Бионика и биоинженерия

Сентябрь 13, 2022

Главная
Алгебра
Бионика и биоинженерия

Содержание

2. Содержание лекции Бионика как наука. 1. Что такое бионика. 2. История. 3. Ветви бионики. Стандартные бионические
3. Бионика как наука.
4. Что такое бионика?
5. История бионики Первые протезы в древнем Египте Поисковые исследования Леонардо да Винчи Первые эксперименты с биоэлектричеством
6. Основные направления работ по бионике : Ветви бионики
7. Сенсорная Бионика. Исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков
8. Нейробионика. Изучение нервной системы человека и животных, а также моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей
9. Общеморфологическая бионика. Исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.
10. Стандартные бионические технологии
11. Бионическая архитектура
12. Бионическая архитектура Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых
13. Экзоскелеты
14. Экзоскелеты
15. Применение экзоскелетов
16. Типы экзоскелетов
17. Медицинский экзоскелет
18. Медицинский экзоскелет
19. Вариант, предназначенный для промышленного применения, а также для использования в системе МЧС. Промышленные экзоскелеты уже применяются
20. Одним из направлений разработки экзоскелетов является разнообразные системы для МЧС и подобных структур. К подобным моделям
21. Принципы работы экзоскелетов
22. Бионические протезы и импланты
23. Протезы Бионические протезы и импланты - одно из направлений, в котором ведутся исследования, связанные с бионикой;
24. Бионические протезы рук Биоэлектрические (бионические, миоэлектрические протезы) — это протезы с внешним источником энергии. Управление осуществляется
25. Бионические протезы рук Бионические протезы бывают обычными и высокофункциональными. Высокофункциональными считаются протезы, умеющие делать различные хваты,
26. Бионические протезы ног
27. Протезы
28. Бионический глаз — искусственная зрительная система для восстановления потерянного зрения при некоторых формах слепоты. В глаз
29. Бионическая печень Искусственная печень В искусственной печени находятся несколько резервуаров. В одном кровь очищается от токсинов,
30. Бионическое лёгкое Искусственное лёгкое Команде инженеров из Питтсбургского университета под руководством профессора Уильяма Федершпиля (William Federspiel)
31. Бионическое сердце Искусственное сердце AbioCor —искусственное сердца, предназначавшийся для лечения тяжёлой сердечной недостаточности. Abicor разработан массачусетсской
32. Нейротехнологии
33. До недавнего времени мечта о возможности контролировать окружающую среду «силой мысли» была в области научной фантастики.
34. Технология интерфейса «мозг—компьютер» или нейрокомпьютерных интерфейсов сможет позволить людям, неспособным говорить и/или использовать свои конечности, снова
35. Технологии таких интерфейсов настолько хорошо развились, что уже доступны для репликации почти каждому. Нейроуправление
36. tDCS Механизм, лежащий в основе действия tDCS довольно прост. К голове прикладываются электроды, через которые проходит
37. tDCS
38. Варианты применения tDCS очень разнообразны, и, по сути, ограничиваются только знанием функций различных областей мозга. Вот
39. Применение tDCS терапии
40. Нейропривод Объединив нейротехнологии “чтения” и “записи” можно получить совершенно новое устройство – нейропривод. Нейропривод является нейроинтерфейсом
41. Нестандартные бионические технологии
42. Нейроконтроль
43. Нейроконтроль Воздействие на центра удовольствия или же наказания вызывает появление новых потребностей и привычек. При системности
44. Киборгизация 1.Система восприятия. 2.Инвазивнное соединение нерв-электрод. 3. Выходные нервы. 4. Нервная система органического ядра. 5. Органическое
45. Киборгизация
46. Гибридизация Гибридизация– это процесс создание таких систем, где используются и органические и неорганические элементы, причем недостатки
47. Контролируемая изменчивость
48. Бионическая эволюция
50. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание лекции
Бионика как наука.
1. Что такое бионика. 2. История. 3. Ветви бионики.
Стандартные

бионические технологии. 1. Архитектурная бионика. 2. Экзоскелеты. 3. Бионические протезы, импланты и искусственные органы. 4. Нейроуправление. 5. tDCS терапия.
Нестандартные бионические технологии. 1. Нейроконтроль. 2. Киборгизация. 3. Гибридизация. 4. Трансгуманизм и продление жизни.

Слайд 3

Бионика как наука.

Слайд 4

Что такое бионика?

Слайд 5

История бионики
Первые протезы в древнем Египте
Поисковые исследования Леонардо да Винчи
Первые

эксперименты с биоэлектричеством

Первые полностью изолированные искусственные органы

Слайд 6

Основные направления работ по бионике :
Ветви бионики

Слайд 7

Сенсорная Бионика.
Исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов

с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения, изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;

Ветви бионики

Бионический глаз “Аргус”

Слайд 8

Нейробионика.
Изучение нервной системы человека и животных, а также моделирование нервных клеток

(нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики.

Ветви бионики

Трёхмерная модель нервной системы нематоды

Нейроинтерфейс

Слайд 9

Общеморфологическая бионика.
Исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения

новых технических и научных идей.

Ветви бионики

Экзоскелет

Бионическая архитектура

Слайд 10

Стандартные бионические технологии

Слайд 11

Бионическая архитектура

Слайд 12

Бионическая архитектура
Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных

систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надёжности. Яркий пример архитектурно-строительной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений.

Слайд 13

Экзоскелеты

Слайд 14

Экзоскелеты

Слайд 15

Применение экзоскелетов

Слайд 16

Типы экзоскелетов

Слайд 17

Медицинский экзоскелет

Слайд 18

Медицинский экзоскелет

Слайд 19

Вариант, предназначенный для промышленного применения, а также для использования в системе

МЧС.
Промышленные экзоскелеты уже применяются на автомобильных заводах BMW и на многих других в Европе. Получили распространение и в южной Корее. В России пока не применяются.

Силовой экзоскелет

Слайд 20

Одним из направлений разработки экзоскелетов является разнообразные системы для МЧС и

подобных структур. К подобным моделям предъявляются свои специфичные требования, например, чтобы экзоскелет мог быстро сниматься и отбрасываться, выдерживал влагу, высокую температуру и другие вредные для механизмов воздействия.

Экзоскелет для мчс

Слайд 21

Принципы работы экзоскелетов

Слайд 22

Бионические протезы и импланты

Слайд 23

Протезы
Бионические протезы и импланты - одно из направлений, в котором ведутся

исследования, связанные с бионикой; одно из самых важных.

Основная особенность бионических протезов - их способность брать на себя функции утраченных органов и конечностей.

Слайд 24

Бионические протезы рук
Биоэлектрические (бионические, миоэлектрические протезы) — это протезы с внешним источником энергии.

Управление осуществляется за счёт сигналов, возникающих при сокращении мышц.
В культеприёмную гильзу встроены миодатчики, улавливающие изменение электрического потенциала. Эта информация передаётся на микропроцессор кисти, и в результате протез выполняет определённый жест или хват:

Слайд 25

Бионические протезы рук
Бионические протезы бывают обычными и высокофункциональными. Высокофункциональными считаются протезы,

умеющие делать различные хваты, тогда как обычные бионические протезы делают одно основное движение — хват в щепоть.

Слайд 26

Бионические протезы ног

Слайд 27

Протезы

Слайд 28

Бионический глаз — искусственная зрительная система для восстановления потерянного зрения при некоторых формах слепоты. В глаз с повреждённой сетчаткой,

например, при скотоме, вживляют имплантант — протез сетчатки глаза, дополняя сетчатку c оставшимися в ней неповреждёнными нейронами искусственными фоторецепторами.

Бионические глаза

Слайд 29

Бионическая печень
Искусственная печень
В искусственной печени находятся несколько резервуаров. В одном кровь

очищается от токсинов, в другом находится экстракт клеток печени. Из него через мембрану в кровь проникают полезные вещества и производится синтез необходимых элементов. Очищающий контур состоит из множества мембран, не пропускающих определенные вещества.

Слайд 30

Бионическое лёгкое
Искусственное лёгкое
Команде инженеров из Питтсбургского университета под руководством профессора Уильяма Федершпиля (William

Federspiel) удалось разработать искусственное лёгкое, которое легко помещается в рюкзак. Испытанный на овцах прототип успешно насыщал кровь кислородом в течение 6 часов, а после эксперимента прибор проработал ещё пять дней.
Искусственное лёгкое Федершпиля представляет собой гибрид насоса и газообменника. С телом пациента устройство соединяется всего через одну короткую трубку, которая крепится на шее пациента. Сокращение числа трубок было одной из главных задач разработчиков.

Слайд 31

Бионическое сердце
Искусственное сердце
AbioCor —искусственное сердца, предназначавшийся для лечения тяжёлой сердечной недостаточности. Abicor разработан массачусетсской компанией Abiomed.
Он

располагается полностью в организме пациента, имеет внутренний аккумулятор, который подзаряжается от внешнего источника питания прямо через кожу, то есть не нуждается в подключении к проводам. Это снижает риск осложнений, связанных с инфекциями.

Слайд 32

Нейротехнологии

Слайд 33

До недавнего времени мечта о возможности контролировать окружающую среду «силой мысли»

была в области научной фантастики. Однако продвижение технологий принесло новую реальность: сегодня люди могут использовать электрические сигналы активности мозга, чтобы взаимодействовать с ними, влиять или изменять их среду.

Нейроуправление

Слайд 34

Технология интерфейса «мозг—компьютер» или нейрокомпьютерных интерфейсов сможет позволить людям, неспособным говорить

и/или использовать свои конечности, снова общаться или управлять вспомогательными устройствами для ходьбы и манипулирования объектами .

Для чего используют НКИ?
1.Наука.
Открытие сигналов мозга и их связь с деятельностью человека в свое время получило научный вес, сравнимый с исследованиями ДНК и расшифровкой генома человека.
2. Медицина.
Нейропротезы считаются стандартным методом решения проблемы потери слуха. Также это один из основных методов управления протезами рук или ног.
3. Развлекательная и игровая индустрии.
С 2012 года произошел бум НКИ в игровой индустрии: от «перетягивания каната», а точнее, шарика в устройстве MindBall до управления шариком в тубе в Star Wars Force Trainer.

Нейроуправление

Слайд 35

Технологии таких интерфейсов настолько хорошо развились, что уже доступны для репликации

почти каждому.

Нейроуправление

Слайд 36

tDCS
Механизм, лежащий в основе действия tDCS довольно прост. К голове прикладываются

электроды, через которые проходит слабый ток постоянной силы (1-2 миллиампера), воздействующий на определенные участки мозга. Сила тока оказывается слишком мала, чтобы активировать нейроны. Однако все же она существенно меняет их физиологическое состояние, делая их более или, наоборот, менее склонными к активации, в зависимости от типа воздействия.

Слайд 37

tDCS

Слайд 38

Варианты применения tDCS очень разнообразны, и, по сути, ограничиваются только знанием

функций различных областей мозга. Вот некоторые из них:

Применение tDCS терапии

Слайд 39

Применение tDCS терапии

Слайд 40

Нейропривод
Объединив нейротехнологии “чтения” и “записи” можно получить совершенно новое устройство –

нейропривод. Нейропривод является нейроинтерфейсом с зачаточной обратной связью что позволяет применять подобные устройства для более эффективного управления или же для более точечного и контролируемого изучения активности мозга.

Слайд 41

Нестандартные бионические технологии

Слайд 42

Нейроконтроль

Слайд 43

Нейроконтроль
Воздействие на центра удовольствия или же наказания вызывает появление новых потребностей

и привычек. При системности воздействия новая привычка перекрывает по приоритету даже жизнеобеспечивающие потребности.

Слайд 44

Киборгизация
1.Система восприятия. 2.Инвазивнное соединение нерв-электрод.
3. Выходные нервы.
4. Нервная система органического

ядра.
5. Органическое ядро.

Киборгизация – это процесс преобразования/создания киборга, т.е. организма в котором имеются как чисто биологические элементы так и неорганические элементы искусственного происхождения. При этом не возникает внутренних конфликтов и отторжений.

Слайд 45

Киборгизация

Слайд 46

Гибридизация
Гибридизация– это процесс создание таких систем, где используются и органические и

неорганические элементы, причем недостатки одних элементов перекрываются преимуществами других.

Слайд 47

Контролируемая изменчивость

Слайд 48

Бионика и биоинженерия

Содержание

Содержание лекцииБионика как наука.1. Что такое бионика. 2. История. 3. Ветви бионики.Стандартные

Бионика как наука.

Что такое бионика?

История бионикиПервые протезы в древнем ЕгиптеПоисковые исследования Леонардо да Винчи Первые

Основные направления работ по бионике :Ветви бионики

Сенсорная Бионика. Исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов

Нейробионика.Изучение нервной системы человека и животных, а также моделирование нервных клеток

Общеморфологическая бионика. Исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения

Стандартные бионические технологии

Бионическая архитектура

Бионическая архитектураАрхитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных

Экзоскелеты

Экзоскелеты

Применение экзоскелетов

Типы экзоскелетов

Медицинский экзоскелет

Медицинский экзоскелет

Вариант, предназначенный для промышленного применения, а также для использования в системе

Одним из направлений разработки экзоскелетов является разнообразные системы для МЧС и

Принципы работы экзоскелетов

Бионические протезы и импланты

ПротезыБионические протезы и импланты - одно из направлений, в котором ведутся

Бионические протезы рукБиоэлектрические (бионические, миоэлектрические протезы) — это протезы с внешним источником энергии.

Бионические протезы рукБионические протезы бывают обычными и высокофункциональными. Высокофункциональными считаются протезы,

Бионические протезы ног

Протезы

Бионический глаз — искусственная зрительная система для восстановления потерянного зрения при некоторых формах слепоты. В глаз с повреждённой сетчаткой,

Бионическая печень Искусственная печеньВ искусственной печени находятся несколько резервуаров. В одном кровь

Бионическое лёгкое Искусственное лёгкоеКоманде инженеров из Питтсбургского университета под руководством профессора Уильяма Федершпиля (William

Нейротехнологии

До недавнего времени мечта о возможности контролировать окружающую среду «силой мысли»

Технология интерфейса «мозг—компьютер» или нейрокомпьютерных интерфейсов сможет позволить людям, неспособным говорить

Технологии таких интерфейсов настолько хорошо развились, что уже доступны для репликации

tDCS Механизм, лежащий в основе действия tDCS довольно прост. К голове прикладываются

tDCS

Варианты применения tDCS очень разнообразны, и, по сути, ограничиваются только знанием

Применение tDCS терапии

НейроприводОбъединив нейротехнологии “чтения” и “записи” можно получить совершенно новое устройство –

Нестандартные бионические технологии

Нейроконтроль

НейроконтрольВоздействие на центра удовольствия или же наказания вызывает появление новых потребностей

Киборгизация1.Система восприятия. 2.Инвазивнное соединение нерв-электрод. 3. Выходные нервы.4. Нервная система органического

Киборгизация

ГибридизацияГибридизация– это процесс создание таких систем, где используются и органические и

Контролируемая изменчивость

Бионическая эволюция

Похожие презентации

Содержание лекции
Бионика как наука.
1. Что такое бионика. 2. История. 3. Ветви бионики.
Стандартные

История бионики
Первые протезы в древнем Египте
Поисковые исследования Леонардо да Винчи
Первые

Основные направления работ по бионике :
Ветви бионики

Сенсорная Бионика.
Исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов

Нейробионика.
Изучение нервной системы человека и животных, а также моделирование нервных клеток

Общеморфологическая бионика.
Исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения

Бионическая архитектура
Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных

Протезы
Бионические протезы и импланты - одно из направлений, в котором ведутся

Бионические протезы рук
Биоэлектрические (бионические, миоэлектрические протезы) — это протезы с внешним источником энергии.

Бионические протезы рук
Бионические протезы бывают обычными и высокофункциональными. Высокофункциональными считаются протезы,

Бионическая печень
Искусственная печень
В искусственной печени находятся несколько резервуаров. В одном кровь

Бионическое лёгкое
Искусственное лёгкое
Команде инженеров из Питтсбургского университета под руководством профессора Уильяма Федершпиля (William

tDCS
Механизм, лежащий в основе действия tDCS довольно прост. К голове прикладываются

Нейропривод
Объединив нейротехнологии “чтения” и “записи” можно получить совершенно новое устройство –

Нейроконтроль
Воздействие на центра удовольствия или же наказания вызывает появление новых потребностей

Киборгизация
1.Система восприятия. 2.Инвазивнное соединение нерв-электрод.
3. Выходные нервы.
4. Нервная система органического

Гибридизация
Гибридизация– это процесс создание таких систем, где используются и органические и