Biônica

A biônica como técnica sistemática para fins científicos e práticos teve seu início na década de 40, durante a Segunda Guerra Mundial. Em 1947, o médico e filósofo francês Georges Canguilhem apresentou a conferência "Máquina e Organismo", em que introduzia seus estudos na área de biônica. Para ele, o estudo aprofundado das estruturas dos organismos era de vital importância para desenvolvimento de máquinas eficientes. A partir desta época formaram-se grandes laboratórios, nos países mais avançados, para pesquisar esta fonte poderosa a inesgotável de soluções que é a natureza. A Biônica é, hoje em dia, matéria eminentemente interdisciplinar, utilizada principalmente na Engenharia Aero-espacial, na Medicina de próteses a transplantes, na Cibernética, na Arquitetura a no Projeto de Produto (neste caso, também conhecido como Biodesign). Na verdade, o homem já utilizava instintivamente esta técnica desde os primórdios da sua evolução. Certos inventos como o Machado de Pedra, servindo de extensão do ante-braço com o punho cerrado, a Canoa Monóxila que nada mais é do que um tronco flutuante escavado para acomodar pessoas ou os abrigos construídos com galhos e folhas trançadas, mostram a incrível capacidade que o homem tem de problematizar a encontrar soluções baseadas nas sugestões oferecidas pelo seu meio ambiente natural.

O estudo da biônica normalmente enfatiza implementar uma função encontrada na natureza ao invés de imitar suas estruturas biológicas. Por exemplo, na ciência da computação, a cibernética modela os mecanismos de feedback e controle que são inerentes ao comportamento inteligente, enquanto a inteligência artificial modela a função inteligente, independentemente da forma específica como ela pode ser alcançada. A cópia consciente de exemplos e mecanismos de organismos naturais e ecologias é uma forma de raciocínio aplicado baseado em casos, tratando a natureza como um banco de dados de soluções que já funcionam. Os proponentes argumentam que a pressão seletiva colocada sobre todas as formas de vida naturais minimiza e elimina falhas. Embora quase toda a engenharia possa ser colocada como uma forma de biomimética, as origens modernas deste campo são geralmente atribuídas a Buckminster Fuller e a sua posterior codificação como casa ou campo de estudo à Janine Benyus.

Biônica refere-se ao fluxo de conceitos da biologia para a engenharia e vice-versa. No entanto, existem dois pontos de vista ligeiramente diferentes sobre o significado da palavra.

Embora as tecnologias que tornam os implantes biônicos possíveis ainda estejam sendo desenvolvidas gradualmente, existem alguns dispositivos biônicos bem sucedidos, sendo um deles o implante cocular multicanal (ouvido biônico), um dispositivo de audição para surdos inventado pela Austrália. Desde a invenção do ouvido biônico, o trabalho em dispositivos sensoriais se intensificou de forma notória (por exemplo, para visão e equilíbrio). A pesquisa biônica forneceu recentemente tratamentos para problemas médicos, como condições neurológicas e psiquiátricas, por exemplo, a doença de Parkinson e epilepsia. Em 1997, o pesquisador colombiano Alvaro Rios Poveda desenvolveu uma prótese de membro superior e mão com feedback sensorial. Essa tecnologia permite que pacientes amputados manuseiem sistemas protéticos de mão de uma maneira mais natural. Em 2004 também foram desenvolvidos com sucesso os primeiros corações artificiais. Espera-se um progresso significativo com o auxílio da nanotecnologia, como por exemplo, a construção do protótipo de um respirócito, um glóbulo vermelho artificial projetado por Robert Freitas.

Caracterizada pela interação cerebral entre o ser e algum dispositivo artificial, para controlar a máquina/computador, a Interface Cérebro-Máquina (ICM) possuiu rápido desenvolvimento, desde seus primórdios, de natureza experimental, demonstrando que a atividade elétrica criada por conjuntos de neurônios corticais pode manipular dispositivos robóticos A comunicação entre o cérebro e a máquina se dá tanto pela plasticidade cerebral quanto pela utilização de eletrodos, porém existem diferentes segmentos na classificação dos métodos empregados na utilização dos eletrodos. As duas categorias nas quais seus métodos são divididos consistem de Interface Cérebro-Máquina Não-Invasiva e Invasiva. O método mais empregado na categoria de caráter não-invasivo é a eletroencefalografia (EEG), que se utiliza de sensores externos - eletrodos - que registram a atividade elétrica produzida pelos neurônios, e esses sistemas são geralmente utilizados para o controle de cursores em computadores ou outros dispositivos similares.

Dispositivos de neuro próteses conseguem agir como um componente do cérebro, substituindo a transmissão de sinais biológicos com sinais tecnológicos, processando os sinais diretamente do córtex motor, com a finalidade de controlar as atividades da prótese e retornar os sinais ao córtex sensorial, capacitando o controle completo de uma prótese robótica - como um braço biônico, por exemplo. Para traduzir pensamentos em ações concretas, a Interface Cérebro-Máquina de um dispositivo de neuro prótese motora necessitaria de três funções. O estágio inicial é o da detecção do sinal, na qual um sensor mede mudanças fisiológicas e o fluxo de informação no cérebro pode ser observado durante tais mudanças, que consequentemente podem ser utilizadas para manusear dispositivos de neuro próteses. Logo após, é necessária a interpretação de modo a determinar o conteúdo da informação. Conforme a localização do sensor (eletrodos), o tempo de registro em relação a uma ação e o caráter do sinal, a informação contida na mesma modalidade de sinais pode ser significativamente variável: sinais registrados em áreas específicas do cérebro que dizem respeito à motricidade fina e tarefas relacionadas a ela podem refletir vários movimentos que estão sendo considerados e toda a informação relacionada aos possíveis movimentos, assim como sua informação proprioceptiva e as percepções relacionadas a ruídos no cenário. Os atuadores de neuro próteses auxiliam a realização do movimento, após a informação ser extraída dos sinais detectados.