Download - Bionica - Constructia Corpului Uman
-
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
1/15
UNIVERSITATEA TEHNIC GHEORGHE ASACHI DIN IAI
FACULTATEA DE MECANIC
REFERAT la
Bionica
Masterand Prof.univ.dr.ing.
Cojocaru Denis Prof.PhD. Dumitru OLARU
Anul 2 MCTA
2013
-
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
2/15
Conform dicionarului bionica este tiina care studiaz procesele biologice i
structura organismelor vii, cu scopul de a gsi n ele modele pentru tehnic, de unde
i noiunea de biotehnic. Exist i o bionic informaional - ramur a bionicii care
studiaz mecanismele de recepie, stocare, prelucrare i transmitere a informaiei lasistemele biologice n vederea transpunerii lor n tehnica informaional. Bionica a
adus uriae beneficii n ramuri ale tiinei i tehnologiei dintre cele mai diverse.
Studiindu-se constituia organismelor vii au fost identificate transbordri i aplicaii
ncepnd de la cele medicale pn la aeronautic. Bionica informaional are la
rndul ei consecine surprinztor de interesante. Timpul are i parametri subiectivi i
obiectivi care difer de la un organism la altul, dar exist indubitabil acel timp al
speciei care pstreaz o anume constan medie. M ntreb care ar putea fi
beneficiile unei bionici temporale - o ramur a bionicii care s studieze curgerea
timpului la diversele specii ale viului. Este cu siguran o tiin a viitorului. Nici
mcar felurile n care este trit timpul (timpurile) de ctre specia uman nu este
lmurit deocamdat. O bionic temporal va face deosebire ntre timpul efemeridei
care este altul i de alt calitate dect timpul trit de o broasc estoas, ntre timpul
panterei i cel al molutei, ntre timpul bacteriei de pe fundul oceanului i cel al
lichenilor din vrful muntelui etc. Beneficiile nu vor fi neaprat de ordin tehnologic ct
de ordin psihologic i, poate, spiritual. Va fi o nou cale prin care omul va nva s-
i triasc clipa.
Tehnologia intotdeauna s-a straduit sa ajunga la incredibilul grad de
sofisticare care il reprezinta organismul uman.
-
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
3/15
Acum materialele eletronice si hi-tech inlocuiesc membre si organe intregi
printr-o fuziune de masina si om.
Mai tarziu in anul acesta o echipa de cercetatori vor incerca sa implanteze
primul ochi bionic in UK in speranta sa ajute un
nevazator pentru a vedea pentru prima data.Este
unul dintre cele mai extraordinare inventii din
domeniu, ducand la prelungirea vietii si
producand miscari aproape naturale pentru acei
care si-au pierdut organele.
Peste cateva saptamani, stirile de la BBC vor
prezenta o serie pe acest domeniu al Bionicii.Vom
incepe o selectie cu ultimele dezvoltari stiintifice.
Seriile corpului uman bionic pe site-ul stirilor
BBC vor prezenta cum componentele bionice pot
transforma vietile oamenilor.Vom cunoaste o femeie
care va decide unde doreste sa-i fie taiata mana si
inlocuita cu una bionica si sa analizam potentialul
tehnologic cat de mult se poate dezvolta, ducand
corpul uman la niveluri inalte.
Seriile vor prezenta parti componente ale
corpului uman, cum ar fi: creierul , inima, pielea ,
mana, pancreasul, ureche, ochiul, piciorul.
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/bionic1.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
4/15
Un anumit ajutor este posibil.
Creierul funcioneaz ca un sistem centralizat complex la un nivel superior, ce
coordoneazcomportarea organismului n funcie de informaiile primite.
De fapt, nu toate informaiile de la
nervii periferici ajung pn la scoara
cerebral, ci sunt prinmpletiturile nervilor
(plexuri) reinute la unii centri nervoi
externi, precum mduva spinrii sau
bulbul rahidian. Deci, la unele informaii
reacionm incontient prin reflexe.
O stimulare puternica pentru boala Parkinson.
1.Un mic generator care creeaza explozii regulate de electricitate.
2. Exploziile merg spre un cablu care duce la creier.
3.Electrozi subtiri care duc la stimulare.
Creierul este cel mai complex organ din intreg corpul uman.Atunci cand
lucrurile nu merg bine, de la dementa la depresie sau un accident vascular celebral,
consecintele pot fi catastrofale.
Cu toate acestea, stimularea zonelor cu impulsuri electrice pot ajuta
pacientii.Mii de oameni cu incurabila boala Parkinson au fost scutiti de tremor,
rigiditate si miscari lente, in acest fel. O operatie de 30.000 (48.000 dolari; 36.000
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/brain_320x2501.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
5/15
de euro), operaiunea de a plasa electrozi adanc in interiorul creierului a permis unor
utilizatori de scaune cu rotile sa mearga.
Alte cercetari, pe sobolani, se focalizeaza pe incercarea de a inlocui partile
deteriorate ale creierului cu microcipuri.
Lista de asteptare pentru
transplanturile de inima este lunga
si unii pacienti pot muri inainte ca
aceste organe sa fie
disponibile.Inimile din plastic
prelungesc viata oamnenilor, cel
mai lung caz a fost un pacient care
a supravietuit trei ani.
Toata inima este inlocuita cu doua
camera, cu supape care permit sangelui sa
urce si sa coboare.O pompa impinge sangele
spre inima de-a lungul tubului care patrunde in
corp mai jos de coaste.Aerul este pompat
ritmic in inima artificial, fortand sangele in
organism in acelasi mod in care ar face o
inima normala.
-
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
6/15
Matthew Green a fost primul pacinent din UK care a plecat acasa cu o inima
artificial dupa o operatie la Spitalul Papworth din Cambridgeshire, de la sfarstul
anului 2011.Aceasta operatie a fost aproximata la 100, 000 ($160.000; 120.000 de
euro).Consultantul chirurg cardiolog, Steven Tsui explica cum
functioneaza exemplificand materialul video.
Una dintre cele mai mari provocari in Bionica este sa reproduca pielea
capacitatea de a simti presiunea, o anumita temperature si o durere , este foarte
greu de reprodus.
Prof. Ali Javey, de la Universitatea din California, Berkeley incerca sa
dezvolte o piele, un material care mecanic are aceleasi proprietati ca si pielea.
El deja a dezvoltat un complex electronic si senzori de presiune intr-un
material de plastic care se poate indoi si intinde.
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/skin320x180.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
7/15
Reusind sa trimita acei senzori la un calculator ar putea sa dea un stimul
robotilor.Visul este de a potrivi pielea la organelle bionice. Cu toate acestea, el
spune ca mai sunt necesare sufiecinte progrese in domeniul electronicii pentru a
alimenta aceste informatii la creier.
Soldatii raniti au accelerat cercetarile din domeniul Bionicii, vizavi de protezele
membrelor. O universitate din SUA a dezvoltat unul dintre cel mai avansat brat
bionic cu finantare militara. Are dexteritate aproape la fel de mult ca un brat natural
si degetele se misca independent.
Acesta raspunde la muschii utilizatorului care raman in membrul residual a
lor. Muschii genereaza mici semnale electrice atunci cand iau contact, acestea pot fi
detectate de senzori plasati pe suprafata pielii. Bratul bionic utilizeaza acestea,
astfel incat contractand diferiti muschi produce miscari specifice, cum ar fi
deschiderea sau inchiderea uni pumn.
In materialul video Michael McLoughlin, de la Universitatea Johns Hopkins
,Laboratorul de fizica aplicata, explica modul in care nivelul membrelor protetice
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/brat.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
8/15
modulare (MPL) functioneaza, in timp ce practicantii de la Air Force Tech Sgt Joe
Delauriers o folosesc.
Unul dintre urmatorii pasi este de a folosi implanturi pe creier pentru a
controla bratul. Activitatea initiala cu cei de la MPL a folosit celule cerebrale cu
semnal pentru un pacient pentru a ajuta un pacient sa stranga mana partenerul
sau cu mana sa robotica.
Cum functioneaza un pancreas artificial
1.Senzorul detecteaza nivelul de zahar din sange;
2.Informatia este trimisa spre calculator care calculeaza doza de insulina.
3.Insulina este pompata in sange.
Imposibilitatea de a controla nivelul zaharului din sange are consecinte
mortale si este o problema cu care se confrunta sute de mii de oameni cu diabet
zaharat de tip 1. Pancreasul lor nu poate produce insulina, hormonul vital pentru
controlul de zahar.
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/pancreas_320x1801.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
9/15
Studiile la Universitatea Cambridge pe o femeie insarcinata au demonstrat
cum un pancreas artificial o poate ajuta sa controleze nivelul de zahar in timpul
sarcinii Acest lucru ar putea salva viata mamelelor si de a imbunatati sanatatea
copilului.
Pancreasul artificial utilizeaza senzori pentru a monitoriza in mod constant
nivelul de zahar din sange. Aceasta informatie este alimentata de la un program de
calculator pentru a estima doza de insulina recomandata care este apoi injectata in
sange de o pompa.
Urechea Bionica sau implantul cohlear este una dintre cele mai utilizate parti
ale corpului bionic. S-au rezolvat probleme de auz la zeci de mii de oameni din
intreaga lume.
Sunetele creaza vibratii in ureche care ajung la de mii de fire de par mici in
cochlee. Miscarile mici sunt convertite in semnale electrice care sunt trimise la
creier, dar daca firele de par sunt deteriorate atunci se ajunge la pierderea auzului.
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/cochlear_implant320x180.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
10/15
Implanturile cohleare emit semnale electrice direct la creier. Un microfon este
atasat de cap si face conversia sunetului in semnale electrice. Acestea trec printr-un
fir subtire, care este filetat in cochlea. Electrozii de la sfarsit dau semnalul direct la
nervul auditiv.
O protez vizual, adesea menionat ca un ochi bionic, este un dispozitiv
experimental vizual destinat pentru a restabili viziune funcionaln cei care sufer de
orbire parial sau total.
Anul trecut a avut loc primul implant de ochi in UK. Un cip cu sensor de
lumina va permite pacientului sa vada cu ochii care au acum probleme, spre
deosebire de abordarile alternative care folosesc un aparat montat pe o pereche de
ochelari.
Cipul cu sensor de vedere este atasat sub retina in spatele ochiului.Acesta
converteste lumina intr-un impuls electric care este transmis la creier.Pacientul este
apoi in stare sa interpreteze fascicolul intr-un implant subtire de 1.500 pixeli ca o
imagine de recunoscut. Costurile implanturilor ajung undeva la 65,000 ($100,000;
80,000 euro) exclunzand operatia si consturile de spitalizare.
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/ochi1.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
11/15
Clinicile din Germania au restituit vederea la unii pacienti care au fost orbi
avand boli pe retina.Ei au reusit sa citeasca si sa vada forme dupa ce le-a fost
instalat cipul.
Profesorul Robert MacLaren, va conduce programul la Spitalui Oftalmologic
din Oxford impreuna cu Tim Jackson la Spitalul Kings.In materialul
video profesorul Robert MacLaren demonstreaza inplantul de retina.
DARPA un sistem care folosete EEG pentru a transforma creierul uman in
filtrul de supraveghere.
La fel de buna a ajuns tehnologie de supraveghere la indeplinirea unor
sarcini, calculatoare nc nu reuesc atunci cnd vine vorba de imagini sa faca
diferena dintre o ameninare i ceva normal. Departamentul de Securitate Intern a
constat caeforturile sale de a construi un "gard virtual"de-a lungul granitei cu SUA a
esuat, senzori automati generand un nivel foarte ridicat de alarme false, neavand
posibilitatea de a distinge mainile i oameni de animale.n Israel, animale care
interfereau cu senzorii au forat armata s construiasca un gard electrificat pentru a
pstra animalele la distanta.
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=en&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.com&sl=auto&tl=ro&twu=1&u=http://www.nytimes.com/2011/01/15/us/politics/15fence.html&usg=ALkJrhgDBAEyTjztgzTGJRxaln7Yhl0STAhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=en&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.com&sl=auto&tl=ro&twu=1&u=http://www.nytimes.com/2011/01/15/us/politics/15fence.html&usg=ALkJrhgDBAEyTjztgzTGJRxaln7Yhl0STAhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=en&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.com&sl=auto&tl=ro&twu=1&u=http://www.nytimes.com/2011/01/15/us/politics/15fence.html&usg=ALkJrhgDBAEyTjztgzTGJRxaln7Yhl0STAhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=en&ie=UTF8&prev=_t&rurl=translate.google.com&sl=auto&tl=ro&twu=1&u=http://www.nytimes.com/2011/01/15/us/politics/15fence.html&usg=ALkJrhgDBAEyTjztgzTGJRxaln7Yhl0STA -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
12/15
Camera CT2WStestare in Arizona
Dar ca sa depinzi de oameni pentru a face
supraveghere nu este solutia. Chiar si cu ajutorul
camerei sau unui sistem portabil radar cum este
Cerberus dezvoltat de SUA in Afganistan, omul
trebuie sa aleaga adevaratele amenintari, minusul
venind din partea vedereii omului pe timp de noapte
sau la distanta, ajungand la oboseala datorata
urmaririi constante a orizontului si a ecranului
camerei.
Agentia de supraveghere (DARPA) a gsit un
rspuns la aceast problem n 2008, atunci cnd a
lansat sistemul de avertizare cognitiv (CT2WS), un efort de a amplifica abilitile de
veghe umane pentru a obine avertizarea la timp perfect a soldailor. Acest program
-
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
13/15
utilizeaza un sistem de senzori care urmaresc creierul uman generand filtre pentru
supraveghere.
Dezvoltat de o echipa de cercetatori de la Laboratoarele HRL , Quantum
Stiinte Aplicate i Cercetare , monitorizare Brain avansat , si de la Universitatea
California din San Diego, sistemul de CT2WS folosete o combinaie dintre o
camera de 120-megapixeli, software de procesare a imaginii, i o
electroencefalogram (EEG) care este purtat de operator. Scanarea se face pe un
unghi 120 de grade cu camera digital, sistemul prezint pn la 10 imagini pe
secund la operator, se monitorizeaza un anumit tip de activitate a
creierului,urmarindu-se P-300 undele cerebrale asociate cu imagini i sunete
prelucrate de creierului uman . Chiari cu aceste sclipiri scurte, creierul uman poate
percepe lucruri, cum ar fi de miscare i forme care ar genera un rspuns cognitiv.
Varfurile in activitatea cerebrala detectate de sistem nu reprezint neaparat
ceva ce operatorul este contient. Aceste filtre analizeaza o multime de informatii
pentru a oferi informatii utile, iar unele informatii sunt ignorate. Sistemul este de fapt
o modalitate automata de a marca fiecare imagine pe care sistemul vizual crede cpoate conine ceva diferit, i asigurndu-se c operatorul devine contient de ea.
Avantajul de a folosi feedback-ul uman este faptul c sistemul poate detecta
"ameninrile care sunt specifice i de context specific operatorului," Dr. Deepak
Khosla, cercetator senior la HRL (System Information Sciences de laborator) i
manager de program pentru CT2WS a declarat despre programul. n timp ce
algoritmii de procesare a imaginii s-ar putea s
nu proceseze o pas
re care zboar
sau o micare vegetaiei ca o ameninare, un om ar putea rspunden caz contrar s-
ar putea ca acele semne sa denote alte activiti.
n patru luni, echipa de DARPA a testat sistemul CT2WS n deert, tropicale,
i in camp deschis, Fr a operatoru conectat, sistemul CT2WS utilizand proprii
algoritmi de procesare vizual, a dus la 810 alarme false pe or, bazat pe 2304
"evenimente" int pe or. Iar cnd un om a fost conectat n sistem EEG, rata de
eroare a sczut la cinci alarme false pe or, iar sistemul a identificat cu succes 91 la
-
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
14/15
suta din "ameninrile reale" introduse n testare. Atunci cnd un radar comercial
portabil a fost adaugat in sistem, a realizat o rat de detecie 100 la suta.
Materialele hi-tech si avansatele tehnologii spun ca acum picioarele bionice
sunt pe aproape de a inlocui miscarile naturale a acestuia.
Unul dintre cel mai sofisticat este Genium, lansat in UK la sfarsitul anului
trecut.
Sapte senzori, inclunzand un giroscop si un accelerometru, aceeasi
tehnologie Wii folosita, detecteaza piciorul intr-un spatiu 3D.Un computer opereaza
niste valve hidraulice care controleaza miscarile piciorului.Piciorul poate raspunde
diferit la miscarile din spate, mersul pe scarii si diferite miscari alerte.
Costul piciorului, depinde de nevoile pacientului, si este aproximativ 50,000
($80,000; 60,000 euro). Acesta include toate costurile, garantia si viitoarele costuri.
Geoffrey Harding, din Ottobock, de la compania care este in spatele acestei
inventii explica cum functioneaza in materialul video de prezentare.
http://www.webfarm.ro/blog/wp-content/uploads/2012/04/picior.jpg -
7/29/2019 Bionica - Constructia Corpului Uman
15/15
http://www.webfarm.ro/blog/2012/04/05/putem-sa-construim-un-corp-uman/
http://www.romanialibera.ro/cultura/aldine/bionica-temporala-196404.html
http://arstechnica.com/information-technology/2012/09/bionic-eyes-sensors-
that-use-lookouts-brainwaves-to-spot-trouble/
internet
http://www.webfarm.ro/blog/2012/04/05/putem-sa-construim-un-corp-uman/http://www.webfarm.ro/blog/2012/04/05/putem-sa-construim-un-corp-uman/http://www.romanialibera.ro/cultura/aldine/bionica-temporala-196404.htmlhttp://www.romanialibera.ro/cultura/aldine/bionica-temporala-196404.htmlhttp://arstechnica.com/information-technology/2012/09/bionic-eyes-sensors-that-use-lookouts-brainwaves-to-spot-trouble/http://arstechnica.com/information-technology/2012/09/bionic-eyes-sensors-that-use-lookouts-brainwaves-to-spot-trouble/http://arstechnica.com/information-technology/2012/09/bionic-eyes-sensors-that-use-lookouts-brainwaves-to-spot-trouble/http://arstechnica.com/information-technology/2012/09/bionic-eyes-sensors-that-use-lookouts-brainwaves-to-spot-trouble/http://www.romanialibera.ro/cultura/aldine/bionica-temporala-196404.htmlhttp://www.webfarm.ro/blog/2012/04/05/putem-sa-construim-un-corp-uman/