Дизайн для реального мира




НазваниеДизайн для реального мира
страница16/29
Дата публикации22.02.2013
Размер4.07 Mb.
ТипДокументы
shkolnie.ru > Философия > Документы
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   29

Текст на рис. справа: При отсуствии ветра семена ясеня падают почти прямо вниз, вращаясь по узкой спирали. За один оборот семечко опускается примерно на ¼ своей длины. При сильном ветре семена летят горизонтально или даже поднимаются вверх, продолжая быстро вращаться. При вращении семена используют энергию, которая в ином случае ускоряла бы падение. ПАДЕНИЕ СЕМЕНИ ЯСЕНЯ. ОДИН ОБОРОТ


Три примера исследований аэродинамического поведения семян, проведенных группой аспирантов (Роберт Тоеринг, Джон К. Миллер и Джолан Труан) под руководством автора. Университет Пердью

Еще ничего не было сказано о теплоизоляции, хранении теп­ла, защите от холода и многих других свойствах семян.

В конце 1970 – начале 1980 годов я продолжал исследование защитных способностей семян. Стручки некоторых деревьев и кустарников раскрываются поздним летом, выбрасывая семена, присоединенные в похожему на вату пуху, благодаря которому ветер разносит их на большое расстояние. Здесь интересно то, что плотно упакованный пух, когда полностью расправляется, занимает объем в сорок раз больший того, что он занимал в стручке. Эти исследования привели к разработке усовершенствованной почтовой упаковки для точных приборов; последующие исследования были направлены на возможность действительно выращивать теплоизоляционный материал вокруг линз фото- и телекамер, инструментов и электронных приборов.



^ Эта упаковка была создана по образцу стручка гороха. Дизайн автора


Прежде чем закончить с темой семян, я хотел бы подчеркнуть, что заниматься бионикой весело и интересно. Мы начали с того, что написали на факультеты ботаники крупнеиших университетов Европы и Северной Америки о том, что интересуемся семенами растений с точки зрения их устройства как хранилищ взрывающихся механизмов, систем доставки «воздух-земля», глайдеров, парашютов и летательных аппаратов. Семьдесят полученных ответов нас разочаровали: каждый ботанический факультет объяснял, что такие абстрактные структурные характеристики не важны в сравнении с исследованием генетики растений.


^ Бешеный огурец. Этот феномен рассеивания похож на выпускающий воздух воздушный шар

Несколько коллег намекнули, что наше исследование могло бы заинтересовать «некоторых морфологов в каком-нибудь не­мецком университете столетней давности», но не в настоящее время. Но мы все равно продолжили классификацию семян по характеристикам их полета и рассеивания. Теперь, более чем че­рез пятнадцать лет, по-видимому, мы сами стали экспертами! Я и два моих помощника, бывших выпускника, постоянно получа­ем запросы о научной информации от тех самых университетов, которые первоначально отвергли нашу работу как несерьезную.

Такая же широкая область для бионико-дизайнерских исследо­ваний открывается в архитектуре растений, например в способах роста побегов бамбука, строении розы, различных конфигураци­ях стебля растений и свойствах грибов, водорослей, микроскопический грнибков и лишайников. Что касается последних, приведу один пример (которым обязан Уильяму Дж.Гордону и синектике).

При окраске внутренних стен зданий надо принимать во внимание стоимость краски, труда и возможный износ. Краска – это вещество, которое хорошо выглядит сразу после нанесения на стену, но со временем разрушается. Попробуем обозначить проблему так: можно ли найти замену краске – покрытие, которое может сначала выглядеть на стене неприятно, но потом будет самопроизвольно улучшаться и сохранять хорошее состояние? Искать ответ пришлось недолго. Лишайник (симбиоз водорослей и грибков) существует в природе в «широкой гамме декоративных расцветок». Ярко-оранжевые, фиолетовые, алые, серые, зеленые оттенки – около 118 цветов.


Пример исследования аэродинамический свойств семени китайского ясеня-айланта (Ailanthus altissima),Э коллективная работа студентов Джона Миллера и Джолан Труан, Университет Пердью. (Текст на рис.: строение семени, спиральное снижение, осевое кружение)


Теоретически мы могли бы выбрать лишайник по своему вкусу, нанести его на стену (вместе с питательным раствором) и затем присесть отдохнуть. Конечно, на первых порах стена может получиться пятнистой, но, когда лишайник начнет расти, цвет станет ровным. К сожа­лению, дизайнеру придется задуматься, можно ли заставить лю­дей полюбить ворсистые стены. Но возможно и серьезное при­менение. Практически все лишайники вырастают до высоты примерно полутора дюймов, и на них не отражаются колебания температуры от -30 до знойных 146 градусов по Фаренгейту. (Криптоэндолитные лишайники растут даже при -158 градусах!) Одно из возможных применений – посадить их вместо тра­вы на центральной полосе нью-йоркской автострады. Так как стрижка газонов обходится нью-йоркскому дорожному управлению примерно в 2,5 миллиона долларов в год, это будет большой экономией. Кроме того, можно ввести цветовой код: беркширский отрезок автострады засадить, например, голубым лишай­ником, а ответвление на Огайо – красным.

«Ворсистая краска для стен» наконец нашла свое примене­ние: цветной лишайник – замечательное покрытие для стен картинных галерей. Стены, ранее нуждавшиеся в постоянной Перекраске из-за дырок от гвоздей, теперь способны «самоза­живляться». Этот метод используется в галереях Западного Берлина, Амстердама, Югославии и других стран.

Механизмы роста и развития вербы подсказали одному сту­денту идею создания приспособления для посадки семян, которые можно использовать в тех странах мира, где земля твердая и неплодородная. Этот простой механический инструмент спроектированный на основе принципов бионики, может особенно пригодиться в Центральной Индии, Шанси и Шинкьянге, Ни ре, Нигерии и Чаде, а также Монгольской Республике. К тому это приспособление несложно и не требует ремонта, поэтому и могут пользоваться даже самые простые люди.


Перейдем совсем к другой области и посмотрим, что можно почерпнуть из кристаллографии. Если поставлена задача заполнить двухмерное пространство многоугольниками одинакового типа и размера, есть всего три способа ее решения: решетка из равносторонних треугольников, квадратов или шестиугольни­ков. Хотя число многоугольников бесконечно, мы не можем до­биться полного заполнения пространства с помощью других их типов. Восьмиугольники, например, потребуют вставок из ма­леньких квадратов; с пятиугольниками решение задачи невоз­можно.

Проект студента первого курса для развивающихся стран: исследование в области бионики. На первом рисунке (выше) – исследование строения веточки вербы. На втором рисунке (слева) – применение тех же принципов в приспособлении для посадки семян в крайне твердую почву. Университет Пердью

Если мы попытаемся проделать то же самое в трехмерном пространстве, у нас снова будет весьма ограниченное количест­во подходящих решений. Мы можем воспользоваться кирпича­ми, которые, кстати, являются разновидностью прямоугольной призмы, или по той же причине использовать равносторонние треугольные призмы или шестиугольные призмы. Применив любую из этих трех систем, строим двухмерную конструкцию в пространстве: на основе любой из трех базовых решеток получа­ется стена любой высоты и длины, толщиной, однако, всего в один кирпич. Подлинная интеграция в три измерения не состоя­лась.

Если мы будем искать нашу форму в кристаллографии и сре­ди неправильных многогранников, то обнаружим, что существу­ет одна и только одна фигура, которая позволяет построить ста­бильную, полностью интегрированную в трех измерениях про­странственную решетку: тетракаидекаэдр.

Тетра (четыре) каи (и) дека (десять) эдр: четырнадцатисторонний многогранник, состоящий из восьми шестиугольных Я шести квадратных граней. Несколько таких фигур легко соеди­нятся в пространстве благодаря их углам наклона и примыка­ния. Если мы рассмотрим отдельно взятую фигуру, то обнаружим, что она «круглее», чем куб, но «квадратнее», чем сфера. Она выдерживает давление (как извне, так и внутри) лучше, чем куб, но хуже, чем сфера. То есть хуже, чем единичная сфера: если собрать вместе много сфер одинакового размера (например, воздушных шаров), как гроздь винограда, и подвергнуть их ровному и постоянному давлению, погрузив в воду, мы увидим, что между нашими шарами возникают области низкого давления (в форме вогнутых сферических треугольных пирамид). Если давление еще возрастет, то шары примут наиболее стабильную форму, став скоплением тетракаидекаэдров. В действительности тетракаидекаэдр – обобщенная форма человеческой жировой клетки, а также многих других базовых клеточных структур.


^ Тетра каидекаэдры: архимедовы тела, плотно заполняющие трехмерное пространство


Идея тетракаидекаэдров была рекомендована студентам для применения в области дизайна. В результате мы получили много новых решений. Построив громадные структуры в форме тетракаидекаэдра диаметров тридцать восемь футов, мы смогли бы соорудить подводное помещение для людей и материалов, которым можно пользоваться при поиске полезных ископаемых и нефти на дне океана. В каждом модуле такой структуры – три этажа; скопление из 30-90 таких модулей составит целую станцию на дне океана, в которой разместятся 200-300 ученых и рабочих.

При сокращении диаметра модуля до одной восьмой дюйма был разработан новый тип радиатора для автомобиля, имеющий большую площадь поверхности и больший объем.

Складной домик для отдыха на двадцать спальных мест можно в сложенном виде перевозить в стандартном фургоне «Фольксваген» или «Дормобиль».

Из одиннадцати тетракаидекаэдров можно построить башню высотой в 418 футов. К ней по спирали, окружающей сердцевину можно присоединить еще 28 модулей. Так как каждый из них имеет три уровня, в результате получится роскошное жилое зда­ние. В центральной части башни будут лестницы, вентиляцион­ные шахты, лифты, водопровод, отопление и электричество. Кро­ме того, в любом модуле центральной части (также трехуровне­вом) будут располагаться ванные комнаты, кухни и другие под­собные помещения. Три этажа внешней спирали можно отвести под жилье, включая гостиные и спальни, а шестиугольная крыша каждой секции будет посадочной площадкой для вертолетов или садом. Так как каждая многосторонняя секция легко может быть «включена» в конструкцию или «выключена» из нее, каждый тетракаидекаэдр, входящий во внешнюю спираль, легко транспор­тировать по воздуху и присоединить к другим конструкциям в разных частях света. Ту же систему можно использовать для уст­ройства силосного сооружения или зернохранилища.

К первой демонстрационной модели этой структуры я привя­зал леску и потянул по воде. Она проявила замечательную пла­вучесть, подсказав идею создания громадных полых тетракаиде­каэдров изо льда, укрепленного водорослями, которые можно накачать сырой нефтью с тем, чтобы подводные лодки буксиро­вали их через Атлантический океан; тогда отпадет потребность в танкерах.

Но самое технологически элегантное применение тетракаи­декаэдров относится к космическим станциям. Предположим, что базовая структура из них, где каждый имеет три уровня и тридцать восемь футов в диаметре, запущена на замкнутую ор­биту на расстоянии 200 миль от земли. В ней можно разместить 300 работников. Если мы запустим на орбиту еще несколько отдельных модулей, то обнаружим, что (благодаря множеству углов схождения и примыкания, упомянутых выше) 300 работников могут присоединить за двадцать четыре рабочих часа еще пятьдесят блоков. В этот момент станция (которая, кстати, имеет достаточно сильное центробежное вращение, чтобы достичь подобия земного притяжения) будет вмещать 600 человек. После двух дней работы она может принять 1 200 человек, еще че­рез пять дней – 9 600, через десять дней – 307 200, а через пят­надцать – 9 830 400. Другими словами, за две недели она вмес­тят целые популяции, причем все люди разместятся в трехуров­невых структурах. Теперь, если придать ускорение всей конст­рукции, то, когда она прилетит, например на Марс, вторую пла­нету системы Альфы Центавра или астероид Вольф 359, будет возможно высадить людей вместе с их домами и построить го­род сразу по приземлении.

В настоящее время я работаю над исследовательским проек­том, посвященным тетракаидекаэдрам. Он направлен на ис­пользование этой формы для постройки зернохранилищ, кото­рые были бы менее подвержены спонтанным взрывам зерновой пыли. В сельскохозяйственных районах такие взрывы каждый год уносят много жизней, и потери зерна оцениваются в милли­оны долларов. Если распределить зерно по более мелким моду­лям в форме тетракаидекаэдра, его можно перевозить в этих но­вых контейнерах на грузовиках, по железной дороге или на бар­жах. По прибытии модули можно соединить вместе в одну баш­ню и снова разъединить, не опасаясь, что зерно рассыплется.

Исследования, связанные с тетракаидекаэдрами, проводи­лись в 1954-1959 годах. Кристаллические формы могут найти са­мое разное применение. Уильям Катаволос из Нью-Йорка пред­положил, что города можно «выращивать». Принимая во внима­ние важные открытия, сделанные в России в области кристалло­графии после 1970 года, и то, что теперь мы научились выращивать крупные полые кристаллы, есть вероятность, что мы скоро сможем «посеять» целый город и поселиться в нем, когда он вырастет.

Округлый ромбоикосадодекаэдр, состоящий из 80 равносторонних треугольников и 12 пятиугольников, совершенно естественно подходит для возведения купольных структур. Хотя у таких куполов есть родственное сходство с геодезическими сооружени­ями Бакминстера Фуллера, они проще в постройке, так как все их стороны прямые и имеют равную длину, а все углы одинаковы.

Даже если привести любые случайные идеи, связанные со структурой морских раковин, регенерацией, внешними скелет­ными структурами и различными двигательными системами рыб, плавательными движениями змей, «свободным» парением летающих рыбок, мы только поверхностно коснемся нескольких областей бионики, которые могут дать много полезного для ди­зайнерских разработок.

Принцип суставного соединения скелета змеи использован в линейке регулируемой кривизны, созданной для компании Кейффель и Эссер. Здесь снова следует отметить, что примене­ние бионики в дизайне никогда не предполагает копирования по визуальной аналогии. Скорее отыскивается основной, базовый органический принцип, а затем уже идет речь о его применении.

Многие виды жуков: Propomacrus bimucronatus, Euchirus longi-manus, Chalcosoma atlas и Forma colossus, Dynastes hyyllus и centau-rus, Dynastes hercules и Grand horn и Neptunus quensel, семейства Megasomae (elephans, anubis, mars, gyas) и Goliathi (особенно Goliathus Goliathus drury, atlas, regius klug, cacius, albosignatus, meleagris, и Fornasinius fornasinii и russus, а также Meoynorrhinse и Melagorrhinae, семейство Macrodontiae и особенно Acrocinus longimanus L (только самцы) снабжены «передними механизмами ма­неврирования» необыкновенного разнообразия и сложности. Ни один из этих механизмов еще не нашел целесообразного при­менения.

Бионический дизайн стал возможен непосредственно благо­даря этологии. Джон Тил, профессор экологии человека в Уни­верситете Аляски исследовал в 1970 годы брачное поведение и приручение мускусного быка. Мускусный бык, имеющий сорок восемь хромосом, назван неточно: это не бык, а родственник козы и антилопы, и он не дает мускуса. Шерсть мускусного быка превосходит овечью по влагонепроницаемости и тешюизоляции. Джон Тил сам занялся довольно необычной работой по (доместикация) одомашниванию мускусных быков, которых не давалось приручить на протяжении всей истории существова­ния этих животных. Он применил особые гормональные средст­ва в результате чего увеличилось число рождающихся детены­шей. Завершив исследования, ученый передал все свои разра­ботки эскимосским племенам и лапландцам по всему северному тундровому поясу мира. И дело пошло. Переработка шерсти, ко­торой занялись северные народы, прядение и ткачество измени­ли уклад их жизни, социальные отношения и экологию.

Размышления о возможности приручить в будущем микробы открывают новые пути дизайнерского планирования в области бионики: применение в медицине, управлении окружающей средой, уничтожении отходов, ограничении загрязнений и т.д.

В некоторых областях дизайна можно воспользоваться прак­тически точной копией природных явлений. Так был создан в 1940 году в Дюссельдорфе гигантский вертикальный токарный станок.

Летательный аппарат «Госсамер Альбатрос» с мускульным педальным приводом, на котором в 1979 году был осуществлен перелет через Ла-Манш, доказывает, что, совместив два-три от­дельных биологических принципа, – «коллизия» Артура Кестлера – можно осуществить одно из древнейших мечтаний челове­чества – научиться летать.

Лондон с пригородами, население которого примерно равно населению Нью-Йорка, обладает невероятно примитивной и запущенной водопроводной системой, но использует, однако, в че­тыре раза меньше воды, чем Нью-Йорк. Причина этого кроется в биоморфности лондонской системы, построенный по правилам разветвления прожилок листа. Д'Арси Уэнтуорт Томпсон форму­лирует эти правила так:


  1. Если ствол разделяется на две равные ветви, то они находятся под равным углом к стволу.

  2. Если одна ветвь меньше другой, то ствол составляет с большей ветвью меньший угол.

  3. Все мелкие ветви, которые практически не ослабляют и не уменьшают основной ствол, отходят от него под большим углом в 70-90 градусов.

Водопровод в Лондоне был проложен по вышеописанным прав лам и представляет собой биологически стабильную систему Нью-йоркский водопровод, напротив, является прямоугольной решеткой. На бумаге это выглядит симпатично (особенно для инженеров), но сама система работает менее эффективно, так как повышает турбулентность и «потери на трение».

В некоторых областях начинают разрабатываться «обход­ные» методы решения проблем. При звуковой анестезии (эта си­стема недавно стала применяться в зубоврачебной практике) на пациента надевают стереонаушники, и он слушает звукозапись. По третьему каналу передается непрерывный крик или плач, ко­торый пациент должен постоянно устранять с помощью пульта управления. Пациент настолько сосредоточивается на своей за­даче, что практически не чувствует боли, так как нервные им­пульсы обходят нервные окончания и болевые рецепторы.

Когда в тридцатые годы вы звонили из телефонной будки за пять центов и линию вам соединял телефонный оператор, это было выгодно. При наличии полностью автоматизированного оборудования, спутниковой связи и недостатке операторов это уже экономически невыгодно даже при междугородных и меж­дународных звонках. В 1970 году «Белл телефон системе» предло­жила ввести стандартные помесячные счета за переговоры, что позволило бы делать неограниченное количество прямых звон­ков от станции к станции в любой точке материка.

Теперь эта идея пересматривается. С распадом и децентрали­зацией телефонной системы «Белл» компания «Эй Ти энд Ти» вы­двинула несколько предложений. Все они сводятся к тому, что оформление счета клиенту обходится дороже, чем сам телефон­ный звонок: снова предлагается ввести номинальные счета на прямые междугородные или международные телефонные звон­ки – ведь стоимость любого звонка, сделанного с помощью опе­ратора, может возрасти примерно на 200%.

Телефоны и другие средства связи образуют невидимую сре­ду, подкрепляя концепцию Маршалла Маклюэна, что «мир большая деревня». Однако в проектировании реально существуюй окружающей среды дизайнерские группы, включающие архитекторов, градостроителей, ландшафтных дизайнеров, региональных землеустроителей и иногда социологов, работают все еще традиционно.

Именно в области дизайна окружающей среды бионический подход и биологические знания, почерпнутые из новейших ис­следований по экологии и этологии, окажутся наиболее ценны­ми. Пытаясь выжить в условиях загрязнения окружающей среды от города Канзас до Сен-Луиса, Чикаго, Кливленда, Ири и Баф-фало, мы способствуем увеличению числа тюремных заключен­ных, обитателей старых и новых трущоб, психиатрических боль­ниц и кооперативных домов стоимостью 150 000 долл. Воздейст­вие всех этих человеческих типов друг на друга, а также взаимо­действие с доминирующей культурой еще предстоит изучить, истолковать и понять.

Результаты исследований, проведенных за последние двенад­цать лет над животными, находящимися в условиях стресса и крайней скученности, оказались весьма тревожными. Жировое перерождение сердца и печени; кровоизлияния в мозг; атероскле­роз с сопутствующими инсультом и сердечными приступами; на­рушение деятельности надпочечников; разные виды рака и других злокачественных новообразований; перенапряжение зрения; глау­кома и трахома; крайняя апатия, летаргия и ослабление стай­ных инстинктов; высокая частота выкидышей; нежелание ма­терей ухаживать за своими детьми; беспорядочные связи среди молодняка; рост сексуальных отклонений и появление нового сек­суального подтипа, ярко и настойчиво, хотя и поверхностно, проявляющего мужественность, но на самом деле асексуального. Все это напоминает список нравственных отклонений и недугов населения современных больших городов, но речь о другом. Пе­речисленные выше симптомы отмечались у таких несходных животных, как миннесотские зайцы, олень сика, норвежские крысы и некоторые виды птиц. Общий знаменатель – стрессо­вый синдром перенаселения. Подобные паттерны поведения на­блюдались среди узников концлагерей и заключенных в тюрь­мах, что побудило д-ра Джона Калхауна из Национального ин­ститута психического здоровья поставить точный и летальный диагноз «патологическая совместность». С ростом перенаселения все эти проблемы весьма усугубились. До сегодняшнего дня при планировании окружающей среды на эту проблему не обращают внимания.

Промышленный дизайн и дизайн окружающей среды – это те сферы деятельности, в которых учебные заведения должны с точки зрения идеологии находиться на переднем крае. Профес­сиональные сообщества дизайнеров, которые на своих собрани­ях бесконечно и бесплодно пытаются дать определение промы­шленного дизайна, могли бы бросить взгляд и на другие пробле­мы. В конце концов, электричеству так и не дали определение, но оно описано как функция; его значение выражается в терми­нах отношений – например, отношение между напряжением и силой тока. При этом люди не страдают от того, что называют себя электроинженерами или электриками. Промышленный ди­зайн и дизайн окружающей среды тоже могут быть выражены только через свои функции в терминах отношений: отношений между возможностями и запросами человека.
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   29

Похожие:

Дизайн для реального мира iconМинистерство образования и науки российской федерации федеральное...
«Дизайн» по образовательным программам: «Дизайн интерьера», «Дизайн костюма», «Дизайн среды»
Дизайн для реального мира iconОсновные концепции систем реального времени
Применение систем реального времени покрывает широкий спектр задач. Большинство систем реального времени представляют собой встраиваемые...
Дизайн для реального мира iconДизайн-студия и архитектурная мастерская разрабатывают эксклюзивный...
Дизайн-студия и архитектурная мастерская компании Otdelkin – это неповторимый дизайн интерьера квартир, а так же дизайн интерьера...
Дизайн для реального мира iconКомпьютерный дизайн. Профессиональная компьютерная обработка растровых...
Курс предназначен для подготовки учащихся по специальности «Дизайн на компьютере»
Дизайн для реального мира iconПрограмма элективного курса «Архитектурно-строительное черчение»
«Архитектура», «Дизайн архитектурной среды», «Дизайн» и т д. В связи с этим и разработан данный элективный курс для учеников 9 классов...
Дизайн для реального мира iconПерспективный план кружка: «Маленький художник». (для старшей и подготовительной...
Рисовать дети начинают рано, они умеют и хотят фантазировать. Фантазируя, ребенок из реального мира попадает в мир выдуманный. И...
Дизайн для реального мира iconОсновная образовательная программа по направлению: 072500 Дизайн профиль: Графический дизайн
Федерального государственного образовательного стандарта (фгос) впо по направлению подготовки 072500 Дизайн (квалификация (степень)...
Дизайн для реального мира iconТехническое задание на создание дизайна для сайта «Дизайн-студия интерьеров "IN/out"»
Необходим стильный, возможно немного минималистичный дизайн с идеей, в фирменных тонах черном и красном
Дизайн для реального мира iconСоциология
Социология -научное изучение общества и общественных отношений. Она черпает данные (факты) из реального мира и пытается объяснить...
Дизайн для реального мира iconДепартамент семейной и молодёжной политики города Москвы объявляет...
С 10 по 18 августа 2013 года в Москве на стадионе Лужники пройдёт Чемпионат мира по лёгкой атлетике. Это уникальное по масштабу событие...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2014
shkolnie.ru
Главная страница