علم بیونیک (جایگاه در علوم، منابی طراحی، اجزای ساختمان و بیونیک)

علم بیونیک

عنوان……………………………………………………………………………………………………………………………………………صفحه

فصل اول: شناخت علم بیونیک

1-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………1

1-2- طبیعت به عنوان منبع خلاقیت و نوآوری………………………………………………………………………………3

1-3- تعریف علم بیونيک…………………………………………………………………………………………………………………..4

1-4- منشأ علم بیونيک……………………………………………………………………………………………………………………..9

1-5- تاریخچه علم بیونيک……………………………………………………………………………………………………………..10

1-6- علم بیونیک در عصر حاضر…………………………………………………………………………………………………….14

1-6-1- نمونه­هایی از مهندسی خلاقیت بیونیکی………………………………………………………………………….14

1-6-1-1- از دیدگاه فرم………………………………………………………………………………………………………………..15

1-6-1-2- از دیدگاه مواد……………………………………………………………………………………………………………….16

1-6-1-3- از دیدگاه ساختار…………………………………………………………………………………………………………..23

1-6-1-4- از دیدگاه فرآیند…………………………………………………………………..……………………………………….33

1-6-1-5- از دیدگاه عملکرد………………………………………………………………………………………………………….35

1-7- علم بیونیک در آینده……………………………………………………………………………………………………………..38

1-8- نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………………………………………………….38

فصل دوم: جایگاه بیونیک در علوم مختلف

2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….41

2-2- بیونیک علم رابط بین علوم مختلف………………………………………………………………………………………42

2-3- شاخه­های مهندسی خلاقیت بیونیکی…………………………………………………………………………………..43

2-3-1- شاخه­ها یا رشته­های بخشی……………………………………………………………………………………………..43

2-3-2- شاخه­ها یا رشته­های موضوعی………………………………………………………………………………………….46

2-4- رابطه بیونیک با سیبرنتیک……………………………………………………………………………………………………48

2-5- صاحب­نظران حوزه بیونيک……………………………………………………………………………………………………50

2-5-1- ورنر ویلینسکی…………………………………………………………………………………………………………………..50

2-5-2- خاویر جی پیوز وماریا رزا سرورا………………………………………………………………………………………51

2-5-3-  گرگ لین………………………………………………………………………………………………………………………….53

2-5-4- سانتیاگو کالاتراوا……………………………………………………………………………………………………………….57

2-5-5- نیکلاس گریمشاو………………………………………………………………………………………………………………60

2-6- نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………………………………………………….61

فصل سوم: مبانی طراحی بیونیک و پایداری

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….64

3-2- بیونيک و معماری بیونیک…………………………………………………………………………………………………….65

3-2-1- شرایط، تعاریف، پیش­زمینه­ها………………………………………………………………………………………….65

3-2-2- استخراج و ترجمه…………………………………………………………………………………………………………….68

3-2-3- انتقال………………………………………………………………………………………………………………………………..70

3-2-3-1- رویکرد بالا به پایین-اصول بیولوژیکی موثر بر طراحی……………………………………………….71

3-2-3-2- رویکرد پایین به بالا-اهداف طراحی بدنبال انطباق با بیولوژی…………………………………..72

3-2-3-3- رویکرد اتفاقی……………………………………………………………………………………………………………….73

3-2-4- اصول طراحی بیونیک……………………………………………………………………………………………………….75

3-3- تأثیر و بکارگیری بیونيک در ایجاد طرح­های پایدار……………………………………………………………..77

3-3-1- اندیشه­ها و مفاهیم (سطوح بیونیک)………………………………………………………………………………..78

3-3-1-1- سطح ارگانیسم……………………………………………………………………………………………………………..80

3-3-1-2- سطح رفتار…………………………………………………………………………………………………………………….80

3-3-1-3- سطح اکوسیستم…………………………………………………………………………………………………………..81

3-3-2- جنبه­های ساختمان از دید پایداری………………………………………………………………………………….83

3-3-2-1-خصوصیت مواد و مصالح ساختمان………………………………………………………………………………84

3-3-2-2- پوشش ساختمان………………………………………………………………………………………………………….87

3-3-2-3- شرایط محیطی……………………………………………………………………………………………………………..89

3-4- نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………………………………………………….92

فصل چهارم: اجزای ساختمان و بیونیک

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………….94

4-2- فرم و بیونيک …………………………………………………………………………………………………………………………95

4-2-1- تفاوت فرم­های زمینه­گرا و تقلیدی از طبیعت………………………………………………………………….95

4-2-2- مقایسه فرم دو نمونه معماری……………………………………………………………………………………………96

4-2-3- مقیاس معتبر…………………………………………………………………………………………………………………….99

4-2-4- فرم طبیعی معتبر……………………………………………………………………………………………………………101

4-3- سازه و بیونیک…………………………………………………………………………………………………………………….102

4-3-1- طبیعت و کارایی سازه…………………………………………………………………………………………………….103

4-3-2 طبیعت و زیباگرایی سازه………………………………………………………………………………………………….104

4-3-3- انواع سازه­های بیونيک …………………………………………………………………………………………………….106

4-3-3-1- طبیعت و سازه­های بلند (سیستم­های ساختمانی ستونی)……………………………………….107

4-3-3-2- سازه­های درختی………………………………………………………………………………………………………..114

4-3-3-3- سازه­های پوسته­ای در طبیعت…………………………………………………………………………………..117

4-3-3-4- سازه­های ورق تا شو در طبیعت…………………………………………………………………………………118

4-3-3-5- سازه­های تنسگریتی در طبیعت…………………………………………………………………………………119

4-3-3-6- سازه­های بادی در طبیعت………………………………………………………………………………………….124

4-3-3-7- سازه­های ژئودزیک در طبیعت…………………………………………………………………………………..126

4-3-3-8- سازه­های کابلی کشسان در طبیعت…………………………………………………………………………..128

4-3-3-9- سازه­های قوسی در طبیعت……………………………………………………………………………………….130

4-3-3-10- اسکلت بدن جانداران………………………………………………………………………………………………132

4-4- بیونيک و مصالح…………………………………………………………………………………………………………………134

4-4-1- نقش مصالح در معماری عصر حاضر با نگاهی به طبیعت…………………………………………….134

4-4-2- نمونه­هایی از مصالح بیونیکی………………………………………………………………………………………….135

4-4-2-1- ساخت مصالح مقاوم به سایش بیونیکی…………………………………………………………………….135

4-4-2-2- تولید مصالح رنگی ساختمانی…………………………………………………………………………………….136

4-4-2-3- مصالح هوشمند………………………………………………………………………………………………………….137

4-4-2-3-1- با قابلیت تغییر ویژگی……………………………………………………………………………………………140

4-4-2-3-2- با قابلیت تبدیل انرژی……………………………………………………………………………………………146

4-4-2-4- نانو مصالح…………………………………………………………………………………………………………………..146

4-4-2-4-1- مصالح خود تمیز شونده………………………………………………………………………………………..147

4-4-2-4-2- مصالح تصفیه­کننده هوا…………………………………………………………………………………………150

4-4-2-4-3- مصالح تنظیم­کننده دما (تغییر فاز)………………………………………………………………………153

4-4-2-5- ساخت عایق رطوبتی………………………………………………………………………………………………….156

4-4-2-6- تهیه سطوح نچسب…………………………………………………………………………………………………….157

4-4-2-7- تولید رنگ­های خودپاک­شونده…………………………………………………………………………………..158

4-4-2-8- تولید بیوکامپوزیت­های سخت……………………………………………………………………………………160

4-5- بیونیک و تأسیسات……………………………………………………………………………………………………………..161

4-5-1- نمونه­هایی از تأسیسات بیونیکی……………………………………………………………………………………..161

4-5-1-1- ساخت سلول­های فتوولتائیک بیونیک……………………………………………………………………….161

4-5-1-2- طراحی تأسیسات مکانیکی بنا……………………………………………………………………………………167

4-5-1-3- توسعه عایق­کاری گرمایشی نیمه شفاف…………………………………………………………………….169

4-6- بیونیک و پوشش…………………………………………………………………………………………………………………172

4-6-1- طراحی پوست تنفسی بیونیکی برای ساختمان……………………………………………………………..172

4-7- نتیجه­گیری………………………………………………………………………………………………………………………….180

منابع و مأخذ

منابع فارسی…………………………………………………………………………………………………………………………………..

منابع غیر فارسی……………………………………………………………………………………………………………………………

چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………..

تعریف علم بیونیک

بیونیک [1] از ترکیب دو کلمه زیست­شناسی[2] وتکنیک[3] تشکیل شده است ودر فرهنگ لغت­های مختلف “بیونیک” را با تعابیر مختلفی معرفی کرده­اند. فرهنگ لغتوبستر[4]بیونيک را کاربرد اصول زیست­شناسی برای مطالعه وطراحی سیستم­های مهندسی توصیف نموده است.طبق تعریف جانین بنیوس[5] (1997)، نویسنده کتاب بیومیمیکری[6]، بیونیک علم مطالعه مدل­های طبیعت و الهام گیری از این طرح ها و فرایند­ها برای رفع مشکلات انسانی است.

ورنر ویلینسکی[7]، پژوهشگر آلمانی دانش بیونیک بیان می­دارد که علم بیونیک از قوانین تکاملی طبیعت که از میلیون­ها سال قبل بدون وقفه وسر سوزنی توقف و با دقت خاص یک ساعت اتمی پیاده شده­اند تبعیت می­کند و به عنوان سازنده­ترین منبع الهام الگو می­شوند ومورد تقلید قرار می­گیرند.

یکی از مهم­ترین رسالت­های متخصصان بیونیک آن است که با دیگر متخصصان این علم در سایر نقاط جهان ارتباط برقرار کنند.

متخصصان بیونیک در مورد مشکلات موجود، از قبیل تغییرات آب و هوا ، بروز شکاف در لایه­ی ازن، رو به پایان رفتن ذخایر انرژی،نابودی محیط­های زندگی، افزایش رو به رشد قحطی و گرسنگی در جهان سوم، راه­حل­های علمی و عملی در نظر دارند. فراورده­های صنعتی همواره احتیاج به تجدید نظر دارند. در واقع آنها را باید به گونه­ای تولید کرد که دوستدار محیط زیست باشند وبین آنها و طبیعت هماهنگی باشد.

مهندسی خلاقیت بیونیکی را می­توان به عبارتی علم استفاده از نتایج تکاملی زیست­شناسی دانست. ایده­ی بیونيک بر این حقیقت استوار است که تکامل به طور مداوم در طبیعت در حال انجام است وفناوری های حیات بهترین حالت و نظم را با یکدیگر دارند. به همین جهت لازم است برای فناوری­های مدرن از حالت­های تکاملی حیات الگوبرداری شود.

بیونيک رویکرد خلاقی است که به مسائل موجودات زنده و ماشین­ها از طریق گرد­آوری پژوهش­های زیست­شناسان، روانشناسان، ریاضی­دانان، مهندسان و ………. می­نگرد. بیونیک محدود به رشته­ای خاص نیست، بلکه برای بخش گسترده­ای از مسائل قابل اجراست.بیونیک رفتار مکانیسم­های زنده را به طور منظم بررسی می­کند به نحوی که اصول کشف شده از این مطالعه را می­توان در سیستم­های دست­ساز بشر استفاده نمود. البته کاربرد بیونیک به میزان تفاهم و همکاری بین رشته­ای میان متخصصان بستگی دارد که می تواند موجب پیشرفت روز افزون فناوری­ها گردد.

عده­ای بیونیک را هنر به کار گرفتن دانش سیستم­های زنده برای حل مسائل تکنیکی می­دانند، هدف از علم بیونیک تولید ماشین­ها و مواد پیچیده­تر به وسیله­ی تقلید از طبیعت است. طبیعت بدون ایجاد آلودگی محصولاتی تولید می­کند که از لحاظ کاری بسیار بهتر از تولیدات دست­ساز بشر عمل می­کنند. برای مثال در مقیاس برابر، استخوان سخت­تر از فولاد است. دلیل این مهم چیست؟ پاسخ این سوال به طراحی مهندسی استخوان در سطح مولکولی بر می­گردد. پژوهشگری به نام گیت بیان می­کند که موفقیت ساختارهای زنده به طراحی و تقارن کوچک­ترین اجزای آن­ها برمی­گردد.

با نگاه دقیق­تر به کوچک­ترین اجزاء طبیعت، دانشمندان موادی را از آن جداسازی و مشخص می­نمایند ( به عنوان مثال، استخوان و ابریشم ) که از لحاظ دوام و سبکی به آن­ها رشک می­برند.

در دهه­های اخیر علاقه به تقلید از طبیعت گسترش پیدا کرده است و بسیاری طرح­ها از طبیعت الهام گرفته شده که برای پیشرفت صنایع از آن­ها استفاده می­شود. این الهام­گیری­ها، اندیشه­ها، خط تولید­ها و استراتژی­های بازاریابی را تغییر می­دهند. به همین دلیل است که شرکت­های تولیدی به الگوهای طبیعت اهمیت می­دهند و از این طریق فعالیت­های تحقیق و توسعه­ی مبتنی بر بیونیک همواره محصولات جدیدی طراحی و تولید می­کنند. اهمیت این موضوع به این دلیل است که درس­های طبیعت به طور دقیق ظرفیت تکمیل کردن نیازهای انسانی را دارند و به توسعه­ی یک دید جدید در طراحی کمک می­کنند.

جانوران و گیاهان دارای ساز و کارهای بسیار متنوعی هستند. پیچیدگی یک ویژگی حتمی و ممتاز آن­ها است. با استفاده از تکنیک­های تحلیلی پیشرفته می­توان بسیاری از این ساز و کارها را درک کرد و در توسعه­ی فناوری­های پیشرفته از آن­ها استفاده نمود. در این خصوص دکتر ویلینسکی بیان می­دارد که طبیعت چند جانبه­ترین ، عملی­ترین ، دقیق­ترین، بی­ضررترین و برای محیط زیست دوستانه­ترین راه­حل­ها را در پیش روی ما گذاشته، فقط کافی است دقت نظر داشته باشیم و آن­ها تشخیص بدهیم و سپس با داشتن درک فنی آن­ها را در صنعت پیاده کنیم و به آن­ها جنبه­ی علمی ببخشیم.

به طور کلی، طبیعت با تنوع زیاد در ساختارهای کارآمد، منبع بسیار مناسبی برای الگوگیری خلاق و کشف راه­های جدید برای حل مسائل مختلف است. نمونه­های بسیار زیادی در طبیعت وجود دارد که می­توانند ابزارهای خلاق در فرآیند خلق راه­حل­ها برای مشکلات باشند. قاعده­های تکامل زیست­شناختی می­توانند برای تعیین هدف­ها و اصول عملکرد­های ساختار­ها و سازمان­ها استفاده شوند و همچنین یک مدل برای راه­حل­های تعیین شده ارائه کنند.در این حوزه­ی مهندسی خلاقیت بیونیکی با بررسی خلاقیت­های طبیعت راهکارهای ایده آلی برای فناوری و جهان مهندسی ارائه می­نماید.

به طور کلی، مهندسی خلاقیت بیونیکی در طی 3 مرحله مشکلات و مسائل فناوری را مورد بررسی قرار می­دهد:

• 1- بررسی مسئله، عناصر و نیازهای اساسی برای حل کردن مشکل؛
• 2- نمونه­هایی از طبیعت کاوش و بررسی می­شود که مشکل را حل می­کند؛
• 3- راه­حل طبیعت به راه­حل فناورانه تبدیل می­گردد.

پژوهشگری به نام بنیوس (نویسنده کتاببیومیمیکری) بیونیک را راهی برای ارزیابی و بررسی طبیعت می­داند که علاوه بر استخراج اطلاعات از طبیعت، یادگیری و ایده­یابی از جهان طبیعت را مورد اهمیت قرار می­دهد.

منشأ علم بیونیک

تشابه واژه­ی بیونیک و بیولوژی (­زیست­شناسی­) بلافاصله انسان را متوجه ارتباط این علم با موجودات زنده می­کند. این واژه نخستین بار توسط سرگرد جک ای استیل[1] افسر هنگ هوانوردی نیروی هوایی آمریکا به کار برده شد. با این که تعیین تاریخ دقیق پیدایش یک علم نو، غالباً کاری دشوار است، محققاً این موضوع در مورد بیونیک صدق نمی­کند. این علم هنگامی اشتهار عمومی پیدا کرد که 700 زیست شناس، فیزیکدان، مهندس، ریاضیدان و روانشناس در کنگره­ای که اواخر تابستان 1960 از 13 تا 15 سپتامبر در شهر دیتون ایالت اوهایو تشکیل شد، شرکت کردند.

حدود سی نفر از شرکت­کنندگان در کنگره، درباره­ی بیونیک سخنرانی کردند و مجموعه­ی این سخنرانی­ها به صورت گزارشی پانصد صفحه­ای تهیه شد. به طور دقیق­تر موضوع بیونیک چند ماه پیش از تشکیل این کنگره، در ماه مه 1960 ، در دوازدهمین سالروز کنفرانس الکترونیک هوانوردی مورد بحث قرار گرفته بود، یکی از جلسه­های این کنفرانس به سرپرستی دکتر جان ای. کتو[2]، از نیروی هوایی آمریکا، به بیونیک اختصاص داده شده بود. در این جلسه چهار مقاله خوانده شد که نویسنده­ی یکی از آن ها سرگرد استیل بود.

همه­ی این مقاله­ها نتیجه­ی برنامه­ی پژوهشی مرکز رایت پاترسن وابسته به نیروی هوایی آمریکا، و موضوع پژوهش همان چیزی بود که در بهار سال 1959 بیونیک نام گرفت. سرگرد استیل، که در اوت 1958 واژه ی بیونیک را ابداع کرد، عقیده داشت که چند سال پیش  از به وجود آمدن نام بیونیک پژوهش­هایی روی آن انجام شده بود. هدف از ابداع نام بیونیک شناساندن آن به عنوان علم جدیدی بود. سرگرد استیل تعریف بسیار واضحی از بیونیک کرده است: بیونیک علم سیستم­هایی است که شالوده­ی آن­ها سیستم­های زنده­اند.

یا خصوصیت­های سیستم­های زنده را دارند، یا به سیستم­های زنده می­مانند. با این تعریف به نظر می­آید که بیونیک علم جامع و وسیعی است و برای روشن شدن موضوع باید درباره­ی آن به حد کافی صحبت کرد و مثال­های گوناگون آورد. اما حتی اگر میدان فعالیت این علم در بدو امر روشن نباشد، از هم اکنون می­توان حس کرد که بیونیک به عنوان یکی از علوم پویا در جهان گسترش یابنده­ی ما همگام با الکترونیک یا نوکلئوتیک[3] جایی برای خود باز خواهد کرد. در ابتدا بیونیک اصولاً مربوط به کاربردهای علمی بود و ماشین­هایی را بررسی می­کرد که کار آن­ها بر پایه­ی سیستم­های زنده بود. از این رو تعریف خلاصه­تری برای آن پیدا شد، بیونیک عبارت است از هنر به کار گرفتن دانش سیستم­های زنده برای حل مسایل فنی.(لوسین ژراردن، ص 11-12)

بیونیک علم رابط بین علوم مختلف

گسترش علم، درخت دانش انسانی را پر­بارتر کرده است. صد سال پیش، مباحث ترمودینامیک[1]، نور و الکتریسیته با هم، تمامی علم فیزیک را تشکیل می­دادند. امروز ما از آن وضع ساده بسیار دور شده­ایم. مثلاً در حال حاضر، هیچ­کس ادعا نمی­کند که همه چیز را درباره­ی نور می­داند. بین فیزیکدان متخصص نور، که روی پارامترهای عدسی دوربین عکاسی کار می­کند و پژوهشگری که با نور سرخ لیزر آزمایش انجام می­دهد شکاف بزرگی به وجود آمده است. زمان ما زمان متخصصان است، و رشته­ی کار هر متخصص مرتباً محدود­تر می­شود.

بهترین متخصص به کسی می­گویند که هنگام روبرو شدن با نظام تخصصی افراطی نگران می­شود و احساس می­کند که حرفه­ی محدود شده­اش او را تحت فشار قرار داده است. او می­داند که هر چیز، جزئی از یک طرح بزرگتر است. اما عده­ی موضوع­ها (رشته­ها­) با چنان مقیاس نجومی فزونی یافته است که یک مغز به تنهایی قادر به دریافت همه­ی آن­ها نیست.

پیشرفت واقعی فقط از یک دید ترکیبی به وجود می­آید. اختراع از پیوند دادن عوامل مختلفی به وجود می­آید که قبلاً با هم ارتباطی نداشتند، و باید پیش از ارتباط دادنشان به وجود این عوامل پی برد. اگر متخصصان گوناگون گرد هم آیند، شرایط اولیه­ی جلسه­ای ثمر­بخش، از بسیاری نظرها تأمین خواهد شد. زیرا به جای یک مغز که می­کوشد تا همه چیز را به چنگ آورد، سازمانی از مغزها وجود خواهد داشت که همه با هم بر دانش خود می­افزایند.

پیدایش علوم رابط به نیمه­ی دوم قرن بیستم مربوط می­شود و برای آینده­ی علوم به طور کلی از اهمیت فوق العاده­ای برخوردار است. در حوزه­ی علم رابط، از برخورد اندیشه­ها شرایط صحیحی به وجود می­آید، که موجب پیشرفت کار می­گردد. مطالعاتی که از نظرهای به ظاهر گوناگون – که در واقع به هم نزدیک­اند آغاز می­شوند. با هم تلاقی می­کنند و افکار تازه­ای را بر می­انگیزند. بسیاری از  این افکار سودمند نخواهند بود، اما یک یا دو تای آن­ها امکانات گسترده­ای را به دست می­دهند و بی­تردید بر همکاری همه جانبه­ای صحه خواهند گذارد.

علوم تخصصی جنبه­ی تحلیلی دارند و مجموعه­هایی از دانش واقعی را تشکیل می­دهند، حال آن­که علوم رابط ساختگی­اند و نمایشگر مفهوم­هایی هستند که آن واقعیت­ها را به هم مربوط می­کنند.این مفهوم برای دانشوران قرن نوزدهم تصور ناپذیر بوده است. علم فیزیک هیچ­گونه نقطه­ی تماسی با علوم زیست­شناسی نداشت. اما امروز می­بینیم که موجودات زنده در واقع نوع ویژه­ای از ماشین­اند که مکانیسم­های معین و پیچیده­ای در آن­ها به کار رفته است. و باید با گرد­همایی زیست­شناسان و مهندسان در کانون یک علم رابط به بسیاری از چیزها دست یافت، چه در آنجاست که آن­ها می­توانند درباره­ی مسائل مربوط به خود به بحث پردازند و این هدف علم جدید بیونیک است. (لوسین ژراردن، 1389، ص7-10)

بیونیک و معماری بیونیک

 شرایط، تعاریف و پیش ­زمینه ­ها

اصطلاحات دیگری که هم معنی واژه بیونیک هستند یا در شرایط یکسانی با این واژه بکار گرفته می­شوند عبارتند از: بیومیمتیک[1]،بایومیمکری[2]، بایواینسپریشن[3]، بایوگنوسیس[4] و طراحی با الگوی بیولوژیکی[5]و کلمات و عبارات مشابهی که از واژه بیولوژی منشعب می­شوند.این واژه برای اولین بار توسط جک ای استیل[6] در سال 1960 معرفی شد. که سبب ایجاد کلمه یونانی بایون به معنای واحد زندگی شد، حال اگر پسوند ایک را به آن اضافه کنیم. واژه بیونیک[7] می­تواند به معنای  «مثل زندگی» تلقی شود.

در دیکشنری عنوان شده که این واژه از ترکیب دو کلمه بیولوژی و الکترونیک یا تکنیک شکل گرفته است. (P. Gruber,2008) اما بیشتر از همه این شرایط و اهداف، تعریف این واژه به عنوان یک مطالعه دراستفاده کاربردی از مکانیزم­ها و عملکردهای موجود در طبیعت جهت الگوگیری در طراحی مهندسی، شیمی، الکترونیک و غیره می­باشد.

در دنیای زبان آلمانی، این موضوع توسط ورنر ناتیگل[8]کسی که واژه آلمانی بیونیک[9] را به عنوان ترکیبی از واژه­های بیولوژی و تکنیک تفسیر نمود متأثر شد.

1. Nachtigall, p5, 2002))

در زبان انگلیسی واژه بیومیمتیک متداولاً استفاده می­شود، و بیونیک به استفاده از روبات­ها برای ارتقاء زندگی و جایگزینی اجزای بدن و اندام­ها با مدل­های مکانیکی مربوط می­گردد. (J. Vincent, p471-482, 2006) در سال 1969، فردی به نام اتو اسمیدت[10]که دارای معلومات عمومی زیاد بود ازواژه بیومیمتیک در عنوان مقاله استفاده نمود، (O. Schmitt, p297, 1969) ولی این واژه اولین حضور عمومی­اش را در فرهنگ لغت وبستر در سال 1974 شاهد بود و این تعریف برایش آورده شده بود: «مطالعه درباره فرم، ساختار و عملکرد مواد یا ترکیبات بیولوژیکی (مثل مواد آلی با ابریشم) و مکانیسم­ها و فرایندهای بیولوژیکی (مثل ترکیبات پروتئین و فتوسنتز) به ویژه برای هدف ایجاد کردن محصولات مشابهی که با الگوگیری از مکانیسم­های طبیعی بوجود می­آیند.

(J. M. Harkness,2001)

همچنین، ناتیگل، بیولوژی تکنیکی و بیونیک را به صورت قوانینی تعریف نمود که در زمینه پیشرفت علمی مکمل یکدیگر باشند. بنابراین، واژه بیونیک مورد موافقیت انجمن مهندسان آلمانی در سال 1993 قرار گرفت و در سال 1998 توسط ورنر ناتیگل بسط و گسترش پیدا کرد:

«به عنوان یک قانون علمی، بیونیک از نظر سیستماتیکی با بکارگیری فنی ساختارها، فرآیندها و قوانین سیستم­های بیولوژیکی سروکار دارد.این همچنین شامل شکل­های متنوعی از عوامل و سیستم­های زنده و غیرزنده نیز می­شود.» (W. Nachtigall, p3-4, 2002)

وب سایت­هایی همچون شبکه آلمانی بیوکن[11]، واژه بیونیک را به سادگی بدین صورت تعریف می­کنند:«رمزگشایی ابداعات و نوآوری­هائی از طبیعت زنده و اجرای خلاقانه آنها در تکنولوژی».(Biokon, 2010)

مرکز بیومیمتیک در یک مطالب خواندنی بیومیمتیک را این طور تعریف می­کند: «خلاصه کردن یااستخراج طرح خوب از طبیعت.»

(Centre for Biomimetics, 2007)

ورنر ناتیگل در کتاب جامع خودش واژه بیونیک را اینطور تعریف کرده است: اساس و نمونه­هایی برای مهندسی و دانشمندان علوم طبیعی.همچنین وی بیونیک را به 12 بخش تقسیم کرد: (W. Nachtigall, p19, 1998)

• بیونيک سازه­ای (structural bionics): شامل عناصر، مواد و سطوح سازه­ای.
• بیونيک ساختمانی (Construction bionics): شامل ساختمان­ها و سطوح قابل انتقال و غیره.
• بیونيک اقلیمی (climate bionics): مانند تهویه، سرمایش و گرمایش غیرفعال.
• بیونيک ساختاری(structural bionics) : عناصر و مکانیزم­های ساختاری
• بیونيک حرکتی (Locomotion bionics): مانند راه رفتن، شنا و پرواز همچنین واکنش بر محیط اطراف
• بیونيک تجهیزات و وسایل (Derice bionics): شامل ساختارهای کلی
• بیونيک انسانی (Anathropobionics): شامل واکنش­های انسانی
• بیونيک راداری (sensorbionics): شامل سنسورها جهت تشخیص مکان
• بیونيک اعصاب (Neuro- bionics): شامل آنالیز بدست آوردن اطلاعات
• بیونيک فرآیندها (process bionics): شامل فرآیندها و تبدیلات
• بیونيک سازمانی (organizational bionics): روابط در سیستم­های بیولوژیکی
• بیونيک تکاملی (Evolutionary bionics): شامل تکنیک­ها و استراتژی­های تکاملی

این طبقه­بندی باید به عنوان یک رویکرد آکادمیک مورد استفاده قرار گیرد، در حالی که بعضی زمینه­ها ممکن است تا حدودی با هم همپوشانی داشته باشند، از این رو بسیاری از نمونه­هایی که یک یا چند رویکرد بیومیمتیک را بکار می­گیرند ممکن است به بیش از یک زمینه فرعی نسبت و اختصاص داده شوند.

جهت مشاهده نمونه های دیگر از ادبیات ، پیشینه تحقیق و مبانی نظری پایان نامه های معماری کلیک کنید.

نمونه ای از فهرست منابع فارسی

• 1- منصوریان، علیرضا (و) گلستان هاشمی، مهدی (1387). مهندسی خلاقیت بیونیکی. تهران: انتشارات دانشگاه صنعتی مالک اشتر
• 2- ژراردن، لوسین (1389). بیونیک(تکنولوژی از جانداران الهام می­گیرد). ترجمه محمود بهزاد و مهندس پرویز قوامی، چاپ چهارم. تهران: سروش (انتشارات صدا و سیما).
• 3- مجاهدی، محمدرضا (و) سرکرده­ئی، الهام (1386). “نقش طبیعت در هنر مهندسی سازه”، انتشار در اولین کنفرانس سازه و معماری.
• 4-شریعت راد، علی (و) باستان­فرد، متین (1386). “الهام از طبیعت در طراحی سازه­های بلند”، انتشار در اولین کنفرانس سازه و معماری.
• 5- احمدی شلمانی، محمد حسین (1388). پروژه­های برتر معماری بیونیک، چاپ اول. تهران: انتشارات آرتابابا: نوآوران دانشگاه پارسه.
• 6- صادقی، سامان (1386).“ساختار و سازه ­های بیونیک در شکل­دهی فرم معماری”، انتشار در اولین کنفرانس سازه و معماری.
• 7- نوحی، حمید (و) زیبافر، جواد (1385). “اصول سازه طبیعت”، مجله آبادی، شماره 15.
• 8- تقی­زاده، کتایون (1385).“آموزه­هایی از سازه­های طبیعی، درس­هایی برای معماران”، نشریه هنرهای زیبا، شماره 28، صص75-84.
• 9- مور، فولر (1385). درک رفتار سازه­ها، چاپ چهارم. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
• 10- حبیبی، امین (1386). “جستجوی ساختار تنسگریتی در معماری طبیعت”، انتشار در اولین کنفرانس سازه و معماری.
• 11-…
• 12-…