بناء

البنية هي ترتيب وتنظيم لعناصر مترابطة في جسم مادي أو نظام ، أو الجسم أو النظام نفسه بعد تنظيمه. ^{[ 1 ]} تشمل البنى المادية المصنوعات والأشياء كالمباني والآلات ، والأشياء الطبيعية كالكائنات الحية والمعادن والمواد الكيميائية . أما البنى المجردة فتشمل هياكل البيانات في علوم الحاسوب والشكل الموسيقي . ومن أنواع البنى: التسلسل الهرمي (سلسلة من العلاقات من واحد إلى متعدد)، والشبكة التي تتميز بروابط من متعدد إلى متعدد ، والشبكة الشبكية التي تتميز بالروابط بين المكونات المتجاورة في الفضاء.

المباني ، والطائرات ، والهياكل العظمية ، وتلال النمل ، وسدود القنادس ، والجسور، وقباب الملح، كلها أمثلة على المنشآت الحاملة للأحمال . تُقسم نتائج البناء إلى مبانٍ ومنشآت غير مبنية ، وتشكل البنية التحتية للمجتمع البشري. تُصنف المنشآت المبنية، وفقًا لاختلاف مناهجها ومعاييرها التصميمية، إلى فئات تشمل هياكل المباني، والمنشآت المعمارية، ومنشآت الهندسة المدنية، والمنشآت الميكانيكية.

تُحدد تأثيرات الأحمال على الهياكل المادية من خلال التحليل الإنشائي ، وهو أحد مهام الهندسة الإنشائية . يمكن تصنيف العناصر الإنشائية إلى أحادية البعد ( الحبال ، والدعامات ، والعوارض ، والأقواس )، وثنائية البعد ( الأغشية ، والصفائح، والبلاطات ، والأصداف ، والقباب )، وثلاثية الأبعاد (الكتل الصلبة). ^{[ 2 ] : 2} كانت العناصر ثلاثية الأبعاد الخيار الرئيسي المتاح للهياكل القديمة مثل تشيتشن إيتزا . يتميز العنصر أحادي البعد بأن أحد أبعاده أكبر بكثير من البعدين الآخرين، لذا يمكن إهمال الأبعاد الأخرى في الحسابات؛ ومع ذلك، فإن نسبة الأبعاد الأصغر وتكوين العنصر يمكن أن تحدد صلابته الانحنائية والضغطية . أما العناصر ثنائية البعد ذات البعد الثالث الرقيق، فتتميز بصلابة انحنائية وضغطية ضئيلة، ولكنها قادرة على مقاومة الشد ثنائي المحور . ^{[ 2 ] : 2-3}

تُدمج العناصر الإنشائية في أنظمة إنشائية . أغلب الهياكل الحاملة للأحمال الشائعة الاستخدام هي هياكل مقطعية فعالة ، مثل الإطارات، والتي تتكون أساسًا من هياكل أحادية البعد (انحناء). تشمل الأنواع الأخرى الهياكل المتجهة الفعالة ، مثل الجمالونات ، والهياكل السطحية الفعالة ، مثل الأغلفة والصفائح المطوية، والهياكل الشكلية الفعالة ، مثل هياكل الكابلات أو الأغشية، والهياكل الهجينة. ^{[ 3 ] : 134-136}

تستمد الهياكل البيولوجية الحاملة للأحمال مثل العظام والأسنان والأصداف والأوتار قوتها من تسلسل هرمي متعدد المستويات من الهياكل التي تستخدم المعادن الحيوية والبروتينات ، وفي أسفلها توجد ألياف الكولاجين . ^{[ 4 ]}

في علم الأحياء ، إحدى خصائص الحياة هي بنيتها المنظمة للغاية ، ^{[ 5 ]} والتي يمكن ملاحظتها على مستويات متعددة مثل الخلايا والأنسجة والأعضاء والكائنات الحية .

في سياق آخر، يمكن ملاحظة البنية أيضًا في الجزيئات الكبيرة ، وخاصة البروتينات والأحماض النووية . ^{[ 6 ]} تتحدد وظيفة هذه الجزيئات بشكلها وتركيبها، وتتكون بنيتها من مستويات متعددة. تتميز بنية البروتين بتسلسل هرمي رباعي المستويات. البنية الأولية هي تسلسل الأحماض الأمينية التي تُكوّنها، ولها هيكل ببتيدي يتكون من تسلسل متكرر لذرة نيتروجين وذرتي كربون. تتكون البنية الثانوية من أنماط متكررة تحددها الروابط الهيدروجينية ، والنوعان الأساسيان هما الحلزون ألفا والصفيحة بيتا المطوية . أما البنية الثالثية فهي انحناء سلسلة الببتيد ذهابًا وإيابًا، بينما تمثل البنية الرباعية طريقة ترابط الوحدات الثالثية وتفاعلها. ^{[ 7 ]} يهتم علم الأحياء البنيوي بدراسة البنية الجزيئية الحيوية للجزيئات الكبيرة. ^{[ 6 ]}

يشير التركيب الكيميائي إلى كلٍّ من الهندسة الجزيئية والتركيب الإلكتروني. ويمكن تمثيل هذا التركيب بمجموعة متنوعة من المخططات تُسمى الصيغ البنائية . تستخدم بنى لويس ترميز النقاط لتمثيل إلكترونات التكافؤ للذرة؛ وهي الإلكترونات التي تحدد دور الذرة في التفاعلات الكيميائية. ^{[ 8 ] : 71-72.} يمكن تمثيل الروابط بين الذرات بخطوط، حيث يُمثل كل زوج من الإلكترونات المشتركة خطًا واحدًا. في نسخة مبسطة من هذا المخطط، تُسمى الصيغة الهيكلية ، لا تظهر سوى روابط الكربون-كربون والمجموعات الوظيفية. ^{[ 9 ]}

تتكون ذرات البلورة من بنية تتضمن تكرار وحدة أساسية تُسمى الخلية الأولية . يمكن تمثيل الذرات كنقاط على شبكة بلورية ، ويمكن دراسة تأثير عمليات التناظر التي تشمل الدوران حول نقطة، والانعكاس حول مستويات التناظر، والانتقال ( تحريك جميع النقاط بنفس المقدار). لكل بلورة مجموعة محدودة، تُسمى المجموعة الفراغية ، من هذه العمليات التي تُسقطها على نفسها؛ وهناك 230 مجموعة فراغية ممكنة. ^{[ 10 ] : 125-126} . وفقًا لقانون نيومان ، يُحدد تناظر البلورة الخصائص الفيزيائية التي يمكن أن تمتلكها، بما في ذلك الكهروإجهادية والمغناطيسية الحديدية . ^{[ 11 ] : 34-36، 91-92، 168-169}

يتضمن جزء كبير من التحليل العددي تحديد وتفسير بنية الأعمال الموسيقية. يمكن إيجاد البنية على مستوى جزء من العمل، أو العمل بأكمله، أو مجموعة من الأعمال. [12] تتحد عناصر الموسيقى، مثل درجة الصوت، والمدة، والجرس، لتكوين عناصر صغيرة كالألحان والعبارات ^{، وهذه بدورها} تتحد لتكوين بنى أكبر . لا تتميز جميع أنواع الموسيقى (على سبيل المثال، موسيقى جون كيج ) بتنظيم هرمي ، لكن التسلسل الهرمي يُسهّل على المستمع فهم الموسيقى وتذكرها. ^{[ 13 ] : 80}

قياسًا على المصطلحات اللغوية ، يمكن دمج الزخارف والعبارات الموسيقية لتكوين أفكار موسيقية كاملة كالجمل والعبارات . [ ^{14 ] [ 15 ] يُعرف} الشكل الأكبر باسم الفترة . أحد هذه الأشكال ، الذي شاع استخدامه بين عامي 1600 و1900، يتكون من عبارتين: سابقة ولاحقة ، مع نصف إيقاع في المنتصف وإيقاع كامل في النهاية لتوفير علامات الترقيم. ^{[ 16 ] : 38-39} وعلى نطاق أوسع، توجد أشكال أحادية الحركة مثل شكل السوناتا والشكل الكونترابنطي ، وأشكال متعددة الحركات مثل السيمفونية . ^{[ 13 ]}

البنية الاجتماعية هي نمط من العلاقات، وهي عبارة عن تنظيمات اجتماعية للأفراد في مختلف ظروف الحياة. تنطبق البنى على كيفية تنظيم المجتمع كنظام قائم على نمط مميز من العلاقات، وهو ما يُعرف بالتنظيم الاجتماعي للجماعة. ^{[ 17 ] : 3} وقد درس علماء الاجتماع البنية المتغيرة لهذه الجماعات. تُعدّ البنية والفاعلية نظريتين متناقضتين حول السلوك البشري، ويُشكّل النقاش الدائر حول تأثيرهما على الفكر البشري إحدى القضايا المحورية في علم الاجتماع. في هذا السياق، تشير الفاعلية إلى قدرة الفرد على التصرف باستقلالية واتخاذ خيارات حرة. أما البنية ، فتشير إلى عوامل مثل الطبقة الاجتماعية ، والدين ، والجنس ، والعرق ، والعادات، وغيرها، التي قد تحدّ من فرص الفرد أو تؤثر فيها.

في علم الحاسوب ، تُعرَّف بنية البيانات بأنها طريقة لتنظيم المعلومات في الحاسوب بحيث يمكن استخدامها بكفاءة. ^{[ 18 ]} تتكون بنى البيانات من نوعين أساسيين: المصفوفة ، التي تحتوي على فهرس يُستخدم للوصول الفوري إلى أي عنصر بيانات (تتطلب بعض لغات البرمجة تحديد حجم المصفوفة مسبقًا ). والقائمة المتصلة ، التي يمكن إعادة تنظيمها أو توسيعها أو تقليصها، ولكن يجب الوصول إلى عناصرها باستخدام مؤشر يربطها معًا بترتيب معين. ^{[ 19 ] : 156} ومن هذين النوعين، يمكن إنشاء عدد لا حصر له من بنى البيانات الأخرى، مثل المكدسات ، والطوابير ، والأشجار، وجداول التجزئة . ^{[ 20 ] [ 21 ]}

في حل أي مشكلة، تُعدّ بنية البيانات جزءًا لا يتجزأ من الخوارزمية . ^{[ 22 ] : 5} في أسلوب البرمجة الحديث، تُغلّف الخوارزميات وبنى البيانات معًا في نوع بيانات مجرد . ^{[ 22 ] : 9}

هندسة البرمجيات هي الخيارات المحددة التي تُتخذ بين البدائل الممكنة ضمن إطار عمل معين. على سبيل المثال، قد يتطلب إطار العمل قاعدة بيانات، وفي هذه الحالة، تحدد الهندسة نوع قاعدة البيانات والشركة المصنعة لها. أما بنية البرمجيات فهي الطريقة التي تُقسّم بها إلى مكونات مترابطة. ومن أهم القضايا الهيكلية تقليل التبعيات بين هذه المكونات، مما يُتيح تغيير أحد المكونات دون الحاجة إلى تغيير المكونات الأخرى. ^{[ 23 ] : 3} يهدف تصميم البنية إلى تحسين (الاختصار، وسهولة القراءة، وإمكانية التتبع، والعزل والتغليف، وسهولة الصيانة، وقابلية التوسع، والأداء، والكفاءة)، ومن الأمثلة على ذلك: اختيار اللغة ، والشيفرة ، والوظائف ، والمكتبات ، وعمليات البناء ، وتطور النظام ، أو مخططات منطق التدفق والتصميم . ^{[ 24 ]} تعكس العناصر الهيكلية متطلبات التطبيق: على سبيل المثال، إذا كان النظام يتطلب قدرة عالية على تحمل الأعطال، فإنه يحتاج إلى بنية زائدة بحيث يكون هناك نسخ احتياطية في حال تعطل أحد المكونات. [ ^{25 ] يُعدّ} التكرار العالي جزءًا أساسيًا من تصميم العديد من الأنظمة في مكوك الفضاء . ^{[ 26 ]}

يهتم علم المنطق ، كفرع من فروع الفلسفة، بتمييز الحجج الجيدة عن الضعيفة. وينصبّ اهتمامه الرئيسي على بنية الحجج. ^{[ 27 ]} تتكون الحجة من مقدمة واحدة أو أكثر يُستنتج منها نتيجة . ^{[ 28 ]} يمكن التعبير عن خطوات هذا الاستدلال بطريقة رسمية وتحليل بنيتها. ومن أنواع الاستدلال الأساسية: الاستنباط والاستقراء . في الاستنباط الصحيح ، تتبع النتيجة بالضرورة من المقدمات، بغض النظر عن صحتها. أما الاستنباط غير الصحيح فيحتوي على خطأ ما في التحليل. وتزعم الحجة الاستقرائية أنه إذا كانت المقدمات صحيحة، فمن المرجح أن تكون النتيجة صحيحة. ^{[ 28 ]}

• بنية مجردة
• البنية الرياضية
• الجيولوجيا البنيوية
• البنية (المنطق الرياضي)
• البنيوية (فلسفة العلوم)

• ووثريش، كريستيان. "البنية في الفلسفة والرياضيات والفيزياء (Phil 246، ربيع 2010)" (ملف PDF) . جامعة كاليفورنيا، سان دييغو. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 أكتوبر 2015 .(المنهج الدراسي وقائمة القراءة)