينة تشيتشن إيتزا الأثرية. يحتوي العنصر أحادي البعد على بعد واحد أكبر بكثير من الاثنين الآخرين، لذلك يمكن إهمال الأبعاد الأخرى في الحسابات. ومع ذلك، يمكن لنسبة الأبعاد الأصغر والتركيب أن تحدد صلابة الانحناء والضغط للعنصر. أما العناصر ثنائية الأبعاد ذات البعد الثالث الرقيق فتحتوي على القليل من أي منهما لكنها قد تقاوم الجر ثنائي المحور.

تُدمج عناصر الهيكل في أنظمة إنشائية. معظم الهياكل الحاملة للأحمال اليومية هي هياكل نشطة مقطعيًا، مثل الإطارات التي تتكون أساسًا من هياكل أحادية البعد (منحنية). ومن الأنواع الأخرى هياكل نشطة اتجاهيًا، مثل الجمالونات، وهياكل نشطة سطحيًا، مثل الأصداف والصفائح المطوية، وهياكل نشطة تشكيليًا، مثل هياكل الكابلات أو الأغشية، وأخيرًا الهياكل الهجينة.

تستمد الهياكل البيولوجية الحاملة للأحمال مثل العظام والأسنان والأصداف والأوتار، قوتها من التسلسل الهرمي متعدد المستويات الذي يستخدم المعادن الحيوية والبروتينات، وفي أسفلها ألياف الكولاجين.

 البيولوجيا 
في علم الأحياء، إحدى خصائص الحياة هي بنيتها المنظمة للغاية التي تمكن ملاحظتها على مستويات تراتبية متعددة مثل الخلايا والأنسجة والأعضاء والكائنات الحية.

في سياق آخر، تمكن ملاحظة البنية أيضًا في الجزيئات الضخمة، خاصةً البروتينات والأحماض النووية. تتحدد وظيفة هذه الجزيئات من خلال شكلها وتركيبها، وتتكون بنيتها من مستويات متعددة. إذ تحتوي بنية البروتين على تسلسل هرمي من أربعة مستويات. البنية الأساسية هي عبارة عن تسلسل الأحماض الأمينية التي تتكون منها، وهو تسلسل متكرر من ذرة نيتروجين وذرتي كربون. أما البنية الثانوية فتشمل أنماطًا متكررة تحددها الروابط الهيدروجينية. النوعان الأساسيان هما لولب ألفا والصفائح المطوية بيتا. أما البنية الثالثية فهي انحناء سلسلة البولي ببتيد ذهابًا وإيابًا، والبنية الرابعية هي الطريقة التي تتجمع فيها الوحدات الثلاثة وتتفاعل. يهتم علم الأحياء البنيوي بالبنية الجزيئية الحيوية للجزيئات الكبيرة.

 المواد الكيماوية 
يشير التركيب الكيميائي إلى كل من الهندسة الجزيئية والتركيب الإلكتروني. ويمكن تمثيل التركيب من خلال مجموعة متنوعة من المخططات تُسمى الصيغ البنيوية. تستخدم بنى لويس نظام النقاط لتمثيل إلكترونات التكافؤ في الذرة، وهي الإلكترونات التي تحدد دور الذرة في التفاعلات الكيميائية. يمكن تمثيل الروابط بين الذرات بخطوط، بحيث يكون لكل زوج من الإلكترونات المشتركة خط واحد. وفي نسخة مبسطة من هذا المخطط، تُسمى الصيغة الهيكلية، لا تظهر إلا روابط الكربون-الكربون والمجموعات الوظيفية.

تتضمن الذرات في البلورة بنية بلورية تشمل تكرارًا لوحدة أساسية تُسمى الخلية الوحدوية. تمكن نمذجة الذرات نقاطًا على شبكة، ويمكن استكشاف تأثير عمليات التناظر التي تشمل الدوران حول نقطة، والانعكاس حول مستويات التناظر، والانتقالات (حركات جميع النقاط بالمقدار ذاته). ولكل بلورة مجموعة محدودة، تُسمى زمرة فراغية، من هذه العمليات التي تربطها بنفسها، وثمة 230 مجموعة فراغية محتملة.  وفقًا لقانون نيومان، يُحدد تناظر البلورة الخصائص الفيزيائية التي قد تمتلكها، متضمنةً الكهرباء الانضغاطية والمغناطيسية الحديدية.

 الموسيقا 
يتضمن جزء كبير من التحليل العددي تحديد بنية الأعمال الموسيقية وتفسيرها. يمكن إيجاد البنية على مستوى جزء من العمل، أو على مستوى العمل بأكمله، أو مجموعة من الأعمال. تتحد عناصر موسيقية، مثل درجة الصوت أو حدته، والمدة والجرس، لتشكل عناصر صغيرة مثل التعزيز والجمل الموسيقية التي تتحد بدورها هياكل أكبر. لا تتبع جميع أنواع الموسيقا -مثل موسيقا جون كيج- تنظيمًا هرميًا، لكن التسلسل الهرمي يُسهل على المستمع فهم الموسيقا وتذكرها.

قياسًا على المصطلحات اللغوية، يمكن دمج التعزيزات والجمل لتكوين أفكار موسيقية متكاملة كالجمل والعبارات الموسيقية. يُعرف الشكل الأوسع باسم «الطور». أحد هذه الأشكال الذي استُخدم على نطاق واسع بين عامي 1600 و1900، يتكون من عبارتين: مقدمة ولاحقة، مع نصف قفلة في المنتصف وقفلة كاملة في النهاية لتوفير علامات الترقيم. على نطاق أوسع، ثمة أشكال ذات حركة واحدة مثل قالب السوناتا والطباق وأشكال متعددة الحركات مثل السيمفونية.

 علم الاجتماع 
البنية الاجتماعية هي أيضًا نمط من العلاقات. وهي منظمات اجتماعية للأفراد خلال مواقف حياتية مختلفة. تنطبق البنى على الأشخاص في كيفية بناء المجتمع نظامًا قائمًا، من خلال نمط مميز من العلاقات. يُعرف هذا باسم التنظيم الاجتماعي للمجموعة. درس علماء الاجتماع البنية المتغيرة لهذه المجموعات. فكانت البنية والفاعلية نظريتان متعارضتان حول السلوك البشري. ويُعد النقاش الدائر حول تأثير البنية والفاعلية في الفكر البشري أحد القضايا المركزية في علم الاجتماع. في هذا السياق، تشير الفاعلية إلى القدرة البشرية الفردية على التصرف على نحو مستقل واتخاذ خيارات حرة. أما البنية هنا فتشير إلى عوامل مثل الطبقة الاجتماعية والدين والنوع الاجتماعي والإثنية والعادات ونحو ذلك، التي يبدو أنها تحد من الفرص الفردية أو تؤثر فيها.

 البيانات 
في علوم الحاسوب، تُعرف بنية البيانات بأنها طريقة لتنظيم المعلومات في الحاسوب بحيث يمكن استخدامها بكفاءة. تتكون هياكل البيانات من نوعين أساسيين: المصفوفة –حوسبة- التي تحتوي على فهرس يُمكن استخدامه للوصول الفوري إلى أي عنصر بيانات، تتطلب بعض لغات البرمجة تهيئة حجم المصفوفة للاستبداء. وقائمة متصلة يمكن إعادة تنظيمها أو زيادتها أو تقليصها، ولكن يجب الوصول إلى عناصرها باستخدام مؤشر يربطها معًا وفق ترتيب معين. من هذه الهياكل، يُمكن إنشاء أي عدد من هياكل البيانات الأخرى، مثل المكدسات والأرتال والأشجار -هياكل بيانات- وجداول التلبيد.

في حل مشكلة ما، يكون هيكل البيانات عادةً جزءًا لا يتجزأ من الخوارزمية.  وفي أسلوب البرمجة الحديث، تُغلف الخوارزميات وهياكل البيانات معًا في نوع بيانات مجرد.

 المنطق 
يُعنى المنطق، بوصفه فرعًا من فروع الفلسفة، بتمييز الحجج الجيدة عن الضعيفة. وينصب اهتمامه الرئيس على بنية الحجج. تتكون الحجة من مقدمة واحدة أو أكثر يُستدل منها على نتيجة. ويمكن التعبير عن خطوات هذا الاستدلال بطريقة رسمية وتحليل بنيتها. ثم نوعان أساسيان من الاستدلال هما: الاستنباط والاستقراء. في الاستنباط الصحيح، تنبع النتيجة بالضرورة من المقدمات، بصرف النظر عن صحتها. أما الاستنباط غير الصحيح فيتضمن خطأً ما في التحليل. وتدعي الحجة الاستقرائية أنه إذا كانت المقدمات صحيحة، فإن النتيجة تكون محتملة ومعقولة.

 طالع أيضا 
 بنية (توضيح)
 هيكل (أحياء)
 هيكل عظمي
 هيكل خلوي
 صيغة هيكلية في الكيمياء
 هيكل (مبنى)
 هيكل ارتميس
 نظام (علوم)

 المراجع 

تصنيف:أنظمة
تصنيف:بنية