Eine bewährte Technik etwas Neues zu Lernen, ist das Nachahmen. Kinder, selbst Tiere lernen auf diese Art und Weise. Da Vincis Studien beruhten auf Beobachtungen von Vögeln, schon er erkannte das Potenzial, welches die Natur in sich birgt. „Heute interessieren sich mehr und mehr Forscher (auch in der industriellen Entwicklung) für diese Art des Lernens, des Entwickelns.“
„Im 20.Jahrhundert erlebte eine große Anzahl von Wissenschaften die Stunde ihrer Geburt, und auch heute ist diese Entwicklung noch nicht zum Stillstand gekommen. Unter den vielen in den letzten Jahren entstandenen sowie gegenwärtig entstehenden Wissenschaftsdisziplinen erlangten wohl nur sehr wenige eine derart stetig wachsende Popularität wie die Bionik.“ Was aber ist Bionik und wie funktioniert sie? Ziel dieser Arbeit soll es sein, die Bionik als Wissenschaft vorzustellen, sowie die Frage des evolutionären Vorteils von Insektenaugen und dessen bionisch sinnvolle Umsetzung zu betrachten und darzustellen. Um diese Aufgaben zu erfüllen ist die vorliegende Arbeit wie folgt gegliedert. Nach einer kurzen Einleitung in das Thema, wird im zweiten Kapitel die Bionik als Wissenschaft vorgestellt. Dabei wird auf die Entstehung der Bionik sowie die Herkunft des Begriffes eingegangen. Im weiteren Verlauf des zweiten Kapitels wird eine Differenzierung der Bionik zur technischen Biologie vorgenommen woraufhin am dem Ende des zweiten Kapitels auf die Teilgebiete der Bionik eingegangen wird. Kapitel drei liefert die notwendigen Kenntnisse über die für diese Arbeit relevanten Sehorgane und geht auf die Vorteile des Sehorgans von Gliederfüßern gegenüber dem Menschen ein. Resultierend aus den Vorteilen, wird im vierten Kapitel auf die bionisch sinnvolle Nutzung dieser eingegangen. Anhand von drei ausgewählten Beispielen soll verdeutlicht werden, wo das Prinzip der Facettenaugen angewendet werden kann und wie man dieses technisch nutzbar macht. Der Schlussteil dieser Arbeit enthält eine Betrachtung der Gesamtthematik und gibt die persönliche Meinung des Verfassers wieder.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Bionik als Wissenschaft
2.1 Begriffsabgrenzung
2.2 Unterdisziplinen
3. Sehorgane
4. Anwendung auf die Bionik
4.1 Das Mottenaugenprinzip
4.2 Selbststeuernder Roboter
4.3 Kameras mit „Facettenaugen“
4.3.1 Stanford-University
4.3.2 Fraunhofer-Institut
4.3.3 Berkeley- University of California
5. Zusammenfassung und eigene Meinung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit verfolgt das Ziel, die Bionik als Wissenschaftsdisziplin einzuführen und den evolutionären Vorteil von Insektenaugen sowie deren technische Nutzbarmachung zu untersuchen. Im Zentrum steht dabei die Frage, wie die biologischen Prinzipien von Facettenaugen in innovative technische Lösungen übersetzt werden können.
- Grundlagen und Definition der Bionik als eigenständige Wissenschaft
- Differenzierung zwischen technischer Biologie und bionischer Umsetzung
- Biologische Funktionsweise von Facettenaugen und deren Vorteile
- Anwendung bionischer Prinzipien in der Optik und Robotik
- Diskussion ethischer Grenzen und künftiger Entwicklungspotenziale
Auszug aus dem Buch
4.2 Selbststeuernder Roboter
Die Forschungsgruppe um Prof. Dr. Franceschini beschäftigt sich mit der Entwicklung selbst steuernder Roboter, die befähigt sein sollen, auftretende Hindernisse zu erkennen und diesen auszuweichen. Ziel dabei ist es jedoch ein Sensorsystem zu entwickeln und nicht wie schon geschehen Karten zu speichern, anhand derer sich der Roboter orientiert. Die Lösung dieses Problems fand man nicht etwa in komplizierten Sensorsystemen sondern wiederum im Prinzip der Facettenaugen. Insekten mit ihren Komplexaugen schlagen den Menschen mit seinen Linsenaugen in Bezug auf die Schnelligkeit der Orientierung um ein Vielfaches. Tiefgreifende Untersuchungen an Fliegen verdeutlichten das Prinzip der schnellen Orientierung durch die Facettenaugen und die dabei ablaufenden Prozesse der Signalerzeugung und -verschaltung. Während des Fluges, nimmt die Fliege kontinuierlich optische Signale auf. Kommt es nun zu einer Veränderung in der Umwelt, beispielsweise durch ein plötzlich auftretendes Hindernis, so verändern sich die optischen Signale und die Neuronen der Fliege reagieren auf die Lichtimpulse und geben Aufschluss über den Bewegungszustand oder den Ort des Fremdkörpers. Allein die Lokalisierung des Fremdkörpers reicht jedoch nicht aus, um diesem nun ausweichen zu können. Die Fliege bzw. das System muss in der Lage sein, die relative Winkelgeschwindigkeit des Fremdkörpers in Bezug auf die eigene Bahn zu ermitteln, um anschließend das Ausweichmanöver einleiten zu können.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Diese Einleitung führt in die Bionik als lernende Wissenschaft ein und umreißt die Struktur sowie die zentrale Forschungsfrage der Arbeit bezüglich der Facettenaugen.
2. Bionik als Wissenschaft: Hier wird die historische Entstehung der Bionik beleuchtet, der Begriff von der technischen Biologie abgegrenzt und die verschiedenen Unterdisziplinen der Bionik klassifiziert.
3. Sehorgane: Dieses Kapitel erläutert den evolutionären Vorteil des Facettenauges gegenüber dem menschlichen Linsenauge und beschreibt die grundlegende Funktionsweise der Ommatidien.
4. Anwendung auf die Bionik: Dieser Teil präsentiert konkrete Beispiele, wie bionische Forschung durch das Mottenaugenprinzip, selbststeuernde Roboter und neuartige Kamerasysteme in die Technik einfließt.
5. Zusammenfassung und eigene Meinung: Das Fazit resümiert die Anwendungsgebiete der Bionik und diskutiert kritisch die ethischen Grenzen sowie die wissenschaftliche Seriosität des Fachbereichs.
Schlüsselwörter
Bionik, Facettenaugen, Ommatidien, Technische Biologie, Sensorik, Robotik, Mottenaugenprinzip, Signalerfassung, Orientierung, Optik, Forschung, Innovation, Anthropobionik, Oberflächenstruktur, Evolution.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Bionik als wissenschaftliche Disziplin und analysiert, wie biologische Strukturen von Facettenaugen technisch nutzbar gemacht werden.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Die zentralen Felder sind die Grundlagen der Bionik, die Funktionsweise biologischer Sehorgane und deren Anwendung in der modernen Technik, insbesondere in Optik und Robotik.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, die Bionik vorzustellen und den evolutionären Vorteil von Insektenaugen gegenüber Linsenaugen im Hinblick auf eine sinnvolle technische Umsetzung zu evaluieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird primär verwendet?
Es handelt sich um eine Literaturarbeit, die existierende Forschungsergebnisse und Fallbeispiele aus verschiedenen wissenschaftlichen Quellen zusammenführt und analysiert.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der Abgrenzung der Bionik, den biologischen Grundlagen der Gliederfüßer-Augen und konkreten Anwendungsbeispielen wie Kamerasystemen und Robotersteuerung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wesentliche Begriffe sind Bionik, Facettenaugen, Ommatidien, technische Biologie, Sensorik und Robotik.
Wie funktioniert das Mottenaugenprinzip technisch?
Es nutzt submikroskopische Oberflächenstrukturen, um Lichtreflexionen zu minimieren, was unter anderem zur Entspiegelung in der Solartechnik eingesetzt wird.
Was ist das Besondere an den untersuchten Robotern?
Diese Roboter orientieren sich nicht über gespeicherte Karten, sondern nutzen ein den Facettenaugen nachempfundenes Sensorsystem, um Hindernisse in Echtzeit wahrzunehmen.
Warum wird die Anthropobionik kritisch hinterfragt?
Der Autor sieht hier ethische Risiken hinsichtlich der Intelligenz und Autonomie von Maschinen sowie dem Missbrauchspotenzial militärischer Anwendungen.
- Quote paper
- Jens Göritz (Author), 2008, Die bionische Anwendbarkeit des Prinzips der Facettenaugen, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/159726
