Bionik als Wissenschaft - Erkennen - Abstrahieren - Umsetzen

von: Werner Nachtigall

Springer-Verlag, 2010

ISBN: 9783642103209 , 220 Seiten

Format: PDF, OL

Kopierschutz: Wasserzeichen

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Preis: 74,99 EUR

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Bionik als Wissenschaft - Erkennen - Abstrahieren - Umsetzen


 

Vorwort

6

Inhaltsverzeichnis

9

A Biologische Basis: erforschen, beschreiben, beurteilen

14

1 Wissenschaftstheoretische Überlegungen zu den Substratender Biologie

15

1.1 Wissenstypen und Grundbezug auf die belebte Welt

15

1.2 Organismus oder System?

17

1.3 Kennzeichen belebter Systeme

18

1.4 Adäquate Beschreibung biologischer Systemedurch Nachbarwissenschaften

19

1.5 Prinzip der einfachsten Erklärungsmöglichkeit

21

1.6 Biologie als Naturwissenschaft

21

1.7 Physikalismus und Reduktionismus

21

1.7.1 Physikalismus und Vitalismus

21

1.7.2 Reduktionismus bzw. reduktiver Physikalismus

22

1.7.3 Nicht reduktiver Physikalismus

22

1.7.4 Pragmatische Position

24

1.8 Analyse und Synthese – Biologie und Technik

24

2 Vorgehensweise in der Biologie

26

2.1 Beobachtung und Beschreibung

26

2.1.1 Beobachtung mit den Sinnesorganen

26

2.1.2 Beobachtungen mit Geräten

27

2.1.3 Die angemessene Beschreibung

28

2.1.4 In welchen Fällen reicht die Methode,,Beobachtung und Beschreibung`` aus?

31

2.1.5 In welchen Fällen reicht die Methode,,Beobachtung und Beschreibung`` nicht aus?

32

2.1.6 Allgemeine Bedeutung der Methode,,Beobachtung und Beschreibung`` in der Biologie

33

3 Das Experiment

34

3.1 Typen von Experimenten

34

3.1.1 Das qualitative Experiment

34

3.1.2 Das quantitative Experiment

35

3.2 Prinzipien für das Experiment

36

3.2.1 Prinzip der kleinen Schritte

36

3.2.2 Prinzip der indirekten Messung

38

3.2.3 Prinzip der Lösung einer Struktur aus dem Verband

38

3.2.4 Prinzip der Reproduzierbarkeit

39

3.2.5 Prinzip der gezielten Ausschaltung

40

3.3 Korrelation und Kausalverknüpfung

40

4 Schlussfolgern, Beurteilen und Erklären in der Biologie

43

4.1 Die induktive und die deduktive Methode

43

4.1.1 Induktive Methode

43

4.1.2 Deduktive Methode

44

4.1.3 Beispiele

44

4.2 Die Induktion als Grundmethode des Schlussfolgernsin der naturwissenschaftlichen Forschung

46

4.3 Die ,,deduktive Komponente`` induktiver Schlussfolgerung

47

4.4 Hypothesenprüfung durch konstruierte Einzelfälle

48

4.5 Analyse und Synthese

50

4.6 Das vierfache Methodengefüge der Induktion (Max Hartmann)

50

4.6.1 Teilschritte eines logisch einheitlichen Gefüges

50

4.6.2 Analytische Fehler

51

4.7 Die reine oder generalisierende Induktion

51

4.7.1 Definition

51

4.7.2 Prinzip der Methode

52

4.7.3 Zur Leistungsfähigkeit der Methode

53

4.8 Die exakte Induktion

53

4.8.1 Definition

53

4.8.2 Prinzip der Methode

54

4.8.3 Zur Leistungsfähigkeit der Methode

55

4.9 Das Kausalitätsprinzip

55

4.9.1 Ordnungsprinzip

55

4.9.2 Grundfrage

56

4.9.3 Kausalverknüpfung zweier Phänomenen

56

4.9.4 Kausalverknüpfung mehrerer Phänomene

56

4.9.5 Das ,,widerspruchsfreie Schachtelsystem``

58

4.10 Kausalität und Statistik

58

4.10.1 Verbindlichkeit eines einzigen Experiments

58

4.10.2 Unsicherheit kausaler Zuordnungdurch nicht berücksichtigte Zwischenstufen

58

4.11 Finalität und Heuristik

60

4.11.1 Grundvorstellungen finaler Betrachtungsweisen

60

4.11.2 Teleologie und Zweckhaftigkeit

61

4.11.3 Erklärungswert finaler und kausaler Beziehungen

62

4.11.4 Problemfindung durch finale Betrachtungsweisen

64

4.12 Grenzüberschreitungen

65

4.13 Wertung biologischer Ergebnisse

66

4.13.1 Erklären, verstehen, vorhersagen

66

4.13.2 Verwerfen überholter Ergebnisse

67

4.13.3 Von der Person unabhängige Wertung

67

4.13.4 Zwang, vorhandenes Wissen zu benutzen

67

B Abstraktion biologischer Befunde:Herausarbeitung allgemeiner Prinzipien

69

5 Funktion und Design

70

5.1 Funktion

71

5.1.1 Kennzeichnung und Anschluss an den Designbegriff

71

5.1.2 Funktionsausprägung und Funktionsarten

72

5.1.3 Funktion und Komplexität

73

5.2 Design

78

5.2.1 Versuch einer Kennzeichnung

78

5.2.2 Biologisches Design, betrachtet aus dem Blickwinkel bionisch orientierter Formgestalter

80

5.2.3 Biologisches Design in der Sichtweise der Philosophen

82

5.2.4 ,,Generelles Design`` als Überbegriff

86

6 Modellmäßige Abstraktion des biologischen Originalsals Grundlage für die bionische Übertragung von Prinzipien

87

6.1 Modellbildung als Basis für die Abstraktion von Prinzipien

87

6.1.1 Die Natur als Abstraktionsbasis

87

6.1.2 Das Modell als spezifizierte Relation zur Natur

89

6.1.3 Erkenntnistheoretische Kritik des Modellbegriffs

91

6.1.4 Das Modell als Abbild und zugleich Vorbild

92

6.2 Zum Problem der Modellübertragung

94

6.2.1 Prinzipien und Kritik

94

6.2.2 Versuch einer Zuordnung

95

6.2.3 Analogieforschung

98

6.2.4 Analogie und neopragmatische Modelltheorie

105

6.3 Biologische Erkenntnis und modellmäßige Abstraktion

112

6.3.1 Mechanische Modelle mechanischer Originale

113

6.3.2 Mechanische Modelle nicht mechanischer Originale

115

6.3.3 Elektrische Modelle elektrischer Originale

116

6.3.4 Elektrische Modelle nicht elektrischer Originale

117

6.3.5 Chemische Modelle

120

6.3.6 Kybernetische Modelle

120

6.3.7 Nachrichtentechnische Modelle

121

6.3.8 Mathematische Modelle

122

6.3.9 Denkmodelle

123

6.4 Schlussfolgerungen zur modellmäßigen Abstraktion

123

C Umsetzung in die Technik:Konzeptuelles, Prinzipienvergleich, Vorgehensweise

124

7 Bionik als naturbasierter Ansatz

125

7.1 Zum Naturbegriff – Antithese zur Technikoder grundsätzliche Identität?

125

7.1.1 Lernen von der Natur

125

7.1.2 Beispiele

127

7.2 Zur wissenschaftsphilosophischen Thesevon der Naturnachahmung durch Bionik

128

7.2.1 Typisierung der Bionik

128

7.2.2 Zur Nachahmungsthese der Bionik, Nachahmungstypen

130

7.3 Kann Ästhetik einen Nachahmungstyp darstellen?

132

7.3.1 Eine Betrachtungskategorie?

132

7.3.2 Ein Ordnungsprinzip?

132

7.4 ,,Von der Technik zum Leben`` oder ,,vom Leben zur Technik``?

133

7.4.1 Philosophie und Pragmatismus

133

7.4.2 Organismus und Maschine

134

7.4.3 Technik und biologische Evolution

135

7.5 Effizienz und Optimierung

135

7.5.1 Nochmals: zum Zweckmäßigkeits- und Optimierungsbegriff

136

7.5.2 Optimierungskriterien als heuristische Prinzipien

138

8 Bionik als interdisziplinärer Ansatz

141

8.1 Interdisziplinarität, Technowissenschaft und Zirkulation

141

8.2 Perspektivenwechsel durch Technowissenschaften

143

8.3 Zum Zirkulationsprinzip

145

9 Bionik als konzeptueller Ansatz

148

9.1 Definitionen

148

9.1.1 Technische Biologie

148

9.1.2 Bionik

149

9.1.3 Technische Biologie und Bionik als Antipoden

151

9.2 Bionik – eine fachübergreifende Vorgehensweise

154

9.2.1 Formalisierung des Naturvergleichs

154

9.2.2 Analogieforschung am Anfang

157

9.2.3 Vorgehensweise der Zusammenarbeit

160

9.2.4 Stufen der Zusammenarbeit

162

9.2.5 Typen technologischer Übertragung

167

9.2.6 Sichtweise des VDI

169

9.2.7 Bionikdarstellungen

170

9.3 Bionik – ein Denkansatz

176

9.3.1 Zehn Grundprinzipien natürlicher Systememit Vorbildfunktion für die Technik

177

9.3.2 Vermittlung der Grundprinzipien

179

9.4 Bionik – eine Lebenshaltung

179

9.4.1 Das Naturstudium verleiht Einsichten

179

9.4.2 Eine neue Moral als Basis allen Handelns

180

9.5 Was kann von Bionik letztlich erwartet werden?

181

9.5.1 Bionik sollte richtig eingeschätzt werden

181

9.5.2 Vorgehen gestern und morgen

181

10 Bionik als Ansatz zum strukturierten Erfinden

183

10.1 Bionik bei BR, TRIZ, SIT und anderen Entwicklungsmethoden

183

10.1.1 BR: ,,Brainstorming``

184

10.1.2 TRIZ: Theorie des erfinderischen Problemlösens(russ. Abk.)

184

10.1.3 SIT: ,,Structured Inventive Thinking``

186

10.1.4 NM: Methode von Nakayama Masakazu

188

10.1.5 YN/ARIZ 02: Methode von Yoshiki Nakamura

190

10.1.6 NAIS: ,,Naturorientierte Inventionsstrategie``

193

10.1.7 LU: ,,Luscinius-Methode``

198

Literaturverzeichnis

205

Personenverzeichnis

212

Sachverzeichnis

215