Bionika ir bioinžinerija

Dalyko anotacija lietuvių kalba

Kursas skirtas visiems, mėgstantiems gamtą ir neabejingiems šiuolaikinei technikai. Gamta tai didžiulis mokslininkų biuras, pateikiantis beveik visų inžinierinių problemų sprendimus. Daugelis gamtoje naudojamų įrankių, įrengimų ir konstrukcijų yra sukurta subtiliau bei veikia efektyviau nei žmonių sukonstruoti. Kurso metu supažindinama bei pagilinamos jau turimos žinios apie biologinių organizmų funkcionavimo mechanizmus, padedant geriau suvokti negyvosios ir gyvosios gamtos vienovę, suprasti kur ir kaip konkretūs gamtos dėsniai veikia biologinėse sistemose, kaip gamtos idėjas, kuriant įrankius, konstrukcijas ir mechanizmus, žmonės taiko technikoje.

Dalyko anotacija užsienio kalba

With billions of years of experience, nature conducts research in every branch of engineering and science. Nature's designs and capabilities have always inspired technology, from the use of tongs and tweezers to genetic algorithms and autonomous legged robots. Taking a systems perspective, this field is examined from every angle. Approaches to biomimetics including a new perspective on the mechanization of cognition and intelligence, as well as defense and attack strategies in nature, their applications, and potential are discussed. The field from modeling to applications and from nano- to macro-scales, beginning with an introduction to principles of using biology to inspire designs as well as biological mechanisms as models for technology is reviewed.

Būtinas pasirengimas dalyko studijoms

Vidurinės mokyklos biologijos, matematikos, fizikos žinios

Dalyko studijų rezultatai

Baigę kursą studentai gebės:
- suprasti kaip gamtos idėjas, kuriant įrankius, konstrukcijas ir mechaniz-mus, žmonės taiko technikoje.
- suprasti kur ir kaip konkretūs gamtos dėsniai veikia biologinėse sistemose bei sugebėti susieti negyvosios ir gyvosios gamtos sąryšį ir dėsnius.
- suprasti inžinerinius sprendimus, įgyvendintus biologinėse sistemose.
- sugebės projektuoti bioinžinerines sistemas, procesus ir jų elementus bei dalykines žinias taikyti sprendžiant bioinžinerines problemas.

Dalyko turinys

1. Įrankiai (replės, pincetai, siurbtukai, grąžtai, sulankstomi įrankiai, šarnyrai, kabliai ir kt.).
2. Statyba gamtoje, architektūrinė bionika.
3. Statybinės medžiagos (kietos, elastingos, minkštos ir kt.).
4. Karkasiniai statiniai, požeminės ir povandeninės konstrukcijos.
5. Kuo robotai panašūs į žmones ir kuo jie skiriasi.
6. Smegenys ir kompiuteriai.
7. Energijos gaminimas gamtoje, ateities energetika.
8. Ekosistema kaip idealios pramonės – gamybos be atliekų – pavyzdys.
9. Šildymas, oro kondicionavimas ir vėdinimas gamtoje, termoizoliacija. Termoreguliacija (radiatoriai, rekuperacija).
10. Mechaniniai-elektriniai varikliai, mažiausio gamtoje žinomo mechaninio-elektrinio rotacinio variklio – F1-ATPazės – veikimo principai.
11. Cirkuliacinės sistemos (kraujotakos, kvėpavimo ir kitos sistemos).
12. Judėjimas (ėjimas, bėgimas, plaukimas, skraidymas ir kt.), vaikščiojančios mašinos, robotai ir manipuliatoriai.
13. Organizmų valdymo sistemos (nervų sistema, raumenys, rega, klausa).
14. Rezonansinės sistemos.
15. Karas gyvojoje gamtoje, maskuotė, gynyba ir puolimas (šarvai, spygliai, dantys, nuodai, rūgštys ir kt.).
16. Bionanotechnologija gyvojoje gamtoje ir technikoje.
17. Reaktyvinės judėjimo sistemos gamtoje ir technikoje.
18. Orientavimosi aplinkoje principai ir mechanizmai (naktinio matymo įrenginiai, echolokacija, elektrorecepcija, magnetorecepcija ir kt).
19. Elektros generatoriai biologijoje, jų panaudojimas.

Dalyko studijos valandomis

Studijų vykdymo forma	Val. auditorinėse studijose	Val. nuotolinėse studijose
Paskaitos	30 val.	30 val.
Seminarai	-	-
Laboratoriniai darbai	15 val.	15 val.
Pratybos	-	-
Konsultacijos
Iš viso kontaktinio darbo val.	45 val.
Savarankiškas darbas	60 val.
Iš viso	105 val.

Studijų rezultatų vertinimas

Kolokviumas – 25 %, laboratoriniai darbai – 15 %, namų darbas – 10 %, egzaminas – 50 %

Literatūra

1. 2016 P. Ball. Patterns in Nature: Why the Natural World Looks the Way It Does Hardcover. University Of Chicago Press.
2. 2014 D. Baumeister, Biomimicry Resource Handbook: A Seed Bank of Best Practices. CreateSpace Independent Publishing Platform.
3. 2010 A. Mukherjee. Biomimetics, Learning from Nature. In-Tech, Vukovar. ISBN 978-953-307-025-4, p. 544. Nuotolinė prieiga prie el. šaltinio per VDU biblioteką prie prenumeruojamų duomenų bazių:
https://vb.vdu.lt/permalink/f/6dd205/TN_cdi_oapen_doabooks_38058
4. 2006 Y. Bar-Cohen, Biomimetics: Biologically Inspired Technologies. CRC Press, Boka Raton, NY. ISBN: 978-0849331633, 552 p. Nuotolinė prieiga prie el. šaltinio per VDU biblioteką prie prenumeruojamų duomenų bazių:
https://vb.vdu.lt/permalink/f/6dd205/TN_cdi_proquest_miscellaneous_200179800
Papildoma literatūra
1. 2010 A. Gleich, C. von Pade, U. Petschow, E. Pissarskoi, Potentials and Trends in Biomimetics. Springer, Berlin. ISBN: 978-3-642-05245-3.