Ingeniería Bio!"i#a
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Bi.ni#a
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INDICE 1.
Defnición................. Defnición................................ ............................. ............................. .............................. ............................. ............................. ......................................... .......................... 2
2.
Un poco de historia..................... historia.................................... ............................. ............................. ............................. ............................. .................................. ................... ...2 ... 2
3.
Impacto Impacto en la medicina. medicina..... ......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ............ ................ ...............4 ......4
4.
Tesmonios de la evolución de esta aproximación................. aproximación............................... ............................. .............................. ....................... ........ Dise!o del "enacimiento "enacimiento # renacimiento renacimiento del dise!o......................................... dise!o........................................................ .............................$ ..............$ Desarrollo de los conceptos conceptos de la %iónica................................. %iónica............................................... ............................. ................................ ................. .......$ ....... $ &orma # 'unción..................... 'unción................................... ............................. ............................. ............................. .............................. ......................................... .......................... .....( ..... ( )os l*mites de la relación 'orma+'unción........................... 'orma+'unción.......................................... .............................. ............................. ................................( ..................( ,l pe- rpido/ 'uselae hidrodinmico............... hidrodinmico............................. ............................. ............................. ............................. ............................... ................ ,l deln/ un 'uselae hidrodinmico........................... hidrodinmico.......................................... ............................. ............................................... ................................. 10 )a trucha inmóvil en la corriente/ un +e'ecto oanda56......................... oanda56.........................................................10 ................................10 De la ulidad de la inves7ación en la historia natural................................ natural........................................................ ........................ ........11 ,l 8dise!o5 del mundo vivo........................ vivo....................................... ............................. ............................. .............................. ............................. ...................11 .....11 )a %ardana/ un sistema para en7anchar..................... en7anchar.................................... ............................. ............................. ................................. .................. 12 "9mi7es an7uladas/ un 8reactor5 en la punta del ala............................. ala.............................................................. ................................. 12 :rincipios sicos del vuelo........................ vuelo....................................... ............................. ............................. .............................. ............................. .........................13 ...........13 ............................................ .............................. ............................. ............................. ......................................14 .......................14 Principios de morfología ............................. De la ri;ue-a de las 'ormas naturales............................... naturales.............................................. ............................. ............................. ...............................1 ................1 )a hoa del nen<'ar 7i7ante/ ar;uitectura ar;uitectura de nervadura &i7ura (....................... (............................................1$ .....................1$ ,structura ósea/ arre7lo ópmo de la materia.................................. materia................................................ ....................................... ......................... 1= >*nimo? mximo? ópmo......................... ópmo........................................ .............................. ............................. ............................. ........................................1 .........................1 Hueso helicoidal del pitón y la juntura tronco-rama de un árbol: perles eláscos muy
........................................... ............................. .............................. ............................. ............................. .................................. ................... ....... 20 resistentes ............................. . @iónica en la medicina................... medicina................................. ............................. ............................. ............................. .............................. ............................. ...................... ........ 22 )os nuevos avances de la medicina %iónica.............................. %iónica............................................ ............................. .............................. ....................... ........22 22 Disposivos ;ue #a 'uncionan con 9xito...................... 9xito.................................... ............................. .............................. ............................. .....................22 .......22 &uturos implantes %iónicos..................... %iónicos.................................... ............................. ............................. .............................. ................................ ................. ......... 22 )o
BIÓNICA 1.Defnición )a %iónic %iónicaa es la aplica aplicació ción n de soluci solucione oness %ioló7icas a la t9cni 9cnica ca de los los sis sistemas emas de ar;uite ar;uitectur ctura? a? in7enier* in7enier*aa # tecnolo7*a moderna. moderna. ,moló7ica ,moló7icament mente? e? la pala%ra pala%ra viene del 7rie7o E%iosEF ;ue si7nifca vida # el sufo EG+icoE ;ue si7nifca Erelavo aE. ? Csimismo? existe la in7enier*a %iónica %iónica ;ue a%arca varias disciplinas con el o%evo de concatenar Hhacer tra%aar untos sistemas %ioló7icos # electrónicos? por eemplo para crear prótesis acvadas por los nervios? ro%ots controlados por una se!al %ioló7ica o tam%i9n crear modelos arfciales de cosas ;ue solo existen en la naturale-a? por eemplo la visión arfcial # la inteli7encia arfcial tam%i9n arfcial tam%i9n llamada ci%ern9ca ci%ern9ca.. Je podr*a decir? la %iónica es a;uella rama de la ci%ern9ca ;ue trata de simular el comportamiento comportamiento de los seres vivos haci9ndolos meores en casi todas las ramas por medio de instrumentos mecnicos. )os seres vivos son m;uinas compleas? dotadas de una 7ran variedad de instrumentos de medición? de anlisis? de recepción de esKmulos # de reacción # respuesta? esto es 7racias a los cinco sendos ;ue hemos desarrollado.rear m;uinas ;ue se comporten como cere%ros humanos? capacitadas para o%servar un comportamiento inteli7ente # aprender de 9l? es parte del campo de la inves7ación de la ro%óca # la inteli7encia arfcial HIC. Dent De ntro ro de ese ese comp compor orta tami mien ento to inte inteli7 li7en ente te se encu encuen entr tran an tant tanto o las las acv acvida idade dess relacionadas con el raciocinio? es decir? estrate7ia estrate7ia # planeamiento? planeamiento? como con la percepción # reconocimiento de im7enes? colores? sonidos? etc.
2. Un poco de de historia historia Rescate Rescate de sistemas naturales ,n los a!os cincuenta? sur7e una nueva disciplina con la intención de 'ormali-ar el uso de analo7 analo7*as *as %ioló7 %ioló7ica icass para para resol resolve verr pro% pro%lem lemas as de pro# pro#ect ecto. o. )a @iónic @iónica? a? parte parte de los principios? ;ue todo or7anismo vivo es el resultado de dos millones de a!os de evoluciónF # ;ue? en un proceso de selección natural?
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Jo%re la %ase de estas premisas? la @iónica advierte un dominio rico? a pro%lemas ;ue a'ronta el hom%re moderno/ estructura? locomoción? coordinación? emisión? transmisión? recepción de in'ormación # otros. )a o%servació o%servación n conscient conscientee e intencion intencional al de 'enómen 'enómenos os natura naturales? les? parcularm parcularment entee de sistemas? para resolver pro%lemas humanos? es una preocupación %astante reciente # asociada a ciertos periodos históricos? donde se constata una 7ran e'ervescencia creava. ,n el tra% tra%a ao o de )eon )eonar ardo do da Linci? Linci? par parcu cula larm rmen ente te en el estu estudi dio o de las las alas alas de murci9la7o? desarrollado con miras al dise!o de una m;uina voladora? encontramos un eemplo claro de esta acvidad. Atras experiencias con estos maces? son vistas en los tra%aos de al7unos in7enieros # constructores del si7lo MIM # principios del si7lo MM? tales como las estructuras espaciales reculadas Htridilosas de Braham @ellF el r#stal :alace? pro#ectado pro#ectado por el constructor de invernaderos invernaderos in7l9s? Noseph :axt :axton on?? insp inspir irad ado o en las las hoa hoass de la nin' nin'aa Lict Lictor oria ia CmaCma-ón ónic icaF aF # las las supe superf rfci cies es estructuradas autoportantes? desarrolladas por Baud*? so%re la %ase de la o%servación de ciertos ve7etales. :or otro lado? desde hace mucho empo? ha llamado la atención de arstas? estudiosos de la est9ca # flóso'os? el estudio de las proporciones de la naturale-a. ,l matemco )uca :aciolo de @or7o? entre otros? recuperó todo un conocimiento relacionado con la sección urea # en 10 escri%ió el li%ro la Divina :roporción? ilustrado por da Linci. Tam%i9n? la serie &i%onacci? llamada as* por ser ese el so%renom%re de )eonardo de :isa? ;uien la introduo en ,uropa cerca de (00 a!os atrs? unto con los al7oritmos indo+ar%icos # el sistema decimal. ,sta serie es la constatación constatación de ;ue ciertas caracter*scas de crecimiento # desarrollo en el mundo
Historia )a historia la podemos remontar al a!o 300 a.. Jo%re ese a!o encontramos la pierna arfcial ms an7ua conocida. ,s una pierna romana? de madera # %ronce. Oasta hace pocos a!os? las piernas arfciales sólo llena%an el espacio existente entre el mu!ón # el suelo. Desde los inicios de la historia humana? las personas discapacitadas a causa de las 7uerras? accidentes o %ien de nacimiento? han uli-ado partes del cuerpo arfciales para super superar ar su discap discapaci acidad dad.. Oasta Oasta el si7lo si7lo MLI? MLI? a toda todass las person personas as ;ue perd*a perd*an n una extremidad? la herida se les cerra%a con mucho dolor # simplemente se les o'recia una pierna de madera o un 7ancho de metal como sututo. ,l ciruano 'ranc9s Cm%roise :ar9 H110+10 cam%ió esta situación al dise!ar extremidades mecnicas para a#udar a los 4
soldados discapacitados a recuperar una vida plena? en lu7ar de tener ;ue arre7lrselas como pod*an. Cm%roise :ar9 'ue ciruano de cuatro re#es de &rancia # el creador de la ciru7*a # la ciencia anatómica. Csimismo? 'ue un 7ran inventor ;ue dise!ó prótesis mu# avan-adas respecto a las ;ue exisKan en su empo. Ju o%ra maestra 'ue una mano arfcial con dedos móviles accionados con an7ranaes? muelles # cierres. Desde los comien-os de Cm%roise? la tecnolo7*a de las extremidades prot9sicas +o arfciales+ ha avan-ado avan-ado rpidamente. )os %ioin7enieros no sólo han creado extremidades %iónicas ;ue 'uncionan per'ectamente? sino ;ue tam%i9n han conse7uido restaurar las 'unciones del o*do # el cora-ón cora-ón con implantes electrónicos. ,n m9dico austriaco &erdinand Clt inve invent ntó ó? en 10$ 10$?? un aud* aud*'o 'ono no rudi rudime ment ntar ario io.. Ju dise dise!o !o se meo meoró ró al a!ad a!adir irle le amplifcadores de tu%o de vac*o? lle7ando a comerciali-arse los aud*'onos portles en el a!o 123. ,l in7eniero estadounidense Pilson Breat%atch creó? en 1$0? el primer marcapasos marcapasos card*aco. Ju invento revolucionó la medicina a#udando a vivir a auellas personas ;ue ten*an ser*as a'ecciones card*acas. ,l aparato 'unciona%a emiendo impulsos re7ulares de corriente el9ctrica al cora-ón da!ado. :asar*an sólo nueves a!os cuando hasta ;ue? en 1$? se implanta el primer cora-ón arfcial. Unos in7enieros %iom9dicos de ,scocia , scocia 'a%ricaron el primer %ra-o prot9sico ro%óco en 13. Chora? los %ra-os %iónicos se pueden controlar con precisión? siendo posi%le incluso? devolver el sendo del tacto. )os %ra-os prot9sicos estndar no estn conectados a los nervios? por lo ;ue resulta dicil controlarlos # usarlos. ,n cam%io? los %ra-os %iónicos se pueden controlar con el propio sistema nervioso del paciente. De esta 'orma? los nervio nervioss ;ue van van al %ra%ra-o o perdid perdido o son recon reconduc ducido idoss al pecho pecho?? donde donde unos unos lectr lectrodo odoss conect conectad ados os al %ra%ra-o o %iónic %iónico o pueden pueden reci% reci%ir ir los impuls impulsos os # uli-a uli-arlo rloss para para diri7i diri7irr los movimi movimien ento toss del %ra%ra-o. o. )a 'oto 'oto7r 7raa aa se corre correspo spond ndee a un %ra%ra-o o %iónic %iónico o de
3. Impacto Impacto en la medicina medicina )a ciru7*a es la parte de la medicina ;ue se ocupa de tratar las en'ermedades # las heridas operando el cuerpo. C lo lar7o de la historia el campo de la medicina ha avan-ado 7racias? a veces? a la creación de nuevos inventos. Cs* pues? se han ideado nuevos instrumentos # m9todos para cortar? suturar? extraer? sustuir # alterar los teidos del cuerpo. Ji7los atrs? la ciru7*a resulta%a ms nociva ;ue %enefciosa? pero ahora? en nuestra 9poca #a no de%emos temer al %istur* del ciruano. Bracias a la anestesia # a los ans9pcos se controla el dolor? dolor? los shocSs # las in'ecciones. )as erin7uillas # los cat9teres permiten drenar u*dos # administrar medicinas. ? 7racias a la ciru7*a endoscópica? los ciruanos pueden operar el interior del cuerpo a trav9s de unas incisiones mu# pe;ue!as. on la lle7ada de la %iónica parece ;ue nada? en la medicina? ser imposi%le. )os apara aparatos tos %iónic %iónicos os meor meoran an o sustu sustu#e #en n las 'uncio 'unciones nes normal normales es del cuerpo cuerpo humano humano a%ri9ndose? de este modo? un mplio a%anico de posi%ilidades .
4. Tesmonios esmonios de la eol!ción eol!ción de esta apro"imación apro"imación )as inves7aciones de historia natural? hasta las ;ue no parecen ser ms ;ue pura y vana curiosidad? pueden tener ulidades mu# reales... "en9+Cntoine &erehault &erehault de "9aumur Historia de las Aispas H1=1
)a %iónica es una ciencia relavamente reciente? defnida tan sólo en 1$0 por NacS ,. Jteele de la 'uer-a a9rea de los ,stados Unidos? despu9s del con7reso de Da#ton? Ahio/ )a %iónica es la ciencia de los sistemas ;ue enen un 'uncionamiento copiado del de los l os sistemas naturales? naturales? o ;ue presentan las caracter*scas caracter*scas espec*fcas de los sistemas naturales naturales o hasta ;ue son anlo7os a ellos Hcitado en B9rardin? B9rardin? 1$(.
,n otras pala%ras? la %iónica es la ciencia ;ue %usca entre los seres vivos? animales # ve7etales? modelos de sistemas en vista a reali-aciones t9cnicas. ,sta preocupación est mu# cercana a la del dise!ador. )a %iónica? sin em%ar7o? 'ue praccada mucho antes de su defnición ofcial. Je podr*an sacar de la historia del arte # de las t9cnicas una serie de eemplos ;ue ates7Ven el inter9s del hom%re por los modelos naturales desde la ms remota an7Vedad. Cl7unos? $
como D9dalo e caro? a ;uien se atri%u#e la invención de disposivos de vuelo inspirados en los paros # la construcción de ro%ots? nos han lle7ado l le7ado tan sólo a trav9s de los mitos.
Diseño del Renacimiento y renacimiento del diseño Qo se puede dudar de ;ue el tesmonio ms concreto W# el ms pertur%adorW es )eonardo da Linci? ;uien contempla al mismo empo el marco estricto de la %iónica # del dise!o. ,l ee eempl mplo o de este este 7enio 7enio del "enaci "enacimie mient nto o puede puede parec parecer er demas demasiad iado o an7u an7uo. o. :eto :eto realmente es de una 7ran actualidad? #a ;ue )eonardo llevó la ela%oración de su o%ra desde la 'uente de inspiración Wla naturale-aW naturale-aW hasta su reali-ación material defniva. Je le puede ver? sucesiva # conuntamente? como di%uante? pintor? in7eniero? ar;uitecto? escultor? escultor? anatomista anatomista y natu n aturralis alistta en el sen sendo do ampl amplio io.. ,ra ,ra 8dis 8dise! e!ad ador or5? 5? eso eso es? es? 8di%uante5 en el sendo literal de la pala%ra? haciendo tanto los dise!os de anlisis como los di%uos de s*ntesis s* ntesis de sus pro#ectos. )a %iónica parece ha%er sido para )eonardo da Linci una prcca creava evidente. on oo de t9cnico? anali-a%a? o%serva%a # disecciona%a las estructuras naturales? hi-o de ellas innumera%les innumera%les dise!os anatómicos? # se a%ocó a una transposición de principios a trav9s de reali-aciones a otra escala # en otros materiales. Jus o%ras ates7uan este paso natural entre comprensión # creación? entre anlisis # s*ntesis? entre hipótesis # experimentación. :odem odemos os cons consttatar atar ;ue? ;ue? dura duran nte el
Desarrollo de los conceptos de la biónica uando uno considera las di'erentes aproximaciones a la copia de la naturale-a desde el fn del si7lo pasado? estar*a tentado a reconocer una sucesión de muchos per*odos ;ue lleva llevan n de la inspir inspiraci ación ón arKsc arKscaa al anlis anlisis is t9cnic t9cnico o para para desem% desem%oca ocarr en desar desarro rollo lloss teóricos.
=
!"uns#ormen der $atur% &formas ar'scas en la naturale(a)
,sta antolo7*a? pu%licada por el %iólo7o alemn ,rnst OaecSel en 1(3? tuvo una 7ran inuencia en los arstas e in7enieros de su 9poca. Nunto a sus acvidades como %iólo7o? trat trató ó de llamar llamar la atenc atención ión so%re so%re la admir admira% a%le le divers diversida idad d de 'orma 'ormass ;ue ;ue o'rece o'rece la naturale-a. ,n la 9poca de las primeras expediciones oceanó7rafcas? a%rió? entre otras cosas? el catlo7o de las 'ormas microscópicas del plancton? eecutando 9l mismo di%uos de una 7ran precisión # de una rara ele7ancia.
!*n +ro,th and orm% &sobre el crecimiento y la forma)
)a o%ra o%ra de Jir DXCrc# DXCrc# Thomp Thompson son?? *n +ro,th +ro,th and orm orm H11=? 'ue en su 9poca un verdadero best-seller. #a ;ue reun*a # hac*a accesi%les los documentos relavos a este tema. >ostra%a ;ue la 'orma en sus proporciones # en su comportamiento mecnico no podr*a ser entendida sino conociendo su 79nesis.
!/oluonsstrategie% &estrategias de la eolución)
>s all de la imitación de los principios sicos de los sistemas naturales? de%emos a In7o "echen%er7 una apertura a un reino ori7inal de reexión. ,ste autor se propone aplicar el 8m9todo de la innovación5 de la naturale-a. )a 'usión de las mutaciones 7enera un verdadero brainstorming. por el cual la cri%a de la selección natural representa un anlisis de valor. :osi%lemente de%er*amos recordar ;ue el brainstorming procede del enunciado de todas las ideas? sin censura previa # sin erar;ui-ación. "echen%er7 modifca de 'orma aleatoria los parmetros de los sistemas ;ue experimenta? # no reene ms ;ue a;uellos ;ue aportan una meora al sistema. ,stos principios se consi7uen en su o%ra de 1=3? cu#o Ktulo es %astan %astante te expl*cito expl*cito// /strat /strategia egia de la eolució eolución0 n0 *pmi( *pmi(ación ación de los sistema sistemass t1cnicos seg2n los principios de la eolución biológica0 "echen%er7 'undó uno de los pocos
(
instutos de %iónica/ @iónica # T9cnica de la ,volución? ;ue constu#e un departamento de la Universidad T9cnica de @erl*n.
Forma y función )a relación 'orma+'unción es sin duda el e l aspecto de la %iónica ;ue toca ms especialmente al dise!ador. dise!ador. Yueremos decir con esto ;ue otros aspectos como por eemplo los principios sic sico+ o+;u ;u*m *mico icoss del del 'unc 'uncio iona nami mien ento to de ciert ciertos os ór7 ór7anos anos sens sensor oria iale less no son son de su incum%encia. Cl contrario? innumera%les tra%aos de %iolo7*a tratan el do%le aspecto de la relación 'orma+'unción. 'orma+'unción. ,s el reino de la morfología morfología funcional0 :or sus soluciones muchas veces inesperadas? la naturale-a esconde una ri;ue-a en la cual los dise!adores estar*an %ien inspirados si las inda7aran. )os modelos pueden o'recer soluciones semeantes de cara a un pro%lema preciso? #a ;ue los or7anismos vivos enen un parentesco estrecho. )os %iólo7os ha%lan de paralelismo0 ,s as* ;ue los peces presentan dos pos principales de aletas/ las de los nadadores lentos # las de los nadadores rpidos. :ara la natación lenta? la aleta es lar7a # exi%le Hcarpa china. :or el contrario? la 'orma de ho- caracteri-a a los nadadores rpidos rpidos como el at
Los límites de la relación forma-función )os %iólo7os advierten del peli7ro de una interpretación interpretación demasiado reductora ;ue consiste en atri%uir una 'orma a una sola 'unción? #a ;ue todo el mundo sa%e ;ue un or7anismo ha de sas'acer m
per'ectamente laminar? provocando un e'ecto de aspiración ;ue ase7ura su natación estacionaria. Qo tenemos? de hecho? conocimiento de una verifcación de esta hipótesis por parte de los %iólo7os? pero oanda pudo desarrollar aplicaciones %asadas en el 8e'ecto oanda5 en su primer avión tur%o+h9lice H110 as* como en el control 8u*dico5 Hf7. 4. )os tu%os de escape de los auto%uses londinenses enen un dise!o con 8e'ecto oanda5? ;ue ase7ura una com%usón casi total ;ue evita un aporte de polución a la ciudad Hc'. :. N. Brillo? 1$0. )a o%servación de la naturale-a con un esp*ritu despierto puede interpelar # conducir a una innovación t9cnica. Ji hemos ele7ido ilustrar este cap*tulo so%re las relaciones 'orma+'unción con eemplos tomados de los pro%lemas de la propulsión dentro del a7ua? es por;ue nos parecen altamente sim%ólicos de la compeción. Yueremos decir ;ue la compeción lleva a la selección de los sistemas ms compevos? los ;ue dan la meor relación 8calidad+ precio5.
El pe r!pido" fusela#e $idrodin!mico
&i7ura 1
10
El delfín" un fusela#e $idrodin!mico
&i7ura 2 La truc$a inmó%il en la corriente" &un -efecto Coanda'(
&i7ura 3 ,l primer avión tur%o+h9lice de la historia de la aviación construido por Oenri oanda? expuesto en el Jalón de la Ceronuca en :ar*s? 110. Je7
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teor*a del e'ecto ;ue lleva su nom%re o%servando peces rpidos en alta mar # truchas en los r*os # reexionando reexionando so%re el papel hidrodinmico hidrodinmico de las rendias de las a7allas. onuntamente con nuestros propósitos? tenemos ;ue citar los tesmonios de autores ;ue son c9le%res en el dise!o # la %iónica.
De la utilidad de la in%esti)ación en la $istoria natural \...] )as inves7aciones de historia natural? hasta las ;ue no parecen ser ms ;ue pura # vana curiosidad? pueden tener ulidades mu# reales ;ue ser*an sufcientes para usfcarlas ante los mismos ;ue ;uerr*an ;ue no se %uscasen ms ;ue cosas <les? si antes de condenarlas se tuviera la paciencia de esperar ;ue el empo ense!e el uso ;ue se les puede dar \...] H"en9+Cntoine &erchault de "9aumur? Historia de las aispas \1=1]. De%emos a De "9aumur el reinventar el papel de f%ra de madera Wt9cnica praccada hace mil ;uinientos a!os por los chinos? pero desconocida en ,uropa. )a o%servación de las avispas ;ue 'a%rican una pasta de madera para construir sus nidos inspiró a De "9aumur la idea de reempla-ar la re*a por materiales ve7etales menos caros. :ero no 'ue hasta 13 a!os despu9s de la pu%licación de su propuesta ;ue vio la lu- del d*a la primera desf%radora de madera HBo^lie% _eller? en Clemania.
El *diseño' del mundo %i%o Desde empos inmemoriales ha sido a trav9s de la 8causa fnal5? por el concepto teleoló7ico del fn? propósito o 8dise!o5? en al7una de sus m
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La bardana" un sistema para en)anc$ar
&i7ura 4
)a %ardana Arcum lappa. 'oto7rafada en oto!o &a)0 ,l sui-o Beor7es de >estral patentó en 11 la cinta 3elero 3elero &elours8terciopelo5 R crochets 87anchillos5? inspirado en el sistema de en7anchado de los 'rutos de esta planta. Una parte de la cinta lleva ri-os seccionados ;ue hacen de 7anchillos? similares a los 7anchillos exi%les de la plantaF la otra parte lleva ri-os fnos parecidos a los ri-os del pelae de un animal? en los ;ue los 7anchillos se pueden en7anchar. Cdoptada inicialmente por la QCJC? este invento %iónico ha con;uistado poco a poco todos los sectores de nuestra vida diaria/ el sistema no necesita instalación especial &b)0
R+mi)es an)uladas" un *reactor' en la punta del ala
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&i7ura >olino de viento 8@er`ian5 de In7o "echen%er7 ;ue explota el e'ecto del remolino compuesto. )as puntas de las alas acvas estn 7iradas hacia el centro? donde se pone la tur%in tur%ina. a. ,l molin molino o de vient viento o 'ue opmi-a opmi-ado do por por el m9todo m9todo de la 8estr 8estrat ate7i e7iaa de la evolución5 a muchos niveles Hn
&i7ura $
,rincipios ,rincipios físicos del %uelo ,l hom%re ha intentado? miles de veces? imitar a las aves. ,l 79nero human humano o ha 'a%ri 'a%ricad cado o # pro%a pro%ado do un n
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,l verdadero vuelo li%re si7ue siendo hasta ho# un pro%lema para la humanidad? como lo ha sido desde hace miles de a!os. Qo ;ued ;uedaa ms ms ;ue ;ue renu renunc ncia iarr comp comple leta tamen mente te a los los medi medios os de sustentación por 7ases li7eros # de%emos entonces renunciar al uso de 7lo%os inados # explot explotar ar esto estoss e'ect e'ectos os 7ran 7randio diosos sos de vuelo vuelo del del mundo mundo animal animalFF nos ;ueda ;ueda tan tan sólo sólo aprovecharnos de un m9todo de vuelo en ;ue no se usa ms ;ue cuerpos de alas no mu# 7ruesos? ;ue o'recen mu# poca resistencia resistencia al penetrar el aire en dirección hori-ontal. )os anima animales les ;ue vuelan vuelan son capace capaces? s? mientr mientras as manen manenen en este este principio? de levantarse # e'ectuar una rpida propulsión a trav9s del aire. Ji deseamos? entonces? aprovechar i7ualmente las ventaas de este principio? convendr*a encontrar la explicación de este e'ecto de vuelo. )a reducción de tal e'ecto a su causa se hace a trav9s del usto conocimiento de los procesos mecnicosF # es la mecnica? la ciencia de los e'ectos de las 'uer-as? la ;ue nos da los medios para explicar estos mecanismos. ,l arte arte del del vuel vuelo o es? es? ento entonc nces es?? un pro% pro%le lema ma cu#o cu#o trat tratam amien iento to cienKfco cienKfco depende depende esencialme esencialmente nte de los conocimien conocimientos tos de mecnica. mecnica. )as reexio reexiones nes necesarias son? sin em%ar7o? em%ar7o? de naturale-a naturale-a relavamente relavamente sencilla? # vale la pena echar una mirada so%re las relaciones del arte de volar # de la mecnica H)ilienthal? 1(( F $+=.
Principios de morfología Desde ;ue uno o#e por primera ve- a un %iólo7o decir? en len7uae claro? ;ue %ao la 'orma de un animal siempre ha# ;ue ver la 'unción? o hasta cuando insiste? de 'orma precisa? so%re las relaciones ;ue unen la 'orma del cuerpo # su acvidad 'uncional? uno se siente un poco desorientado por la mulplicidad de im7enes ;ue as* se evocan. Ji no? veamos/ es;ueletos? movimientos de rotación? ondas l*;uidas? 7rav 7raveda edad? d? vient viento? o? tensió tensión n de superf superfcie? cie? tors torsión ión?? dilat dilataci ación ón o retr retracc acción ión parale paralelas las?? crecimientos variados? tor%ellinos? presiones? etc.F a cada una de las 'ormas ;ue hemos visto est asociada? en e'ecto? una cosa ;ue 'unciona? un funcionamiento funcionamiento \...]. on on las las cadenetas. tene tenemo moss la 7rav 7raved edad ad?? eso eso es? es? un r97i r97ime men n de 'uer-as constantes # paralelasF # con la vela inada? ;ue tam%i9n ene un perfl de cadenetas? tenemos i7ualmente un r97imen de 'uer-as constantes constantes # paralelas? el del viento re7ular \...]. on las espirales logarítmicas # las supercies espirales. tenemos un 'enómeno ;ue se renueva? siempre i7ual a s* mismo.
1
De donde tenemos este se7undo punto/ #a ;ue dos o ms 'ormas son de la mism mismaa espe especi cie? e? puede ha%er algun com
onod+Oer-en? 1$ / 144+14. L9ase f7? (? ;ue ilustra al7unos eemplos citados.
Analogías entre entre fenómenos fenómenos 4sicos 4sicos o reali(aciones reali(aciones t1cnicas t1cnicas y organismos organismos
&i7ura = &a-b) Oidromedusa? Polycanna Polycanna germánica HOaecSel # la evolución de un tor%ellino en un
l*;uido H_. >acS. &c-d) Jistema de 7eod9sicas cru-adas en la pared de una vorcela? animal acuco unicelular microscópico HJchae'er? # so%re un cesto apon9s. &i7uras tomadas de la o%ra de . >onod+Oer-en H1$.
1$
De la riuea de las formas naturales )a o%servación de las 'ormas naturales o'rece un apo#o maravilloso/ podemos divisar all* una 'uente ina7ota%le de com%inaciones al servicio de la vida. ,n la admira%le admira%le o%ra +ro, DXCrc# c# Thom Thomps pson on?? se desc descu% u%re re una una ri;u ri;uee-aa +ro,th th and and orm orm..de DXCr extraordinaria de 'ormas naturales # el estudio de su crecimiento. ómo no mencionar tam%i9n los tra%aos de >onod+Oer-en ;ue 'ue el primero en se!alarnos los pro%lemas planteados por esos delicados # extra!os or7anismos or7anismos llamados radiolarios6 Qin7
La $o#a del nen.far )i)ante" aruitectura de ner%adura
Fi)ura / Lista interior del r#stal :alace H:alacio de ristal de )ondres? construido por :axton en 1(1 1(1 para para al%e al%er7 r7ar ar la ,xpo ,xposic sició ión n Univ Univer ersa sal. l. Qote Qotemo moss los los apo# apo#os os m
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&i7ura 7i7ante 3ictoria ama(ónica puede alcan-ar dimetros de 2 a) )a hoa otante del nen<'ar 7i7ante metros. De%e su ri7ide- a las l as nervaduras nervaduras radiales # a las nervaduras conc9ntricas conc9ntricas de la cara in'erior? as* como al re%orde curvado hacia arri%a. b) Qen<'ar 'oto7rafado en un invernadero del 'amoso Nard*n @otnico de _e`? cerca de )ondres. c) Invernadero de techo plisado? todo de vidrio? construido por el ardinero # ar;uitecto amateur Jir Noseph :axton en hats`orth? en 1(4? ,ste invernadero? cu#os principios de cons constr truc ucci ción ón se insp inspir iran an en la hoa hoa de 3ictoria %rió el cam camino ino a la 3ictoria ama(ón ama(ónica. ica. a%rió industriali-ación en materia de construcciones li7eras. onstu#ó la pref7uración del r#stal :alace de )ondres.
Estructura ósea" arre)lo óptimo de la materia
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&i7ura 10
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a) "epresentación es;uemca de la distri%ución en la materia ósea en el interior de un
'9mur humano. b) Jección de un '9mur ;ue hace aparecer las fnas lminas llamadas trab1culas. del hueso esponjoso0 c) apa- de reaccionar a las contracciones mecnicas reales Hel peso del cuerpo ;ue incide incide o%licu o%licuame ament nte? e? la tracc tracción ión de los maurice _oechlin. Una distri%ución ideal de la materia 7aran-a la efcacia mecnica de la torre de 300 metros/ Zlas =.000 toneladas de acero ca%r*an dentro de un cu%o de tan sólo 10 x 10 x 10 metros[
0ínimo1 m!2imo1 óptimo )a ide idea de la 8estructu ctura5 invade el campo de nuestros conocimientos. De hecho? ms ;ue de la estructura en s* misma? importa la ,structura de las ,structuras? si se me permite el pleonasmo. Uno ve di%uada la evolución intelectual en curs curso? o? en ;ue ;ue la calidad se impo impone ne so%r so%ree la candad. con con el sur7 sur7im imie ient nto o de la idea matemáca de la ariación0
Oa sido ustamente su%ra#ado su%ra#ado ;ue la naturale-a naturale-a misma de los o%etos ;ue consideramos importa menos ;ue sus arre7los. ms all de toda analo7*a po9ca? las 'ormas? 'ormas? las su%st su%stanc ancias ias?? la vida vida misma misma no son ms ;ue ;ue los result resultado adoss de esto estoss arre7los... )a cons consta tant ntee de nues nuestr tro o univ univer erso so es el cam% cam%io io.. Ques Questr traa
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\...] los autores Jte'an Oilde%randt # Cnthon# Trom%a nos dan una reexión meditada de la simetr*a # la re7ularidad de las 'ormas # los patrones de la naturale-a. Cun;ue muchas veces es 'cil verlas? estas 'ormas # patrones no siempre son tan 'ciles de explicar. explicar. Oa# le#es universales sencillas ;ue nos permiten entenderlas6 \...] ,s la historia del desarrollo de la rama de matemcas llamada el clculo clculo de varia variacion ciones? es? ;ue ;ue concie concierne rne cues cuesone oness de opmi opmi-a -ació ción n Whalla Whallarr 'orma 'ormass o patrones ;ue maximi-an o minimi-an una candad parcular. ,s el i7l< la 'orma ópma de casa ;ue permite la p9rdida m*nima de calor al exterior6 ,s verdad ;ue las a%eas usan la m*nima candad posi%le para construir sus celdas hexa7onales6 ,s ms? ha# un principio su%#acente su%#acente ;ue descri%e la variedad infnita de 'ormas de nuestro mundo6 ,stas pre7untas no enen una respuesta fnal? pero los cienKfcos conn
Hueso helicoidal del pitón y la juntura tronco-rama de un árbol: perles elásticos muy resistentes
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&i7ura 11 a-c) )os dise!adores daneses "ud Th#7esen # Nohnn# Jorensen supieron dar a este asiento de madera li7ere-a? solide- # so%riedad económica? cuidando parcularmente parcularmente el detalle de la inserción del pie del respaldo en el anillo hori-ontal del asiento. Imitaron el detalle de la untura de una rama en el tronco de un r%ol? donde 8la naturale-a naturale-a resuelve este pro% pro%le lema ma por por el arre arre7l 7lo o astu astuto to de las las f%ra f%rass # las las prop propor orci cion ones es ust ustas as5 5 H1( H1(1? 1?en en N. @eSnsen? 1(3. d) ,l hueso de pteri7oideo detrs de la mand*%ula superior del pitón constu#e? con el hueso cuadrado? una do%le arculación mu# especial ;ue permite a la serpiente in7erir presas de considera%le volumen? en un solo tro-o. tro-o. e) :lan 7eom9trico de este perfl helicoidal de tres ramas. :ro#ecto de sillas en f%ra de vidrio # poli9ster? poli9ster? de &a%rice Landen Landen @roecS H1(4. iertos f) :ro#ecto detalles? detalles? nota%lemen nota%lemente te al nivel de las untura unturass pie+asien pie+asiento to # pie+asient pie+asiento+res o+respald paldo? o? se inspiran en el hueso pteri7oideo donde se eercitan presiones semeantes. semeantes.
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5. Biónica en la medicina )os nuevos avances de la medicina %iónica Oace unas d9cadas hu%iera sido impensa%le esperar ;ue el cuerpo humano pudiese 'uncionar 7racias a elementos externos dilucidados 7racias a la interrelación de avances mecnicos? in'ormcos # electrónicos. )a idea de humano ro%ot #a era nota%le en la 7ran pantalla HTerminator H Terminator?? o ro%ot? Iron man man al empo ;ue Kmidamente aparec*an los primeros cora-ones o piernas arfciales? sin duda un 7ran avance 'ruto de la intervención %iónica. )os resultados re7istrados desde el comien-o de su implantación han sido mu# posivos # 'avo 'avora ra%l %les es para para los los en'e en'erm rmos os?? Hsin Hsin ir ms ms leo leos? s? si se ene ene en cuen cuenta ta el 9xit 9xito o del del marcapasos en el campo de la cardiolo7*a cardiolo7*a de modo ;ue la%oratorios de toda la 7eo7raa mundial se encuentran inmersos en la inves7ación de esta rama de la medicina. Tal es el inter inter9s 9s ;ue suscit suscita? a? ;ue exist existen en numero numerosos sos pro# pro#ect ectos os de ór7a ór7anos nos ;ue vern vern la lupróximamente. próximamente. )os mila7ros de la medicina %iónica son tan7i%les ho# d*a.
Dispositi%os ue ya funcionan con +2ito
:rocesador de sonidos/ Un implante electrónico situado %ao la piel de la orea capta los rumores del exterior # los transmite al cere%ro. ,stos electrodos hacen las 'unciones de las c9lulas de la cóclea? u%icadas en el nervio audivo Ho*do interno # encar7adas de transportar los sonidos al cere%ro humano. hip ocular/ )os pacientes con ce7uera no pueden 'ocali-ar la lu- reci%ida por el oo? ;ue en condiciones normales se reali-a por el cristalino en las c9lulas 'otosensi%les de la rena. Un microch mic rochip ip cu%ierto de miles de receptores es capa- de sustuir esas c9lulas renianas? permiendo a los cie7os volver a o%tener un poco de lu-. :ierna motori-ada/ ,sta prótesis reproduce los movimientos ;ue lleva a ca%o una pierna normal 7racias a una inteli7encia inteli7encia arfcial arfcial adunta? ;ue reci%e las se!ales ;ue le env*an unos sensores situados en el -apato de la pierna sana. ,ste implante cuenta con un 7ran 9xito? #a ;ue re7istra unos resultados 'rancamente naturales? permiendo incluso hacer eercicio con normalidad o su%ir escaleras sin pro%lemas.
Futuros implantes biónicos
,lec ,lectr trod odos os cere cere%r %ral ales es// Un micr microc ochi hip p inse insert rtad ado o en el cer cere%r e%ro tran transm smit itee in'ormaciones a un ordenador ;ue es capa- de controlar los movimientos asociados a una prótesis. De esta 'orma? se piensa ;ue dentro de al7unos a!os estos circuitos podrn sustuir las -onas defcientes del cere%ro de los paral*cos.
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:ncr :ncreas eas arfcia arfcial/ l/ Un nuevo nuevo pro# pro#ect ecto o ;ue ;ue des%a des%anca ncar r a la %om%a %om%a extern externaa deinsulina deinsulina en el reto de la dia%etes. ,ste ór7ano %iónico es un disposivo implantado en el a%domen # a la ve- interconectado con un sensor de 7lucosa ;ue in'orma en empo real de la dosis ;ue ha# ;ue li%erar. i%e i%erm rman ano/ o/ )a cienc ciencia ia pien piensa sa en un impl implan ante te cone conect ctad ado o a los los nerv nervio ioss del del ante%ra-o? ;ue reci%ir las transmisiones nerviosas de estos # a cam%io los esmula proporcionando sensaciones tcles. Dicho implante mantendr una comunicación por ondas ondas con una prót prótesi esiss mecn mecnica ica pla7a pla7ada da de sensor sensores es electr electróni ónicos cos u%ica u%icados dos en la superfcie de un 7uante ;ue llevar puesto el en'ermo.
Lo .ltimo en inno%ación biónica )as arterias da!adas tendrn alternava dentro de unos a!os 7racias a la creación de las arterias de teón? material sint9co ;ue podr sustuir los teidos cardiovasculares. Ji una arteria se o%stru#e o se da!a? se coloca una prótesis vascular Hcilindro de reilla de acero inoxida%le de 'orma ;ue la manene siempre a%ierta # operava. ,sta revolucionaria t9cnic t9cnicaa est est avanavan-and ando o a pasos pasos a7i7 a7i7ant antado ados? s? suponi suponiend endo o una import importan ante te dosis dosis de opmismo en el campo cienKfco. Cctualmente una rotura de cadera es irreversi%le # por ende? si se produese una rotura del '9mur? de%er*a cam%iarse. :or este movo se emplean materiales %iocompa%les como la cermica Hal
6. Lo último de la Biónica 3na mano biónica de%uel%e la sensibilidad a un $ombre Una ne!roprótesis de !na mano permite a !n paciente rec!perar la capacidad de senr los o#$et o#$etos os %!e co&e. co&e. 'ste 'ste dispos disposi io( o( desarr desarroll ollado ado por por ines ines& &ado adore ress e!rope e!ropeos( os( conierte las se)ales el*ctricas en imp!lsos reconoci#les por el sistema nerioso del amp!tado. JIQ g 0$ 'e%rero 'e%rero 2014 12/00 Tras perder su mano i-;uierda en un accidente? el dan9s Dennis Ca%o Jorensen se ha converdo en el primer amputado del mundo capa- de senr 7racias a la prótesis de una mano %iónica? conectada mediante ciru7*a a los nervios de su %ra-o.
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/ste disposio ha permido 5ue el paciente pueda oler a percibir la sensación de agarrar y tocar un objeto
,ste ,ste revolucio revolucionario nario disposivo disposivo?? desarroll desarrollado ado por inves7 inves7ador adores es sui-os sui-os e italianos italianos?? ha permido ;ue el paciente pueda volver a perci%ir la sensación de a7arrar # tocar un o%eto. E)a retroalimentación sensorial ha sido incre*%le? he podido senr cosas ;ue no ha%*a sendo desde hace nueve a!os? se!ala Ca%o. Durante la prue%a? Denis? con los oos # los o*dos tapados? 'ue capa- de detectar la intensidad con la ;ue ten*a ;ue a7arrar los o%etos as* como su consistencia # 'orma. Euando co7*a un o%eto? pod*a senr si era %lando o duro? redondo o cuadradoE? destaca. ,sta mano %iónica ha sido dise!ada por un e;uipo de cienKfcos de la ,scuela :olit9cnica &ederal de )ausanne H,:&) # por la ,scuela Juperior de Janta Cna en Italia. 6/sta es la primera e( 5ue una neuroprótesis con retroalimentación sensorial ha sido uli(ada y controlada por un amputado en empo real6
Tras unos primeros protopos iniciales? los cienKfcos meoraron la prótesis con unos sensores ;ue detectan in'ormación so%re el tacto? 7racias a la medición de la tensión de varios tendones arfciales ;ue controla%an el movimiento de los dedos. C connuación? los datos reco7idos se converKan en una se!al el9ctrica ;ue? con unos al7oritmos? se converKa en un impulso adecuado para ;ue el sistema nervioso de Ca%o lo pudiera interpretar. Cdem Cdems? s? unos unos electr electrodo odoss implan implanta tados dos en los nervio nervioss del pacien paciente te comple completa ta%an %an la transmisión de in'ormación. E,sta es la primera ve- ;ue una neuroprótesis con retroalimentación sensorial ha sido uli-ada # controlada por un amputado amputado en empo realE? su%ra#a Jilvestro Jilvestro >icera? uno de los autores de la mano %iónica. ,st%amos preocupados por la reducción de la sensi%ilidad en los nervios de Dennis #a ;ue ;ue no se ha%* ha%*an an usad usado o en nuev nuevee a!os a!osE? E? a!ad a!adee Jtan Jtanis isaa "asp "aspop opov ovic ic?? otro otro de los los inves7adores. Unas preocupaciones ;ue se evaporaron cuando Dennis acvó # perci%ió correctamente los o%etos ;ue co7*a.
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7. BIBLIOGRAFÍA
https://www.google.com.pe/search? q=bionica&rlz=1C1GGGE_esPE5!PE5!&oq= q=bionica&rlz=1C1GG GE_esPE5!PE5!&oq=bionica&aqs=chrome bionica&aqs=chrome.."i5#$%l5.%#'$%$(& .."i5#$%l5.%#'$%$(&so)rcei*=ch so)rcei*=ch rome&esp+=!1%&es_sm="&ie=,- rome&esp+=!1%&es_sm="&ie=,-(0q=monograias2*e (0q=monograias2*e2con*)cti+i*a* 2con*)cti+i*a*
3ngenier4a bi6nica 7i8ipe*ia9 la enciclope*ia enciclope*ia libre a e+ol)ci6n *e los h)manos bi6nicos ;,< m
,na mano bi6nica bi6nica *e+)el+e la sensibili*a* a )n hombre hombre / >oticias / 3>C os n)e+os n)e+os a+ances *e la me*icina bi6nica bi6nica @ )ite1%1
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