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


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.


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


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


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.


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


7/15

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


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


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


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


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


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


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


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


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/

Bionica - Constructia Corpului Uman

Documents

Transcript of Bionica - Constructia Corpului Uman