تعریف:بیونیک
به انگلیسی: Bionics , biologically , Biomimetics
به فارسی: زیست‌تقلید، یا زیست الهام، یا زیست‌همانندسازی یا زیستارشناسی
توضیح بیشتر: طراحی بیونیک رشته‌ای است که به تجزیه‌وتحلیل اصول و ساختارهای زیستی می‌پردازد تا از این دانش در ایجاد ساختارهای مهندسی استفاده کند.
به‌لحاظ ریشه‌شناسی، واژهٔ «بیونیک»، که «زیستارشناسی یا زیست‌تقلید» برابرگزیدهٔ آن است، از هم‌نشینی دو واژهٔ «بیو» و «اونیک» ــ مثل بیولوژی و الکترونیک ــ ساخته شده است.
امروزه همه اختراعات بشر را می‌توان به نوعی بهره گرفته از مدل‌های زنده دانست. رایانه‌ها و ربات‌های دستیار که رفته رفته جای انسان را گرفته‌اند با توجه به مطالعه بر روی ساختارهای زیستی ساخته شده‌اند. طراحی هواپیما بر اساس ساختار بدن پرندگان، ساخت زیردریایی از روی ساختار دلفین‌ها یا ساخت رادارها با توجه به سیستم راداری خفاش‌ها مثال‌هایی از علم بیوممتیک یا بیونیک (Bionic) می‌باشند.
تمرکز این رشته بیشتر بر زیستارشناسیِ انسان است: ساختن دستگاه‌های الکترومکانیکی که ــ برای جایگزینی یا بازیابی عملکردهای جسمی ــ ازطریق مهندسی با بدن انسان در تعامل‌اند (← طراحی مکاترونیک، طراحی مهندسی)، به‌هدف آنکه بین فکر درون مغز انسان و حرکت یک وسیلهٔ مکانیکی بیرونی ارتباط و هماهنگی یکپارچه‌ای ایجاد شود.
طراحی این دستگاه‌ها مبتنی بر سازوکارهای بازخورد الکترونیکی است، که به نظارت و اندازه‌گیری بی‌درنگ رفتار و کارایی اعضای بدن می‌پردازد تا سطح عملکردشان را بسنجد و بهبودشان دهد. مثلاً، کاشتینه‌های حلزونی ــ با دور زدن بخش‌های آسیب‌دیدهٔ گوش و ارسال مستقیم نشانک‌های الکترونیکی به عصب شنوایی ــ عملکرد شنوایی را بازیابی می‌کنند. کاشتینه‌های شبکیه‌ای، با تحریک سلول‌های آن در چشم به‌طریق الکتریکی، حس دیدن نور را ایجاد کنند.
طراحی اندام مصنوعی برای افراد قطع‌عضوشده به‌واسطهٔ زیستارشناسی تکامل یافته است: به‌جای تکیه بر حرکت اندام باقی‌مانده ــ یعنی آن بخش اندام که پس از قطع عضو باقی می‌ماند ــ به‌منظور به‌حرکت درآوردن برسازه، برسازه‌های زیستارشناختی تحت کنترل دستگاه عصبی مرکزی حرکت می‌کنند. اندیشهٔ کلی پشت این نوع دستگاه‌ها آن است که ذهن انسان را قادر سازد تا عامل برانگیزانندهٔ حرکت مکانیکی شود، همان‌طور که دستگاه‌های زیستی بدن طبیعتاً عمل می‌کنند.
در این رشتهٔ طراحی، برای دستیابی به ارتباط با مغز، اکنون چندین روش مختلف به‌کار می‌رود: برخی از پژوهشگران بر کاشت الکترود در مغز یا جمجمه متمرکزند، و برخی دیگر آشکارسازهایی خارج از بدن را آزمایش می‌کنند. دراصل، مغز یک نشانکِ فرمان تولید می‌کند که ازطریق اعصاب به حسگرهایی که تکانه‌های الکتریکی را اندازه می‌گیرند ــ و سپس به رایانه‌ای که این تکانه‌ها را تجزیه‌وتحلیل می‌کند ــ منتقل می‌شود. آنگاه این داده‌ها به برسازه‌های مکانیکی، همچون دست‌ها، بازوها و پاها، که براساس تکانه‌های تولیدیِ مغز به‌حرکت درمی‌آیند، منتقل می‌شود. یک نمونهٔ استفاده از این فناوری، بازویی مصنوعی است که نشانک‌های الکترونیکی را مستقیماً به انتهای اعصاب اندام باقی‌مانده ارسال می‌کند، تا افرادی که از بالای آرنج قطع‌عضو شده‌اند کارکرد مکانیکی اندامشان را بازیابند.
کاربردهای مفید دیگر این نوع فناوریِ زیستارشناختی با هدف کمک به افرادی است که فلج شده‌اند. تکانه‌های الکتریکی از مغز کاربر دچار معلولیت می‌تواند محرک ویلچر یا مکان‌نمای موشی باشد و کاربر را قادر می‌سازد به‌گونه‌ای حرکت و ارتباط برقرار کند که تا پیش از آن برایش غیرممکن بود.
به‌نظر می‌رسد، گرایش‌های کنونی در ساخت دستگاه‌های زیستارشناختی عمدتاً متمرکز به بازیابی کارکرد جسمانی انسان است؛ بااین‌حال، پتانسیل تلاش برای تقویت قوای جسمی انسانی فراتر از توانایی‌های طبیعی‌اش نیز قطعاً وجود دارد. پاره‌ای شواهدِ مرتبط با این موضع بحث‌برانگیز را می‌توان درزمینهٔ برسازه‌های دویدن یافت: پاهای مصنوعی اِیمی مالینز، ورزش‌کار پارالمپیکی از ایالات متحدهٔ آمریکا که قطع عضو از هردو پا داشته، براساس زیست‌مکانیکِ یوزپلنگ شکل گرفته است. این پاها، که از فیبر کربن با کمک‌فنر و فنر ساخته شده‌اند، به دارنده‌شان توانایی‌ای می‌دهند که حرکت سریع‌ترین پستاندار خاکی جهان ــ با سرعتی حدود صد و سیزده کیلومتر بر ساعت ــ را تقلید کند. با استفاده از این برسازهٔ بیرونی، کاربر قادر است انرژی جنبشی‌اش را به شیوه‌ای بسیار کارآمدتر از حرکت معمول انسان ذخیره کند. اگرچه انسانی که از چنین برسازه‌ای استفاده می‌کند ممکن است به آن سرعت دست نیابد، توانایی افزایش‌یافته‌اش برای دویدن به‌سانِ تیزپایان حیات وحش بحث‌برانگیز بوده است.
کاربردهای روباتیک، براساس الگوی حرکت و رفتار حیوانات، از دیگر مظاهر زیستارشناسی است. پژوهشگرانِ کاراندام‌شناسی و روباتیک در دانشگاه‌های استنفورد، بِرکْلی، هاروارد و جانز هاپکینز اخیراً درزمینهٔ مدل‌سازی مکانیکی ساختار مفاصل و پاهای سوسک همکاری داشته‌اند. هدف آن‌ها ساخت یک روبات دوندهٔ شش‌پا بود که بتواند در بستری ناهموار بدود و در کارهایی مانند خنثی‌سازی بمب و پیش‌شناسایی نظامی استفاده شود. ناسا هم روبات‌هایی مبتنی بر حرکت حشرات را برای مأموریت‌های خود در کاوش سیارهٔ مریخ، که به منظر نامنظمش معروف است، درنظر گرفته است. پژوهشگران آزمایشگاه «لِگ»، در آزمایشگاه «میدیا» از دانشگاه ام‌آی‌تی،روبات‌هایی ساخته‌اند که براساس زیست‌مکانیک کانگوروها ــ موسوم به «یونیرو» ــ و دایناسورها ــ موسوم به «ترودی» ــ می‌جهند و راه می‌روند. مدل‌سازی مکانیکی این قبیل حرکات حیوانات می‌تواند منجر به پیشرفت‌هایی در توسعهٔ برسازه‌ای شود.
از زیستارشناسی گاهی با عنوان «زیست‌تقلید» هم یاد می‌شود: مطالعهٔ سامانه‌های زیستی، الگوها، رفتارها و اشکال، به‌قصد تولید محصولات نوآورانهٔ جدید. این غالباً شامل بررسی رفتارهای بهینهٔ تکاملی حیوانات و گیاهان به‌منظور جمع‌آوری اطلاعاتی است که می‌تواند برای تولید محصول به‌کار آید. برخی از کاربردهای رایج زیست‌تقلید عبارت‌اند از: چسبک، براساس قلاب‌های چنگکی بذرها و طرح‌های برادران رایت برای بال هواپیما، براساس بال‌های پرندگان. کاربردهای زیست‌تقلید محدود به (←) محصولات مصرفی و اشیاء ملموس نیست و به طراحی سامانه‌های مبتنی بر مبادی بوم‌شناختی، در زمینه‌هایی همچون کشاورزی، معماری، و (← سامانه)های رایانشی گسترش می‌یابد.
رشتهٔ زیست‌مواد نشان‌دهندهٔ یکی دیگر از مظاهر زیست‌تقلید است: (←) مواد طبیعی کارا به‌منظور توسعهٔ نسخه‌های مصنوعیِ دارای ویژگی‌های مشابه تجزیه‌وتحلیل می‌شوند. این مواد باآنکه مصنوعی‌اند، اما اغلب زیست‌تخریب‌پذیر هستند. نمونه‌اش ابریشم عنکبوت است: ماده‌ای فوق‌العاده سبک که، به‌دلیل ساختار مولکولی نامعمولش، سه برابر فولاد استحکام دارد. دانشمندان ساختار مولکولی تارعنکبوت را به‌قصد تولید نسخه‌ای دست‌ساز از آن بررسی کرده‌اند. این مادهٔ جدید می‌تواند در نخ‌های جذبی بخیه، زردپی‌ها و رباط‌های مصنوعی کاربردهای بالقوه‌ای داشته باشد. در مثالی دیگر، برای تولید یک چسب بسیار قوی و ضدآب، دانشمندان به مطالعهٔ صدف کبود دوکفه‌ای پرداخته‌اند که نوعی چسب ضدآب تولید می‌کند تا با آن خود را ــ بر سطوحی در آب‌های متلاطم ــ محکم نگاه دارد. بسیاری از این فکرهای بدیع در رشتهٔ زیستارشناسی زمانی فقط در قلمرو داستان‌های علمی‌تخیلی جای داشتند. این ژانر تخیلی، که حاکی از شیفتگی انسان به دنیای مصنوعات است، موجوداتی خیالی خلق کرده که نشان از ادغام خصوصیات انسان با سایر گونه‌ها دارند. با پیشرفت‌هایی که در فناوری و به‌ویژه رشتهٔ زیستارشناسی حاصل می‌شود، درآمیختن عوالم علمی‌تخیلی و دنیای واقعی هر روز محتمل‌تر به‌نظر می‌رسد.
