Transcript Slide 1
Slide 1
فهرست مطالب
واژه بیونیک
علم بیونیک
رابطه بیونیک و سیبرنتیک
مهندس ی خالقیت بیونیکی
علم بیونیک در معماری
معماری بیونیک ()Bionic architecture
پیشگامان معماری بیونیک
نمونه هایی از معماری بیونیک از گذشته تا حال
سخن آخر
منابع
1
Slide 2
واژه بیونیک
واژه بیونیک از دو لغت التین Bio+nicتشکیل یافته است که در آن Bioمأخذی از زبان یونانی
به معنای "زیست" و "حیات" است و حروف nicپسوند شبیه ساز هستند به معنای "مثل" و
"مانند" .
بیونیک در لغت نامه به معنای "زیستار شناختی" یا "به کارگیری اندام های ساختگی طبیعت" است .
محققان با تلفیق دو واژه بیولوژی و تکنیک ،علم بیونیک را به عنوان دانش ی که مسایل فنی را از
راه های زیستی حل می کند ،بنا نهاده اند .اگرچه لغات Biognosis
,Biomimetics,Biomimicryو Biomechanicنیز در زمینه ارتباط طبیعت با دانش
بشری هستند لیکن واژه بیونیک بیشتر گویای ارتباط بین طبیعت و طراحی محصول است .
واژه بیونیک نخستین بار در سال 1959توسط جک ای.استیل امریکایی به کار برده شد.تعریف وی از
بیونیک بسیار ساده بود :بیونیک علم سیستمهایی است که شالوده سیستمهای زنده است .بیونیک
عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سیستمهای زنده برای حل مسائل فنی .به بیانی دیگر الهام
یابی فنی از ساختمان ها ،رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران ،موضوع این علم است.
2
Slide 3
علم بیونیک
بیونیک یا علم بررس ی نظام حیات جانداران امروزه به عنوان یکی از سه علم برتر جهان معرفی
گردیده است .اگرچه خود بیونیک هنوز علمی نوپاست اما فعالیت بیونیک دانان را که همواره در
جستجوی یک الگوی زنده برای توجیه هر پدیده هستند ،می توان در حوزه ی علوم کاربردی مطرح
کرد .
قرن هاست که بشر در رابطه تنگاتنگ با طبیعت به سر برده و برای تولید مایحتاج خود از آن الهام
می گیرد .بیونیک فرآیند طراحی و مهندس ی نوین بر اساس سامانه های موجود در طبیعت است .
اساسا پیوند میان سیستمهای طبیعی و ساختارهای مصنوعی ساخته دست بشر به این دلیل دارای
اهمیت است که پویایی موجود در طبیعت لزوما سامانه های آن را به سوی بهینه سازی و اثر
گذاری بیشتر پیش می برد .می توان فرض کرد که هر جانداز کنونی کره زمین محصول نهایی دوهزار
میلیون سال تکامل است .در این فاصله زمانی بسیار زیاد طبیعت هر آنچه را که با هدف ویژه اش
سازگاری نداشته به طرز بی رحمانه ای از بین برده است .از این تجربه بزرگ می توان در ساخت
ماشین هایی که در حالتی شبیه موجود زنده کار می کنند استفاده کرد .
3
Slide 4
دلیل دیگری که اهمیت استفاده از علم بیونیک را گوشزد می کند نظام سعی و خطا در
دانش بشر و عاری بودن طبیعت از خطاهای موجود در دانش بشر است .در مرحله بعد نیز
نیاز بشر به ارتباط مستمر با طبیعت نظام محصوالت ساخته دست وی را بیش از پیش به
سوی نظام های طبیعی و سازگار با آن سوق می دهد .در حقیقت می توان نیاز بشر به
پیروی از طبیعت را برای حل مشکالت طراحی محصوالتش یک نیاز واقعی و اجتناب ناپذیر
دانست .
بیونیک علم سیستم هایی است که شالوده آن ها بر اساس خصوصیات سیستم های زنده
است و دربرگیرنده کار همه متخصصانی است که تالش دارند برای حل مشکل فنی خود از
دانسته های طبیعت الهام بگیرند .از این تعریف چنین بر می آید که بیونیک همیشه با ما
بوده و بسیاری از پژوهشگران پیش از آن که بیونیک به این نام معروف شود آن را به کار
می گرفته اند .
4
Slide 5
به موازات بیونیک ،بیومیکس را می توان نام برد که به معنای تقلید از طبیعت است و در آن بیشتر
به استفاده از مکانیزم های رایج در طبیعت در ساختار محصوالت تأکید شده است .
علم بیونیک صرفا به تقلید از ساختارهای بیولوژیک نمی پردازد بلکه کاربرد مکانیزم ها به عنوان
ابزار بیشتر مورد توجه آن است .به عنوان نمونه در علم کامپیوتر ،سایبرنتیک سعی می کند تا
بازخوردها را مدلسازی کرده و مکانیزم های اصیل و هوشمند رفتار طبیعت را کنترل نماید در حالی
که هوش مصنوعی سعی دارد تا کاربرد هوش را مورد توجه قرار دهد و از نتیجه نهایی آن چشم می
پوشد .
5
Slide 6
رابطه بیونیک و سیبرنتیک
سیبرنتیک علم کنترل ارتباط در حیوان و ماشین است .بیونیک و سیبرنتیک با روش کار
مشابه ولی در جهت عکس یکدیگرند.
متخصص سیبرنتیک مدل را به منظور توضیح سیستم زنده به کار می برد و نظراتی برای
ازمایش های زیستی در ان کسب می کند اما متخصص بیونیک از روی خبر حاصل از
سیستم طبیعی و یا از نظریات جدیدی که از مدل گرفته شده یا از انچه که درباره کارهای
سیستم زنده دانسته است ماشین می سازد.
بیونیک از مبدلها و یا از گیرنده های طبیعی هم چیز هایی آموخته است به طوری که
حساسیتهای گیرنده های طبیعی یا گیرنده هایی که در بدن موجودات زنده یافت می شود
اغلب مایه شگفتی است.
6
Slide 7
مثال :
مار زنگی مکانیسم حس مادون قرمز بسیار حساس ی دارد که در حفره ای بین سوراخ بینی و چشم او
قرار دارد .این اندام به قدری حساس است که در برابر یک هزارم درجه تغییر دمای سطحی واکنش
نشان می دهد و این مقدار برای مار از نظر اینکه وجود حیوان دیگری را حس کند کافی است.
آشکارگرهای گرما در پوست ادمی فقط می توانند به یک دهم درجه تغییر دمایی پاسخ دهند بد
نیست که بدانید در یک سانتی متر مربع پوست کف دست انسان 3عدد گیرنده حساس به گرما
وجود دارد در حالی که در همین اندازه سطح در قسمت سر مار زنگی 150000عدد گیرنده حساس به
گرما وجود دارد.اما انسانها با استفاده از این مکانیسم طبیعی مکانیسم حس ی مادون قرمزی ساخته
اند که حساسیت ان صد هزار بار بیشتر از مادون قرمز مار زنگی است و از آن در جنگ جهانی دوم
توسط املانی ها در تیر اندازی به هنگام تاریکی شب استفاده می شده است.
7
Slide 8
مثال :
از سامار(میوه فندق بالدار)درخت افرا در ساخت نوعی هلیکوپتر الگو برداری شده است به این
صورت که به طور طبیعی در درخت افرا میوه به صورت دوتایی (دی سامار)به زاویه خاص با دو
بال متقابل هم به ساقه دیده می شود.این مجموعه پس از جدا شدن از گیاه مدتی در هوا می
چرخد مثل حرکت دو پره متقابل باالی هلیکوپتر را در همین حال با جریان باد از این طرف به ان
طرف می رود تا باالخره بر زمین می افتد.
این پدیده ذهن دانشمندان را برای نخستین بار به ساختن وسیله ای معطوف نمود که بتواند به
همین سان عمل کند.این عطف توجه سرانجام اساس ساختمان نوعی هلیکوپتر را فراهم
ساخت.اکنون با دقت در خصوصیات شکلی و حرکتی انواع سامارها تغییرات صنعتی تازه ای در
ساخت پره هلیکوپتر های جدید حاصل شده است.
8
Slide 9
مثال :
تائید این موارد معموال امکان پذیر نیست اما دو پژوهشگر ژاپنی برای پی بردن به اسرار نهفته
آزمایشهایی را در گربه ماهیها انجام داده اند که جواب هم مثبت بوده است.
گربه ماهی ها توسط گیرنده های حس ی بسیار قوی در برابر تغییرات بسیار جزئی میدان الکتریکی
پیرامونشان واکنش نشان می دهندو در بعض ی از ماهیها گیرنده های بسیار وجود دارد که بیشتر
انرژی الکترومانیتیک را حس می کنند تا انرژی الکتریکی را.امروزه دانشمندان جهان به ویژه
دانشمندان ژاپنی در حال ساخت دستگاههای پیش بینی کننده زلزله هستند.
9
Slide 10
مهندس ی خالقیت بیونیکی
مهندس ی خالقیت بیونیکی عبارت از فرایند خالق الگو برداری یا الهام گیری از ساختارها و
نظام های گوناگون طبیعت و موجودات زنده برای ایجاد ایده ها و طرح های جدید و ابداع
و اختراع و نوآوری می باشد .این روش به دانشمندان برای حل مشکالت تکنیکی کمک می
کند .مهندس ی خالقیت بیونیکی یک نوع مهندس ی خالقیت و نوآوری پیشرفته است که در
مورد عملکردهای نظام های زیست شناختی در زمینه های مختلف مهندس ی پژوهش می
کند.
10
از زمان ظهور حیات بر روی کره زمین طبیعت و ساختارها و نظام های زیست شناختی در
حل مسائل مهندس ی نقش داشته است .طراحی و عملکرد گیاهان و جانوران در فرایند
تکاملی طی میلیون ها سال بهینه شده است .این الگوها که در زمان های طوالنی به وقوع
پیوسته به راحتی مورد استفاده جهان آشفته مهندس ی قرار نمی گیرد .به همین دلیل برای به
دست آوردن راه حل های بهتر از طبیعت باید تالش کرد .معیارهای زمان ممکن است
متفاوت باشد اما اهداف و اجبار های طراحی کردن بسیار مشابه است .توجه به عملکرد با
ارزش ،بهینه سازی و بهبود کیفیت همه و همه موجب فشار در طراحی ها می گردند.
بنابراین تعجب آور نیست که بشر معموال ساختارهای زیست شناختی را تحسین کرده و
اغلب از آنها الهام گرفته و از این الهام گیری برای مهندس ی و برنامه ریزی استفاده نموده
است.
Slide 11
با گذشت سال های متمادی و با پیشرفت علم ،درخت دانش انسانی پربارتر شده است.
صد سال پیش مباحث ترمودینامیک ،نور و الکتریسته با هم تمامی علم فیزیک را تشکیل
می داده اند .ولی امروزه هیچ کس نمی تواند ادعا کند که همه چیز را درباره نور می داند.
بین فیزیک دانان متخصص نور که روی پارامترهای عدس ی دوربین کار می کنند و پژوهش
گری که با نور لیزر آزمایش انجام می دهد شکاف بزرگی به وجود آمده است .هر روزه
تقسیم بندی علوم به موضوع های جدید ادامه پیدا می کند چون بر تعداد پژوهش گران و
محققانی که به بررس ی موضوع های بیشتر و تازه تر می پردازند ،مرتبا افزوده می شود و
بدین ترتیب یک روش تخصص گرایی در جهان گسترش پیدا کرده است .حال این سؤال
ایجاد می شود که آیا افراط در تخصص ثمرات خوبی به همراه دارد یاپیشرفت صنعت را
به مخاطره می اندازد؟ آیا بهتر نیست دانش ی که از علوم تخصص ی به دست می آید به
وسیله ای گسترش یافته و به صورت یک دانش عمومی درآید؟ در این رابطه و برای کاربرد
بهترتحقیقات ،علوم رابط یا بین رشته ای از نیمه دوم قرن بیستم پا به عرصه حضور
گذاشتند و در حوزه این علوم بین رشته ای شرایط مناسبی برای تداخل اندیشه ها و
تخصص ها فراهم آمده که موجب پیشرفت پژوهش ها می گردد .در این رابطه یکی از این
علوم بین رشته ای بیونیک می باشد که با تداخل اندیشه های زیست شناسان و مهندسان
پیشرفت های چشم گیری در عرصه تمام علوم به دست آورده و منجر به بهبود و سازگاری
بشری
است.
شده
طبیعت
با
صنایع
و
انسان
بهتر
11
Slide 12
12
اهمیت زیاد بیونیک به دلیل بین رشته ای بودن آن می باشد .در این زمینه محققان از استخراج
ایده های زیست شناس ی و طبیعت و به کار بردن آنها برای راه حل های مهندس ی تمام علوم سود می
جویند .به طور کلی مهندس کس ی است که توانائی استخراج عملکرد ماکزیمم با هزینه مینیمم را از
موادی که در دسترس دارد ،داشته باشد و یک طرح مناسب برای رسیدن به هدف ارائه کند در
صورتی که مهندسان اغلب به وسیله برچسب هایی که خودشان می سازند محدود شده اند .ولی در
طبیعت مرزهای بین مواد و ساختارها از بین رفته است و مطالعه سیستم های بیولوژیکی به منظور
درک جنبه های طراحی برای هدف های مورد نیاز مفید واقع می شود .دلیل اصلی موارد ذکر شده
این می باشد که ساختارهای بیولوژیکی اغلب چند عملکردی هستند به همین دلیل است مهندس ی
خالقیت بیونیک به عنوان یکی از راهکارهای نوین حل مسئله های مهندس ی ارائه شده و راهبردهای
طور
گردد.
می
استفاده
مستمر
به
آن
در سال های جدید نیز الگوگیری های زیادی از طبیعت انجام شده است .در سال 1927مهندس
سویس ی ،جورج د مسترال George de Mestralمتوجه شد که دلیل چسبیدن گیاه
Cocklebursبه پوستین او ،هزاران قالب کوچکی بود که هر جوانه گیاه را پوشانده است .او
هشت سال صرف کرد و ( Velcroکف پوش و قالب های چسبنده) را مشابه قالب های این
گیاه ابداع نمود.
در حال حاضر نیز کنفرانس ها ،همایش ها و سمینارهای متعددی در این زمینه برگزار می شود که
می توان به کنفرانس Design & Natureاشاره نمود که هرساله در یکی از کشورهای جهان
برگزار می شود و در این کنفرانس متخصصان علوم مختلف ازجمله بیولوژی ،الکترونیک،
کامپیوتر ،ریاض ی ،فیزیک و ...در رابطه با این علم به بحث و تبادل نظر می پردازند.
Slide 13
مهندس ی خالقیت بیونیکی ،استخراج برترین راهکارهای خالق از طبیعت
بیونیک ( )Bionicsرا در ارتباط با مسائل و راهکارهای متنوعی که استفاده می شود تعریف نموده
اند .عده ای بیونیک را کاربرد اصول بیولوژیکی برای مطالعه و طراحی سیستم های مهندس ی به ویژه
سیستم های الکترونیکی می داند و طبق تعریف جانین بنیوس نویسنده کتاب ،Biomimicry
بیونیک علم مطالعه مدل های طبیعت و الهام گیری از این طرح ها و فرایندها برای رفع مشکالت
انسانی است .البته مفهوم الهام گیری باید از کپی سازی از طبیعت به طور ساده تشخیص داده
شود .این مسئله بسیار مهم است که باید مشکل را از دید مهندس ی بررس ی کرده و سپس ایده از
طبیعت اتخاذ گردد که این موضوع به پیشرفت و توانائی مهندس ی بیونیک کمک می کند.
گروهی از متخصصان علوم مختلف بیونیک را علم استفاده از نتایج تکاملی بیولوژی می دانند .آنها
بر این عقیده اند که وظیفه بیونیک بررس ی فرایندها و ساختارهای بیولوژیکی و سنتز مواد برای
طراحی های آینده است ایده بیونیک بر این حقیقت استوار می باشد که تکامل به طور مداوم در
طبیعت در حال انجام است و تکنولوژی های حیات بهترین حالت و نظم را با یکدیگر دارند به همین
جهت الزم است برای تکنولوژی های مدرن از حالت های تکاملی حیات الگو برداری شود.
13
Slide 14
متخصصان دیگری بیونیک را هنر به کار گرفتن دانش سیستم های زنده برای حل مسائل فناورانه
می دانند و هدف از علم بیونیک تولید ماشین ها و مواد پیچیده تر به وسیله تقلید از طبیعت
تعریف نموده اند .آنها معتقدند طبیعت بدون ایجاد آلودگی محصوالتی تولید می کند که از لحاظ
کاری بسیار بهتر از تولیدات دست ساز بشر عمل می کنند .برای مثال در مقیاس برابر ،استخوان
سخت تر از فوالد است .دلیل این مهم چیست؟ قسمتی از پاسخ این سوال به فرم مهندس ی عالی آن
ولی دالیل کلیدی آن که دقیق تر است -در سطح مولکولی بر می گردد .گیت Gatesدر اینزمینه می گوید :موفقیت ارگانیسم های زنده به طراحی و تقارن کوچک ترین اجزاء آن بر می گردد.
14
Slide 15
به طور کلی بیونیک ،الگو گیری ،الهام گیری و استخراج راه حل های خالق مسائل و ایده
های نوآورانه از طبیعت می باشد و آن راه تازه ای است که به مسائل موجودات زنده و
ماشین ها از طریق گردآوری پژوهش های زیست شناسان ،روان شناسان ،ریاض ی دانان،
مهندسان و ...می نگرد .بیونیک محدود به رشته خاص نمی باشد بلکه برای دامنه گسترده
ای از مسائل قابل اجرا است .این علم ماحصل گردهم آوری فعالیت های تحلیلی زیست
شناسان و تالش های سازنده مهندسان می باشد .بیونیک رفتار مکانیسم های زنده را به
طور منظم بررس ی می کند به نحوی که اصول کشف شده از این مطالعه را می توان در
سیستم های دست ساز بشر استفاده نمود.
در دهه های اخیر عالقه زیادی به تقلید از طبیعت گسترش پیدا کرده است و بسیاری طرح
ها از طبیعت مشتق شده که برای پیشرفت صنایع از آنها استفاده می شود .این الهام گیری
ها ،اندیشه ها ،خط تولیدات و استراتژی بازاریابی را تغییر می دهند به همین دلیل است که
شرکت ها به الگوهای طبیعت اهمیت داده و بدین وسیله کاالی جدیدی به مشتریان ارائه
می کنند .اهمیت این موضوع به این دلیل است که درس های گرفته شده از طبیعت به
طور دقیق ظرفیت تکمیل کردن نیازهای انسانی را دارند و به توسعه یک دید جدید در
طراحی کمک می کنند.
15
Slide 16
علم بیونیک در معماری
در زمینه بیونیک و معماری ،معماری بیونیک علمی است که به الهام یابی فنی از ساختمان ها ،
رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران می پردازد .چارلی لوکستون از پیشگامان عرصه معماری
بیونیک نقطه تمرکز معماران بیونیک را استفاده به جا از مواردی در طبیعت می داند که موجب
استحکام ساختمان و ایجاد تنوع و آرامش در فضا می شود .
روح بخشیدن به فضا یکی از تمایالت معماری بیونیک است که طراحان این رشته با توجه به
قدرت سازه برای تنفس ( زنده نمایی ) ،با کمک خطوط مستقیم یا منحنی خالص و القاء آهسته
تمامیت سازه به آن دست پیدا می کنند .به عبارتی مهمترین چیز برای معماری بیونیک آن است که
ساختمان بتواند زنده بودن خود را القا کند .
16
Slide 17
معماری بیونیک ()Bionic architecture
عنکبوت ها با طراحی و بافتن ریسمان هایی که به استحکام پوالد هستند ،برای خود آشیان هایی
می سازند ،زنبورها با رعایت کلیه قوانین هندس ی ،پناهگاهی امن و مطمئن برای خود طراحی می
کنند.
موریانه ها خانه های خود را در بیابان ها در هوایی بسیار گرم می سازند و تالش می کنند با کندن
راه هایی پیچیده در خاک ،سیستم گرمایی و تهویه داخل النه های خود را خنک و متعادل نگه
دارند.خاک انباشت النه های آنها به صورت یک مجموعه کامل طراحی شده تا بتوانند نیازهای
طبیعی خود را تامینکنند .اینها نیز معمارند ولی معمارنی طبیعی.
طی حدود 8/3میلیارد سال از آفرینش زمین ،طبیعت خود ،طراح و معمار نهایی است .طی این
مدت گیاهان و جوانوران توانسته اند با طراحی الزم بر مشکالت محیط زیست فائق آیند.
در زمینه خود معماری وساخت با وسایل ساختمان نیز معماران ومهندسین از عالم طبیعت بهره
گرفته اند که از آن جمله می توان به شکل مارپیچ داخلی نوعی صدف به نام کونوس که برای
طراحی خانه ها استفاده شده ،اشاره کرد.
17
Slide 18
بناها در معماری بیونیک یا معماری طبیعی یا با استفاده از مواد شکننده و نا پایدار ساخته
می شوند و یا از یک مکان طبیعی که در زمین یا صخره شکل گرفته استفاده می شده
است.یکی از این مکان های طبیعی ،غارها هستند .معماری غاری که معموال جنبه ای
ازمعماری مقابر ،است از عصر باستان وجود داشته و از بارزترین نمونه های این سبک
معماری می توان به معابر کاتوکومب رم و ناپل و مقابری در لبنان اشاره کرد.
کلیساهای سنگی در ارمنستان و نیز غارهای بسیار بزرگ مسکونی مکشوف در گورمه ترکیه و
ماترا در جنوب ایتالیا ،نیز از دیگر نمونه های این سبک معماری است .این بناها احتماال
چیزی شبیه به النه های بزرگ موریانه ها که هزاران موریانه را در خود جای می دهند ،
بوده اند.معماری گلی یا خاکی را نیز می توان یکی از شاخه های معماری طبیعی در نظر
گرفت .شهرهای قدیمی و تاریخی همچون صنعا در یمن یا ساختمانهای گلی دو گون در مالی
نمونه هایی از این سبک هستند .
18
Slide 19
به طور کلی از عوامل مهمی که در طبیعت وجود دارد وانسان برای ساخت بناهای خود از
آنها استفاده کرده است ،می توان به موارد زیر اشاره کرد :
پوسته یا جلد ساختار آراستن -انرژی
19
Slide 20
بیونیک در واقع شامل سه بخش است :
-1علم سیستم هایی که کار آنها از سیستم های زنده گرفته شده است (در ساختار و سیستم اصلی)
-2علم سیستم هایی که خصوصیاتی شبیه خصوصیات سیستم های زنده رادارند( .مکانیزم ها و
عناصر عملکردی)
-3علم سیستم هایی که از نظر ظاهر به سیستم های زنده شبیهند (دریافت های حس ی از نقطه نظر
فرم)
و در واقع هر محصول سه عنصر اصلی دارد:
ساختار مکانیزم -فرم
20
Slide 21
روابط عملکردی موجود با فرم و مواد به صورت زیر می باشد :
بررس ی رنگ:
ارتباط رنگ موجود زنده با محیط زیست ارتباط رنگ موجود زنده با خصوصیات رفتاری ارتباط رنگ موجود زنده با پیکره موجود زندهآنالیز عناصر اصلی موجود زنده و کاربرد آن در تجزیه و تحلیل طراحی
آنالیز فرم:
فرم پایه :نقاط ،سطوح و... فرم پیچیده :ترکیبات فرمی تعیین تناسبات و اندازه تعیین نسبت انحناها -تعیین زوایای بین راستاها
21
Slide 22
آنالیز مکانیزم:
مکانیزم ساده روابط سیستماتیک بین مکانیزم ها آنالیز رابطه ی فرم با سیستم و بالعکس سیستم با فرم آنالیز رابطه ی فرم با عملکردو بالعکس -آنالیز رابطه ی عملکرد با سیستم و بالعکس
22
Slide 23
روند طراحی بر اساس بیونیک یا بیو دیزاین را می توان به صورت زیر بیان کرد:
-1انتخاب موجود زنده (پدیده مور نظر در طبیعت)
جانوران گیاهان آغازیان ،تک سلولی ها -2شناسایی خصوصیات زیستی
محیط زندگی :شرایط محیط ،دما ،رطوبت ،فشار و صوت عکس العمل ها :منابع حیاتی ،سیستم های تنفس ی ،مواد غذایی خصوصیات فیزیکی :شرایط همزیستی ،سازگاری و ناسازگاری مستقیم و غیر مستقیم روابط سیستماتیک :آمار تجمعی و پراکندگی زیستی،شرایط خاص جغرافیایی -3شناسایی خصوصیات معماری
ساختار های داخلی روابط سیستماتیک پیکره اصلی موجود :عناصر میکرو و تناسبات هندس ی ،عناصر ماکرو ،مواد و نسبت ها23
Slide 24
پیشگامان معماری بیونیک
گرگ لین را می توان سردم دار نظریه ی جدید در مباحث بیونیک در معماری به شمار آورد او مایل
است آثاری خلق کند که همچون موجود زنده دارای گونه های متمایز و انعطاف پذیری همزیستی با
شرایط محیطی از لحاظ فرم با رنگ باشند .حرکتی که می توان گفت از همان ابتدای دهه ی
شصت آغاز شد .ولی به دلیل محدودیت های فنی تأثیر مشخص ی در آن سال ها از خود برجا
نگذاشت .یکی ار مشهورترین آثار این معمار خانه ی جنین گونه ی اوست که در سال 2000طراحی
کرد .خانه ی جنین گونه در مسیر تکامل خود نه تنها متأثر از داده های اولیه است ،بلکه مهم تر از
آن در روند ایجاد خود را با محل بنا ،سبک های رایج محلی ،شرایط اقلیمی ،مصالح ساختمانی و
برداشت محلی از زیبایی وفق می دهد .
24
Slide 25
در اینجا تأثیر دانسته های طبیعی را براین نظریه پرداز به خوبی مالحظه می کنیم .اگر جانداری
(برای نمونه خرس) موفق می شود در نقاط متفاوت و شرایط اقلیمی مختلف از قاره ی آسیا و
آمریکا تا قطب شمال نه تنها برنامه ی غذایی خود ،بلکه ساختار فیزیکی بدن و حتی رنگ و پوستش
را با شرایط وفق دهد ،چرا یک اثر معماری نتواند به چنین وفاقی دست یابد .در یکی از جذاب ترین
طرح های این معمار ،که برای ساختمان چند منظوره ی فرهنگی هنری "آی بیم" واقع در نیویورک
( )2002ارائه کرد ،امتزاج بیولوژی و آی بیم معماری را مجددا می بینیم .اجزای حباب گونه در
ساختار نما ،که لین به آن ها لقب "محفظه های فضایی" می دهد با کمک مارپیچ هایی از بدنه
ی ساختمان رشد می کنند .معمار طرحش را ارتباطی بین هنر و تکنیک می بیند .پوسته ی بنا نه تنها
به واسطه ی پیچیدگی و طریقه ی ایجاد و تکامل فرم هایش ،بلکه به واسطه ی قابلیت دگرگون
کردن نقوشش حائز اهمیت است .با این نما (یا پوسته) ی الکترونیکی بنا ،هنرمند با اثرش چون
رسانه ای تصویری به ارسال پیام به محیط می پردازد .حرکتی که با دنیای جانداران قابل قیاس
است.
معموال نمایشگاه ها به خوبی دغدغه های هنری معماران خود را نشان می دهند .نمایشگاه گرگ
لین ،که در پائیز 2003در موزه ی ماک شهر وین عرضه شد ،از این قاعده مستثنی نبود.
25
Slide 26
اولین چیزی که در بدو ورود نظر بیننده را به خود جلب می کرد تراریوم یا خاکزیدان نسبتا بزرگی
بود که در آن قورباغه های کوچک زنده ،که رنگ نقوش بدنشان خود را با شرایط محیطی تغییر
می دهند ،نگهداری می شدند .هم زمان سرتاسر کناره ی سمت راست سالن نمایشگاه را پرده ای
شفاف مجزا کرده بود که در پس آن گروهی از پروانه های زنده به نمایش گذاشته شده بودند .پس
از تراریوم قورباغه ها (طبیعت جاندار) معمار ظروف یوگند استیل (سنت) را به نمایش گذاشته بود
که فرم آن ها نیز از طبیعت الهام گرفته شده بود .پس از گذر از طبیعت جاندار و گذشته بود که
بیننده به کارهای معمار می رسید .بر روی دیوار مقابل پروانه ها فیلمی از رشد سطوح پیچیده ی
محفظه های فضایی به نمایش گذاشته شده بود و مدل های هنری و معماری چون سرویس قهوه و
چای آلس ی ( )2002و یا دروازه دنیا ( )2002هر کدام در گوشه ای زیر حفاظ شیشه ای ،که خود نیز
همانند گونه های مختلف یک جاندار (مثال پروانه) به یکدیگر شبیه بودند ولی یکسان نبودند،
عرضه شده بود .
26
Slide 27
نهایتا همه ی راه ها در انتهای سالن مجددا به دنیای موجودات زنده ختم می شد و هنرمند حلقه ی
افکارش را با آکواریومی که در آن چند عروس دریایی (نرم تنانی که توانایی خاص ی در وفق خود با
شرایط گوناگون دارند) شنا می کردند ،بسته بود .حلقه ای که در دنیای جانداران نیز به واسطه ی
ارجاع به خاک ،آب و هوا تکمیل شده بود .
لین سعی دارد مرزهای موجود معماری را پشت سر گذاشته ،در آغاز قرن بیست و یکم با امداد از
طبیعت جانداران قدم به سوی معماری ای بگذارد که در آن هیچ گونه ای چون دیگری نیست.
گونه هایی که خود را چون جانداران زنده به بهترین نحو ممکن از هر لحاظ با تصویر بهینه ی
مسکن وفق می دهند .آثار و نظرات لین گواهی می دهند که تفکراتش از نوآوری خاص ی برخوردارند
و مباحث معماری را متالطم کرده اند .نگاهی به عکس العمل بازدید کنندگان نمایشگاه و گفتگو با
آنان غرابت این معماری را در نظر اغلب مردم نشان می دهد .
کمتر کس ی است که بتواند خارج از فیلم های تخیلی ،زندگی در خیابانی مملو از خانه های چنین گونه
را متصور باشد .عالوه برآن ساخت این گونه طرح ها به دلیل یکتا بودن هریک از اعضایش ،به
ماشین آالت کامپیوتری و روش های تولید پیچیده ای چون دستگاه های برش لیزری یا جت برش
آبی احتیاج دارد .از لحاظ هنری نیز به سختی می توان ارزش خالقیت هنری این آثار را محک زده،
نوآوری واقعی معمار را از نتایج تصادفی و محاسبه شدۀ کامپیوتری مجزا کرد .
27
Slide 28
چارلی لوکوستون از دیگر پیشگامان عرصه ی معماری بیونیک کس ی است که ما را به تخته ی
طراحی طبیعت برمی گرداند تا به چگونگی معماری ،طراحی و مهندس ی و نظام موجود در معماری
طبیعت پی ببریم ،وی نقطه ی تمرکز معماران بیونیک را استفاده ی به جا از مواردی در طبیعت
میداند که موجب استحکام ساختمان و ایجاد تنوع و آرامش در فضا میشود.
28
Slide 29
اگر کمی عمیقانه بیاندیشیم ،درمی یابیم آنچه اکنون تحت عنوان معماری بیونیک به بحث در
مورد آن پرداخته ایم مقوله ایست که از آغاز زندگی انسان با او همراه بوده است! آیا معماری
بیونیک همان معماری طبیعی نیست که انسان اولیه را به سکونت در غارها کشانده است؟ بناها در
معماری بیونیک یا با استفاده از مواد شکننده و ناپایدار ساخته میشدند یا در دل یک حفره ی
طبیعی که در زمین یا صخره شکل گرفته بود .یکی از این مکانهای طبیعی ،غارها بودند.
معماری غاری که به طور عمده در قالب معماری مقابر جلوه کرده ،از عصر باستان وجود داشته و
به عنوان بارزترین نمونههای آن میتوان به مقبره کاتوکومب رم و ناپل و مقبرههای مصر و لبنان
اشاره کرد.
کلیساهای سنگی در ارمنستان و نیز غارهای بسیار بزرگ مسکونی مکشوف در گورمه ترکیه و ماترا در
جنوب ایتالیا نیز از دیگر نمونههای این سبک معماری هستند .این بناها احتماال چیزی شبیه به
النههای بزرگ موریانهها که هزاران موریانه را در خود جای میدهند ،بودهاند.
عالوه بر این معماری گلی یا خاکی را نیز میتوان یکی از شاخههای معماری طبیعی در نظر گرفت.
شهرهای قدیمی و تاریخی همچون صنعا در یمن یا ساختمانهای گلی دو گون در مالی نمونههایی از
این سبک هستند.
29
Slide 30
از گرمترین نقطه ی دنیا تا سردترین نقطه ،سعی در الهامگیری از طبیعت دیده میشود .در کلبههای
برگ و چوب بومیان آمازون ،بناهای کاهی اقوام مختلف آفریقایی یا در کلبههای اسکیموهای بومی
آالسکا و گریلند نیز الهام از طبیعت به وضوح دیده میشود.
یکی از اولین موارد استفاده از آفرینش های طبیعی را برای نوآوری در معماری در ابتدای نیمه ی دوم
قرن نوزدهم مشاهده می کنیم .متخصصان انگلیس ی در سال 1846برای نخستین بار موفق به
پرورش نوعی نیلوفر آبی عظیم در اروپا شدند که قطر برگ های آن به دو متر می رسید پاکستون،
معمار انگلیس ی تبار ،با دیدن استحکام برگ های این نیلوفر آبی به مطالعه ی قفسه بندی مدور و
ساختار شعاعی این گل پرداخت .حاصل این تفحص ابداع ساختار جدیدی برای سقف سبک
شیشه ای در معماری بود که در قصر کریستال نمایشگاه جهانی لندن در سال 1851عرضه و
موفق به جلب نظر منتقدان شد.
وارد دیگری چون همکاری و مطالعه ی بین رشته ای ساختار استخوان های ران انسان برای ساختن
سازه های سبک و مقرون به صرفه را نیز در قرن نوزدهم مشاهده می کنیم .
با شروع قرن بیستم (دوران پیش از مدرن) و سپس سال های ابتدایی مدرن کمابیش به تالش های
مشابهی برمی خوریم که البته بیشتر به صورت نظری باقی می مانند.
عالقه ی لوکوربوزیه به صدف داران و بررس ی ساختار این جانداران می تواند مثال مستند دیگری
در این زمینه باشد.
30
Slide 31
و همچنان طیف گسترده ای از اختراعات را در نیمه ی دوم قرن گذشته می بینیم که می توان آن ها
را زیر بیرق بیونیک جای داد .الهام از نقش پولک ها و ساختار پوست کوسه برای اختراع نوعی رنگ
هواپیما ،که نیروی اصطکاک هوا را به شدت کاهش می دهد ،فقط یک نمونه از دست آوردهای
مهندس ی این برخورد جدید بود .در زمینه معماری به اسامی معماران نام داری برمی خوریم که
همانند پاکستون برای نوآوری های خود به الهام از جانداران پرداخته اند .سقف نمایشگاه مونترال
1967اثر فرای اتو یا ایستگاه ته ژه وه 1967شهر لیون اثر سانتیاگو کاالتراوا ،که اولی ملهم از
تارهای مستحکم عنکبوت و دومی الهامی از بدن سبک پرنده است ،دو نمونه از انبوه طرح های اجرا
شده اند.
31
Slide 32
نمونه هایی از معماری بیونیک از گذشته تا حال
مرکز تجاری بیرمنگام ()ges selfrid
32
Slide 33
برج شهر عمودی
با افزایش جمعیت و با طراحی آسمان خراش ها شهر ها در جهت عمودی گسترش یافتند .این
ساختمان ها به علت محدودیت های تکنولوژیکی و طبیعت غیر انسانی خود پاسخ گوی نیازهای بشر
در شهرهای عمودی نبودند ،اما با ساخت بنای امپایر استیت (برج بیونیک) به ارتفاع 380متر شهر
عمودی بر اساس مدل های طبیعی از قبیل سبکی و استحکام استخوان های پرندگان ،انعطاف
پذیری ساختار سبزیجات و رشد بر اساس مدل طبیعی ساختار یک درخت وریشه های پراکنده ی آن
طراحی شد و بدین ترتیب به محدودیت های موجود در چنین شهر هایی پاسخ داده شد .مدل
ساختاری برج بیونیک عمدتأ از تحلیل عالی تغییرات ساختاری موجود در سبزیجات الهام گرفته می
شود که حد مرز ارتفاعی معمول را به طرز قابل توجهی افزایش می دهد .این بنا از ستون هایی
تشکیل شده که مانند آنچه در آوند گیاهان اتفاق می افتد وظیفه ی حمل و جابجایی ساکنان ،آب،
انواع مختلف سیاالت موجود و انرژی الزم برای کل مجموعه را بر عهده دارند .ساختار این ستون
ها با غشای نازک و پیچ و تاب خورده ای شکل گرفته و اطرافش با بتون های خاص پوشیده شده
که در نهایت به شکل کپسول در آمده است و باعث باال رفتن استحکام مجموعه و همچنین قابلیت
انعطاف در برابر بار غیر متمرکز و بی نظم فشار باد می شود .پوسته ی خارجی برج از آشیانه ی
پرندگان الهام گرفته شده و در عین رخنه پذیر بودن مستحکم نیز هست .این ویژگی اجازه می دهد
هوای طبیعی کنترل شده و نور وارد مجموعه شود .فوندانسیون شناور و سیستم ضد زلزله ی آن
نیز از خاصیت منحصر به فرد ریشه های درختان بزرگ الهام گرفته است.
33
Slide 34
خاویر جی پیروز و ماریا رزا سرورا ،دو معماراسپانیایی ،این سازه ی غول پیکر را بر اساس قوانین
حاکم بر طبیعت طراحی کرده اند .این دو معمار در ادامه ی پژوهش های خود در راستای آموختن
مسائلی چون انعطاف پذیری ،قابلیت سازگار شدن با محیط ،صرفه جویی انرژی و … از طبیعت
و نتیجتا” کشف و ساخت نمونه ی سازه ای جدید به نام ،Bio Structureبرج بیونیک را به
گونه ای طراحی کرده اند که تمام قسمت های آن ملهم از طبیعت باشد ،چراکه آنها اعتقاد دارند
طبیعت پاسخ تمام مشکالت را در خود دارد.
34
Slide 35
شهرک علوم وفنون
این بنا اثر سانتیاگو کاالتراوا با وسعتی بالغ بر 350هزار متر مربع در والنسیای اسپانیا قرار
دارد و شامل بخش های مختلفی از جمله آسمان نما ،موزه ی علوم ،ساختمان پارکینگ و
کاخ هنر است.
کاال تراوا می گوید :از آنجا که این سایت به دریا نزدیک است و والنسیا خشک ،تصمیم
گرفتم از آب به عنوان انعکاس دهنده ی معماری وبه عنوان عنصری شاخص در سایت
استفاده کنم .استخر های کم عمقی اطراف ساختمان را فرا گرفته اند .از جمله نکات
جالب توجه این بنا می توان به ورودی های بخش مترو و پل االمدا اشاره کرد .ارتفاع
سایبان های قسمت ورودی که به وسیله ی بازوهای هیدرولیکی قابل تنظیم است تا زمین
امتداد می یابد و چون ورودی در زیر زمین است باعث بسته شدن آن در مواقع ضروری می
شود .عالوه بر خصوصیات سازه ای ،در بخش آسمان نما از فرم چشم الهام گرفته شده
است.
35
Slide 36
برج فراز پل رابلینگ ( )ascent at robling bridgeاثر دانیل لیبسکیند
36
Slide 37
سیتی هال لندن
37
Slide 38
مکعب آبی سازه ای از جنس حباب
پروژه به شکل یک مکعب ساده و شفاف و سازه ی آن بسیار شبیه به اجنماع مولکول های آب و در
حقیقت آرایش پیچیده ای از اجزای حباب مانند است که به صورت یک مکعب بزرگ و حجیم
کریستالیزه شده اند.
این طرح از بین طرح های ارائه شده از 10کشور که اغلب معماران بزرگ و مطرح بین املللی طراحی
کرده بودند ،به مرحله دوم راه یافت و در آنجا توانست بر دو طرح دیگر یکی از چین و دیگری از
آمریکا طرح رافائل وینولی پیروز شود.
پوشش ساختمان از ماده شفافی به نام ETFEبرای پوشاندن سازه ی تشکیل دهنده ی مکعب آبی
از داخل و خارج استفاده شده است.
ETFEمخفف اتیل تترا فلوئورو اتیلن یکی از مشتقات فلوئور است.
در مجموع برای پوشش داخلی و خارجی ساختمان حدود صد هزار متر مربع ETFEمصرف شده
استETFE .دارای خواص شگفت آوری است .
38
Slide 39
دوام آن حدود 20سال بوده ،بسیار سبک وزن و عایق است و نور را به خوبی از خود عبور می دهد.
حجم یک پانل ساخته شده از این جنس حدود یک درصد پانل مشابه از جنس شیشه است.
این ماده ی پالستیکی بسیار محکم است و قابلیت مصرف مجدد دارد .در مقاسه با شیشه قابلیت
عبور امواج ماورا بنفش از آن بیشتر است و با هر بارش باران خود به خود تمیز می شود .همچنین
در مقایسه با شیشه عایق تر است و در برابر اثرات نور خورشید بسیار مقاوم است.
پروژه ی مکعب آبی محل برگزاری مسابقات شنا و سایر بازی های آبی در املپیک سال 2008پکن
بود.
در فرهنگ چینی یک اندیشه ی رایج وجود دارد .آسمان گرد و زمین مربع شکل است این ایده
دربسیاری از طرح های معماری و طراحی شهری چین به کار گرفته شده است.
39
Slide 40
برج کاکتوس
این برج بزرگترین کاکتوس بتنی جهان می باشد .نکته ی مهم این برج شکل دادن بتن به گونه ای
است که حتی خلل و فرج کاکتوس نیز در آن رعایت شده است .با این که برج از لحاظ بخش
تکنولوژی خیلی قوی نیست ،اما تاثیری که در کاهش دی اکسید کربن در محیط اطرافش می
گذارد ،قابل توجه و یک امتیاز برای آن محسوب می شود.
40
Slide 41
برج چند منظوره در شهر ماملو سوئد _تندیس گرایانه_ملهم از تندیس بدن انسان
این برج معروف به پیکره ی مارپیچ که اثری از معمار بزرگ سانتیاگو کاالتراوا می باشد 190
متر ارتفاع دارد واز بتون و فوالد ساخته شده است .طرح برج حالت تندیس گونه ای دارد و
از مقطع تا باال ترین قسمت 90درجه چرخیده وهر طبقه به صورت قطعه ای مجزا طراحی
شده است .ایده ی اولیه ی طرح ملهم از ستون فقرات انسان بوده و این اثر را در جرگه
بیونیک چرخش ی قرار می دهد.
41
Slide 42
ساختمان فرودگاه کانسای ژاپن که سقف موجدار آن شبیه موج دریاست
42
Slide 43
استادیوم املپیک مونیخ
از لحاظ ساختار و شکل کلی ،بنای استادیوم املپیک مونیخ قابل توجه است .ایده ی اصلی معماران
استادیوم ،هرتزوگ و دمورن ،سنتشکنی در شیوه ی طراحی رایج استادیومهای ورزش ی بود که در
این میان شیوه ی پوشش سقف و گاه خودنمایی سازه ی آن به عنوان ویژگی منحصربه فرد
استادیوم تنها بخش ی از معماری آن را شکل میدهد.
در خصوص فضای داخلی استادیوم نیز اولین مساله مورد توجه آنها ،ایجاد نزدیکترین رابطه و
هیجان ممکن میان بازیکنان و تماشاگران فوتبال بود؛ فضایی که هرتزوگ و دمورن آن را به
تئاترهای کلوب شکسپیری یا دهانه ی آتشفشان (به سبب وجود حرارت و التهاب ناش ی از گدازهها)
تشبیه میکنند .زمانی که استادیوم طی یک مسابقه مملو از تماشاگر است ،در این صورت است که
معماری به کنار رفته و تماشاگران و بازیکنان برای تجربهای از جنس هیجان به جزیی از بنا تبدیل
میشوند.
43
Slide 44
سخن آخر
آنچه مسلم است مسوولیت ناپذیری در برابر طبیعت منجر به بروز انواع تنش های مختلف برای
انسان امروز شده است .معماری به مرور زمان به بحر معلقی تبدیل می شود که اصیل ترین و
اساس ی ترین تکیه گاه خود (طبیعت) را از کف داده است .به راستی آیا زمان آن نرسیده است که
کرس ی های تئوری پردازی در خصوص آشتی میان طبیعت و معماری فعال شوند و برای نجات روانی
انسان معاصر به طبیعت نگاهی دوباره داشته باشیم و به عزم جبران بی مهری های تاریخی بسیاری
که به وی کردیم بپاخیزیم؟
به موازات همه گفته ها باید اضافه کنیم با وجود آن که امروزه سبک معماری بیونیک گسترش
فراوان یافته و استقبال از آن در سراسر جهان رو به افزایش است ولی باید به طور کلی به این
مسئله توجه داشت که پیاده کردن جز به جز از اجزای طبیعت و محیط زیست اطراف برای هر
پروژه ای کار ساده ای نیست و باید کلیه مسائل جغرافیایی ،آب و هوایی ،اقتصادی و ...را در نظر
گرفت.
44
Slide 45
منابع
مقاله ی معماری بیونیک جواد ایرجی ،دانشجوی کارشناس ی معماری دانشگاه آزاد اسالمی واحد تبریز
مقاله ی محمد جدیری عباسیعضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهر
پایان نامه ی کارشناس ی با موضوع کفش و بیونیک زنبور (دانشکده ی هنر و معماری)
سایت تکین طرح
سايت کافه دیزاین
سايت معماری ایران و جهان
وبالگ اختصاص ی نینا شاهرخی
سايت مرجع دانش
وبسایت تخصص ی معماری
سایت علمی دانشجویان ایران_ ثمین صبور
Bionic Towers official website
Architecture-aconcise history/By:christoph Hocker
)Shargian E.N(electronic-News paper
Kamelia-1984
Bionic Towers official website
Archnews.com
45
فهرست مطالب
واژه بیونیک
علم بیونیک
رابطه بیونیک و سیبرنتیک
مهندس ی خالقیت بیونیکی
علم بیونیک در معماری
معماری بیونیک ()Bionic architecture
پیشگامان معماری بیونیک
نمونه هایی از معماری بیونیک از گذشته تا حال
سخن آخر
منابع
1
Slide 2
واژه بیونیک
واژه بیونیک از دو لغت التین Bio+nicتشکیل یافته است که در آن Bioمأخذی از زبان یونانی
به معنای "زیست" و "حیات" است و حروف nicپسوند شبیه ساز هستند به معنای "مثل" و
"مانند" .
بیونیک در لغت نامه به معنای "زیستار شناختی" یا "به کارگیری اندام های ساختگی طبیعت" است .
محققان با تلفیق دو واژه بیولوژی و تکنیک ،علم بیونیک را به عنوان دانش ی که مسایل فنی را از
راه های زیستی حل می کند ،بنا نهاده اند .اگرچه لغات Biognosis
,Biomimetics,Biomimicryو Biomechanicنیز در زمینه ارتباط طبیعت با دانش
بشری هستند لیکن واژه بیونیک بیشتر گویای ارتباط بین طبیعت و طراحی محصول است .
واژه بیونیک نخستین بار در سال 1959توسط جک ای.استیل امریکایی به کار برده شد.تعریف وی از
بیونیک بسیار ساده بود :بیونیک علم سیستمهایی است که شالوده سیستمهای زنده است .بیونیک
عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سیستمهای زنده برای حل مسائل فنی .به بیانی دیگر الهام
یابی فنی از ساختمان ها ،رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران ،موضوع این علم است.
2
Slide 3
علم بیونیک
بیونیک یا علم بررس ی نظام حیات جانداران امروزه به عنوان یکی از سه علم برتر جهان معرفی
گردیده است .اگرچه خود بیونیک هنوز علمی نوپاست اما فعالیت بیونیک دانان را که همواره در
جستجوی یک الگوی زنده برای توجیه هر پدیده هستند ،می توان در حوزه ی علوم کاربردی مطرح
کرد .
قرن هاست که بشر در رابطه تنگاتنگ با طبیعت به سر برده و برای تولید مایحتاج خود از آن الهام
می گیرد .بیونیک فرآیند طراحی و مهندس ی نوین بر اساس سامانه های موجود در طبیعت است .
اساسا پیوند میان سیستمهای طبیعی و ساختارهای مصنوعی ساخته دست بشر به این دلیل دارای
اهمیت است که پویایی موجود در طبیعت لزوما سامانه های آن را به سوی بهینه سازی و اثر
گذاری بیشتر پیش می برد .می توان فرض کرد که هر جانداز کنونی کره زمین محصول نهایی دوهزار
میلیون سال تکامل است .در این فاصله زمانی بسیار زیاد طبیعت هر آنچه را که با هدف ویژه اش
سازگاری نداشته به طرز بی رحمانه ای از بین برده است .از این تجربه بزرگ می توان در ساخت
ماشین هایی که در حالتی شبیه موجود زنده کار می کنند استفاده کرد .
3
Slide 4
دلیل دیگری که اهمیت استفاده از علم بیونیک را گوشزد می کند نظام سعی و خطا در
دانش بشر و عاری بودن طبیعت از خطاهای موجود در دانش بشر است .در مرحله بعد نیز
نیاز بشر به ارتباط مستمر با طبیعت نظام محصوالت ساخته دست وی را بیش از پیش به
سوی نظام های طبیعی و سازگار با آن سوق می دهد .در حقیقت می توان نیاز بشر به
پیروی از طبیعت را برای حل مشکالت طراحی محصوالتش یک نیاز واقعی و اجتناب ناپذیر
دانست .
بیونیک علم سیستم هایی است که شالوده آن ها بر اساس خصوصیات سیستم های زنده
است و دربرگیرنده کار همه متخصصانی است که تالش دارند برای حل مشکل فنی خود از
دانسته های طبیعت الهام بگیرند .از این تعریف چنین بر می آید که بیونیک همیشه با ما
بوده و بسیاری از پژوهشگران پیش از آن که بیونیک به این نام معروف شود آن را به کار
می گرفته اند .
4
Slide 5
به موازات بیونیک ،بیومیکس را می توان نام برد که به معنای تقلید از طبیعت است و در آن بیشتر
به استفاده از مکانیزم های رایج در طبیعت در ساختار محصوالت تأکید شده است .
علم بیونیک صرفا به تقلید از ساختارهای بیولوژیک نمی پردازد بلکه کاربرد مکانیزم ها به عنوان
ابزار بیشتر مورد توجه آن است .به عنوان نمونه در علم کامپیوتر ،سایبرنتیک سعی می کند تا
بازخوردها را مدلسازی کرده و مکانیزم های اصیل و هوشمند رفتار طبیعت را کنترل نماید در حالی
که هوش مصنوعی سعی دارد تا کاربرد هوش را مورد توجه قرار دهد و از نتیجه نهایی آن چشم می
پوشد .
5
Slide 6
رابطه بیونیک و سیبرنتیک
سیبرنتیک علم کنترل ارتباط در حیوان و ماشین است .بیونیک و سیبرنتیک با روش کار
مشابه ولی در جهت عکس یکدیگرند.
متخصص سیبرنتیک مدل را به منظور توضیح سیستم زنده به کار می برد و نظراتی برای
ازمایش های زیستی در ان کسب می کند اما متخصص بیونیک از روی خبر حاصل از
سیستم طبیعی و یا از نظریات جدیدی که از مدل گرفته شده یا از انچه که درباره کارهای
سیستم زنده دانسته است ماشین می سازد.
بیونیک از مبدلها و یا از گیرنده های طبیعی هم چیز هایی آموخته است به طوری که
حساسیتهای گیرنده های طبیعی یا گیرنده هایی که در بدن موجودات زنده یافت می شود
اغلب مایه شگفتی است.
6
Slide 7
مثال :
مار زنگی مکانیسم حس مادون قرمز بسیار حساس ی دارد که در حفره ای بین سوراخ بینی و چشم او
قرار دارد .این اندام به قدری حساس است که در برابر یک هزارم درجه تغییر دمای سطحی واکنش
نشان می دهد و این مقدار برای مار از نظر اینکه وجود حیوان دیگری را حس کند کافی است.
آشکارگرهای گرما در پوست ادمی فقط می توانند به یک دهم درجه تغییر دمایی پاسخ دهند بد
نیست که بدانید در یک سانتی متر مربع پوست کف دست انسان 3عدد گیرنده حساس به گرما
وجود دارد در حالی که در همین اندازه سطح در قسمت سر مار زنگی 150000عدد گیرنده حساس به
گرما وجود دارد.اما انسانها با استفاده از این مکانیسم طبیعی مکانیسم حس ی مادون قرمزی ساخته
اند که حساسیت ان صد هزار بار بیشتر از مادون قرمز مار زنگی است و از آن در جنگ جهانی دوم
توسط املانی ها در تیر اندازی به هنگام تاریکی شب استفاده می شده است.
7
Slide 8
مثال :
از سامار(میوه فندق بالدار)درخت افرا در ساخت نوعی هلیکوپتر الگو برداری شده است به این
صورت که به طور طبیعی در درخت افرا میوه به صورت دوتایی (دی سامار)به زاویه خاص با دو
بال متقابل هم به ساقه دیده می شود.این مجموعه پس از جدا شدن از گیاه مدتی در هوا می
چرخد مثل حرکت دو پره متقابل باالی هلیکوپتر را در همین حال با جریان باد از این طرف به ان
طرف می رود تا باالخره بر زمین می افتد.
این پدیده ذهن دانشمندان را برای نخستین بار به ساختن وسیله ای معطوف نمود که بتواند به
همین سان عمل کند.این عطف توجه سرانجام اساس ساختمان نوعی هلیکوپتر را فراهم
ساخت.اکنون با دقت در خصوصیات شکلی و حرکتی انواع سامارها تغییرات صنعتی تازه ای در
ساخت پره هلیکوپتر های جدید حاصل شده است.
8
Slide 9
مثال :
تائید این موارد معموال امکان پذیر نیست اما دو پژوهشگر ژاپنی برای پی بردن به اسرار نهفته
آزمایشهایی را در گربه ماهیها انجام داده اند که جواب هم مثبت بوده است.
گربه ماهی ها توسط گیرنده های حس ی بسیار قوی در برابر تغییرات بسیار جزئی میدان الکتریکی
پیرامونشان واکنش نشان می دهندو در بعض ی از ماهیها گیرنده های بسیار وجود دارد که بیشتر
انرژی الکترومانیتیک را حس می کنند تا انرژی الکتریکی را.امروزه دانشمندان جهان به ویژه
دانشمندان ژاپنی در حال ساخت دستگاههای پیش بینی کننده زلزله هستند.
9
Slide 10
مهندس ی خالقیت بیونیکی
مهندس ی خالقیت بیونیکی عبارت از فرایند خالق الگو برداری یا الهام گیری از ساختارها و
نظام های گوناگون طبیعت و موجودات زنده برای ایجاد ایده ها و طرح های جدید و ابداع
و اختراع و نوآوری می باشد .این روش به دانشمندان برای حل مشکالت تکنیکی کمک می
کند .مهندس ی خالقیت بیونیکی یک نوع مهندس ی خالقیت و نوآوری پیشرفته است که در
مورد عملکردهای نظام های زیست شناختی در زمینه های مختلف مهندس ی پژوهش می
کند.
10
از زمان ظهور حیات بر روی کره زمین طبیعت و ساختارها و نظام های زیست شناختی در
حل مسائل مهندس ی نقش داشته است .طراحی و عملکرد گیاهان و جانوران در فرایند
تکاملی طی میلیون ها سال بهینه شده است .این الگوها که در زمان های طوالنی به وقوع
پیوسته به راحتی مورد استفاده جهان آشفته مهندس ی قرار نمی گیرد .به همین دلیل برای به
دست آوردن راه حل های بهتر از طبیعت باید تالش کرد .معیارهای زمان ممکن است
متفاوت باشد اما اهداف و اجبار های طراحی کردن بسیار مشابه است .توجه به عملکرد با
ارزش ،بهینه سازی و بهبود کیفیت همه و همه موجب فشار در طراحی ها می گردند.
بنابراین تعجب آور نیست که بشر معموال ساختارهای زیست شناختی را تحسین کرده و
اغلب از آنها الهام گرفته و از این الهام گیری برای مهندس ی و برنامه ریزی استفاده نموده
است.
Slide 11
با گذشت سال های متمادی و با پیشرفت علم ،درخت دانش انسانی پربارتر شده است.
صد سال پیش مباحث ترمودینامیک ،نور و الکتریسته با هم تمامی علم فیزیک را تشکیل
می داده اند .ولی امروزه هیچ کس نمی تواند ادعا کند که همه چیز را درباره نور می داند.
بین فیزیک دانان متخصص نور که روی پارامترهای عدس ی دوربین کار می کنند و پژوهش
گری که با نور لیزر آزمایش انجام می دهد شکاف بزرگی به وجود آمده است .هر روزه
تقسیم بندی علوم به موضوع های جدید ادامه پیدا می کند چون بر تعداد پژوهش گران و
محققانی که به بررس ی موضوع های بیشتر و تازه تر می پردازند ،مرتبا افزوده می شود و
بدین ترتیب یک روش تخصص گرایی در جهان گسترش پیدا کرده است .حال این سؤال
ایجاد می شود که آیا افراط در تخصص ثمرات خوبی به همراه دارد یاپیشرفت صنعت را
به مخاطره می اندازد؟ آیا بهتر نیست دانش ی که از علوم تخصص ی به دست می آید به
وسیله ای گسترش یافته و به صورت یک دانش عمومی درآید؟ در این رابطه و برای کاربرد
بهترتحقیقات ،علوم رابط یا بین رشته ای از نیمه دوم قرن بیستم پا به عرصه حضور
گذاشتند و در حوزه این علوم بین رشته ای شرایط مناسبی برای تداخل اندیشه ها و
تخصص ها فراهم آمده که موجب پیشرفت پژوهش ها می گردد .در این رابطه یکی از این
علوم بین رشته ای بیونیک می باشد که با تداخل اندیشه های زیست شناسان و مهندسان
پیشرفت های چشم گیری در عرصه تمام علوم به دست آورده و منجر به بهبود و سازگاری
بشری
است.
شده
طبیعت
با
صنایع
و
انسان
بهتر
11
Slide 12
12
اهمیت زیاد بیونیک به دلیل بین رشته ای بودن آن می باشد .در این زمینه محققان از استخراج
ایده های زیست شناس ی و طبیعت و به کار بردن آنها برای راه حل های مهندس ی تمام علوم سود می
جویند .به طور کلی مهندس کس ی است که توانائی استخراج عملکرد ماکزیمم با هزینه مینیمم را از
موادی که در دسترس دارد ،داشته باشد و یک طرح مناسب برای رسیدن به هدف ارائه کند در
صورتی که مهندسان اغلب به وسیله برچسب هایی که خودشان می سازند محدود شده اند .ولی در
طبیعت مرزهای بین مواد و ساختارها از بین رفته است و مطالعه سیستم های بیولوژیکی به منظور
درک جنبه های طراحی برای هدف های مورد نیاز مفید واقع می شود .دلیل اصلی موارد ذکر شده
این می باشد که ساختارهای بیولوژیکی اغلب چند عملکردی هستند به همین دلیل است مهندس ی
خالقیت بیونیک به عنوان یکی از راهکارهای نوین حل مسئله های مهندس ی ارائه شده و راهبردهای
طور
گردد.
می
استفاده
مستمر
به
آن
در سال های جدید نیز الگوگیری های زیادی از طبیعت انجام شده است .در سال 1927مهندس
سویس ی ،جورج د مسترال George de Mestralمتوجه شد که دلیل چسبیدن گیاه
Cocklebursبه پوستین او ،هزاران قالب کوچکی بود که هر جوانه گیاه را پوشانده است .او
هشت سال صرف کرد و ( Velcroکف پوش و قالب های چسبنده) را مشابه قالب های این
گیاه ابداع نمود.
در حال حاضر نیز کنفرانس ها ،همایش ها و سمینارهای متعددی در این زمینه برگزار می شود که
می توان به کنفرانس Design & Natureاشاره نمود که هرساله در یکی از کشورهای جهان
برگزار می شود و در این کنفرانس متخصصان علوم مختلف ازجمله بیولوژی ،الکترونیک،
کامپیوتر ،ریاض ی ،فیزیک و ...در رابطه با این علم به بحث و تبادل نظر می پردازند.
Slide 13
مهندس ی خالقیت بیونیکی ،استخراج برترین راهکارهای خالق از طبیعت
بیونیک ( )Bionicsرا در ارتباط با مسائل و راهکارهای متنوعی که استفاده می شود تعریف نموده
اند .عده ای بیونیک را کاربرد اصول بیولوژیکی برای مطالعه و طراحی سیستم های مهندس ی به ویژه
سیستم های الکترونیکی می داند و طبق تعریف جانین بنیوس نویسنده کتاب ،Biomimicry
بیونیک علم مطالعه مدل های طبیعت و الهام گیری از این طرح ها و فرایندها برای رفع مشکالت
انسانی است .البته مفهوم الهام گیری باید از کپی سازی از طبیعت به طور ساده تشخیص داده
شود .این مسئله بسیار مهم است که باید مشکل را از دید مهندس ی بررس ی کرده و سپس ایده از
طبیعت اتخاذ گردد که این موضوع به پیشرفت و توانائی مهندس ی بیونیک کمک می کند.
گروهی از متخصصان علوم مختلف بیونیک را علم استفاده از نتایج تکاملی بیولوژی می دانند .آنها
بر این عقیده اند که وظیفه بیونیک بررس ی فرایندها و ساختارهای بیولوژیکی و سنتز مواد برای
طراحی های آینده است ایده بیونیک بر این حقیقت استوار می باشد که تکامل به طور مداوم در
طبیعت در حال انجام است و تکنولوژی های حیات بهترین حالت و نظم را با یکدیگر دارند به همین
جهت الزم است برای تکنولوژی های مدرن از حالت های تکاملی حیات الگو برداری شود.
13
Slide 14
متخصصان دیگری بیونیک را هنر به کار گرفتن دانش سیستم های زنده برای حل مسائل فناورانه
می دانند و هدف از علم بیونیک تولید ماشین ها و مواد پیچیده تر به وسیله تقلید از طبیعت
تعریف نموده اند .آنها معتقدند طبیعت بدون ایجاد آلودگی محصوالتی تولید می کند که از لحاظ
کاری بسیار بهتر از تولیدات دست ساز بشر عمل می کنند .برای مثال در مقیاس برابر ،استخوان
سخت تر از فوالد است .دلیل این مهم چیست؟ قسمتی از پاسخ این سوال به فرم مهندس ی عالی آن
ولی دالیل کلیدی آن که دقیق تر است -در سطح مولکولی بر می گردد .گیت Gatesدر اینزمینه می گوید :موفقیت ارگانیسم های زنده به طراحی و تقارن کوچک ترین اجزاء آن بر می گردد.
14
Slide 15
به طور کلی بیونیک ،الگو گیری ،الهام گیری و استخراج راه حل های خالق مسائل و ایده
های نوآورانه از طبیعت می باشد و آن راه تازه ای است که به مسائل موجودات زنده و
ماشین ها از طریق گردآوری پژوهش های زیست شناسان ،روان شناسان ،ریاض ی دانان،
مهندسان و ...می نگرد .بیونیک محدود به رشته خاص نمی باشد بلکه برای دامنه گسترده
ای از مسائل قابل اجرا است .این علم ماحصل گردهم آوری فعالیت های تحلیلی زیست
شناسان و تالش های سازنده مهندسان می باشد .بیونیک رفتار مکانیسم های زنده را به
طور منظم بررس ی می کند به نحوی که اصول کشف شده از این مطالعه را می توان در
سیستم های دست ساز بشر استفاده نمود.
در دهه های اخیر عالقه زیادی به تقلید از طبیعت گسترش پیدا کرده است و بسیاری طرح
ها از طبیعت مشتق شده که برای پیشرفت صنایع از آنها استفاده می شود .این الهام گیری
ها ،اندیشه ها ،خط تولیدات و استراتژی بازاریابی را تغییر می دهند به همین دلیل است که
شرکت ها به الگوهای طبیعت اهمیت داده و بدین وسیله کاالی جدیدی به مشتریان ارائه
می کنند .اهمیت این موضوع به این دلیل است که درس های گرفته شده از طبیعت به
طور دقیق ظرفیت تکمیل کردن نیازهای انسانی را دارند و به توسعه یک دید جدید در
طراحی کمک می کنند.
15
Slide 16
علم بیونیک در معماری
در زمینه بیونیک و معماری ،معماری بیونیک علمی است که به الهام یابی فنی از ساختمان ها ،
رفتارها و ارتباطات گوناگون عالم جانداران می پردازد .چارلی لوکستون از پیشگامان عرصه معماری
بیونیک نقطه تمرکز معماران بیونیک را استفاده به جا از مواردی در طبیعت می داند که موجب
استحکام ساختمان و ایجاد تنوع و آرامش در فضا می شود .
روح بخشیدن به فضا یکی از تمایالت معماری بیونیک است که طراحان این رشته با توجه به
قدرت سازه برای تنفس ( زنده نمایی ) ،با کمک خطوط مستقیم یا منحنی خالص و القاء آهسته
تمامیت سازه به آن دست پیدا می کنند .به عبارتی مهمترین چیز برای معماری بیونیک آن است که
ساختمان بتواند زنده بودن خود را القا کند .
16
Slide 17
معماری بیونیک ()Bionic architecture
عنکبوت ها با طراحی و بافتن ریسمان هایی که به استحکام پوالد هستند ،برای خود آشیان هایی
می سازند ،زنبورها با رعایت کلیه قوانین هندس ی ،پناهگاهی امن و مطمئن برای خود طراحی می
کنند.
موریانه ها خانه های خود را در بیابان ها در هوایی بسیار گرم می سازند و تالش می کنند با کندن
راه هایی پیچیده در خاک ،سیستم گرمایی و تهویه داخل النه های خود را خنک و متعادل نگه
دارند.خاک انباشت النه های آنها به صورت یک مجموعه کامل طراحی شده تا بتوانند نیازهای
طبیعی خود را تامینکنند .اینها نیز معمارند ولی معمارنی طبیعی.
طی حدود 8/3میلیارد سال از آفرینش زمین ،طبیعت خود ،طراح و معمار نهایی است .طی این
مدت گیاهان و جوانوران توانسته اند با طراحی الزم بر مشکالت محیط زیست فائق آیند.
در زمینه خود معماری وساخت با وسایل ساختمان نیز معماران ومهندسین از عالم طبیعت بهره
گرفته اند که از آن جمله می توان به شکل مارپیچ داخلی نوعی صدف به نام کونوس که برای
طراحی خانه ها استفاده شده ،اشاره کرد.
17
Slide 18
بناها در معماری بیونیک یا معماری طبیعی یا با استفاده از مواد شکننده و نا پایدار ساخته
می شوند و یا از یک مکان طبیعی که در زمین یا صخره شکل گرفته استفاده می شده
است.یکی از این مکان های طبیعی ،غارها هستند .معماری غاری که معموال جنبه ای
ازمعماری مقابر ،است از عصر باستان وجود داشته و از بارزترین نمونه های این سبک
معماری می توان به معابر کاتوکومب رم و ناپل و مقابری در لبنان اشاره کرد.
کلیساهای سنگی در ارمنستان و نیز غارهای بسیار بزرگ مسکونی مکشوف در گورمه ترکیه و
ماترا در جنوب ایتالیا ،نیز از دیگر نمونه های این سبک معماری است .این بناها احتماال
چیزی شبیه به النه های بزرگ موریانه ها که هزاران موریانه را در خود جای می دهند ،
بوده اند.معماری گلی یا خاکی را نیز می توان یکی از شاخه های معماری طبیعی در نظر
گرفت .شهرهای قدیمی و تاریخی همچون صنعا در یمن یا ساختمانهای گلی دو گون در مالی
نمونه هایی از این سبک هستند .
18
Slide 19
به طور کلی از عوامل مهمی که در طبیعت وجود دارد وانسان برای ساخت بناهای خود از
آنها استفاده کرده است ،می توان به موارد زیر اشاره کرد :
پوسته یا جلد ساختار آراستن -انرژی
19
Slide 20
بیونیک در واقع شامل سه بخش است :
-1علم سیستم هایی که کار آنها از سیستم های زنده گرفته شده است (در ساختار و سیستم اصلی)
-2علم سیستم هایی که خصوصیاتی شبیه خصوصیات سیستم های زنده رادارند( .مکانیزم ها و
عناصر عملکردی)
-3علم سیستم هایی که از نظر ظاهر به سیستم های زنده شبیهند (دریافت های حس ی از نقطه نظر
فرم)
و در واقع هر محصول سه عنصر اصلی دارد:
ساختار مکانیزم -فرم
20
Slide 21
روابط عملکردی موجود با فرم و مواد به صورت زیر می باشد :
بررس ی رنگ:
ارتباط رنگ موجود زنده با محیط زیست ارتباط رنگ موجود زنده با خصوصیات رفتاری ارتباط رنگ موجود زنده با پیکره موجود زندهآنالیز عناصر اصلی موجود زنده و کاربرد آن در تجزیه و تحلیل طراحی
آنالیز فرم:
فرم پایه :نقاط ،سطوح و... فرم پیچیده :ترکیبات فرمی تعیین تناسبات و اندازه تعیین نسبت انحناها -تعیین زوایای بین راستاها
21
Slide 22
آنالیز مکانیزم:
مکانیزم ساده روابط سیستماتیک بین مکانیزم ها آنالیز رابطه ی فرم با سیستم و بالعکس سیستم با فرم آنالیز رابطه ی فرم با عملکردو بالعکس -آنالیز رابطه ی عملکرد با سیستم و بالعکس
22
Slide 23
روند طراحی بر اساس بیونیک یا بیو دیزاین را می توان به صورت زیر بیان کرد:
-1انتخاب موجود زنده (پدیده مور نظر در طبیعت)
جانوران گیاهان آغازیان ،تک سلولی ها -2شناسایی خصوصیات زیستی
محیط زندگی :شرایط محیط ،دما ،رطوبت ،فشار و صوت عکس العمل ها :منابع حیاتی ،سیستم های تنفس ی ،مواد غذایی خصوصیات فیزیکی :شرایط همزیستی ،سازگاری و ناسازگاری مستقیم و غیر مستقیم روابط سیستماتیک :آمار تجمعی و پراکندگی زیستی،شرایط خاص جغرافیایی -3شناسایی خصوصیات معماری
ساختار های داخلی روابط سیستماتیک پیکره اصلی موجود :عناصر میکرو و تناسبات هندس ی ،عناصر ماکرو ،مواد و نسبت ها23
Slide 24
پیشگامان معماری بیونیک
گرگ لین را می توان سردم دار نظریه ی جدید در مباحث بیونیک در معماری به شمار آورد او مایل
است آثاری خلق کند که همچون موجود زنده دارای گونه های متمایز و انعطاف پذیری همزیستی با
شرایط محیطی از لحاظ فرم با رنگ باشند .حرکتی که می توان گفت از همان ابتدای دهه ی
شصت آغاز شد .ولی به دلیل محدودیت های فنی تأثیر مشخص ی در آن سال ها از خود برجا
نگذاشت .یکی ار مشهورترین آثار این معمار خانه ی جنین گونه ی اوست که در سال 2000طراحی
کرد .خانه ی جنین گونه در مسیر تکامل خود نه تنها متأثر از داده های اولیه است ،بلکه مهم تر از
آن در روند ایجاد خود را با محل بنا ،سبک های رایج محلی ،شرایط اقلیمی ،مصالح ساختمانی و
برداشت محلی از زیبایی وفق می دهد .
24
Slide 25
در اینجا تأثیر دانسته های طبیعی را براین نظریه پرداز به خوبی مالحظه می کنیم .اگر جانداری
(برای نمونه خرس) موفق می شود در نقاط متفاوت و شرایط اقلیمی مختلف از قاره ی آسیا و
آمریکا تا قطب شمال نه تنها برنامه ی غذایی خود ،بلکه ساختار فیزیکی بدن و حتی رنگ و پوستش
را با شرایط وفق دهد ،چرا یک اثر معماری نتواند به چنین وفاقی دست یابد .در یکی از جذاب ترین
طرح های این معمار ،که برای ساختمان چند منظوره ی فرهنگی هنری "آی بیم" واقع در نیویورک
( )2002ارائه کرد ،امتزاج بیولوژی و آی بیم معماری را مجددا می بینیم .اجزای حباب گونه در
ساختار نما ،که لین به آن ها لقب "محفظه های فضایی" می دهد با کمک مارپیچ هایی از بدنه
ی ساختمان رشد می کنند .معمار طرحش را ارتباطی بین هنر و تکنیک می بیند .پوسته ی بنا نه تنها
به واسطه ی پیچیدگی و طریقه ی ایجاد و تکامل فرم هایش ،بلکه به واسطه ی قابلیت دگرگون
کردن نقوشش حائز اهمیت است .با این نما (یا پوسته) ی الکترونیکی بنا ،هنرمند با اثرش چون
رسانه ای تصویری به ارسال پیام به محیط می پردازد .حرکتی که با دنیای جانداران قابل قیاس
است.
معموال نمایشگاه ها به خوبی دغدغه های هنری معماران خود را نشان می دهند .نمایشگاه گرگ
لین ،که در پائیز 2003در موزه ی ماک شهر وین عرضه شد ،از این قاعده مستثنی نبود.
25
Slide 26
اولین چیزی که در بدو ورود نظر بیننده را به خود جلب می کرد تراریوم یا خاکزیدان نسبتا بزرگی
بود که در آن قورباغه های کوچک زنده ،که رنگ نقوش بدنشان خود را با شرایط محیطی تغییر
می دهند ،نگهداری می شدند .هم زمان سرتاسر کناره ی سمت راست سالن نمایشگاه را پرده ای
شفاف مجزا کرده بود که در پس آن گروهی از پروانه های زنده به نمایش گذاشته شده بودند .پس
از تراریوم قورباغه ها (طبیعت جاندار) معمار ظروف یوگند استیل (سنت) را به نمایش گذاشته بود
که فرم آن ها نیز از طبیعت الهام گرفته شده بود .پس از گذر از طبیعت جاندار و گذشته بود که
بیننده به کارهای معمار می رسید .بر روی دیوار مقابل پروانه ها فیلمی از رشد سطوح پیچیده ی
محفظه های فضایی به نمایش گذاشته شده بود و مدل های هنری و معماری چون سرویس قهوه و
چای آلس ی ( )2002و یا دروازه دنیا ( )2002هر کدام در گوشه ای زیر حفاظ شیشه ای ،که خود نیز
همانند گونه های مختلف یک جاندار (مثال پروانه) به یکدیگر شبیه بودند ولی یکسان نبودند،
عرضه شده بود .
26
Slide 27
نهایتا همه ی راه ها در انتهای سالن مجددا به دنیای موجودات زنده ختم می شد و هنرمند حلقه ی
افکارش را با آکواریومی که در آن چند عروس دریایی (نرم تنانی که توانایی خاص ی در وفق خود با
شرایط گوناگون دارند) شنا می کردند ،بسته بود .حلقه ای که در دنیای جانداران نیز به واسطه ی
ارجاع به خاک ،آب و هوا تکمیل شده بود .
لین سعی دارد مرزهای موجود معماری را پشت سر گذاشته ،در آغاز قرن بیست و یکم با امداد از
طبیعت جانداران قدم به سوی معماری ای بگذارد که در آن هیچ گونه ای چون دیگری نیست.
گونه هایی که خود را چون جانداران زنده به بهترین نحو ممکن از هر لحاظ با تصویر بهینه ی
مسکن وفق می دهند .آثار و نظرات لین گواهی می دهند که تفکراتش از نوآوری خاص ی برخوردارند
و مباحث معماری را متالطم کرده اند .نگاهی به عکس العمل بازدید کنندگان نمایشگاه و گفتگو با
آنان غرابت این معماری را در نظر اغلب مردم نشان می دهد .
کمتر کس ی است که بتواند خارج از فیلم های تخیلی ،زندگی در خیابانی مملو از خانه های چنین گونه
را متصور باشد .عالوه برآن ساخت این گونه طرح ها به دلیل یکتا بودن هریک از اعضایش ،به
ماشین آالت کامپیوتری و روش های تولید پیچیده ای چون دستگاه های برش لیزری یا جت برش
آبی احتیاج دارد .از لحاظ هنری نیز به سختی می توان ارزش خالقیت هنری این آثار را محک زده،
نوآوری واقعی معمار را از نتایج تصادفی و محاسبه شدۀ کامپیوتری مجزا کرد .
27
Slide 28
چارلی لوکوستون از دیگر پیشگامان عرصه ی معماری بیونیک کس ی است که ما را به تخته ی
طراحی طبیعت برمی گرداند تا به چگونگی معماری ،طراحی و مهندس ی و نظام موجود در معماری
طبیعت پی ببریم ،وی نقطه ی تمرکز معماران بیونیک را استفاده ی به جا از مواردی در طبیعت
میداند که موجب استحکام ساختمان و ایجاد تنوع و آرامش در فضا میشود.
28
Slide 29
اگر کمی عمیقانه بیاندیشیم ،درمی یابیم آنچه اکنون تحت عنوان معماری بیونیک به بحث در
مورد آن پرداخته ایم مقوله ایست که از آغاز زندگی انسان با او همراه بوده است! آیا معماری
بیونیک همان معماری طبیعی نیست که انسان اولیه را به سکونت در غارها کشانده است؟ بناها در
معماری بیونیک یا با استفاده از مواد شکننده و ناپایدار ساخته میشدند یا در دل یک حفره ی
طبیعی که در زمین یا صخره شکل گرفته بود .یکی از این مکانهای طبیعی ،غارها بودند.
معماری غاری که به طور عمده در قالب معماری مقابر جلوه کرده ،از عصر باستان وجود داشته و
به عنوان بارزترین نمونههای آن میتوان به مقبره کاتوکومب رم و ناپل و مقبرههای مصر و لبنان
اشاره کرد.
کلیساهای سنگی در ارمنستان و نیز غارهای بسیار بزرگ مسکونی مکشوف در گورمه ترکیه و ماترا در
جنوب ایتالیا نیز از دیگر نمونههای این سبک معماری هستند .این بناها احتماال چیزی شبیه به
النههای بزرگ موریانهها که هزاران موریانه را در خود جای میدهند ،بودهاند.
عالوه بر این معماری گلی یا خاکی را نیز میتوان یکی از شاخههای معماری طبیعی در نظر گرفت.
شهرهای قدیمی و تاریخی همچون صنعا در یمن یا ساختمانهای گلی دو گون در مالی نمونههایی از
این سبک هستند.
29
Slide 30
از گرمترین نقطه ی دنیا تا سردترین نقطه ،سعی در الهامگیری از طبیعت دیده میشود .در کلبههای
برگ و چوب بومیان آمازون ،بناهای کاهی اقوام مختلف آفریقایی یا در کلبههای اسکیموهای بومی
آالسکا و گریلند نیز الهام از طبیعت به وضوح دیده میشود.
یکی از اولین موارد استفاده از آفرینش های طبیعی را برای نوآوری در معماری در ابتدای نیمه ی دوم
قرن نوزدهم مشاهده می کنیم .متخصصان انگلیس ی در سال 1846برای نخستین بار موفق به
پرورش نوعی نیلوفر آبی عظیم در اروپا شدند که قطر برگ های آن به دو متر می رسید پاکستون،
معمار انگلیس ی تبار ،با دیدن استحکام برگ های این نیلوفر آبی به مطالعه ی قفسه بندی مدور و
ساختار شعاعی این گل پرداخت .حاصل این تفحص ابداع ساختار جدیدی برای سقف سبک
شیشه ای در معماری بود که در قصر کریستال نمایشگاه جهانی لندن در سال 1851عرضه و
موفق به جلب نظر منتقدان شد.
وارد دیگری چون همکاری و مطالعه ی بین رشته ای ساختار استخوان های ران انسان برای ساختن
سازه های سبک و مقرون به صرفه را نیز در قرن نوزدهم مشاهده می کنیم .
با شروع قرن بیستم (دوران پیش از مدرن) و سپس سال های ابتدایی مدرن کمابیش به تالش های
مشابهی برمی خوریم که البته بیشتر به صورت نظری باقی می مانند.
عالقه ی لوکوربوزیه به صدف داران و بررس ی ساختار این جانداران می تواند مثال مستند دیگری
در این زمینه باشد.
30
Slide 31
و همچنان طیف گسترده ای از اختراعات را در نیمه ی دوم قرن گذشته می بینیم که می توان آن ها
را زیر بیرق بیونیک جای داد .الهام از نقش پولک ها و ساختار پوست کوسه برای اختراع نوعی رنگ
هواپیما ،که نیروی اصطکاک هوا را به شدت کاهش می دهد ،فقط یک نمونه از دست آوردهای
مهندس ی این برخورد جدید بود .در زمینه معماری به اسامی معماران نام داری برمی خوریم که
همانند پاکستون برای نوآوری های خود به الهام از جانداران پرداخته اند .سقف نمایشگاه مونترال
1967اثر فرای اتو یا ایستگاه ته ژه وه 1967شهر لیون اثر سانتیاگو کاالتراوا ،که اولی ملهم از
تارهای مستحکم عنکبوت و دومی الهامی از بدن سبک پرنده است ،دو نمونه از انبوه طرح های اجرا
شده اند.
31
Slide 32
نمونه هایی از معماری بیونیک از گذشته تا حال
مرکز تجاری بیرمنگام ()ges selfrid
32
Slide 33
برج شهر عمودی
با افزایش جمعیت و با طراحی آسمان خراش ها شهر ها در جهت عمودی گسترش یافتند .این
ساختمان ها به علت محدودیت های تکنولوژیکی و طبیعت غیر انسانی خود پاسخ گوی نیازهای بشر
در شهرهای عمودی نبودند ،اما با ساخت بنای امپایر استیت (برج بیونیک) به ارتفاع 380متر شهر
عمودی بر اساس مدل های طبیعی از قبیل سبکی و استحکام استخوان های پرندگان ،انعطاف
پذیری ساختار سبزیجات و رشد بر اساس مدل طبیعی ساختار یک درخت وریشه های پراکنده ی آن
طراحی شد و بدین ترتیب به محدودیت های موجود در چنین شهر هایی پاسخ داده شد .مدل
ساختاری برج بیونیک عمدتأ از تحلیل عالی تغییرات ساختاری موجود در سبزیجات الهام گرفته می
شود که حد مرز ارتفاعی معمول را به طرز قابل توجهی افزایش می دهد .این بنا از ستون هایی
تشکیل شده که مانند آنچه در آوند گیاهان اتفاق می افتد وظیفه ی حمل و جابجایی ساکنان ،آب،
انواع مختلف سیاالت موجود و انرژی الزم برای کل مجموعه را بر عهده دارند .ساختار این ستون
ها با غشای نازک و پیچ و تاب خورده ای شکل گرفته و اطرافش با بتون های خاص پوشیده شده
که در نهایت به شکل کپسول در آمده است و باعث باال رفتن استحکام مجموعه و همچنین قابلیت
انعطاف در برابر بار غیر متمرکز و بی نظم فشار باد می شود .پوسته ی خارجی برج از آشیانه ی
پرندگان الهام گرفته شده و در عین رخنه پذیر بودن مستحکم نیز هست .این ویژگی اجازه می دهد
هوای طبیعی کنترل شده و نور وارد مجموعه شود .فوندانسیون شناور و سیستم ضد زلزله ی آن
نیز از خاصیت منحصر به فرد ریشه های درختان بزرگ الهام گرفته است.
33
Slide 34
خاویر جی پیروز و ماریا رزا سرورا ،دو معماراسپانیایی ،این سازه ی غول پیکر را بر اساس قوانین
حاکم بر طبیعت طراحی کرده اند .این دو معمار در ادامه ی پژوهش های خود در راستای آموختن
مسائلی چون انعطاف پذیری ،قابلیت سازگار شدن با محیط ،صرفه جویی انرژی و … از طبیعت
و نتیجتا” کشف و ساخت نمونه ی سازه ای جدید به نام ،Bio Structureبرج بیونیک را به
گونه ای طراحی کرده اند که تمام قسمت های آن ملهم از طبیعت باشد ،چراکه آنها اعتقاد دارند
طبیعت پاسخ تمام مشکالت را در خود دارد.
34
Slide 35
شهرک علوم وفنون
این بنا اثر سانتیاگو کاالتراوا با وسعتی بالغ بر 350هزار متر مربع در والنسیای اسپانیا قرار
دارد و شامل بخش های مختلفی از جمله آسمان نما ،موزه ی علوم ،ساختمان پارکینگ و
کاخ هنر است.
کاال تراوا می گوید :از آنجا که این سایت به دریا نزدیک است و والنسیا خشک ،تصمیم
گرفتم از آب به عنوان انعکاس دهنده ی معماری وبه عنوان عنصری شاخص در سایت
استفاده کنم .استخر های کم عمقی اطراف ساختمان را فرا گرفته اند .از جمله نکات
جالب توجه این بنا می توان به ورودی های بخش مترو و پل االمدا اشاره کرد .ارتفاع
سایبان های قسمت ورودی که به وسیله ی بازوهای هیدرولیکی قابل تنظیم است تا زمین
امتداد می یابد و چون ورودی در زیر زمین است باعث بسته شدن آن در مواقع ضروری می
شود .عالوه بر خصوصیات سازه ای ،در بخش آسمان نما از فرم چشم الهام گرفته شده
است.
35
Slide 36
برج فراز پل رابلینگ ( )ascent at robling bridgeاثر دانیل لیبسکیند
36
Slide 37
سیتی هال لندن
37
Slide 38
مکعب آبی سازه ای از جنس حباب
پروژه به شکل یک مکعب ساده و شفاف و سازه ی آن بسیار شبیه به اجنماع مولکول های آب و در
حقیقت آرایش پیچیده ای از اجزای حباب مانند است که به صورت یک مکعب بزرگ و حجیم
کریستالیزه شده اند.
این طرح از بین طرح های ارائه شده از 10کشور که اغلب معماران بزرگ و مطرح بین املللی طراحی
کرده بودند ،به مرحله دوم راه یافت و در آنجا توانست بر دو طرح دیگر یکی از چین و دیگری از
آمریکا طرح رافائل وینولی پیروز شود.
پوشش ساختمان از ماده شفافی به نام ETFEبرای پوشاندن سازه ی تشکیل دهنده ی مکعب آبی
از داخل و خارج استفاده شده است.
ETFEمخفف اتیل تترا فلوئورو اتیلن یکی از مشتقات فلوئور است.
در مجموع برای پوشش داخلی و خارجی ساختمان حدود صد هزار متر مربع ETFEمصرف شده
استETFE .دارای خواص شگفت آوری است .
38
Slide 39
دوام آن حدود 20سال بوده ،بسیار سبک وزن و عایق است و نور را به خوبی از خود عبور می دهد.
حجم یک پانل ساخته شده از این جنس حدود یک درصد پانل مشابه از جنس شیشه است.
این ماده ی پالستیکی بسیار محکم است و قابلیت مصرف مجدد دارد .در مقاسه با شیشه قابلیت
عبور امواج ماورا بنفش از آن بیشتر است و با هر بارش باران خود به خود تمیز می شود .همچنین
در مقایسه با شیشه عایق تر است و در برابر اثرات نور خورشید بسیار مقاوم است.
پروژه ی مکعب آبی محل برگزاری مسابقات شنا و سایر بازی های آبی در املپیک سال 2008پکن
بود.
در فرهنگ چینی یک اندیشه ی رایج وجود دارد .آسمان گرد و زمین مربع شکل است این ایده
دربسیاری از طرح های معماری و طراحی شهری چین به کار گرفته شده است.
39
Slide 40
برج کاکتوس
این برج بزرگترین کاکتوس بتنی جهان می باشد .نکته ی مهم این برج شکل دادن بتن به گونه ای
است که حتی خلل و فرج کاکتوس نیز در آن رعایت شده است .با این که برج از لحاظ بخش
تکنولوژی خیلی قوی نیست ،اما تاثیری که در کاهش دی اکسید کربن در محیط اطرافش می
گذارد ،قابل توجه و یک امتیاز برای آن محسوب می شود.
40
Slide 41
برج چند منظوره در شهر ماملو سوئد _تندیس گرایانه_ملهم از تندیس بدن انسان
این برج معروف به پیکره ی مارپیچ که اثری از معمار بزرگ سانتیاگو کاالتراوا می باشد 190
متر ارتفاع دارد واز بتون و فوالد ساخته شده است .طرح برج حالت تندیس گونه ای دارد و
از مقطع تا باال ترین قسمت 90درجه چرخیده وهر طبقه به صورت قطعه ای مجزا طراحی
شده است .ایده ی اولیه ی طرح ملهم از ستون فقرات انسان بوده و این اثر را در جرگه
بیونیک چرخش ی قرار می دهد.
41
Slide 42
ساختمان فرودگاه کانسای ژاپن که سقف موجدار آن شبیه موج دریاست
42
Slide 43
استادیوم املپیک مونیخ
از لحاظ ساختار و شکل کلی ،بنای استادیوم املپیک مونیخ قابل توجه است .ایده ی اصلی معماران
استادیوم ،هرتزوگ و دمورن ،سنتشکنی در شیوه ی طراحی رایج استادیومهای ورزش ی بود که در
این میان شیوه ی پوشش سقف و گاه خودنمایی سازه ی آن به عنوان ویژگی منحصربه فرد
استادیوم تنها بخش ی از معماری آن را شکل میدهد.
در خصوص فضای داخلی استادیوم نیز اولین مساله مورد توجه آنها ،ایجاد نزدیکترین رابطه و
هیجان ممکن میان بازیکنان و تماشاگران فوتبال بود؛ فضایی که هرتزوگ و دمورن آن را به
تئاترهای کلوب شکسپیری یا دهانه ی آتشفشان (به سبب وجود حرارت و التهاب ناش ی از گدازهها)
تشبیه میکنند .زمانی که استادیوم طی یک مسابقه مملو از تماشاگر است ،در این صورت است که
معماری به کنار رفته و تماشاگران و بازیکنان برای تجربهای از جنس هیجان به جزیی از بنا تبدیل
میشوند.
43
Slide 44
سخن آخر
آنچه مسلم است مسوولیت ناپذیری در برابر طبیعت منجر به بروز انواع تنش های مختلف برای
انسان امروز شده است .معماری به مرور زمان به بحر معلقی تبدیل می شود که اصیل ترین و
اساس ی ترین تکیه گاه خود (طبیعت) را از کف داده است .به راستی آیا زمان آن نرسیده است که
کرس ی های تئوری پردازی در خصوص آشتی میان طبیعت و معماری فعال شوند و برای نجات روانی
انسان معاصر به طبیعت نگاهی دوباره داشته باشیم و به عزم جبران بی مهری های تاریخی بسیاری
که به وی کردیم بپاخیزیم؟
به موازات همه گفته ها باید اضافه کنیم با وجود آن که امروزه سبک معماری بیونیک گسترش
فراوان یافته و استقبال از آن در سراسر جهان رو به افزایش است ولی باید به طور کلی به این
مسئله توجه داشت که پیاده کردن جز به جز از اجزای طبیعت و محیط زیست اطراف برای هر
پروژه ای کار ساده ای نیست و باید کلیه مسائل جغرافیایی ،آب و هوایی ،اقتصادی و ...را در نظر
گرفت.
44
Slide 45
منابع
مقاله ی معماری بیونیک جواد ایرجی ،دانشجوی کارشناس ی معماری دانشگاه آزاد اسالمی واحد تبریز
مقاله ی محمد جدیری عباسیعضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسالمی واحد اهر
پایان نامه ی کارشناس ی با موضوع کفش و بیونیک زنبور (دانشکده ی هنر و معماری)
سایت تکین طرح
سايت کافه دیزاین
سايت معماری ایران و جهان
وبالگ اختصاص ی نینا شاهرخی
سايت مرجع دانش
وبسایت تخصص ی معماری
سایت علمی دانشجویان ایران_ ثمین صبور
Bionic Towers official website
Architecture-aconcise history/By:christoph Hocker
)Shargian E.N(electronic-News paper
Kamelia-1984
Bionic Towers official website
Archnews.com
45