Рабочая программа по курсу Бионика и бионическое моделирование. Составитель С. А. Шаппо. Москва, 2012., 21 с

Рабочая программа по курсу «Бионика и бионическое моделирование».

Составитель: С. А. Шаппо. Москва, 2012., 21 с.

1. 
   Первые упоминания об использовании живой природы с техническими целями встречаются в трудах Витрувия.
   
2. 
   Арабские врачи делали глазные операции и первыми изучили роль хрусталика глаза, дав толчок к использованию линз из хрусталя в качестве увеличения изображения.
   
3. 
   Леонардо да Винчи (1452-1519г.г.) делает схемы и рисунки аппаратов с машущими крыльями – прототипами птиц.
   
4. 
   Немецкий астроном Иоган Кеплер (1576-1630г.г.), в трактате о «шестиугольном снеге», дал ряд рекомендаций по использованию пространства с наибольшей экономией и достижением наибольшей прочности.
   
5. 
   В 16-17 в.в. по мере накопления материала по естествознанию, появляется интерес к механическим и изолирующим свойствам живых организмов.
   
6. 
   Галилео Галилей в своих трудах приходит к выводу об идентичности работы живых организмов и предметов техники. Он выводит закон о рациональной конфигурации балок, полых сплошных, дав объяснение работе полых цилиндрических конструкций.
   
7. 
   В 16в. вопросами целесообразности конструкций в природе занимался английский ботаник Неемия Грю. Он дал объяснение прочности листовых черенков в зависимости от расположения в пространстве листа.
   
8. 
   Итальянский физиолог Луиджи Гальвани открыл животное электричество и привёл к созданию гальванических элементов – химического источника энергии.
   
9. 
   17-18в.в. не дали большого развития инженерно-биологическим исследованиям в живой природе, сводя вопросы физико-механической прочности растений к простому «заякориневанию» в землю.
   
10. 
    В 1859г. Чарльз Дарвин выпускает труд « О происхождении видов».
    
11. 
    В 1864г. Герберт Спенсер (английский инженер, философ и биолог) в книге «Основания биологии», приводит мысли, сходные с мыслями Галилео Галилея по поводу роста организма в различных средах. Его постулат: … «естественный отбор благоприятствует наиболее отвесно растущим формам и в природе идёт борьба за укрепление отвесного устойчивого положения». Он даёт понятие спирали как исходной позиции в образовании цилиндра в природе.
    
12. 
    Швейцарский инженер-биолог Симон Швендер (1829-1889г.г.) становится основателем учения об архитектонике растений. Он пишет о том, что растение строит себя по тем же правилам, что и инженер, строящий изделия, только они тоньше, изящнее и экономичнее.
    
13. 
    Русский физик Н.А.Умов (1846-1915г.г.) указал на возможность моделирования свойств животных. Он сформулировал теоретические основы кибернетики, указав, что живая материя может быть заменена автоматом.
    
14. 
    Н.Е.Жуковский (1847-1921г.г.) положил основание в гидро и аэродинамические исследования. В своих исследованиях он использовал метод идеализации, позволивший ему создать теорию движения в воздухе птиц и на этой базе дать возможность развитию воздухоплавания.
    
15. 
    Бионические принципы на практике впервые во всей своей красоте реализовались в постройках Антонио Гауди и Луиджи Нерви, причём у последнего в более открытой форме.
    
16. 
    Начиная с 60-х годов бионические исследования начинают носить постоянный упорядоченный характер и бионика формируется как наука.
    

1. 
   В науке смена лидирующих направлений – закономерность. Механика занимавшая лидирующее положение в естествознании до 15-16в.в.сыграла роль трамплина для других наук.
   
2. 
   В 19в. на базе законов механики вперёд выходят химия, физика, биология, астрономия и геология.
   
3. 
   Революция в естествознании началась с проникновения физики в область микромира, поэтому физика более чем на полвека заняла лидирующее положение в естествознании. На этой базе развивались и другие науки, химия, астрономия, биология.
   
4. 
   В качестве нового лидера после физики выходит биология. Учение Чарльза Дарвина об эволюции организмов путём отбора дало мощный толчок к пониманию развития живой формы в историческом, временном аспекте.
   
5. 
   Начало взаимодействия математики и биологии привело к развитию кибернетики – науке изучающей процессы передачи информации в технических устройствах.
   
6. 
   Область исследования традиционных наук и биологии дали жизнь новому научному направлению – “ Бионика”
   
7. 
   Бионика – это наука занимающаяся, исследованием биологических систем и процессов, происходящих в живой природе на молекулярном, клеточном, организменном, и популяционном уровнях с целью их творческого использования в технике.
   
8. 
   Название “Бионика” (от слов био-жизнь и электроника) предложено американским учёным Джеком Стилом и принято на 1 симпозиуме по бионике, проходившем в г. Дайтоне (США) в 1960г.
   
9. 
   К вопросам, решаемым бионикой относятся:
   

10. 
    Бионика отвергает принципы слепого копирования живой природы в технических аналогах. Она базируется на методе «функционального моделирования».
    
11. 
    Бионика – наука междисциплинарная, в ней отражаются особенности научно-технической революции в форме интеграции различных по своему назначению и методам наук, в число которых входят биология, химия, физика, ботаника, психология, архитектура и т.д. ситезирующие свои знания с методами математического анализа и инженерными дисциплинами.
    
12. 
    Бионика соединяет разнородные знания в соответствии с законами единства живой природы
    
13. 
    Структура бионики складывается из трёх крупных направлений: - теории бионики, бионических исследований и бионического моделирования.
    

1. 
   Гармония – это упорядоченное состояние мироздания.
   
2. 
   Объективное состояние гармонии – неразделимое состояние взаимодействия функции и формы.
   
3. 
   Гармония функции и формы идентична понятию «системности» и «цельности».
   
4. 
   Философские категории «содержание» и «форма» родственны понятиям «функция и форма», но не тождественны им.
   
5. 
   Функция по своей природе динамична, а содержание – статично.
   
6. 
   Функция подразумевает в конечном итоге цель.
   
7. 
   Целесообразность действия и связь его с формой является процессом материализации формы.
   
8. 
   Форма материализуется во взаимодействии трёх состояний: формы, структуры, пространства, при этом форма занимает среднее граничное значение между внешним пространством и внутренней структурой, сливаясь с ними в единое целое.
   
9. 
   Функция развивается по иерархическому закону от части к целому с постепенным формированием основного назначения предмета, т.е. без функции элементарной единицы не может существовать никакая другая выше её стоящая по иерархии функционирующая система.
   
10. 
    Возникновение новой функции связано с развитием новых свойств, которые превращаются в новую функцию в том случае, когда они начинают служить сохранению данной системы и выполнению её основной функции, т.е. свойства – потенциал развития функции.
    
11. 
    Форма консервативнее функции и менее динамична в своём развитии.
    
12. 
    Функция обладает свойством жить в различных материальных формах, отсюда «универсальность» – отличительная черта существования различных функций.
    
13. 
    «Специализация» в противовес «универсальности» ведёт к наиболее устойчивым формам.
    
14. 
    В специализированных системах максимально проявляется статичность формы во времени и закрепление за нею понятия «стиль».
    
15. 
    Критериями формы служат величина (размерность), фигура (очертание), положение в пространстве.
    
16. 
    Форма является результатом движения функции.
    
17. 
    В процессе увеличения (движения) формы начинается её деление на элементы, обусловленное функциональными и конструктивными особенностями.
    
18. 
    «Малые изменения» несут в себе огромные потенциальные возможности развития форм, к ним относятся: эволюция видов, экономия энергии, регуляция, трансформация, комбинаторика, гармоничность.
    
19. 
    Влияние на форму пространства осуществляется через поле. Поле является продолжением твёрдого тела.
    
20. 
    Пространство условно делится на поле и вещество, границей является форма.
    
21. 
    Все искусственно созданные материальные формы по своему знаковому характеру условно делятся на положительные, отрицательные, нейтральные и смешанные.
    
22. 
    Пространство существует во многих видах на различных иерархических уровнях существования во времени.
    
23. 
    Время ввиду своей динамики является функцией, а пространство – формой существования этой функции.
    

5. 
   Совместимость функций - это основа взаимодействия элементов любой
   

8. 
   На уровне полимеризации исследуются метрические, статические и симметричные свойства систем.
   
9. 
   На первом уровне равновесных систем начинают проявляться первичные объёмно-плоскостные пластические преобразования.
   
10. 
    Изменение форм на уровне полимеризации связано с действием гравитации на Земле.
    
11. 
    В космосе взаимодействие форм носит другой характер, ввиду изменений гравитации.
    
12. 
    Второй принцип функционирования - это рождение новых функций системы, сосредоточенных на выполнении общей цели. Этот принцип осуществляется через дифференциацию ранее однородных элементов, благодаря чему и достигается разнообразие их свойств.
    
13. 
    Дифференциация отражает динамическую сторону организации системы, необходимость её изменения в интересах сохранения целостности системы и её выживания в условиях изменения среды.
    
14. 
    Динамизм развития, рождает неоднородность системы, изменение её форм по временному вектору развития.
    
15. 
    Чередование симметричных и асимметричных состояний, вызванных механизмом сохранения видовых признаков, восстанавливает нарушенную динамикой равновесность системы.
    
16. 
    На уровне дифференциации, динамика ритмов позволяет вести оценку пропорций и масштабных соотношений элементов ввиду их неоднородности. Обогащается пластика.
    
17. 
    Третий принцип функционирования - сосредоточение функций. При этом происходит интеграция всех функций системы, направленная на поддержание основной функции.
    
18. 
    Чрезмерная интеграция может привести к излишнему усложнению формы, поэтому здесь действует принцип целесообразности и экономичности.
    
19. 
    На уровне интеграции решаются вопросы взаимоотношения частей и целого.
    
20. 
    Гармония и средства гармонизации вплотную связаны с развитием функциональных систем.
    
21. 
    Переход от объективных законов гармонии к эстетическим связан с мерой геометрических отношений и их психологическим восприятием.
    
22. 
    Механизмы, объединяющие средства гармонизации формы, раскрываются и исследуются на базе логического и психологического методов анализа формы.
    

1. 
   Общее представление о симметрии включает в себя толкование её как свойство объектов, как абстрактная система построения, как описание картины мироздания.
   
2. 
   Симметрия это своего рода эталон, к достижению которого стремится всё, она включает в себя восприятие порядка в видимом хаосе Вселенной.
   
3. 
   Симметрия, в широком смысле этого слова является идеей, посредством которой человек пытается постичь и создать порядок, красоту и совершенство.
   
4. 
   Абсолютная симметрия это лишь абстрактный идеал, эталон, с которым мы сверяем окружающую нас реальность.
   
5. 
   В науке принято следующее определение "симметрии" - это соразмерность, неизменность структуры материального объекта относительно его преобразований.
   
6. 
   В точных науках симметрия выступает основным признаком упорядочения предмета исследования и строится в разрезе закона единства и борьбы противоположностей.
   
7. 
   Одна из фундаментальных основ симметрии - противоположность "правое - левое".
   
8. 
   Первоначальный смысл симметрии - это гармония, равновесие, соразмер- ность элементов, образующих каркас или структуру произведения.
   
9. 
   Симметрия также употребляется в виде значения "равновесия", одной из основных потребностей существования живой формы.
   
10. 
    Стремление к равновесию в композиции это стремление к простоте, но не к упрощению.
    
11. 
    В неорганической природе не встречаются "платоновые тела" пентагональ- ной структуры, зато в органике они предстают в своём многообразии. Это свидетельствует о неразрывном единстве живого и неживого мира.
    
12. 
    Упорядочение на низшем уровне полимеризации структуры формы наиболее полно отражается в орнаменте.
    
13. 
    Симметричные космограммы характерны для многих мировых культур, что говорит о симметрии, как о макрокосмическом показателе формы.
    
14. 
    Симметрия преследует одну цель - множество сводится к гармоничному единству.
    
15. 
    Двойственное состояние симметрии характеризуется тем, что оно одновременно может вызывать прямо противоположные чувства: раздражение и покой, подавленность и свободу, равнодушие и восторг.
    
16. 
    К симметричным закономерностям относятся определённые виды симметричных преобразований на плоскости и в пространстве: это вращение вокруг оси, переносы, зеркальные отражения, сетки и спирали, которые служат исходными данными для важнейших приёмов в композиции.
    
17. 
    Необходимое условие симметрии геометрического тела - это наличие у него элементов симметрии: осей, плоскостей и центров.
    
18. 
    Симметрия и асимметрия - это два противоположных приёма построения формы. С точки зрения математики асимметрия - это отсутствие симметрии, а дисимметрия - частичное нарушение симметрии.
    
19. 
    Единство и равновесие такие же цели асимметричных композиций, однако достигаются они другими путями, тождественность заменяется зрительным равновесием масс.
    
20. 
    В условиях гравитации вертикальная ось симметрии имеет приоритетное значение.
    
21. 
    Симметрия считается более общим понятием чем асимметрия.
    
22. 
    Симметрия является результатом процесса накопления энергии, а асиммет-рия процессом расходования энергии организмом в процессе его активной жизнедеятельности.
    
23. 
    Симметрия и асимметрия взаимодополняют друг друга, без них невозможен рост и развитие организмов, закрепление наследственности, совершенство форм.
    
24. 
    Характерным примером единства симметрии и асимметрии в природе является "митоз" - деление клетки.
    
25. 
    При движении изнутри наружу, от структуры к форме наблюдается постепенное приближение форм к внешне симметричным.
    
26. 
    В живой природе, искусстве и технике наблюдается несколько видов симметричных форм имеющих ось равновесия: А - зеркально-тождественная, Б - зеркальная, В - зеркально-асимметричная одноосевая, Г -зеркально-асимметричная многоосевая.
    
27. 
    В мире органическом и неорганическом фактически отсутствует полная зеркально-тождественная симметрия, что свидетельствует о несимметричности жизни. Широко распространены зеркально-симметричные системы левой и правой ориентации и уравновешенные зеркально-асимметричные системы в которых действует закон компенсации нарушения симметрии за счёт массы, очертаний, положения в пространстве, цвета, и т. п.
    

1. 
   Ветвление и спиралеобразование - наиболее характерные морфологические характеристики природных систем на всех уровнях развития природных форм.
   
2. 
   Процесс ветвления характеризуется следующим признаками: а) Разветвлением образуются системы состоящие из одноимённых однородных членов, что говорит об уровне полимеризации структуры формы. б) В результате процесса ветвления возникает новая пространственная система объединённая в единую форму процессами роста в) Процессы ветвления формы несут в себе особенности характеристик случайного и закономерного.
   
3. 
   Фундаментальная морфологическая характеристика роста особенно ярко выражена в древесных растительных формах на всех уровнях их развития.
   
4. 
   Рост и ветвление растительных форм и формирование вегетативной системы организма напрямую связано с изменениями в окружающей среде, с концентрацией и интенсивностью света и питательных веществ в результате чего у организма увеличивается поверхностное соприкосновение с окружающей средой.
   
5. 
   Процесс ветвления носит очаговый характер в узлах и сочленениях, и связан с образованием "метамеров" (от греч.-метамер-расчленение тела)
   
6. 
   По своим морфологическим характеристикам модели ветвления подразделя-ются на следующие виды. Палка-формирует главную ось. Крючок-даёт изменение направлению роста и развития.
   

8. 
   Процессы ветвления аналогичны движению потоков, которые характеризу-
   

8. 
   Процессы ветвления часто соединяются с процессами спиралеобразования.
   
9. 
   Спиралевидные образования имеют различную конфигурацию в виде геометрической спирали или винтовой кривой.
   
10. 
    Геометрическая спираль (от лат. изгиб, извив)-это кривая, которая описывается точкой, движущейся с постоянной скоростью вдоль луча, вра-
    

8. 
   Винт является частным случаем спирали.
   
9. 
   В зависимости от начальных условий и закономерности движения относительно полюса, различают следующие виды спиральных кривых:
   

8. 
   В физическом отношении спираль-это взаимодействие двух сил: центро-
   

8. 
   Большинство природных форм имеют конфигурацию логарифмической
   

8. 
   В зависимости от направления движения спиралевидные формы имеют
   

8. 
   Спираль проявляется как морфологический стандарт на различных урав-
   

8. 
   Спираль-это сжатие, концентрация энергии, распрямление её - это отдача
   

8. 
   Чувство значимости спирали отражено в орнаментах, украшениях, архи-
   

8. 
   Спираль
   
   7. Живую природу можно в полной мере назвать индустриальной из за её
   
   принципов повторяемости и сборности.
   
   8. 
      Повторяемость однотипных элементов в живой природе связана с необходи-
      
   
   мостью выживания, замены, экономии, энергетики, с продолжением рода.
   
   9. В живом мире повторяемые элементы образуют функционально - физиологи-
   
   ческую и конструктивную основу организма.
   
   10. Повторяющиеся элементы живого мира по форме могут быть, точечными,
   
   линейными, плоскостными, объёмными и пространственными.
   
   11. Плоскость, равномерно заполняется без зазоров из стандартных элементов
   
   правильной формы лишь трех видов:
   
   а) треугольником;
   
   б) квадратом;
   
   в) шестиугольником.
   
   12. Пространство заполняется целиком из правильных многогранников без за-
   
   зоров лишь кубом. Другие заполнения получаются лишь на базе полупра-
   
   вильных многогранников. Примером тому служит тетракайдекаэдр или
   
   многогранник Кельвина.
   
   13. Размещение повторяющихся элементов в природе осуществляется по пря-
   
   мой, по спирали, концентрически, зеркально, зеркально с поворотом, в ви-
   
   де ковровой мозаики.
   
   14. В целом в природе редко встречаются два абсолютно тождественных эле-
   
   мента. При этом предельная однотипность наблюдается у организмов живу-
   
   щих в постоянной малоизменяющейся среде, к которым относятся морские
   
   организмы.
   
   15. В природе действуют следующие приципы:
   
   а) чем меньше стандартный элемент, тем он более гибок;
   
   б) малые изменения форм значительно повышают их вариантную способ-
   
   ность;
   
   в) многовариантность-это критерий эффективности и целесообразности в су-
   
   ществовании видов.
   
   16. 
       "Конструкции" и "Опорные системы" могут быть стандартными, а живое
       
   
   вещество в них развивается по законам вида, что позволяет органично взаимодействовать статичным и динамичным элементам.
   
   16. 
       В целом стандарт в природе обеспечивает жизнеспособность существования
       
   
   организмов, а разнообразие в природе это способ приспособления к жизни.
   
   
   Тема 9. ТЕКТОНИКА В ПРИРОДЕ И ТЕХНИКЕ.
   
   
   
   1. 
      Тектоника-это объективно-субъективная категория, существующая одновре-
      
   
   менно в виде природных форм органического и неорганического происхождения, а также в виде эстетического освоения конструкций и форм
   
   человеком.
   
   2. 
      Законченная форма состоит из трёх элементов: функционирующего про-
      
   
   странства, конструкции и материала, при этом все материальные средства
   
   живой природы направлены на достижение одной цели - оптимального
   
   функционирования.
   
   3. 
      Практически все живые формы тектоничны и являются прекрасными образ-
      
   
   цами для конструирования.
   
   4. 
      Тектоника - это понятие, выработанное человеком в результате его практи-
      
   
   ческой деятельности в процессе создания искусственной среды для его оби-
   
   тания.
   
   5. 
      На уровне инженерного конструирования, тектоника выступает как един-
      
   
   ство конструктивной формы и законов механики, на уровне живой природы
   
   конструкции включаются в систему живого организма, выполняющего
   
   сложные функции, в результате чего возникают новые формы.
   
   6. 
      Строительный материал природных и искусственно созданных форм разли-
      
   
   чен, т.к. природные формы с момента рождения конструктивны и подвержены динамике роста и развития.
   
   7. 
      Ткани растений подразделяются на:
      
   
   "образователи роста" - это покровные ткани, кожица, пробковая ткань и кор-
   
   ка;
   
   "проводящие ткани" - это сердцевина, мякоть листьев, плодов, в которых
   
   происходит накопление и образование органических веществ;
   
   "механические ткани" - это склеренхима и каменистые клетки.
   
   8. 
      Механические ткани совместно с мягкими тканями работают на растяжение,
      
   
   сжатие, изгиб и кручение и обладают высоким пределом прочности на
   
   разрыв.
   
   9. 
      Механические ткани растений в отличии от искусственных материалов со-
      
   
   четают в себе твёрдость и вязкость, прочность и эластичность, позволяющие универсально реагировать на различные нагрузки.
   
   10. 
       Основным недостатком искусственных материалов является недостаточная
       
   
   вязкость, связанная с сопротивлением образованию трещин.
   
   11. 
       Ключевым вопросом в создании новых материалов служит вопрос торможе-
       
   
   ния раскрытию трещин.
   
   11. В древесине раскрытию трещин препятствует органическое соединение
   
   твёрдых и мягких тканей, а также наличие тонких волокон.
   
   12. 
       Роль тонких волокон велика, вопервых - чем тоньше волокно, тем оно
       
   
   обладает большей способностью препятствующей трещинообразованию,
   
   во вторых - соединения с эластичным материалом дают новые покровные
   
   изделия и конструкции, обладающие высокой прочностью.
   
   13. 
       Одним из важнейших составляющих биосистем является вода, доходящая
       
   
   до 80-90% от массы растения. В живом состоянии материал в сочетании с водой становится тяжелее, одновременно с этим приобретает эластичность
   
   не теряя при этом прочности.
   
   14. 
       В животном мире по аналогии с растительным затвердевшим тканям соот-
       
   
   ветствуют скелеты, скорлупы и панцири, ещё более прочные чем механические ткани растений и мягкие ткани, которые в сочетании с костным материалом дают ещё более поразительные эффекты прочности.
   
   15. 
       Существуют две противоречивые тенденции развития всего живого мира,
       
   
   это во первых - непрерывный рост и развитие через механизмы полимери-
   
   зации и дифференциации и во вторых - ограничение роста связанное с эн-
   
   тропийностью т.е. с экономией энергии и стремлением к компактности
   
   реализуемое через механизмы итеграции.
   
   16. 
       Принципы формообразования всего живого строятся на взаимодействии
       
   
   двух систем: конуса устойчивости и конуса роста и развития, которые явля-
   
   ются следствием действия сил гравитации, ветровых и др. физических на-
   
   грузок.
   
   17. В природных формах отсутствуют резкие острые и прямые углы и соеди-
   
   нения. Переход одной формы в другую идёт через мягкие компенсационные
   
   формы с переливом одной формы в другую.
   
   16. 
       В тектонике форм отражено противоборство действию сил гравитации и
       
   
   её преодоление. Законченная форма являет собой равнодействующую сил
   
   гравитации и Космоса.
   
   
   Тема 10. ИСТОРИЯ ПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ.
   
   
   
   1. 
      История пропорционирования в своих корнях восходит к Пифагорейцам и носит музыкально-теоретическое происхождение.
      
   2. 
      Основные вехи истории пропорционирования:
      
   
   Древний Египет дал нам три канона постоянных отношений частей человеческой фигуры.
   
   1 КАНОН - 4-5 династия фараонов ( 5000 лет до н. э.) даёт членение фигуры
   
   человека до лба на 6 равных частей в одну ступню (фут).
   
   2 КАНОН - 18 династия фараонов делит фигуру человека на 18 (3х18) частей
   
   3 КАНОН - Птоломеевский даёт членение фигуры человека до лба на 7 частей (футов) с делением каждой части на 3. Итого 21(3х7) часть.
   
   3. 
      Диодор даёт членение фигуры человека на 21 1/4 части, где 1/4 часть-лобная.
      
   
   Это членение наиболее близко подходит к членению фигуры человека на целые части в пропорциях золотого сечения (большая часть-13, меньшая-8).
   
   4. 
      Древний Египет не дал чёткой системы пропорционирования. Он ввёл толь-
      
   
   ко модуль, как систему отсчёта.
   
   5. 
      Египетский треугольник с соотношением сторон 3:4:5 становится основой
      
   
   пропорционирования Египетский мастеров.
   
   3-вертикаль - Озирис (мужское начало).
   
   4-горизонталь – Изида (женское начало).
   
   5. 
      5-диагональ - Горус(третье начало созданное ими).
      
   4. 
      Среди философов Древней Греции Пифагор первый математически отобра-
      
   
   зил сущность гармонических отношений, связав числами гармонию звуков
   
   октавы. Он создаёт арифметическую, геометрическую и гармоническую про-
   
   порцию, дающую начало закона "золотого сечения".
   
   4. 
      Пентаграмма Пифагора-это вписанный в круг звёздчатый пятиугольник,
      
   
   построенный по закону "золотого сечения", он становится отличительным
   
   знаком школы Пифагорейцев.
   
   4. 
      Платон особое значение придавал в пропорционировании средней пропор-
      
   
   циональной, служащей связующим звеном разнородных величин
   
   А : В = В : С и А - В = В - С
   
   4. 
      Аристотель основным требованием красоты считал порядок, симметрию и
      
   
   и ограничение в размерах.
   
   4. 
      В трактатах римского архитектора Витрувия отразились каноны гармонии
      
   
   и пропорционирования, повлиявшие на весь ход истории пропорционирова-
   
   ния. Эвритмию, симметрию и пропорционирование он вводит в основу
   
   законов гармонии.
   
   4. 
      У Витрувия человек - мера всех вещей, части его тела находятся в опреде-
      
   
   лённых постоянных отношениях к его целому (высоте). Центром человеческого тела является пупок, а фигура человека вписывается в круг и
   
   квадрат.
   
   4. 
      Все вещи создаваемые человеком антропометричны:
      
   
   дюйм - толщина пальца;
   
   фут - длина стопы;
   
   пальма - кисть руки.
   
   4. 
      В эпоху Готики развивалась своя система пропорционирования, носившая
      
   
   характер франкмассонской тайны. Символы Готики.
   
   а) равносторонний треугольник - мудрость и Троица;
   
   б) квадрат - мир и природа;
   
   в) пентальфа - счастье и здоровье;
   
   г) семиугольник - святость числа 7, семь планет, семь дней сотворения мира;
   
   д) круг - сомвол Вселенной и Божественной силы.
   
   4. 
      В эпоху Возраждения Палладио издаёт труды Витрувия со своими комента-
      
   
   риями и рисунками.
   
   4. 
      Виньола развил учение Витрувия и получил широкое распространение в
      
   
   Италии, Франции и в Европе.
   
   4. 
      К наиболее последовательным приверженцам канонов пропорционирования
      
   
   человеческого тела принадлежали Леонардо да Винчи, Микельанджело
   
   Буонаротти и Дюрер. Все они сходились в одном, что все части тела челове-
   
   ка должны быть согласованы между собой и целым телом.
   
   17.В 19 в. возникли новые идеи пропорционирования, отличные от идей прош-
   
   лого. Это учения Виоле ле Дюка, Пенторна, Тирша и Говштадта о гармонии
   
   геометрических построений на базе подобия частей и целого.
   
   Исследования Генчельмана, Свижановского, Сабанаева и Марутаева о связи
   
   материальных форм и музыкальной гармонии и законы пропорционирова-
   
   ния всеобщие для природы и жизни в учениях Цейзинга, Шмелёва и Ле Корбюзье.
   
   
   Тема 11. ФЕНОМЕН ЗОЛОТОГО СЕЧЕНИЯ.
   
   
   1. 
      Феномензолотого сечения обнаруживается в искусстве, математике, в области музыкальной гармонии, в формах живой природы, в архитектуре, в психологии и в технике. Он рассматривается как объективная характеристика и как явление в области восприятия.
      
   2. 
      Золотое сечение это закон пропорциональной связи целого и составляю-
      
   
   щих его частей.
   
   3. 
      Классическое определение золотого сечения-это среднепропорциональное
      
   
   отношение, в котором целое так относится к большей своей части, как
   
   большая часть относится к меньшей и выражается численным значением
   
   Ф = 1,618034… и Ф-1 = -0,618034…
   
   4. 
      Ряд чисел, получивших название рядов Фибоначчи обладает свойствами золотого сечения, одно из интересных свойств ряда заключается в том, что каждый член ряда равен сумме двух предыдущих. Золотое сечение является пределом отношения двух соседних чисел ряда Фибоначчи и этот
      
   
   предел стремится к Ф.
   
   5. 
      Немецкий учёный Цейзинг сделал предположение что все формы, отличающиеся изяществом, обладают свойствами пропорции золотого сечения.
      
   6. 
      В ботанике постоянный угол расположения листьев и ветвей растений, расположенных вдоль стебля или ствола носит название "золотого идеального угла" равного 137о 30/ 28//.
      
   7. 
      Канонизация пропорций человеческой фигуры и построение её модели это
      
   
   древнейший акт творчества человека. Исследование пропорций человеческой фигуры - это фундаментальная основа решения ряда прикладных задач в технике, архитектуре, дизайне, эргономике, спорте и медицине.
   
   8. 
      Кинематические схемы строения тела высокоорганизованных животных в
      
   
   том числе и человека основаны на принципе "трёхчления".
   
   9. 
      Существуют два типа морфометрических характеристик человека, постоянные и переменные. К первому типу относятся линейные размеры рук, кисти, предплечья, плеча, таза и ступней ног относительно высоты человеческого тела. Они являются постоянными величинами.
      
   
   Ко второму типу относятся отношения линейных размеров высоты головы
   
   человека к высоте тела, длины ноги к высоте тела. Эти характеристики подвержены возрастной динамике и становятся устойчивыми только к 21 году.
   
   10. 
       Французский архитектор Ле Корбюзье в 1946г. создаёт "Модулор". Модулор - это всеобщая гармоничная система, построенная на правилах
       
   
   вписанного прямого угла и золотого сечения. "Красный" и "Синий" ряды
   
   Модулора описываются простыми соотношениями: аn= кфn. вn = 2кфn.
   
   где n - любое число, а к = 1,13
   
   11. Эмпирически найденный коэффициент К = 1,13 является инвариантом зри-
   
   тельных образов, которые реально существуют в окружающем человека про-
   
   странстве.
   
   12. 
       Закономерность листорасположения подчинена правилу двух противона-
       
   
   правленных спиральных систем в которых число спиральных рядов принимает отношения соответствующие рядам Фибоначчи.
   
   12. 
       Золотое сечение является механизмом гармонического роста и развития
       
   
   живых организмов и в итоге характеризует их энергетический баланс.
   
   12. 
       Значение золотого сечения как инструмента пропорционирования не следу-
       
   
   ет преувеличивать, но и не следует игнорировать т. к. пропорции это только одна из составных частей в наборе средств гармонизации формы.
   
   Тема 12. СВЕТ И ЦВЕТ В ПРИРОДЕ.
   
   
   
   1. 
      Природа цвета напрямую связана со светом и источником его восприятия -
      
   
   живым организмом.
   
   2. 
      Цветовое восприятие это реакция организма на световой раздражитель.
      
   3. 
      Видимые и ощущаемые человеком световые лучи составляют лишь небольшую октаву, в пределах от 400 до 700 нанометров (или миллимикрон) в сфере колебаний электромагнитных волн в число которых последовательно входят: космические лучи, радиоактивные лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, световые лучи (видимый свет), инфракрасные лучи, радиоволны ультракороткие, короткие, средние и длинные.
      
   4. 
      В видимый спектр лучей входят растяжки цветов от фиолетового до красного через синий, зелёный, жёлтый и оранжевый.
      
   5. 
      В природе существуют естественные ряды развития цветов от белого (росток) через видимый цветовой спектр к чёрному (гниль). Природа сама ставит цвета в определённый ряд.
      
   6. 
      Атмосфера Земли обволакивает нас и создаёт удивительную среду являющуюся носительницей цвета.
      
   7. 
      Человеческий организм являясь частью природы чутко реагирует на свет и цвет и обладает индивидуальной, присущей только ему шкалой восприятия цвета.
      
   8. 
      Цветовые лучи минуя зрение действуют на нервную систему человека, красный цвет усиливает кровообращение, а синий цвет останавливает воспалительные процессы.
      
   9. 
      Человеческий глаз является уникальной оптической системой, дающей нам возможность различать размеры, форму, фактуру, блеск, прозрачность, мерцание и цвета объектов.
      
   10. 
       Природа света такова, что все тёмные тона находятся внизу, а светлые вверху, что является следствием гравитации.
       
   11. 
       При нормальном освещении наши глаза видят посредством "колбочек", а при слабом освещении посредством "палочек". Палочки дают нам впечатление света, а колбочки цветности.
       
   12. 
       В животном мире наличие колбочек и палочек распределено по разному. К примеру, у кур в наличии имеются только колбочки и они спят вместе с заходом солнца, а у сов, наоборот, в наличии только палочки и они не видят в дневное время.
       
   13. 
       В человеческом глазу в центре сетчатки, в районе центральной ямки, расположены только колбочки. Плотность их очень высока. На площади в 1мм2 располагается 50000 колбочек. Именно этот центр в основном отвечает за измерение цветности в нашем глазу.
       
   14. 
       При сумеречном зрении в работе глаза участвуют как колбочки, так и палочки, благодаря этому идёт резкое смещение восприятия цветности и дать точную характеристику цвета невозможно.
       
   15. 
       В живой природе цвет и свет являются продуктом жизнедеятельности организма в процессе его функционирования.
       
   16. 
       Свечение организмов (биолюминисценция) имеет определённую цель: у медуз это реакция на механическое раздражение, у донных червей-"полихет" это сигнал в период размножения, кальмары икреветки выбрасывают светящуюся слизь, используя её как световую завесу.
       
   17. 
       Помимо желез с фотогенными, рождающими свет клетками, у глубоковод- ных животных имеются специальные светящиеся органы - "фотофоры". Иногда фотофоры снабжены светофильтрами и животное светится радужно.
       
   18. 
       В живых организмах почти вся биохимическая энергия при окислении превращается в свет, тогда как в обычной лампе накаливания 70% энергии уходит на образование тепла, поэтому создание искусственного живого све- та, одно из перспективных направлений бионики.
       
   19. 
       Под влиянием солнечной энергии в листьях растений происходит процесс фотосинтеза т.е. процесс образования органических веществ (сахара и углеводов) из неорганических (воды, углекислого газа и минеральных солей) получаемых из внешней среды.
       
   20. 
       Для лучшего улавливания растениями дневного света в природе созданы различные схемы расположения листьев. Это очерёдное, мутовчатое, моза- ичное, спиралевидное и т. д.
       
   21. 
       Природа наделила многих животных способностью к камуфляжу - измене- нию своей внешней окраски. Это позволяет животным наилучшим образом приспосабливаться в борьбе за выживание.
       
   22. 
       Изменение окраски у животных - это сложный биологический процесс, про- исходящий под влиянием внешних раздражителей, главным образом через зрение. Под кожей животного расположены особые эластичные клетки "хроматофоры", заполненные красящим веществом. По сигналу животного одни хроматофоры растягиваются, а другие сжимаются, в результате чего происходит изменение цветности кожного покрова.
       
   23. 
       Под хроматофорами лежат другие клетки - "иридоцисты", заполненные рядом зеркал и системой призм, преломляющие и разлагающие свет, благодаря чему кожа животных приобретает особый металлический блеск.
       
   24. 
       В дизайн-проектировании общеприняты цвета, обеспечивающие безопас- ность и упорядоченность в символике цвета.
       
   
   Жёлтый цвет - предупреждающий, обозначает "внимание".
   
   Оранжевый цвет - обозначает внимание, "опасность".
   
   Красный цвет - противопожарный, "запрещающий".
   
   Зелёный цвет - разрешающий, "свободно".
   
   Синий цвет - предписывающий, разъясняющий.
   
   Белый цвет - направление движения, "свободно".
   
   25. 
       По своему психологическому воздействию на человека цвета подразделяют- ся на:
       
   
   А) Стимулирующие (тёплые цвета), способствующие возбуждению и действующие как раздражители - красный, кармин, киноварь, оранжевый, жёлтый.
   
   Б) Дезинтегрирующие (холодные цвета), приглушающие раздражение - фиолетовый, синий, светло-синий, сине-зелёный.
   
   В) Пастельные (мягкие цвета), приглушающие чистые цвета.
   
   Г) Статичные (уравновешенные цвета), отвлекающие от возбуждающих цветов - зелёный, оливковый, жёлто-зелёный, пурпурный.
   
   Д) Цвета глухих тонов, не вызывающие раздражение и помогающие сосредоточению - на базе серого, белого и чёрного цветов.
   
   Е) Тёплые тёмные цвета, стабилизирующие раздражение и действующие вяло и инертно - охра, коричневые земли, тёмно-коричневый.
   
   Ж) Холодные тёмные цвета, изолирующие и подавляющие раздражение - тёмно-серые, чёрно-синие, тёмно-синие, тёмно-зелёные.
   
   Тема 13. КОНСТРУКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ.
   
   
   1. 
      В живой природе для создания большей устойчивости стебли растений усложняют свою форму закручиваясь вокруг оси, в результате чего возникают трубчатые образования в виде тонкостенных витых оболочек.
      
   2. 
      Конструктивный принцип кручения заложен в формировании скорлуп - оболочек сложной формы носящих название "турбосомы".
      
   3. 
      Стержневые системы существуют в природе в виде стволов деревьев, черенков и нирватур листьев, костей животных. Все эти элементы используются человеком в своей практической деятельности как прямой прототип или объект аналог.
      
   4. 
      Согласно закону "конуса устойчивости" у растений в местах закрепления возникают максимальные напряжения и крутящие моменты, что приводит к увеличению поперечного сечения ствола в котором увеличивается масса затвердевшей ткани, при этом сохраняется пружинистость и эластичность материала способствующие противостоянию действия ветра.
      
   5. 
      Пружинящие волокна стеблей растений проходят по периферии ствола и этот конструктивный принцип часто используется в создании стержневых искусственных систем.
      
   6. 
      "Оболочки-скорлупы" по своей форме это пространственные тонкостен- ные конструкции из жёсткого материала, изогнутые по "форме" и име- ющие как правило незначительную толщину. Рабочее состояние оболочек-это состояние напряжённой мембраны. В сечении оболочек исключаются изгибающие и крутящие моменты. Микроскопическая структура оболочек чаще всего имеет решётчатое строение.
      
   7. 
      Работа по "форме" является ключевым решающим принципом проектирования оболочек-скорлуп.
      
   8. 
      Характерной чертой сетчатых и ребристых конструктивных систем является распределение функций между несущими и несомыми элементами. Наиболее прочный материал сосредотачивается на линиях главных напряжений, образуя сетки, рёбра и решётки которые располагаются криволинейно в изогнутых плоскостях
      
   9. 
      Сетчатые, ребристые и решётчатые системы одни из самых перспективных в конструировании формы, связанной с пространствен- ным принципом работы.
      
   10. 
       Сложной кинематической стержневой системой живой природы являются скелеты животных. Эти подвижные системы благодаря шарнирным соединениям и мышцам переключают свои действия в соответствии с изменением нагрузок. Такие системы могут найти широкое применение в самоуправляемых конструкциях, сбрасывающих неожиданную нагрузку. Это перспективное направление в робототехнике и биомеханике.
       
   11. 
       Стержневые, вантовые, мембранные и тентовые системы разделяются по видам напряжений: стержни работают только на сжатие, а ванты на растяжение. Эти системы получили в конструировании название "мгновенно-жёсткие" системы. Они схожи с работой костно-мышечного аппарата.
       
   12. 
       Вантовые системы - это тонкие нити, работающие только на растяжение и имеющие опорные устои для своего натяжения. В природе они встречаются в виде паутины, склеренхимных и коленхимных нитей в стеблях растений, в виде сухожилий костно-мышечной системы.
       
   13. 
       Вантовые системы обладают упругостью и пружинящей способностью к демпфированию толчков.
       
   14. 
       Тентовые и мембранные системы представлены в природе в виде различ- ных плёнок, плоских мышц,перепонок водоплавающих птиц, плавников рыб, крыльев стрекоз и бабочек.
       
   15. 
       Пневматические системы природных образований представляют собой упругую эластичную систему обтянутую защитной тканью или кожей. Они обладают устойчивостью благодаря внутриклеточному давлению "тургору"
       
   16. 
       Напряжения в клетках и тканях вызванные давлением клеточного сока и протоплазмой относятся к гидродинамическому давлению. Параллельно с этим в клетках под действием газообразных веществ возникает аэродинамическое давление. На их основе формируются пневмо и гидро- конструкции.
       
   17. 
       Формы живой природы оптимально аэрогидродинамичны, это достигается пред напряжённостью клеток водой и воздухом, а также эластичностью живых тканей. Примером тому служат стебли и листья растений, плоды деревьев. Их формы обтекаемы и они формируют себя в зависимости от условий среды обитания и наследственности.
       
   
   
   Тема 14. БИОНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ.
   
   
   1. 
      Слово "модель" произошло от латинского слова "modulus", что означает: мера, образ, способ. Его первоначальное значение было связано со строительством.
      
   2. 
      В настоящее время "модель" употребляется в качестве научного понятия в математических, технических, естественных и социальных науках, в искусстве, архитектуре, бионике и кибернетике.
      
   3. 
      Процесс моделирования идёт в трёх направлениях.
      
   
   Первое - выражение одной теории через другую, имеющую сходное структурное подобие. Этот вид моделирования характерен для абстрактно- математических методов моделирования.
   
   Второе - отражение объективной реальности в физической подобной форме. Этот вид моделирования характерен для начальных стадий моделирования в форме копирования биологических объектов.
   
   Третье - изображение одной области явления с помощью другой более изученной, а следовательно и лучше понимаемой. Этот вид моделирования носит название аналоговое моделирование.
   
   4. 
      Материалы моделирования служат для дальнейшего их использования в проектной работе и создания образцов.
      
   5. 
      Теория отличается от моделирования тем, что модели, представляют предметную реализацию самой теории.
      
   6. 
      Под биологической моделью подразумевается такая мысленная или реализованная система, которая в конкретно- образной форме отражает и систематизирует законы и принципы формообразования живой природы и техники.
      
   7. 
      Модели делятся на два вида:
      
   • 
     вещественные (материальные):
     
   • 
     идеальные (воображаемые).
     
   8. 
      К вещественным моделям относятся, воплощённые в материале имитации сложных процессов и явлений живой природы. К ним также относятся и живые модели.
      
   9. 
      К идеальным моделям относятся образные системы в которых опускаются частные явления и акцентируется главная структура объекта.
      
   10. 
       Вещественные модели в свою очередь делятся на три разновидности.
       
   
   Первая разновидность - изобразительные модели (слепки, копии, рисунки).
   
   Они позволяют исследовать эстетические свойства формы, абстрагированные от функции.
   
   Вторая разновидность - действующие, функционирующие модели, предназначенные для проверки моделируемых параметров объекта. Данные модели подобны или тождественны природным и реализуются с изменением пространственной или временной шкалы.
   
   Третья разновидность - смешанные модели, предназначенные главным образом для связи изобразительных и действующих моделей. Они раскрывают законы тектоники, пропорционирования и гармонии форм.
   
   12. 
       Вещественные модели неразрывно связаны с идеальными, при этом идеальные модели предшествуют вещественным и не могут быть реализованы в прямом физическом виде.
       
   13. 
       Идеальные модели делятся на три вида:
       
   • 
     образные модели;
     
   • 
     знаковые модели;
     
   • 
     смешанные образно-знаковые.
     
   12. 
       Идеальные модели наибольшее применение получили в научном мире.
       
   
   
   
   
   12. 
       Отличие идеальных моделей от вещественных в том, что вещественные модели существуют независимо от субъекта их создавшего, тогда как идеальные существуют лишь в сознании создающего их субъекта. Они более гибки и поддаются быстрым трансформациям
       
   
   
   
   
   12. 
       Бионические модели являются средством экспериментального исследования. Модель в эксперименте, с одной стороны средство изучения объекта, а с другой стороны предмет его изучения.