binica

INDICE1.Definicin22.Un poco de historia23.Impacto en la medicina44.Testimonios de la evolucin de esta aproximacin5Diseo del Renacimiento y renacimiento del diseo6Desarrollo de los conceptos de la binica6Forma y funcin8Los lmites de la relacin forma-funcin8El pez rpido: fuselaje hidrodinmico9El delfn: un fuselaje hidrodinmico10La trucha inmvil en la corriente: un -efecto Coanda?10De la utilidad de la investigacin en la historia natural11El diseo del mundo vivo11La bardana: un sistema para enganchar12Rmiges anguladas: un reactor en la punta del ala12Principios fsicos del vuelo13Principios de morfologa14De la riqueza de las formas naturales15La hoja del nenfar gigante: arquitectura de nervadura Figura 816Estructura sea: arreglo ptimo de la materia17Mnimo, mximo, ptimo19Hueso helicoidal del pitn y la juntura tronco-rama de un rbol: perfiles elsticos muy resistentes205. Binica en la medicina22Los nuevos avances de la medicina binica22Dispositivos que ya funcionan con xito22Futuros implantes binicos22Lo ltimo en innovacin binica236. Lo ltimo de la Binica23Una mano binica devuelve la sensibilidad a un hombre237. BIBLIOGRAFA25

BINICA1. DefinicinLabinicaes la aplicacin de solucionesbiolgicasa la tcnica de los sistemas de arquitectura, ingeniera ytecnologamoderna. Etimolgicamente, la palabra viene del griego "bios"; que significa vida y el sufijo "-ico" que significa "relativo a". , Asimismo, existe laingeniera binicaque abarca varias disciplinas con el objetivo de concatenar (hacer trabajar juntos) sistemas biolgicos y electrnicos, por ejemplo para crear prtesis activadas por los nervios, robots controlados por una seal biolgica o tambin crear modelos artificiales de cosas que solo existen en la naturaleza, por ejemplo lavisin artificialy lainteligencia artificialtambin llamadaciberntica.Se podra decir, la binica es aquella rama de la ciberntica que trata de simular el comportamiento de los seres vivos hacindolos mejores en casi todas las ramas por medio de instrumentos mecnicos.Los seres vivos son mquinas complejas, dotadas de una gran variedad de instrumentos de medicin, de anlisis, de recepcin de estmulos y de reaccin y respuesta, esto es gracias a los cinco sentidos que hemos desarrollado.Crear mquinas que se comporten como cerebros humanos, capacitadas para observar un comportamiento inteligente y aprender de l, es parte del campo de la investigacin de la robtica y la inteligencia artificial (IA). Dentro de ese comportamiento inteligente se encuentran tanto las actividades relacionadas con el raciocinio, es decir, estrategia y planeamiento, como con la percepcin y reconocimiento de imgenes, colores, sonidos, etc.2. Un poco de historiaRescate de sistemas naturalesEn los aos cincuenta, surge una nueva disciplina con la intencin de formalizar el uso de analogas biolgicas para resolver problemas de proyecto. La Binica, parte de los principios, que todo organismo vivo es el resultado de dos millones de aos de evolucin; y que, en un proceso de seleccin natural, nicamente aquellas especies que tenan un alto nivel de adaptacin a sus condiciones intrnsecas y al medio ambiente, han podido sobrevivir.Sobre la base de estas premisas, la Binica advierte un dominio rico, a problemas que afronta el hombre moderno: estructura, locomocin, coordinacin, emisin, transmisin, recepcin de informacin y otros.La observacin consciente e intencional de fenmenos naturales, particularmente de sistemas, para resolver problemas humanos, es una preocupacin bastante reciente y asociada a ciertos periodos histricos, donde se constata una gran efervescencia creativa.En el trabajo de Leonardo da Vinci, particularmente en el estudio de las alas de murcilago, desarrollado con miras al diseo de una mquina voladora, encontramos un ejemplo claro de esta actividad. Otras experiencias con estos matices, son vistas en los trabajos de algunos ingenieros y constructores del siglo XIX y principios del siglo XX, tales como las estructuras espaciales reticuladas (tridilosas) de Graham Bell; el Crystal Palace, proyectado por el constructor de invernaderos ingls, JosephPaxton, inspirado en las hojas de la ninfa Victoria Amaznica; y las superficies estructuradas autoportantes, desarrolladas por Gaud, sobre la base de la observacin de ciertos vegetales.Por otro lado, desde hace mucho tiempo, ha llamado la atencin de artistas, estudiosos de la esttica y filsofos, el estudio de las proporciones de la naturaleza. El matemtico Luca Paciolo de Borgo, entre otros, recuper todo un conocimiento relacionado con la seccin urea y en 1509 escribi el libro la Divina Proporcin, ilustrado por da Vinci. Tambin, la serie Fibonacci, llamada as por ser ese el sobrenombre de Leonardo de Pisa, quien la introdujo en Europa cerca de 800 aos atrs, junto con los algoritmos indo-arbicos y el sistema decimal. Esta serie es la constatacin de que ciertas caractersticas de crecimiento y desarrollo en el mundo

HistoriaLa historia la podemos remontar al ao 300 a.C. Sobre ese ao encontramos la pierna artificial ms antigua conocida. Es una pierna romana, de madera y bronce. Hasta hace pocos aos, las piernas artificiales slo llenaban el espacio existente entre el mun y el suelo.Desde los inicios de la historia humana, las personas discapacitadas a causa de las guerras, accidentes o bien de nacimiento, han utilizado partes del cuerpo artificiales para superar su discapacidad. Hasta el siglo XVI, a todas las personas que perdan una extremidad, la herida se les cerraba con mucho dolor y simplemente se les ofrecia una pierna de madera o un gancho de metal como sutituto. El cirujano francs Ambroise Par (1510-1590) cambi esta situacin al disear extremidades mecnicas para ayudar a los soldados discapacitados a recuperar una vida plena, en lugar de tener que arreglrselas como podan. Ambroise Par fue cirujano de cuatro reyes de Francia y el creador de la ciruga y la ciencia anatmica. Asimismo, fue un gran inventor que dise prtesis muy avanzadas respecto a las que existan en su tiempo. Su obra maestra fue una mano artificial con dedos mviles accionados con angranajes, muelles y cierres.Desde los comienzos de Ambroise, la tecnologa de las extremidades protsicas -o artificiales- ha avanzado rpidamente. Los bioingenieros no slo han creado extremidades binicas que funcionan perfectamente, sino que tambin han conseguido restaurar las funciones del odo y el corazn con implantes electrnicos. En mdico austriaco Ferdinand Alt invent, en 1906, un audfono rudimentario. Su diseo se mejor al aadirle amplificadores de tubo de vaco, llegando a comercializarse los audfonos porttiles en el ao 1923.El ingeniero estadounidense Wilson Greatbatch cre, en 1960, el primer marcapasos cardaco. Su invento revolucion la medicina ayudando a vivir a auellas personas que tenan seras afecciones cardacas. El aparato funcionaba emitiendo impulsos regulares de corriente elctrica al corazn daado. Pasaran slo nueves aos cuando hasta que, en 1969, se implanta el primer corazn artificial.Unos ingenieros biomdicos de Escocia fabricaron el primer brazo protsico robtico en 1993. Ahora, los brazos binicos se pueden controlar con precisin, siendo posible incluso, devolver el sentido del tacto. Los brazos protsicos estndar no estn conectados a los nervios, por lo que resulta difcil controlarlos y usarlos. En cambio, los brazos binicos se pueden controlar con el propio sistema nervioso del paciente. De esta forma, los nervios que van al brazo perdido son reconducidos al pecho, donde unos lectrodos conectados al brazo binico pueden recibir los impulsos y utilizarlos para dirigir los movimientos del brazo. La fotografa se corresponde a un brazo binico de ltima generacin que consta de veinte pequeos motores para dotarlo de una precisin cuasihumana. Controlado todo l por impulsos nerviosos y con el extra de contar con sensores tctiles. Lo que pareca ciencia ficcin hace no tantos aos ahora se est haciendo realidad.La binica, siempre unida a la robtica da pasos de gigante. En este ao se ha conseguido implantar una retina. Se inserta en el ojo con un procedimiento que dura unos 30 minutos. Se trata del implante Bio-Retina, que mide como un grano de arroz y se convierte en una retina artificial que se une a las neuronas en el ojo. Se activa mediante anteojos especiales, que transforman la luz entrante en impulsos elctricos que estimulan las neuronas para que enven imgenes al cerebro. Los resultados son casi inmediatos. Aunque la Nano Retina, no es el primero en el campo de desarrollo de ese tipo de tecnologa, su implante ofrece una mejora en la visin, multiplicada por diez, en comparacin con las soluciones que hay en el mercado. Ahora est en el final de la etapa de I+D, que es una buena noticia para los miles de personas que se quedan ciegas cada ao.3. Impacto en la medicinaLa ciruga es la parte de la medicina que se ocupa de tratar las enfermedades y las heridas operando el cuerpo. A lo largo de la historia el campo de la medicina ha avanzado gracias, a veces, a la creacin de nuevos inventos. As pues, se han ideado nuevos instrumentos y mtodos para cortar, suturar, extraer, sustituir y alterar los tejidos del cuerpo. Siglos atrs, la ciruga resultaba ms nociva que beneficiosa, pero ahora, en nuestra poca ya no debemos temer al bistur del cirujano. Gracias a la anestesia y a los antispticos se controla el dolor, los shocks y las infecciones. Las jeringuillas y los catteres permiten drenar fludos y administrar medicinas. Y, gracias a la ciruga endoscpica, los cirujanos pueden operar el interior del cuerpo a travs de unas incisiones muy pequeas.Con la llegada de la binica parece que nada, en la medicina, ser imposible. Los aparatos binicos mejoran o sustituyen las funciones normales del cuerpo humano abrindose, de este modo, un mplio abanico de posibilidades.

4. Testimonios de la evolucin de esta aproximacinLas investigaciones de historia natural, hasta las que no parecen ser ms que purayvana curiosidad, pueden tener utilidades muy reales...Ren-Antoine Ferehault de RaumurHistoria de las Avispas(1719)

La binica es una ciencia relativamente reciente, definida tan slo en 1960 por Jack E. Steele de la fuerza area de los Estados Unidos, despus del congreso de Dayton, Ohio:

La binica es la ciencia de los sistemas que tienen un funcionamiento copiado del de los sistemas naturales, o que presentan las caractersticas especficas de los sistemas naturales o hasta que son anlogos a ellos (citado enGrardin,1968).

En otras palabras, la binica es la ciencia que busca entre los seres vivos, animales y vegetales, modelos de sistemas en vista a realizaciones tcnicas. Esta preocupacin est muy cercana a la del diseador.La binica, sin embargo, fue practicada mucho antes de su definicin oficial. Se podran sacar de la historia del arte y de las tcnicas una serie de ejemplos que atestigen el inters del hombre por los modelos naturales desde la ms remota antigedad. Algunos, como Ddalo e caro, a quien se atribuye la invencin de dispositivos de vuelo inspirados en los pjaros y la construccin de robots, nos han llegado tan slo a travs de los mitos.

Diseo del Renacimiento y renacimiento del diseo

No se puede dudar de que el testimonio ms concreto y el ms perturbador es Leonardo da Vinci, quien contempla al mismo tiempo el marco estricto de la binica y del diseo.El ejemplo de este genio del Renacimiento puede parecer demasiado antiguo. Peto realmente es de una gran actualidad, ya que Leonardo llev la elaboracinde su obra desde la fuente de inspiracin la naturaleza hasta su realizacin material definitiva. Se le puede ver, sucesiva y conjuntamente, como dibujante, pintor, ingeniero, arquitecto, escultor, anatomistaynaturalista en el sentido amplio. Era diseador, eso es, dibujante en el sentido literal de la palabra, haciendo tanto los diseos de anlisis como los dibujos de sntesis de sus proyectos.La binica parece haber sido para Leonardo da Vinci una prctica creativa evidente. Con ojo de tcnico, analizaba, observaba y diseccionaba las estructuras naturales, hizo de ellas innumerables diseos anatmicos, y se aboc a una transposicin de principios a travs de realizaciones a otra escala y en otros materiales. Sus obras atestiguan este paso natural entre comprensin y creacin, entre anlisis y sntesis, entre hiptesis y experimentacin.Podemos constatar que, durante el ltimo decenio, el trabajo del diseador, considerablemente ampliado, se ha hecho una actividad de generalista, globalizante, parecindose en esto al papel que tena el artista-tcnico durante el Renacimiento.Parece evidente que la binica debera aportar igualmente al diseador actual este mtodo de creatividad, de verificacin de la validez de nuevas construcciones, una diversificacin de las formas destinadas a funciones precisas.

Desarrollo de los conceptos de la binica

Cuando uno considera las diferentes aproximaciones a la copia de la naturaleza desde el fin del siglo pasado, estara tentado a reconocer una sucesin de muchos perodos que llevan de la inspiracin artstica al anlisis tcnico para desembocar en desarrollos tericos.

Kunstformen der Natur(formas artsticas en la naturaleza)

Esta antologa, publicada por el bilogo alemn Ernst Haeckel en 1893, tuvo una gran influencia en los artistas e ingenieros de su poca. Junto a sus actividades como bilogo, trat de llamar la atencin sobre la admirable diversidad de formas que ofrece la naturaleza.En la poca de las primeras expediciones oceangraficas, abri, entre otras cosas, el catlogo de lasformas microscpicas del plancton, ejecutando l mismo dibujos de una gran precisin y de una rara elegancia.

On Growth and Form(sobre el crecimiento y la forma)

La obra de Sir D'Arcy Thompson,On Growth and Form(1917), fue en su poca un verdaderobest-seller,ya que reuna y haca accesibles los documentos relativos a este tema. Mostraba que la forma en sus proporciones y en su comportamiento mecnico no podra ser entendida sino conociendo su gnesis.

Evolutionsstrategie(estrategias de la evolucin)

Ms all de la imitacin de los principios fsicos de los sistemas naturales, debemos a Ingo Rechenberg una apertura a un reino original de reflexin. Este autor se propone aplicar el mtodo de la innovacin de la naturaleza. La fusin de las mutaciones genera un verdaderobrainstorming,por el cual la criba de la seleccin natural representaunanlisis de valor. Posiblemente deberamos recordar que elbrainstormingprocede del enunciado de todas las ideas, sin censura previa y sin jerarquizacin. Rechenberg modifica de forma aleatoria los parmetros de los sistemas que experimenta, y no retiene ms que aquellos que aportan una mejora al sistema. Estos principios se consiguen en su obra de 1973, cuyo ttulo es bastante explcito:Estrategia de la evolucin. Optimizacin de los sistemas tcnicos segn los principios de la evolucin biolgica.Rechenberg fund uno de los pocos institutos de binica: Binica y Tcnica de la Evolucin, que constituye un departamento de la Universidad Tcnica de Berln.

Forma y funcin

La relacin forma-funcin es sin duda el aspecto de la binica que toca ms especialmente al diseador. Queremos decir con esto que otros aspectos como por ejemplo los principios fsico-qumicos del funcionamiento de ciertos rganos sensoriales no son de su incumbencia.Al contrario, innumerables trabajos de biologa tratan el doble aspecto de la relacin forma-funcin. Es el reino de la morfologa funcional.Por sus soluciones muchas veces inesperadas, la naturaleza esconde una riqueza en la cual los diseadores estaran bien inspirados si las indagaran.Los modelos pueden ofrecer soluciones semejantes de cara a un problema preciso, ya que los organismos vivos tienen un parentesco estrecho. Los bilogos hablan deparalelismo.Es as que los peces presentan dos tipos principales de aletas: las de los nadadores lentos y las de los nadadores rpidos. Para la natacin lenta, la aleta es larga y flexible (carpa china). Por el contrario, la forma de hoz caracteriza a los nadadores rpidos como el atn y la caballa.

Los lmites de la relacin forma-funcin

Los bilogos advierten del peligro de una interpretacin demasiado reductora que consiste en atribuir una forma a una sola funcin, ya que todo el mundo sabe que un organismo ha de satisfacer mltiples funciones cuyas exigencias son a veces contradictorias.Tomemos un ejemplo de los peces: un nadador rpido como la trucha no puede ofrecer una forma hidrodinmica ideal que d lugar a un flujo casi laminar, que le permita deslizarse dentro del agua sin provocar turbulencias. Tiene que poseer, para asegurar esta propulsin, en primer lugar unas aletas, pero tambin tener la posibilidad de alimentarse, de respirar, de ver. Las aletas, la boca, las agallas, los ojos, aportan al mismo tiempo relieves que perturban el deslizamiento... Pero he aqu que la trucha se mantiene, por ahora, aparentemente inmvil de cara a la corriente y sin esbozar un movimiento!El fsico de origen rumano Henri Coanda, al preguntarse sobre este curioso fenmeno, formul la hiptesis del famoso efecto Coanda: el agua que entra por la boca y que sale por las rendijas de las agallas genera alrededor del cuerpo del pez un deslizamiento perfectamente laminar, provocando un efecto de aspiracin que asegura su natacin estacionaria. No tenemos, de hecho, conocimiento de una verificacin de esta hiptesis por parte de los bilogos, peroCoandapudo desarrollar aplicaciones basadas en el efecto Coanda en su primer avin turbo-hlice (1910) as como en el control fludico (fig. 4).Los tubos de escape de los autobuses londinenses tienen un diseo con efecto Coanda, que asegura una combustin casi total que evita un aporte de polucin a la ciudad (cf. P. J.Grillo,1960).La observacin de la naturaleza con un espritu despierto puede interpelar y conducir a una innovacin tcnica.Si hemos elegido ilustrar este captulo sobre las relaciones forma-funcin con ejemplos tomados de los problemas de la propulsin dentro del agua, es porque nos parecen altamente simblicos de la competicin. Queremos decir que la competicin lleva a la seleccin de los sistemas ms competitivos, los que dan la mejor relacin calidad-precio.

El pez rpido: fuselaje hidrodinmico

Figura 1

El delfn: un fuselaje hidrodinmico

Figura 2La trucha inmvil en la corriente: un -efecto Coanda?

Figura 3

El primer avin turbo-hlice de la historia de la aviacin construido por Henri Coanda, expuesto en el Saln de la Aeronutica en Pars, 1910. Segn el amigo del ingeniero, el diseador Jacques-Paul Grillo, ste sera un invento binico. Coanda habra formulado la teora del efecto que lleva su nombre observando peces rpidos en alta mar y truchas en los ros y reflexionando sobre el papel hidrodinmico de las rendijas de las agallas.

Conjuntamente con nuestros propsitos, tenemos que citar los testimonios de autores que son clebres en el diseo y la binica.

De la utilidad de la investigacin en la historia natural

[...] Las investigaciones de historia natural, hasta las que no parecen ser ms que pura y vana curiosidad, pueden tener utilidades muy reales que seran suficientes para justificarlas ante los mismos que querran que no se buscasen ms que cosas tiles, si antes de condenarlas se tuviera la paciencia de esperar que el tiempo ensee el uso que se les puede dar [...] (Ren-Antoine Ferchault de Raumur,Historia de las avispas[1719]).

Debemos a De Raumur el reinventar el papel de fibra de madera tcnica practicada hace mil quinientos aos por los chinos, pero desconocida en Europa. La observacin de las avispas que fabrican una pasta de madera para construir sus nidos inspir a De Raumur la idea de reemplazar la rea por materiales vegetales menos caros. Pero no fue hasta 135 aos despus de la publicacin de su propuesta que vio la luz del da la primera desfibradora de madera (Gottlieb Keller, en Alemania).

El diseo del mundo vivo

Desde tiempos inmemoriales ha sido a travs de la causa final, por el concepto teleolgico del fin, propsito o diseo, en alguna de sus mltiples formas (porque sus maneras son varias), que el hombre ha acostumbrado explicar los fenmenos del mundo vivo.[...] el camino del fsico es buscar no tan slo los fines, sino ms bien los antecedentes; encuentra las causas en lo que ha aprendido a reconocer como propiedades fundamentales o concomitantes inseparables o leyes invariables de la materia y la energa(D'Arcy Thompson.1917, vol. I, pp. 5-6).

La bardana: un sistema para enganchar

Figura 4

La bardanaArctium lappa,fotografiada en otoo(a).El suizo Georges de Mestral patent en 1951 la cintaVelero (veloursterciopelo + crochets ganchillos), inspirado en el sistema de enganchado de los frutos de esta planta. Una parte de la cinta lleva rizos seccionados que hacen de ganchillos, similares a los ganchillos flexibles de la planta; la otra parte lleva rizos finos parecidos a los rizos del pelaje de un animal, en los que los ganchillos se pueden enganchar. Adoptada inicialmente por la NASA, este invento binico ha conquistado poco a poco todos los sectores de nuestra vida diaria: el sistema no necesita instalacin especial(b).

Rmiges anguladas: un reactor en la punta del ala

Figura 5

Molino de viento Berwian de Ingo Rechenberg que explota el efecto del remolino compuesto. Las puntas de las alas activas estn giradas hacia el centro, donde se pone la turbina. El molino de viento fue optimizado por el mtodo de la estrategia de la evolucin a muchos niveles (nmero y posicin de las aspas, perfiles, etc.).

Figura 6Principios fsicos del vuelo

El hombre ha intentado, miles de veces, imitar a las aves. El gnero humano ha fabricado y probado un nmero infinito de alas slo para descartarlas enseguida. Todo ha sido en vano y de nula utilidad para llegar a este fin tan esperado.El verdadero vuelo libre sigue siendo hasta hoy un problema para la humanidad, como lo ha sido desde hace miles de aos.No queda ms que renunciar completamente a los medios de sustentacin por gases ligeros y debemos entonces renunciar al uso de globos inflados y explotar estos efectos grandiosos de vuelo del mundo animal; nos queda tan slo aprovecharnos de un mtodo de vuelo en que no se usa ms que cuerpos de alas no muy gruesos, que ofrecen muy poca resistencia al penetrar el aire en direccin horizontal.Los animales que vuelan son capaces, mientras mantienen este principio, de levantarse y efectuar una rpida propulsin a travs del aire. Si deseamos, entonces, aprovechar igualmente las ventajas de este principio, convendra encontrar la explicacin de este efecto de vuelo. La reduccin de tal efecto a su causa se hace a travs del justo conocimiento de los procesos mecnicos; y es la mecnica, la ciencia de los efectos de las fuerzas, la que nos da los medios para explicar estos mecanismos.El arte del vuelo es, entonces, un problema cuyo tratamiento cientfico depende esencialmente de los conocimientos de mecnica. Las reflexiones necesarias son, sin embargo, de naturaleza relativamente sencilla, y vale la pena echar una mirada sobre las relaciones del arte de volar y de la mecnica(Lilienthal,1889 ; 6-7).

Principios de morfologa

Desde que uno oye por primera vez a un bilogo decir, en lenguaje claro, que bajo la forma de un animal siempre hay que ver la funcin, o hasta cuando insiste, de forma precisa, sobre las relaciones que unen la forma del cuerpo y su actividad funcional, uno se siente un poco desorientado por la multiplicidad de imgenes que as se evocan.Si no, veamos: esqueletos, movimientos de rotacin, ondas lquidas, gravedad, viento, tensin de superficie, torsin, dilatacin o retraccin paralelas, crecimientos variados, torbellinos, presiones, etc.; a cada una de las formas que hemos visto est asociada, en efecto, una cosa que funciona, unfuncionamiento[...].Con lascadenetas,tenemos la gravedad, eso es, un rgimen de fuerzas constantes y paralelas; y con la vela inflada, que tambin tiene un perfil de cadenetas, tenemos igualmente un rgimen de fuerzas constantes y paralelas, el del viento regular [...].Con lasespirales logartmicasy lassuperficies espirales,tenemos un fenmeno que se renueva, siempre igual a s mismo.De donde tenemos este segundo punto: ya que dos o ms formas son de la misma especie,puedehaberalguna cosaen comn en los correspondientes funcionamientos respectivos [...].En realidad, todo pronstico es imposible, y es indispensable, en presencia de dos funcionamientos que tienen algo en comn, precisar este algo, si es que existe, y determinar los lmites con rigor.Despus de lo que ya hemos dicho, se puede dudar de cuan peligroso an puede ser el simple parecido(Monod-Herzen,1956 : 144-145. Vase fig, 8, que ilustra algunos ejemplos citados).

Analogas entre fenmenos fsicos o realizaciones tcnicas y organismos

Figura 7

(a-b)Hidromedusa,Polycanna germnica(Haeckel) y la evolucin de un torbellino en un lquido (K. Mack).(c-d)Sistema de geodsicas cruzadas en la pared de una vorticela, animal acutico unicelular microscpico (Schaefer), y sobre un cesto japons.Figuras tomadas de la obra de .Monod-Herzen(1956).

De la riqueza de las formas naturales

La observacin de las formas naturales ofrece un apoyo maravilloso: podemos divisar all una fuente inagotable de combinaciones al servicio de la vida. En la admirable obraGrowth and Form,de D'Arcy Thompson, se descubre una riqueza extraordinaria de formas naturales y el estudio de su crecimiento. Cmo no mencionar tambin los trabajos de Monod-Herzen que fue el primero en sealarnos los problemas planteados por esos delicados y extraos organismos llamados radiolarios?Ningn arquitecto debiera ignorar el trabajo del zologo Ernst Haecket, un repertorio prodigioso de formas y de temas de construccin, desde las arborescencias mltiples hasta las redes ms complicadas. Estoy convencido de que el futuro de las estructuras est encerrado en estos misteriosos arreglos.La naturaleza nos ofrece un abanico de secretos que no se revelan ms que con mucha paciencia y amor [...](Le Ricolais,1935-1969).

La hoja del nenfar gigante: arquitectura de nervadura

Figura 8Vista interior del Crystal Palace (Palacio de Cristal) de Londres, construido por Paxton en 1851 para albergar la Exposicin Universal. Notemos los apoyos mltiples que corresponden igualmente al principio esttico de la hoja flotante de laVictoria amaznica,en cuya construccin se inspira: la hoja no es una estructura que vuela sobre su tallo, sino toda la superficie de nervadura la que se apoya sobre el agua.

Figura 9a)La hoja flotante del nenfar giganteVictoria amaznicapuede alcanzar dimetros de 2 metros. Debe su rigidez a las nervaduras radiales y a las nervaduras concntricas de la cara inferior, as como al reborde curvado hacia arriba.b)Nenfar fotografiado en un invernadero del famoso Jardn Botnico de Kew, cerca de Londres.c)Invernadero de techo plisado, todo de vidrio, construido por el jardinero y arquitecto amateur Sir Joseph Paxton en Chatsworth, en 1849, Este invernadero, cuyos principios de construccin se inspiran en la hoja deVictoria amaznica,abri el camino a la industrializacin en materia de construcciones ligeras. Constituy la prefiguracin del Crystal Palace de Londres.

Estructura sea: arreglo ptimo de la materia

Figura 10a)Representacin esquemtica de la distribucin en la materia sea en el interior de un fmur humano.b)Seccin de un fmur que hace aparecer las finas lminas llamadastrabculas,del huesoesponjoso.c)Capaz de reaccionar a las contracciones mecnicas reales (el peso del cuerpo que incide oblicuamente, la traccin de los msculos, etc.), esta materia se redistribuye constantemente, orientando los elementos de su estructura a lo largo de las lneas medias de fuerza (por depsito, por la reduccin de materia).d)Trazado de las nervaduras llamadasisoestticasde un plafn de cemento armado, dentro del Auditorio de Biologa de la Universidad de Freiburg im Breisgau, Alemania. El principio esttico retoma una tcnica, aplicando este principio de la distribucin natural de la materia, que fue patentado por el arquitecto italiano Pier Luigi Nervi en 1950.e)La Torre Eiffel (1889) en Paris debe su sabio diseo a un alumno de Culmann, el ingeniero de Alsacia Maurice Koechlin. Una distribucin ideal de la materia garantiza la eficacia mecnica de la torre de 300 metros: las 7.000 toneladas de acero cabran dentro de un cubo de tan slo 10 x 10 x 10 metros!

Mnimo, mximo, ptimo

La idea de la estructura invade el campo de nuestros conocimientos. De hecho, ms que de la estructura en s misma, importa la Estructura de las Estructuras, si se me permite el pleonasmo. Uno ve dibujada la evolucin intelectual en curso, en que lacalidadse impone sobre lacantidad,con el surgimiento de laidea matemtica de la variacin.Ha sido justamente subrayado que la naturaleza misma de los objetos que consideramos importa menos que sus arreglos. Y ms all de toda analoga potica, las formas, las substancias, la vida misma no son ms que los resultados de estos arreglos...La constante de nuestro universo es el cambio. Nuestra nica esperanza de comprehenderla es estudiar lo que permanece invariable en el curso de este cambio. A travs de los siglos, el deseo del constructor siempre es el mismo;franquear espacios inmensos con materiales imponderables,es decir, de poco peso.(Le Ricolais,1935-1969. En otro lugar El deseo del constructor se expres de forma todava ms punzante:espacios infinitos, peso nulo.)[...] los autores Stefan Hildebrandt y Anthony Tromba nos dan una reflexin meditada de la simetra y la regularidad de las formas y los patrones de la naturaleza. Aunque muchas veces es fcil verlas, estas formas y patrones no siempre son tan fciles de explicar. Hay leyes universales sencillas que nos permiten entenderlas? [...]Es la historia del desarrollo de la rama de matemticas llamada el clculo de variaciones, que concierne cuestiones de optimizacin hallar formas o patrones que maximizan o minimizan una cantidad particular. Es el igl la forma ptima de casa que permite la prdida mnima de calor al exterior? Es verdad que las abejas usan la mnima cantidad posible para construir sus celdas hexagonales? Es ms, hay un principio subyacente que describe la variedad infinita de formas de nuestro mundo?Estas preguntas no tienen una respuesta final, pero los cientficos continan explorando la idea de que la naturaleza se rige por el principio de la economa de medios -que la naturaleza procede de la manera ms sencilla, ms eficaz [...](Hii.debrandt&Tromba,1985. Texto introductorio de la portada).

Hueso helicoidal del pitn y la juntura tronco-rama de un rbol: perfiles elsticos muy resistentes

Figura 11a-c)Los diseadores daneses Rud Thygesen y Johnny Sorensen supieron dar a este asiento de madera ligereza, solidez y sobriedad econmica, cuidando particularmente el detalle de la insercin del pie del respaldo en el anillo horizontal del asiento. Imitaron el detalle de la juntura de una rama en el tronco de un rbol, donde la naturaleza resuelve este problema por el arreglo astuto de las fibras y las proporciones justas (1981,en J.Beknsen,1983).d)El hueso de pterigoideo detrs de la mandbula superior del pitn constituye, con el hueso cuadrado, una doble articulacin muy especial que permite a la serpiente ingerir presas de considerable volumen, en un solo trozo.e)Plan geomtrico de este perfil helicoidal de tres ramas.f)Proyecto de sillas en fibra de vidrio y polister, de Fabrice Vanden Broeck (1984). Ciertos detalles, notablemente al nivel de las junturas pie-asiento y pie-asiento-respaldo, se inspiran en el hueso pterigoideo donde se ejercitan presiones semejantes.

5. Binica en la medicinaLos nuevos avances de la medicina binicaHace unas dcadas hubiera sido impensable esperar que el cuerpo humano pudiese funcionar gracias a elementos externos dilucidados gracias a la interrelacin de avances mecnicos, informticos y electrnicos. La idea de humano robot ya era notable en la gran pantalla (Terminator, Yo robot,Iron man) al tiempo que tmidamente aparecan los primeros corazones o piernas artificiales, sin duda un gran avance fruto de la intervencin binica.Los resultados registrados desde el comienzo de su implantacin han sido muy positivos y favorables para los enfermos, (sin ir ms lejos, si se tiene en cuenta el xito del marcapasos en el campo de lacardiologa) de modo que laboratorios de toda la geografa mundial se encuentran inmersos en la investigacin de esta rama de la medicina. Tal es el inters que suscita, que existen numerosos proyectos de rganos que vern la luz prximamente. Los milagros de la medicina binica son tangibles hoy da.Dispositivos que ya funcionan con xito Procesador de sonidos: Un implante electrnico situado bajo la piel de la oreja capta los rumores del exterior y los transmite al cerebro. Estos electrodos hacen las funciones de las clulas de la cclea, ubicadas en el nervio auditivo (odo interno) y encargadas de transportar los sonidos al cerebro humano. Chip ocular: Los pacientes con ceguera no pueden focalizar la luz recibida por el ojo, que en condiciones normales se realiza por el cristalino en las clulas fotosensibles de la retina. Unmicrochipcubierto de miles de receptores es capaz de sustituir esas clulas retinianas, permitiendo a los ciegos volver a obtener un poco de luz. Pierna motorizada: Esta prtesis reproduce los movimientos que lleva a cabo una pierna normal gracias a una inteligencia artificial adjunta, que recibe las seales que le envan unos sensores situados en el zapato de la pierna sana. Este implante cuenta con un gran xito, ya que registra unos resultados francamente naturales, permitiendo incluso hacer ejercicio con normalidad o subir escaleras sin problemas.Futuros implantes binicos Electrodos cerebrales: Un microchip insertado en el cerebro transmite informaciones a un ordenador que es capaz de controlar los movimientos asociados a una prtesis. De esta forma, se piensa que dentro de algunos aos estos circuitos podrn sustituir las zonas deficientes del cerebro de los paralticos. Pncreas artificial: Un nuevo proyecto que desbancar a la bomba externa deinsulinaen el reto de la diabetes. Este rgano binico es un dispositivo implantado en el abdomen y a la vez interconectado con un sensor de glucosa que informa en tiempo real de la dosis que hay que liberar. Cibermano: La ciencia piensa en un implante conectado a los nervios del antebrazo, que recibir las transmisiones nerviosas de estos y a cambio los estimula proporcionando sensaciones tctiles. Dicho implante mantendr una comunicacin por ondas con una prtesis mecnica plagada de sensores electrnicos ubicados en la superficie de un guante que llevar puesto el enfermo.Lo ltimo en innovacin binicaLas arterias daadas tendrn alternativa dentro de unos aos gracias a la creacin de las arterias de tefln, material sinttico que podr sustituir los tejidos cardiovasculares. Si una arteria se obstruye o se daa, se coloca una prtesis vascular (cilindro de rejilla de acero inoxidable) de forma que la mantiene siempre abierta y operativa. Esta revolucionaria tcnica est avanzando a pasos agigantados, suponiendo una importante dosis de optimismo en el campo cientfico.Actualmente una rotura de cadera es irreversible y por ende, si se produjese una rotura del fmur, debera cambiarse. Por este motivo se emplean materiales biocompatibles como la cermica (almina), aleaciones metlicas de cromo-cobalto y titanio, y plsticos (polmeros). Gracias a estos materiales se consiguen movimientos similares a los proporcionados por los huesos y se reduce el desgaste.6. Lo ltimo de la BinicaUna mano binica devuelve la sensibilidad a un hombre

Una neuroprtesis de una mano permite a un paciente recuperar la capacidad de sentir los objetos que coge. Este dispositivo, desarrollado por investigadores europeos, convierte las seales elctricas en impulsos reconocibles por el sistema nervioso del amputado.SINC|06 febrero 2014 12:00Tras perder su mano izquierda en un accidente, el dans Dennis Aabo Sorensen se ha convertido en el primer amputado del mundo capaz de sentir gracias a la prtesis de una mano binica, conectada mediante ciruga a los nervios de su brazo.Este dispositivo ha permitido que el paciente pueda volver a percibir la sensacin de agarrar y tocar un objetoEste revolucionario dispositivo, desarrollado por investigadores suizos e italianos, ha permitido que el paciente pueda volver a percibir la sensacin de agarrar y tocar un objeto. "La retroalimentacin sensorial ha sido increble, he podido sentir cosas que no haba sentido desde hace nueve aos, seala Aabo.Durante la prueba, Denis, con los ojos y los odos tapados, fue capaz de detectar la intensidad con la que tena que agarrar los objetos as como su consistencia y forma. "Cuando coga un objeto, poda sentir si era blando o duro, redondo o cuadrado", destaca.Esta mano binica ha sido diseada por un equipo de cientficos de la Escuela Politcnica Federal de Lausanne (EPFL) y por la Escuela Superior de Santa Ana en Italia."Esta es la primera vez que una neuroprtesis con retroalimentacin sensorial ha sido utilizada y controlada por un amputado en tiempo real"Tras unos primeros prototipos iniciales, los cientficos mejoraron la prtesis con unos sensores que detectan informacin sobre el tacto, gracias a la medicin de la tensin de varios tendones artificiales que controlaban el movimiento de los dedos.A continuacin, los datos recogidos se convertan en una seal elctrica que, con unos algoritmos, se converta en un impulso adecuado para que el sistema nervioso de Aabo lo pudiera interpretar.Adems, unos electrodos implantados en los nervios del paciente completaban la transmisin de informacin."Esta es la primera vez que una neuroprtesis con retroalimentacin sensorial ha sido utilizada y controlada por un amputado en tiempo real", subraya Silvestro Micera, uno de los autores de la mano binica.Estbamos preocupados por la reduccin de la sensibilidad en los nervios de Dennis ya que no se haban usado en nueve aos", aade Stanisa Raspopovic, otro de los investigadores.Unas preocupaciones que se evaporaron cuando Dennis activ y percibi correctamente los objetos que coga.

7. BIBLIOGRAFA https://www.google.com.pe/search?q=bionica&rlz=1C1GGGE_esPE562PE562&oq=bionica&aqs=chrome..69i57j0l5.3074j0j8&sourceid=chrome&espv=210&es_sm=93&ie=UTF-8#q=monografias+de+conductividad Ingeniera binica - Wikipedia, la enciclopedia libreLa evolucin de los humanos binicos - QUO mx Una mano binica devuelve la sensibilidad a un hombre / Noticias / SINC Los nuevos avances de la medicina binica | Suite101

Ing. Biomdica1