КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ биология. Конспекты лекций по учебной дисциплине Биология
 Скачать 398.27 Kb.
|
|
Лекция№17. Бионика. Цель теоретического занятия: дать понятие бионики и рассмотреть ее значение в развитии научно-технического прогресса. Время: 2 часа Учебно-материальное обеспечение: 1.Компьютер, экран, проектор; 2. Электронная презентация к занятию. Учебные вопросы: 1. Понятие бионики 2. Современные достижения в области бионики Краткое изложение темы: “БИОлогия” и “техНИКА” - БИОНИКА - прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов, свойств, функций и структур живой природы. Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер. Различают: биологическую бионику - изучающую процессы, происходящие в биологических системах; теоретическую бионику - строящую математические модели этих процессов; техническую бионику - применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач. Сегодня бионика развивается стремительными темпами и уже подразделяется на отдельные направления: нейробионика, биомолекулярная электроника и нанотехнологии, учение об искусственных нейронных сетях, архитектурная биотика. НЕЙРОБИОНИКА - направление в бионике, связанное с изучением и моделированием деятельности центральной нервной системы человека и животных для использования закономерности их строения при создании новых технических приспособлений, кибернетических систем. Мы будем рассматривать нейробионику с трех позиций: искусственный интеллект нанороботы киборги 1. Иску́сственный интелле́кт — это наука и разработка интеллектуальных машин и систем, особенно интеллектуальных компьютерных программ, направленных на то, чтобы понять человеческий интеллект. Различные виды и степени интеллекта существуют у многих людей, животных и некоторых машин, интеллектуальных информационных систем и различных моделей экспертных систем с различными базами знаний. При этом как видим такое определение интеллекта не связано с пониманием интеллекта у человека — это разные вещи. Более того, эта наука моделирует человеческий интеллект, так как с одной стороны, можно изучить кое-что о том, как заставить машины решить проблемы, наблюдая других людей, а с другой стороны, большинство работ в ИИ вовлекают изучение проблем, которые требуется решать человечеству в промышленном и технологическом смысле. Отношение к ИИ в обществе. Если в будущем машины смогут рассуждать, осознавать себя и иметь чувства, то что тогда делает человека человеком, а машину — машиной? 2. Нанороботы. Современная наука и инженерия нуждаются в помощи роботизированной техники для решения различных задач. При этом проблемы, все чаще встающие перед учеными, требуют создания не гигантов, способных вырыть котлован одним движением ковша, а крошечных, невидимых глазу машин. Эти продукты инженерии не похожи на роботов в привычном понимании, однако способны самостоятельно выполнять сложные задачи по имеющимся алгоритмам. Такие машины называют нанороботами. Микроскопические роботы могут решать массу важных для человечества задач, совершить переворот в медицине, уничтожать вредные отходы и даже готовить необходимую людям инфраструктуру для жизни на других планетах. Однако любой, даже самый мизерный программный сбой может оказаться для человечества фатальным. Современные достижения В мире появился первый наноробот, который уже успешно прошел первые лабораторные испытания. Ученые из американского Университета Джона Хопкинса создали наноробота для использования в медицинских целях в организме человека. Таким образом, создание первых нанороботов уже не дело далекого будущего - а реалии сегодняшнего дня. Этих нанороботов планируется использовать в медицинских целях - устройства будут заниматься решением проблем на клеточном уровне. Согласно современным теориям, нанороботы должны уметь осуществлять двустороннюю коммуникацию: реагировать на акустические сигналы и быть в состоянии подзаряжаться или перепрограммироваться извне посредством звуковых или электрических колебаний. Внешний вид наноробота довольно причудлив - у него есть туловище и три пары конечностей с клешнями, которыми аппарат сможет манипулировать с частичками ткани. При этом конечности наноробот выпускает лишь при достижении цели, а в организме человека аппарат передвигается в виде шарика. Нанороботу не нужно дополнительного питания - заряжается от с помощью тепловых, биохимических и магнитных импульсов. В рамках эксперимента нанороботу было дано задание - пролезть в специальную пробирку с живой тканью и найти определенные частицы. Наноробот успешно выполнил задание - он выбрал именно те частицы, которые и были предусмотрены программой. Однако наноробот ещё требует усовершенствования - сейчас он способен лишь захватывать клетки, но не умеет переносить их. 3.Киборг — биологический организм, содержащий механические компоненты; реже неверно используется в качестве термина для обозначения робота, содержащего биологические компоненты (данное значение термина популяризовано во многом благодаря серии кинофильмов «Терминатор», хотя все терминаторы — роботы, а не киборги).Термин введен 1960 году, в связи концепцией расширения возможностей человека для выживания вне Земли. Эта концепция являлась результатом размышлений на тему необходимости более близких отношений между человеком и машиной, по мере того как космические исследования становятся реальностью. Цели создания Применение человекообразных роботов-киборгов имеет самый широкий спектр, и первостепенными качествами киборга в предполагаемых областях его использования являются: устранение так называемого «человеческого фактора», возможность эксплуатации без усталости присущей живому организму, возможность применения в экстремальных условиях Возрастание зависимости человека от механизмов, а также замена органов механическими приспособлениями (протезами, имплантатами) создаёт условия для постепенного превращения человека в киборга. Техника по сути является проекцией человека: одежда — проекция кожи, молоток — проекция кулака, кастрюля — органопроекция желудка. Тонкая грань между киборгом и роботом проходит в принципиальном различии рассматриваемых систем, и с ростом успехов в биотехнологии и микроэлектронике неуклонно сокращается в сторону сращивания различий понятия киборга и робота. Японская корпорация Cyberdyne начала экспорт экзоскелетов HAL-5 за пределы страны. Шесть HAL-5 в августе получат датские госпитали. Там экзоскелеты в течение полугода будут проверяться на безопасность и эффективность. HAL-5 — Устройство представляет собой робокостюм, позволяющий пациентам с различными формами паралича передвигаться и даже поднимать тяжелые объекты. Он улавливает через кожу сигналы мозга и преобразует их в команды для передвижения. Фактически речь идет об объединении человека и устройства в кибернетический организм, киборг. HAL разрабатывается уже более пяти лет. «Рост» робокостюма составляет 1 метр 60 сантиметров. Стандартный экзоскелет весит 23 килограмма. Костюм компенсирует свой вес, так что пользователь его не замечает. Аккумулятор обеспечивает автономную работу HAL-5 в течение двух с половиной часов. Контрольные вопросы: 1. Дать понятие бионики. 2. Охарактеризовать современные достижения в области бионики. Литература: Константинов, В.М. Биология для профессий и специальной технического ественно-научного профилей: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Константинов, А.Г. Резанов, Е.А. Фадееева; под ред. В.М. Константинова.-6-е изд., стер,-М.: Издательский цент Академия, 2017.-336 с.-ISBN 978-5-4468-5995-5.-Текст: непосредственный. Интернет-ресурсы 1.Курбатова, Н. С. Общая биология [Электронный ресурс] : учебное пособие / Н. С. Курбатова, Е. А. Козлова. — 2-е изд. — Электрон. текстовые данные. — Саратов: Научная книга, 2019. — 159 c. — 978-5-9758-1806-5. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/81072.html 2.Богомолова, А. Ю. Биология в современном мире [Электронный ресурс]: учебное пособие / А. Ю. Богомолова, О. В. Кабанова. — Электрон. текстовые данные. — Оренбург: Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ, 2017. — 130 c. — 978-5-7410-1822-4. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/78766.html 3.Мышалова, О. М. Биология [Электронный ресурс] : учебное пособие / О. М. Мышалова. — Электрон. текстовые данные. — Кемерово : Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2014. — 107 c. — 978-5-89289-851-5. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/61261.html 4.Биология в таблицах и схемах [Электронный ресурс] : для школьников и абитуриентов / сост. А. В. Онищенко. — Электрон. текстовые данные. — СПб.: Виктория плюс, 2016. — 128 c. — 978-5-91673-024-1. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/58063.html |