Профессия бионик какие предметы

Опубликовано: 02.10.2024


Бионик - специалист в области бионики (научной дисциплины, связанной с поиском возможностей решения различных инженерных задач на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов).

Бионика (от грач. biom - элемент жизни, буквально - живущий)

Что это за профессия?

Бионик — это специалист, который отлично разбирается в физике, математике, биологии, кибернетике. Предметом пристального анализа бионика являются живые организмы, особенности их жизнедеятельности и функционирование органов для создания технической модели, на основе тех процессов, что были замечены им в природе. К примеру, особенность передвижения насекомых была заложена японскими биониками в созданного им робота. Такой робот используется в поисковых работах на развалах или в горных районах. Он помогает искать людей под завалами. В условиях постоянной сейсмической активности островов, такое изобретение весьма полезно. А, изучив структуру кожного покрова дельфинов, бионики создали уникальную обшивку для кораблей. Военные корабли с такой обшивкой способны развивать скорость на 20% выше, чем обычные. Помимо теории бионик хороший практик и великолепный аналитик. Он должен обладать нестандартным, креативным мышлением. Бионик, по сути, фантазер и изобретатель. Но он не берет свои идеи из воздуха. Он черпает их из природы, создавая технические аналоги органических систем.

Где и когда

Прародителем бионики считается Леонардо да Винчи. Его чертежи и схемы летательных аппаратов были основаны на строении крыла птицы. В наше время, по чертежам Леонардо да Винчи неоднократно осуществляли моделирование орнитоптера.

Формальным годом рождения бионики является 1960 год. Ученые бионики выбрали своей эмблемой скальпель и паяльник, соединенные знаком интеграла, а девизом - "Живые прототипы - ключ к новой технике". Из современных ученых можно назвать имя Осипа М. Р. Дельгадо. Он изучал невролическо-физические характеристики животных, на их основе пытался разработать алгоритмы управления живыми организмами.

Перспективы

Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности.

В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например у широко распространенного "морского уха", состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.

Наиболее продвинувшиеся исследования в бионике - это разработка биологических средств обнаружения, навигации и ориентации; комплекс исследований, связанных с моделированием функций и структур мозга высших животных и человека; создание систем биоэлектрического управления и исследования по проблеме "человек - машина".

Где можно получить эту профессию

Биологические факультеты университетов, это могут быть и Бауманский университет, МИСИС (университет стали и сплавов), МГУ ПБ (университет прикладной биотехнологии)

Информация с сайтов:

[1] - основные принципы архитектурно-бионического моделирования

[2] - профессия Бионик с сайта "Работа программистам"

GetJob - о Профессиях с сайта "Работа на Украине"

Добавление команды id001 Вирусы - творческий тур ДОО по Биологии 2007 "Незнакомая биология"

Главные направления работ по бионике:

• изучение нервной системы и моделирование нервных клеток и связей между ними в целях совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика);

• исследование органов чувств с целью создания различных датчиков и систем обнаружения;

• изучение принципов ориентации, локации и навигации у животных для использования их в технике;

• исследование морфологических особенностей живых организмов в целях выдвижения новых технических и научных идей;

• изучение кожи быстроходных водных животных (например, дельфина) позволило создать специальную обшивку для кораблей и увеличить, тем самым, их скорость на 15-20%;

• изучение полета птиц и насекомых, движения прыгающих животных, строение суставов и т.п.

Спектр методов, используемых биониками, таким образом, чрезвычайно широк — от классических методов анатомического препарирования до создания математических моделей изучаемых явлений и структур. Бионикам приходится работать скальпелем и паяльником, энтомологическим сачком и логарифмической линейкой. Широкая общебиологическая и этологическая эрудиция должна сочетаться у них с основательной математической подготовкой, умением находить неординарные инженерные решения, вкусом к техническому конструированию.

Добавление команды id039 ДНК - творческий тур ДОО по Биологии 2007 "Незнакомая биология"

  • биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;
  • теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;
  • техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач.

Основные направления работ по бионике охватывают следующие проблемы:

  • изучение нервной системы человека и животных и моделирование нервных клеток (нейронов) и нейронных сетей для дальнейшего совершенствования вычислительной техники и разработки новых элементов и устройств автоматики и телемеханики (нейробионика);
  • исследование органов чувств и других воспринимающих систем живых организмов с целью разработки новых датчиков и систем обнаружения;
  • изучение принципов ориентации, локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в технике;
  • исследование морфологических, физиологических, биохимических особенностей живых организмов для выдвижения новых технических и научных идей.

Добавление команды id104 Эндемики - творческий тур ДОО по Биологии 2007 "Незнакомая биология"

Яркий пример архитектурно-строительной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чем же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия стеблей — кольца жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные пустоты. Стенки трубы имеют такое же конструктивное решение. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица. Однако к своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно, не "заглядывая" в природу. Идентичность строения была выявлена позже.

Известные испанские архитекторы М.Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 г. начали исследования "динамических структур", а в 1991 г. организовали "Общество поддержки инноваций в архитектуре". Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект "Вертикальный бионический город-башня". Через 15 лет в Шанхае должен появиться город-башня (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн человек). Город-башня рассчитан на 100 тысяч человек, в основу проекта положен "принцип конструкции дерева".

Башня-город будет иметь форму кипариса высотой 1128 м с обхватом у основания 133 на 100 м., а в самой широкой точке 166 на 133 м. В башне будет 300 этажей, и расположены они будут в 12 вертикальных кварталах по 80 этажей. Между кварталами — перекрытия-стяжки, которые играют роль несущей конструкции для каждого уровня-квартала. Внутри кварталов — разновысокие дома с вертикальными садами. Эта тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте по принципу гармошки, который не заглубляется, а развивается во все стороны по мере набора высоты — аналогично тому, как развивается корневая система дерева. Ветровые колебания верхних этажей сведены к минимуму: воздух легко проходит сквозь конструкцию башни. Для облицовки башни будет использован специальный пластичный материал, имитирующий пористую поверхность кожи. Если строительство пройдет успешно, планируется построить еще несколько таких зданий-городов.

В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например у широко распространенного "морского уха", состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

А также в бионике широко применяется создание моделей живых систем:

Создание модели в бионике - это половина дела. Для решения конкретной практической задачи необходима не только проверка наличия интересующих практику свойств модели, но и разработка методов расчёта заранее заданных технических характеристик устройства, разработка методов синтеза, обеспечивающих достижения требуемых в задаче показателей. И поэтому многие бионические модели, до того как получают техническое воплощение, начинают свою жизнь на компьютере. Строится математическое описание модели. По ней составляется компьютерная программа - бионическая модель. На такой компьютерной модели можно за короткое время обработать различные параметры и устранить конструктивные недостатки. Поэтому среди специалистов биоников есть и высококвалифицированные программисты. Именно так, на основе программного моделирования, как правило, проводят анализ динамики функционирования модели; что же касается специального технического построения модели, то такие работы являются, несомненно, важными, но их целевая нагрузка другая. Главное в них - изыскание лучшей основы, на которой эффективнее и точнее всего можно воссоздать необходимые свойства модели. Накопленный в бионике практический опыт моделирования чрезвычайно сложных систем имеет общенаучное значение. Огромное число её эвристических методов, совершенно необходимых в работах такого рода, уже сейчас получило широкое распространение для решения важных задач экспериментальной и технической физики, экономических задач, задач конструирования многоступенчатых разветвлённых систем связи и т.п.

Бионики исследуют природные решения, такие как сотовая технология или чрезвычайно устойчивый к разрывам шелк паука, делая их пригодными для технического применения или разработки сопоставимых материалов. Помимо науки и преподавания, они также могут заниматься разработкой продукции или технологическим проектированием.

Обязанности Бионика

Бионики могут работать в разных областях. В научных исследованиях бионики анализируют особые сильные стороны животных с точки зрения телосложения и передвижения, кристаллизуют основополагающие принципы и переводят их в искусственные продукты. Или, исследуя техническую проблему, бионики ищут решения в природе. Они публикуют результаты исследований, обучают студентов в университетах, готовят лекции и семинары, проверяют письменную работу и принимают экзамены. Самостоятельная научная деятельность возможна только после получения степени магистра и доктора.

В отделах разработки в промышленности бионики внедряют результаты исследований вместе с инженерами, техниками и дизайнерами и используют биологические и инженерные методы и методы для разработки материалов, механизмов мобильности или методов строительства. Это приводит к таким продуктам, как самоочищающиеся фасадные краски на основе водоотталкивающей модели растения «Лотос» или купальные костюмы для профессиональных спортсменов, которые имитируют благоприятное поведение акульих шкур.

Где работают Бионики

Бионики находят работу, например:

  • в автомобильных компаниях
  • в машиностроении
  • в медицинской технике
  • в аэрокосмической отрасли
  • в технологии материалов
  • в исследовательских институтах и морских институтах
  • в университетах

Зарплата Бионика

Уровень зарплаты, которую получают Бионики в Германии составляет

  • от 4627€ до 5493€ в мес

(по данным различных статистических бюро и служб занятости в Германии)

Задачи и обязанности Бионика в подробностях

В чем суть профессии Бионик?

Бионики исследуют природные решения, такие как сотовая технология или чрезвычайно устойчивый к разрывам шелк паука, делая их пригодными для технического применения или разработки сопоставимых материалов. В дополнение к науке и образованию, бионики могут быть вовлечены в разработку продукта или процессные технологии.

Бионики в Научных исследованиях и Образовании

В лабораториях бионики проводят измерения и тесты с использованием химических, биологических и генно-инженерных методов для изучения свойств и принципов природы. Бионики исследуют метаболические процессы, движения или поверхности моделей животных или растений и исследуют, могут ли эти принципы применяться к искусственным продуктам и приводить к новым материалам, компонентам или процессам, например, к сверхлегким компонентам для конструкции транспортных средств. В дополнение к природным принципам разработки, бионики также исследуют методы, процессы и передачу информации в природе и делают их пригодными для использования в процессах или информационных технологиях (бионика процессов или информационная бионика).

Бионики публикуют результаты исследований и делают их доступными для других ученых и студентов. На конференциях и конгрессах они говорят своих достижениях и открытиях. Бионики проводят лекции и семинары, руководят научной работой и принимают экзамены.

Для самостоятельной научной деятельности требуется степень магистра и докторская степень.

Бионики в разработке продуктов и процессов

Когда бионики анализируют свойства природы и используют их в качестве шаблона идеи для ранее неопределенных технических решений, это называется «восходящим процессом». Например, водоотталкивающие и самоочищающиеся свойства растения лотоса используются сегодня для фасадных красок, черепицы или текстиля. Купальники для профессионального спорта, поверхности самолетов или подводные покрытия были смоделированы на основе специальной поверхности кожи акулы.

И наоборот, в так называемом «нисходящем процессе» бионики специально ищут решения технических проблем в природе. Результаты своих исследований природы бионики затем передают в технические области применения. Таким образом, новые модели шин были созданы по модели разводящих кошачьих лап. Бионика формулирует расшифрованные биологические принципы и разрабатывает их для практического развития.

При разработке продуктов, а также процессов и производственных методов бионики междисциплинарно сотрудничают с другими учеными и специалистами в области проектирования, разработки, статики или материаловедения.

Биотехнология (БТ) изучает всевозможные биологические системы и разрабатывает методики использования на практике микроорганизмов, растительных и животных тканей, полностью генетически модифицированных организмов, полученных искусственным путем. Интенсивно развиваться как наука начала в середине XX века, хотя многие биотехнологии, полученные эмпирическим путем, были известны издавна. К ним относятся такие микробиологические процессы:

  • выпечка хлеба;
  • сыроварение;
  • виноделие;
  • получение силоса.

В истории развития БТ условно выделяются три этапа. К первому относятся первые биотехнологические достижения человечества. Пекарни и пивоварни существовали еще в Месопотамии и на территории Египта и Древней Греции. Шумерской цивилизации было знакомо пивоварение, причем технологии были развиты для получения не менее двадцати сортов напитка. Микроскопические бактерии и грибы участвуют и в таких известных с античных времен процессах, как производство сыра, вина и льняного волокна.

С конца XIX века, когда Луи Пастер открыл наличие микроорганизмов в продуктах брожения, начался условный второй этап. Постепенное развитие вирусологии и микробиологии положило начало первым направлениям биотехнологии. Особое значение имело открытие структурного строения белков и применение вирусов для изучения клеточных организмов. Создание первых установок по производству метана позволило перерабатывать отходы сельского хозяйства в биологический газ и органические удобрения.

В середине XX века начинается производство антибиотиков в промышленных масштабах и как следствие — развитие фармацевтической науки и промышленности. Разрабатываются технологии получения при помощи микроорганизмов витаминов, аминокислот, ферментов и других органических соединений. Третий этап начался с 1972 года, когда путем встраивания чужеродных генов впервые была создана рекомбинантная ДНК и введен термин «биотехнология». С этого момента начинают развиваться генная и клеточная инженерия.

Основные направления

БТ является привлекательной отраслью для инвесторов во всем мире. Эксперты считают, что бизнесы, основанные на БТ, будут самыми прибыльными и быстро прогрессирующими в XXI веке. На этот момент ведутся исследования по созданию биодеградируемых полимеров, способных заменить используемые сейчас пластмассы и пластики. Такие материалы совершенно нетоксичны и пригодны к полной утилизации, что важно для сохранения приемлемых условий окружающей среды.

На основе БТ создаются уникальные методы защиты растений и природоохранные технологии. В перспективе появится возможность управлять жизнедеятельностью растений и животных путем конструирования необходимых генов и создавать живые организмы с заданными свойствами. Основные направления БТ:

  • красное связано со всеми медицинскими вопросами и изучением генетического кода, его доля составляет более 70% всех исследований и разработок;
  • зеленое занимается генными разработками для сельского и лесного хозяйства;
  • белое работает над производством биотоплива;
  • серое решает проблемы по защите экологии и утилизации отходов;
  • синее занимается изучением и использованием природных ресурсов океана.

Биотехнология изучает биологические процессы и занимается разработкой методик использования живых организмов, которые могут применяться в промышленном производстве, основываясь на достижениях генной инженерии и биохимии.

Генные технологии занимаются извлечением гена или группы генов для соединения кодирующих элементов нужного продукта с молекулами ДНК, которые способны не только проникать в клетки чужеродного организма, но и размножаться в них. Таким способом были получены гормональные соединения инсулин и интерферон еще на начальных этапах развития генной инженерии.

Достижения и перспективы развития

Началу генетических исследований способствовало открытие в 1953 году Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном двойной спирали ДНК — макромолекулы, отвечающей за хранение, передачу и исполнение заложенной в живом организме генетической программы, отвечающей за его развитие и функционирование. Первый генномодифицированный продукт поступил в продажу в 1994 году. Это были томаты североамериканской торговой марки Flavr Savr. Через два года появилась на свет овечка Долли — первое животное, клонированное при помощи ДНК, полученного из молочной железы взрослой особи.

Главный вклад в развитие БТ ученых-генетиков на сегодня — расшифровка генома человека. Проект под таким названием начался еще в 1990 году и только в 2006 было объявлено, что исследователи секвентировали (описали) 99,99% человеческой ДНК. В результате появились технологии идентификации человека по ДНК и установления материнства или отцовства. Объем полученной информации настолько огромен, что его изучение может занять не меньше времени, чем описание.

Современные исследования ведутся в областях, объединяющих микробиологию, химию органических элементов, генетику, биохимию, и открывают пути решения различных проблем БТ. К ее задачам относятся:

  • Создание и производство продуктов питания по новым технологиям.
  • Выведение новых пород животных и производство животных кормов.
  • Создание новых сортов растений.
  • Изучение и создание штаммов полезных микроорганизмов и эукариотических клеток с целью получения новых соединений — гормонов, ферментов, антибиотиков и т. п.
  • Применение биохимических методов для очистки сточных вод.
  • Создание биологически активных инсектицидов и гербицидов для защиты растений.

Вмешательство в геном человека может уже в ближайшее время решить такие медицинские проблемы, как внутриутробное устранение наследственных заболеваний, формирование любых органов и тканей из стволовых клеток, выращивание белковой массы для производства продуктов питания, но здесь БТ сталкивается не только с научными проблемами, но и с аспектами этики и морали.

У генетических исследований всегда было немало противников, наиболее радикальные из которых требуют запретить все работы в этом направлении. Кроме того, у населения культивируется страх перед генномодифицированными продуктами, поэтому в некоторых странах они запрещены. В России введен мораторий на ввоз семян и выращивание ГМ-растений, но можно проводить с ними эксперименты.

Специальность биотехнолог

Такая профессия востребована и перспективна. Она подходит молодым людям, которые хорошо учились и сдавали экзамены в школе по предметам: химия, биология, физика и математика. Обучение может быть направлено на изучение БТ в целом или в одном из ее направлений. Личные качества, которыми желательно обладать, чтобы получать профессии, связанные с БТ:

  • Высокий интеллект и аналитический склад ума.
  • Любознательность и эрудированность.
  • Нестандартное мышление.
  • Терпение и наблюдательность.
  • Целеустремленность и ответственность.
  • Коммуникабельность.

В высших учебных заведениях можно получить основную профессию или прослушать дополнительный курс для получения второго образования уже состоявшимся профессионалам, например, врачам, по специальности биотехнология. Вуз лучше выбрать государственный, с высоким уровнем преподавания на ведущих кафедрах и хорошими материально-техническими ресурсами — оборудованными лабораториями, налаженными контактами в научном сообществе и возможных местах прохождения практики. Список университетов в Москве, имеющих биотехнологический факультет:

  1. МГУ им. М. В. Ломоносова.
  2. Аграрный университет им. К. А. Тимирязева.
  3. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.
  4. Исследовательский университет им Н. И. Пирогова.
  5. РУДН.
  6. РЭУ им. Г. В. Плеханова.

Кроме того, можно обучиться профессии биотехнолога в Московском государственном университете пищевых производств, СПбГУ и других учебных заведениях.

Вакансии и места работы

Биотехнологи могут работать в научно-исследовательских институтах, которые занимаются глобальными проектами по бионике, биофизике, микробиологии, генной инженерии и другим направлениям БТ. Исследования и разработки могут выполняться по заказу специализированных компаний или в чисто научных целях. Начинающий специалист обычно начинает карьеру с должности лаборанта химического анализа.

Имея склонность и стремление к научным открытиям можно зарекомендовать себя в научном мире. Особое направление БТ — биоинформатика, занимающаяся математическим и компьютерным анализом биологических процессов. Специалисты этого направления требуются во всех областях, связанных с БТ. В медицине все более широко применяются достижения БТ — от лечения генетических заболеваний до разработки новых методик хирургических операций. Вакансии, доступные для биотехнологов — микробиолог или вирусолог.

На фармацевтическом, косметологическом и пищевом производстве и на предприятиях агропромышленного комплекса всегда требуются специалисты, работающие с живыми организмами, — биофармакологи, лаборанты, контролеры технологического процесса, биотехнологи липидов и белков, биоинженеры клеток и тканей. Довольно большой процент выпускников вузов получает дополнительно педагогическое образование и осваивает педагогическую деятельность в области обучения специалистов по БТ.

Зарплата биотехнологов начинается с 20 тыс. рублей в месяц у молодых специалистов, по мере продвижения по карьерной лестнице можно зарабатывать около 35 тыс. рублей, в Москве — до 150 тыс. рублей.

Биотехнология актуальна и как прикладная наука, сконцентрированная на теоретических исследованиях и разработках.

Плюсы и минусы профессии

Основными положительными моментами при выборе специальности БТ являются актуальность и многозначность — возможность попробовать себя в самых разных сферах и компаниях, в том числе и иностранных, так как российские ученые высоко ценятся за рубежом. Профессионалы этого направления востребованы на рынке труда постоянно и есть вероятность появления новых отраслей человеческой деятельности, которые только формируются или еще даже не существуют. К другим плюсам можно отнести:

  • респектабельность и престижность;
  • высокую оплату труда при достаточном уровне квалификации;
  • хорошие карьерные перспективы;
  • моральное удовлетворение — возможность улучшить или спасти жизни многих людей;
  • если есть талант и упорство — самореализация в науке.

Некоторые отрицательные моменты тоже присутствуют. Перспективы сильно зависят от места работы и руководства организации-работодателя — карьерный рост и зарплата могут не соответствовать желаемым. Не все специалисты могут осилить сложность заданий и повышенную ответственность на занимаемой вакансии. Некоторые сферы БТ, в частности, генная инженерия, испытывают негативное отношение религиозных деятелей и общественности.

Главными центрами развития БТ являются США и Европа. В России эта отрасль крайне привлекательна для инвесторов, но сложности состоят в выводе новых продуктов на рынок и большой длительности цикла от начала разработки проектов до запуска в производство. Тем не менее на рынке уже существует немало компаний, специализирующихся сугубо на биотехнологиях — Ohmygut, CardioQVARK, Инсилико, 3Д Биопринтинг Солюшенс и другие. Возможно, будущему специалисту-биотехнологу выпадет возможность работать именно в них.

Еще каких-то 30-40 лет назад биороботы были главными героями фантастических фильмов, и не более того. Сегодня они не только не удивляют, но и сопровождают человека практически на каждом шагу. Их эра началась, а в связи с этим появилась необходимость в популяризации таких профессий, как бионик.

Бионик

Остается только узнать об особенностях и специфике работы бионика, чтобы понять, станет ли она делом, которым захочется заниматься всю жизнь.

Кто такой бионик?

Бионик – высококвалифицированный специалист, который изучает природные процессы, структуру и жизнедеятельность организмов для того, чтобы на основе полученных данных найти решение различных инженерных задач.

Другими словами, в основе бионики лежат знания о природе, которые используются для создания оригинальных технологических процессов и технических идей. Одним из ярких примеров бионики в действии можно назвать «липучки» - застежки на одежде. Мало кто знает, что их изобрел швейцарский инженер Ж. де Местраль, который "подсмотрел" идею у хорошо известного нам растения – плодов репейника.

Отметим, что человечество с давних пор наблюдает за окружающим миром и пытается постичь его законы. Стремление к совершенству и подражание природе послужило толчком для развития науки – бионики. Кстати, с древнегреческого слово «бион» переводится как «живущий».


Основоположником биоинженерии по праву считается Леонардо да Винчи. Из наиболее известных изобретений великого итальянца сохранилась его мечта о свободном полете человека, воплощенная в чертежах – орнитоптер, летательный аппарат с крыльями, как у птиц. Хотя, здесь уместно вспомнить и легенду об Икаре, но именно Леонардо занимался разработкой аппарата, а не созданием крыльев для полета человека.

Современная наука продвинулась настолько, что в основе многих изобретений лежат принципы действия клеток живых организмов и молекул различных материалов. Сфера применения бионики очень разнообразна: все направления медицины, экология, космонавтика, вредные производства, где человека должны заменить роботы, строительство и архитектура и многие другие сферы, которые только предстоит открыть человечеству.

Бионика тесно связана с химией, физикой, математикой и биологией. Этой науке человечество обязано появлением наноматериалов, искусственного интеллекта, развитием протезирования и созданием искусственных органов человека. В зависимости от сфер применения знаний, бионику разделяют на несколько специализаций:

  • биобионику – изучение процессов, происходящих в биологических системах;
  • теоретическую бионику – разработка и математическое моделирование, вычисление процессов, лежащих в основе действия;
  • техническую бионику – прикладная наука, объединяющая наблюдения и математические вычисления для создания новых машин и материалов.

Исходя из сфер применения нанотехнологий, работа специалистов над наблюдениями, вычислениями или в области прикладной бионики имеет отличительные особенности. Но исследование (наблюдения за природой), изучение теории, а также создание модели и ее апробирование – звенья одной цепи, в которых должен разбираться каждый специалист по бионике.


Какими личностными качествами должен обладать бионик?

В любой профессии важно обладать достаточным количеством знаний и опыта. Бионик должен обладать универсальными знаниями в области точных и естественных наук, которые ему необходимы в работе. То есть, готовность к обучению должна стать его естественной и постоянной потребностью. Совмещение работы и учебы требует, в свою очередь, высокой работоспособности, постоянного умственного напряжения, терпения и целеустремленности.

Из особенных личностных качеств, необходимых в профессии бионика, следует отметить:

  • наблюдательность, которая поможет в поиске новых идей;
  • творческий подход, фантазия;
  • системное мышление: оно поможет выстраивать логические связи в процессе теоретической разработки идей;
  • коммуникативность.

Каждому открытию или изобретению предшествует долгая и кропотливая работа. Даже если бионик не занимает ведущую должность, ему пригодится упорство в достижении цели и ответственность.

Преимущества профессии бионик

Учитывая существующие потребности в специалистах и перспективы развития профессии, бионик вряд ли столкнется с проблемами при трудоустройстве (естественно при условии, что к началу карьеры он подготовился основательно).

Крупные компании не только заинтересованы в наборе специалистов, но и готовы материально стимулировать их творческую активность. Начальный уровень зарплаты бионика составляет порядка 48-55 тысяч рублей, без учета премий за творческую активность.

При желании специалисты в области бионики и нанотехнологий легко смогут трудоустроиться не только в России, но и за рубежом. При этом универсальность знаний обеспечит им свободный переход в другие отрасли, где требуются бионики. Теоретики смогут работать даже дистанционно.


Недостатки профессии бионик

Не стоит ожидать от профессии бионика стремительного карьерного роста. Молодому специалисту, не обладающему особым талантом к изобретательству, придется пройти долгий путь по служебной лестнице, начав его с должности лаборанта или рядового сотрудника компании.

Нужно помнить, что яблоко, упавшее на голову Ньютону, благодаря чему им был открыт закон всемирного тяготения – счастливая случайность. Молодому специалисту, потратившему годы на получение двух высших образований, скорее всего придется работать «в тени» гениев, довольствоваться более скромной зарплатой и быть готовым к ненормированному графику, который стандартно практикуется в лабораториях НИИ и на производственных площадках при совершении открытий и их внедрении.

Поэтому, если нет уверенности, что бионика – единственное призвание, лучше распорядиться полученными знаниями более практично.

Где можно получить профессию бионик?

Чтобы стать биоником нужно выбрать один из двух вариантов получения образования:

учиться в двух ВУЗах параллельно или поочередно;

поступить в один из ВУЗов (которых, пока, к сожалению, немного) на базе которых готовят специалистов по направлению «Биотехнологии».

Конечно же, большинство будущих биоников предпочтут второй вариант и будут делать свой выбор из таких ВУЗов, как:

    ; - специальность: Биотехнические системы и технологии; ; ; ; ; – для тех, кто планирует связать свою жизнь с медициной; ; ; .

Поскольку бионика достаточно специфическая наука, старшеклассникам желательно проверить свои творческие и изобретательские способности в технопарках, где занятия проводятся в интерактивных классах, при участии опытных педагогов, преподавателей ВУЗов, профильных специалистов. И только после этого принимать решение о выборе профессии.

Биотехнология (БТ) изучает всевозможные биологические системы и разрабатывает методики использования на практике микроорганизмов, растительных и животных тканей, полностью генетически модифицированных организмов, полученных искусственным путем. Интенсивно развиваться как наука начала в середине XX века, хотя многие биотехнологии, полученные эмпирическим путем, были известны издавна. К ним относятся такие микробиологические процессы:

  • выпечка хлеба;
  • сыроварение;
  • виноделие;
  • получение силоса.

В истории развития БТ условно выделяются три этапа. К первому относятся первые биотехнологические достижения человечества. Пекарни и пивоварни существовали еще в Месопотамии и на территории Египта и Древней Греции. Шумерской цивилизации было знакомо пивоварение, причем технологии были развиты для получения не менее двадцати сортов напитка. Микроскопические бактерии и грибы участвуют и в таких известных с античных времен процессах, как производство сыра, вина и льняного волокна.

С конца XIX века, когда Луи Пастер открыл наличие микроорганизмов в продуктах брожения, начался условный второй этап. Постепенное развитие вирусологии и микробиологии положило начало первым направлениям биотехнологии. Особое значение имело открытие структурного строения белков и применение вирусов для изучения клеточных организмов. Создание первых установок по производству метана позволило перерабатывать отходы сельского хозяйства в биологический газ и органические удобрения.

В середине XX века начинается производство антибиотиков в промышленных масштабах и как следствие — развитие фармацевтической науки и промышленности. Разрабатываются технологии получения при помощи микроорганизмов витаминов, аминокислот, ферментов и других органических соединений. Третий этап начался с 1972 года, когда путем встраивания чужеродных генов впервые была создана рекомбинантная ДНК и введен термин «биотехнология». С этого момента начинают развиваться генная и клеточная инженерия.

Основные направления

БТ является привлекательной отраслью для инвесторов во всем мире. Эксперты считают, что бизнесы, основанные на БТ, будут самыми прибыльными и быстро прогрессирующими в XXI веке. На этот момент ведутся исследования по созданию биодеградируемых полимеров, способных заменить используемые сейчас пластмассы и пластики. Такие материалы совершенно нетоксичны и пригодны к полной утилизации, что важно для сохранения приемлемых условий окружающей среды.

На основе БТ создаются уникальные методы защиты растений и природоохранные технологии. В перспективе появится возможность управлять жизнедеятельностью растений и животных путем конструирования необходимых генов и создавать живые организмы с заданными свойствами. Основные направления БТ:

  • красное связано со всеми медицинскими вопросами и изучением генетического кода, его доля составляет более 70% всех исследований и разработок;
  • зеленое занимается генными разработками для сельского и лесного хозяйства;
  • белое работает над производством биотоплива;
  • серое решает проблемы по защите экологии и утилизации отходов;
  • синее занимается изучением и использованием природных ресурсов океана.

Биотехнология изучает биологические процессы и занимается разработкой методик использования живых организмов, которые могут применяться в промышленном производстве, основываясь на достижениях генной инженерии и биохимии.

Генные технологии занимаются извлечением гена или группы генов для соединения кодирующих элементов нужного продукта с молекулами ДНК, которые способны не только проникать в клетки чужеродного организма, но и размножаться в них. Таким способом были получены гормональные соединения инсулин и интерферон еще на начальных этапах развития генной инженерии.

Достижения и перспективы развития

Началу генетических исследований способствовало открытие в 1953 году Фрэнсисом Криком и Джеймсом Уотсоном двойной спирали ДНК — макромолекулы, отвечающей за хранение, передачу и исполнение заложенной в живом организме генетической программы, отвечающей за его развитие и функционирование. Первый генномодифицированный продукт поступил в продажу в 1994 году. Это были томаты североамериканской торговой марки Flavr Savr. Через два года появилась на свет овечка Долли — первое животное, клонированное при помощи ДНК, полученного из молочной железы взрослой особи.

Главный вклад в развитие БТ ученых-генетиков на сегодня — расшифровка генома человека. Проект под таким названием начался еще в 1990 году и только в 2006 было объявлено, что исследователи секвентировали (описали) 99,99% человеческой ДНК. В результате появились технологии идентификации человека по ДНК и установления материнства или отцовства. Объем полученной информации настолько огромен, что его изучение может занять не меньше времени, чем описание.

Современные исследования ведутся в областях, объединяющих микробиологию, химию органических элементов, генетику, биохимию, и открывают пути решения различных проблем БТ. К ее задачам относятся:

  • Создание и производство продуктов питания по новым технологиям.
  • Выведение новых пород животных и производство животных кормов.
  • Создание новых сортов растений.
  • Изучение и создание штаммов полезных микроорганизмов и эукариотических клеток с целью получения новых соединений — гормонов, ферментов, антибиотиков и т. п.
  • Применение биохимических методов для очистки сточных вод.
  • Создание биологически активных инсектицидов и гербицидов для защиты растений.

Вмешательство в геном человека может уже в ближайшее время решить такие медицинские проблемы, как внутриутробное устранение наследственных заболеваний, формирование любых органов и тканей из стволовых клеток, выращивание белковой массы для производства продуктов питания, но здесь БТ сталкивается не только с научными проблемами, но и с аспектами этики и морали.

У генетических исследований всегда было немало противников, наиболее радикальные из которых требуют запретить все работы в этом направлении. Кроме того, у населения культивируется страх перед генномодифицированными продуктами, поэтому в некоторых странах они запрещены. В России введен мораторий на ввоз семян и выращивание ГМ-растений, но можно проводить с ними эксперименты.

Специальность биотехнолог

Такая профессия востребована и перспективна. Она подходит молодым людям, которые хорошо учились и сдавали экзамены в школе по предметам: химия, биология, физика и математика. Обучение может быть направлено на изучение БТ в целом или в одном из ее направлений. Личные качества, которыми желательно обладать, чтобы получать профессии, связанные с БТ:

  • Высокий интеллект и аналитический склад ума.
  • Любознательность и эрудированность.
  • Нестандартное мышление.
  • Терпение и наблюдательность.
  • Целеустремленность и ответственность.
  • Коммуникабельность.

В высших учебных заведениях можно получить основную профессию или прослушать дополнительный курс для получения второго образования уже состоявшимся профессионалам, например, врачам, по специальности биотехнология. Вуз лучше выбрать государственный, с высоким уровнем преподавания на ведущих кафедрах и хорошими материально-техническими ресурсами — оборудованными лабораториями, налаженными контактами в научном сообществе и возможных местах прохождения практики. Список университетов в Москве, имеющих биотехнологический факультет:

  1. МГУ им. М. В. Ломоносова.
  2. Аграрный университет им. К. А. Тимирязева.
  3. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.
  4. Исследовательский университет им Н. И. Пирогова.
  5. РУДН.
  6. РЭУ им. Г. В. Плеханова.

Кроме того, можно обучиться профессии биотехнолога в Московском государственном университете пищевых производств, СПбГУ и других учебных заведениях.

Вакансии и места работы

Биотехнологи могут работать в научно-исследовательских институтах, которые занимаются глобальными проектами по бионике, биофизике, микробиологии, генной инженерии и другим направлениям БТ. Исследования и разработки могут выполняться по заказу специализированных компаний или в чисто научных целях. Начинающий специалист обычно начинает карьеру с должности лаборанта химического анализа.

Имея склонность и стремление к научным открытиям можно зарекомендовать себя в научном мире. Особое направление БТ — биоинформатика, занимающаяся математическим и компьютерным анализом биологических процессов. Специалисты этого направления требуются во всех областях, связанных с БТ. В медицине все более широко применяются достижения БТ — от лечения генетических заболеваний до разработки новых методик хирургических операций. Вакансии, доступные для биотехнологов — микробиолог или вирусолог.

На фармацевтическом, косметологическом и пищевом производстве и на предприятиях агропромышленного комплекса всегда требуются специалисты, работающие с живыми организмами, — биофармакологи, лаборанты, контролеры технологического процесса, биотехнологи липидов и белков, биоинженеры клеток и тканей. Довольно большой процент выпускников вузов получает дополнительно педагогическое образование и осваивает педагогическую деятельность в области обучения специалистов по БТ.

Зарплата биотехнологов начинается с 20 тыс. рублей в месяц у молодых специалистов, по мере продвижения по карьерной лестнице можно зарабатывать около 35 тыс. рублей, в Москве — до 150 тыс. рублей.

Биотехнология актуальна и как прикладная наука, сконцентрированная на теоретических исследованиях и разработках.

Плюсы и минусы профессии

Основными положительными моментами при выборе специальности БТ являются актуальность и многозначность — возможность попробовать себя в самых разных сферах и компаниях, в том числе и иностранных, так как российские ученые высоко ценятся за рубежом. Профессионалы этого направления востребованы на рынке труда постоянно и есть вероятность появления новых отраслей человеческой деятельности, которые только формируются или еще даже не существуют. К другим плюсам можно отнести:

  • респектабельность и престижность;
  • высокую оплату труда при достаточном уровне квалификации;
  • хорошие карьерные перспективы;
  • моральное удовлетворение — возможность улучшить или спасти жизни многих людей;
  • если есть талант и упорство — самореализация в науке.

Некоторые отрицательные моменты тоже присутствуют. Перспективы сильно зависят от места работы и руководства организации-работодателя — карьерный рост и зарплата могут не соответствовать желаемым. Не все специалисты могут осилить сложность заданий и повышенную ответственность на занимаемой вакансии. Некоторые сферы БТ, в частности, генная инженерия, испытывают негативное отношение религиозных деятелей и общественности.

Главными центрами развития БТ являются США и Европа. В России эта отрасль крайне привлекательна для инвесторов, но сложности состоят в выводе новых продуктов на рынок и большой длительности цикла от начала разработки проектов до запуска в производство. Тем не менее на рынке уже существует немало компаний, специализирующихся сугубо на биотехнологиях — Ohmygut, CardioQVARK, Инсилико, 3Д Биопринтинг Солюшенс и другие. Возможно, будущему специалисту-биотехнологу выпадет возможность работать именно в них.

Читайте также: