Bionika - MB150P29E

• Anglický název: Bionics
• Český název: Bionika
• Zajišťuje: Katedra fyziologie (31-152)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2013
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: angličtina
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: RNDr. Štěpán Kubík, Ph.D.
• Neslučitelnost : MB150P29
• Je neslučitelnost pro: MB150P29

Anotace

čeština

Poslední úprava: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (03.11.2006)

Předmět je vyučován anglicky v případě přítomnosti zahraničních studentů.

Bionika je interdisciplinární obor spojující poznatky biologie, kybernetiky a technických věd. Přednáška zahrnuje příklady bionického pohledu na struktury a funkce biologických objektů, jehož cílem je odhalovat biologické principy aplikovatelné v technice (konstrukce a stroje) nebo v biomedicíně (umělé náhrady tkání a orgánů). Přednáška doporučená pro magisterský stupeň studia. Povinně volitelná pro diplomní zaměření neurobiologie, volitelná pro zaměření fyziologie živočichů a ostatní zájemce. Přednáška je doporučena pro 9. semestr a navazuje na přednášky "Neurobiologie" (B150P36, 5. semestr), "Bioelektrické jevy a jejich měření" (B150P30, 6. semestr) a "Fyziologie smyslů" (B150P28, 8. semestr).

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (03.11.2006)

The lectures can be given in english.

Bionics is an interdisciplinary field integrating knowledge of biology, cybernetics, chemistry, physics, mathematics, and technological sciences. The living systems and their parts are seen as technological constructions in which the structure-function relationship was precisely designed during evolution to execute specialized tasks. Specialized lecture on interdisciplinary field of biology, cybernetics, technological sciences, etc. Obligatory for neurobiology, facultative for animal physiology and other interested students of MSc degree. Course is recommended for 9th semester (winter terms) as a subsequent course for course "Neurobiology" (B150P36, 5th semester), course "Physiology of senses" (B150P28, 8th semestr) and course "Bioelectric phenomena and their mesurement" (P150P30, 6th semestr).

Literatura

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (06.04.2012)

Heynert H.: Úvod do obecné bioniky, Academia, Praha, 1977.

Dario P. et al.: Robots and Biological Systems: Towards a New Bionics?, NATO ASI Series Vol. 102, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1993.

Bar-Cohen, Y.: Biomimetics: Biologically Inspired Technologies (Taylor & Francis, 2005)

Allen, R.: Bulletproof Feathers: How Science Uses Nature's Secrets to Design Cutting-edge Technology (University of Chicago Press, 2010)

Požadavky ke zkoušce

Poslední úprava: RNDr. Daniela Horníková, Ph.D. (06.04.2012)

Short written paper and oral examination.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (03.11.2006)

Úvod pro problematiky. Postavení bioniky, předmět studia, členění bioniky.

Modelování jako experimentální metoda bioniky. Teorie modelu, měřítko modelu, systémová teorie v bionice, modelování v bionice, srovnávací a experimentální metody.

Základy obecné bioniky. Strukturní analogie, jednota struktury (tvaru) a funkce, biologické konstrukční prvky a konstrukce, energetické aspekty v bionice, biologická infromace.

Elektrické vlastnosti buněk, smyslové a vzrušivé systémy. Fysiologie nervových buněk a synapsí, bioelektrické jevy. Chemoreceptory, termoreceptory, fotoreceptory, mechanoreceptory. Smysl hmatový a vibrační, proudový smysl, smysl statické rovnováhy a sluch, elektrostatický smysl, neobjasněné smyslové jevy.

Bionické aspekty nervové činnosti. Technické modely nervových buněk, elektrické modely, mechanické modely.

Teorie informace v biologii a technice. Informace jako měřitelná veličina, signální funkce, míra informace, přenos signálů, biologické komunikace, zpracování údajů, matice učení, perceptron.

Učení a inteligence v biologii a technice. Podmíněný reflex jako proces učení, umělá inteligence, učící se modely, diagnostické stroje, překládací stroje, zařízení pro příjem a interpretaci světelných a zvukových signálů.

Orientace organismů v prostoru a čase. Pojem času a jeho měření, biologické hodiny, biologický vnitřní čas, orientace v prostoru, radar, sonar.

Řídící procesy v biologii a technice. Řízení a regulace, regulační obvod, příklady biologických regulačních obvodů.

Molekulárně bionické aspekty. Biotechnologie.

Bionika a medicína. Kardiologie, umělé orgány (srdce, ledvina, plíce), pomocné mechanismy řeči, zraku, sluchu, umělé končetiny, kyborgy.

trendy bionického výzkumu

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (03.11.2006)

Object of study, development and division of bionics

Modeling as experimental method of bionics. Theory of model, modeling in bionics, comparative and experimental methods, system theory.

Elements of general bionics. Biological constructions, bioenergetics, biological information.

Electrical properties of cells, sensory and excitable systems.

Physiology of nerve cells and synapses, bioelectric events. Sensory receptors (chemoreceptors, thermoreceptors, photoreceptors, mechanoreceptors). Sensory modalities. Technological applications.

Modeling of neuronal activity. Mechanical models, electrical models, neuristor computers.

Theory of information in biology and technology. Information as a measurable quantity, signal function, transfer of information, information processing, biological communications.

Learning and intelligence in biology and technology. Conditioned reflexes, learning models, preceptrons.

Orientation of organisms in space and time. Concept of time and its measurement, biological time, perception of time and space in biological systems, radar, sonar.

Control and regulation in biology and technology. Biological regulatory circuits, dynamics of biological systems, systems with target behavior, adaptive systems, multilevel systems, organization and autoreproduction.

MOLECULAR ASPECTS IN BIONICS. Biotechnologies.

Bionics and medicine. Artificial organs (heart, lungs, kidney), auxiliary mechanisms of visual perception, hearing, speech. Prosthetics. Kyborgs.

Research trends in bionics