Bionik at Karlsruher Institut für Technologie

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Was ist Bionik ?

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Unterscheidung zwischen Technische Biologie und Bionik ?

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Harte & Weiche Bionik ?

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Klimatisierung durch Adobe

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Argumente gegen die Eisbärfell-Theorie ?

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Schwarmintelligenz

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3 Regeln, damit ein Schwarm zusammenbleibt ?

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Definition Schwarmintelligenz

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Wer gibt die Richtung in einem Schwarm vor ?

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Untersuchung von Schwärmen ?

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Ameisen-Algorithmus ?

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Kapillareffekt bei Echsen ("Australia's Thorny Devil")

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Exemplary flashcards for Bionik at the Karlsruher Institut für Technologie on StudySmarter:

Bionik

Was ist Bionik ?

  • Lernen von der Natur als Anregung für eigenständiges technisches Weiterarbeiten
  • Aspekte des Zusammenwirkens belebter & unbelebter Teile & Systeme, sowie die wirtschaftliche-technische Anwendung biologischer Organisationskriterien

Bionik

Unterscheidung zwischen Technische Biologie und Bionik ?

Beide bedienen sich aneinander !


Technische Biologie

  • Erklärung für biologische Sachverhalte
  • "zivilisatorisch-kulturelle Aufgabe"

Bionik

  • Anwendung
  • "praktische Notwendigkeit"

Bionik

Harte & Weiche Bionik ?

Weiche Bionik

  • Architekturbionik
  • Nur die Form aus der Natur zu übernehmen

Harte Bionik

  • (technische) Funktionsweise nachempfinden und umsetzen

Bionik

Klimatisierung durch Adobe

Adobe = Lehm bzw. Mörtel mit Pflanzenresten gemischt (organisch)

  • auffindbar bei Tieren, Vögle und Insekten 
  • Vorteil
    • große Wärmekapazität (Außentemp. 30°C - Innentemp. 22°C) => Kühlen
    • Leichte Herstellung
    • Variabel Einsetzbar
  • Nachteil
    • Pflege (Regen)
    • Geruch

Bionik

Argumente gegen die Eisbärfell-Theorie ?

  • Lichtleitung im Haar fällt stark ab
  • Schwache UV-Reflektion lässt sich durch Absorption durch Keratin erklären

Bionik

Schwarmintelligenz

  • Tiere (Vögel, Fische, ...) leben in Schwärmen (oder Herden)
    • Schutz vor Fressfeinden (kollektive Wachsamkeit)
    • Nahrungssuche

Bionik

3 Regeln, damit ein Schwarm zusammenbleibt ?

1. Bleibe dicht an deinen nächsten Nachbarn

2. Bewege dich in die gleiche Richtung

3. Halte genügend Abstand

Bionik

Definition Schwarmintelligenz

  • Zwei oder mehr Individuen erwerben weitgehend unabhängig voneinander Informationen, die durch soziale Interaktion kombiniert und verarbeitete werden

=> Dadurch wird ein kognitives Problem auf eine Art & Weise gelöst, die für einzelne Individuen so nicht umsetzbar wäre

Bionik

Wer gibt die Richtung in einem Schwarm vor ?

  • ca. 5% genügen, um eine Gruppe zu führen

Bionik

Untersuchung von Schwärmen ?

  • Nicht alles was ein Schwarm macht, muss clever sein
  • Untersuchung von Schwärmen kann helfen
    • kollektives Verhalten großer Menschenmengen zu verstehen (z.B. Massenpanik)
    • neue Produkte entwickeln
    • ...

Bionik

Ameisen-Algorithmus ?

Strategien von Ameisen & Bienen zum kollektiven Sammeln von Nahrung lassen sich gut in Algorithmen übertrangen, die verschiedene Problem lösen können:

  • Routenoptimierung
  • Nachschuboptimierung
  • Fertigungsoptimierung


=> Vorteil der Algorithmen ist, dass auf Änderungen selbst-adaptiv reagiert wird

  • veränderte Bedingungen liefern auch ohne Neu-Installation eine Lösung

Bionik

Kapillareffekt bei Echsen ("Australia's Thorny Devil")

  • Echsen nehmen über den Kapillareffekt Flüssigkeit auf
  • Flüssigkeit in Schlamm oder Pfütze => schwierig mit Mund aufzunehmen
    • Feuchtigkeit wird über die Haut / Schuppen aufgenommen
    • Flüssigkeit läuft durch die Kapillare zwischen den Schuppen zum Mund
    • mit bevorzugter Ausrichtung zur Schnauze (Wasseraufnahme)
    • Wasser aus Tau trinken, der auf Rücken fällt

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