Biomimikrija Kako je narava navdihnila današnjo tehnologijo

Tehnologija in narava se tradicionalno obravnavata kot divergentne sile - tehnologija je pogosto sredstvo za ustvarjanje objektov ali energij, ki se naravno ne pojavljajo v našem okolju. Vendar pa novi pristopi k razvoju izdelkov in tehnologij, kot je npr biomimikrija in generativno zasnovo začeli obrniti ta trend.

Generativna zasnova je proces, pri katerem se okvir ideje prevede v niz pravil, ki jih nato interpretira močan računalnik. S tem, ko simuliramo tisoče različic z uporabo zmogljivega računalništva, ta proces posnema naravni proces evolucije.

Jeff Kowalski, Glavni tehnološki direktor na Autodesk, opisuje generativni proces oblikovanja, “Algoritmi strojnega učenja v računalnikih lahko zdaj odkrijejo vzorce, ki so del milijonov modelov in generirajo taksonomije brez usmerjanja ali posredovanja ljudi..” Biomimikrija je “pristop k inovacijam, ki si prizadevajo trajnostne rešitve za človeške izzive jo posnemali časovno preverjene vzorce in strategije narave.”

V nadaljevanju preučujemo 10 epskih primerov tehnologije, ki temelji na naravi in ​​uporablja te koncepte biomimikrije in / ali generativne zasnove..

1. Droge in cepiva - Morski ježek

Avstralski raziskovalci so ponovili način, kako morski ježki gradijo trdo zunanjo lupino okoli sebe, da bi zaščitili zdravilo in beljakovine cepiva pred spremembami okoliških temperatur..

Ta kemijski postopek ustvarjanja zaščitne plasti je še posebej uporaben za aplikacije, kot so zdravila, ki se distribuirajo v države s slabimi sistemi prevoza ali hlajenja..

2. Nacionalni vodni center, Peking - struktura mehurčkov

Ikonski center za kopanje in potapljanje s poletnih olimpijskih iger na Kitajskem leta 2008 vključuje edinstveno zunanjost, sestavljeno iz več sto ekstrudiranih mehurčkov na navidezno naključnem vzorcu..

Vendar pa ta vzorec mehurčkov sploh ni naključen, temveč temelji na natančni geometriji, ki jo najdemo v naravnih sistemih, kot so celice, molekularne strukture in kristali. Repliciranje obstoječih vzorcev narave vodi do najbolj učinkovite podelitve tridimenzionalnega razmika.

3. Singapurska gledališča Esplanade - Durian

Gledališče Esplanade v Singapurju se nahaja v zelo vročem podnebju skoraj na ekvatorju in ima resnično edinstveno zastekljeno streho, ki je bila navdihnjena z lokalnim Durianovim sadjem..

Sistem na stotine aluminijastih plošč iz trikotne oblike je nagnjen glede na smer sonca, ki ščiti kompleks pred vročino in neposredno sončno svetlobo, medtem ko še vedno poplavlja notranjost z naravno svetlobo.

4. Mešalniki vode - Calla Lillies

Centripetalne spirale kale lilije so služile kot navdih za tehnologijo industrijskega mešanja vode, ki jo je razvil Pax Scientific. Naravna oblika lilije je idealna za njegovo sposobnost, da pomaga pretoku vode.

Ustrezna mešalna tehnika se lahko pohvali s sposobnostjo “za kroženje 10 milijonov galon z enakim energetskim odtisom kot tri 100-vatne žarnice.”

5. Turbine - Whale Fin

Plavuti grbavih kitov imajo neravne, nepravilne robove, znane kot tuberkule. Dokazano je, da gomolji omogočajo veliko večjo dinamiko tekočin kot gladke plavuti.

Navdih črpajo iz nepravilno oblikovanih plavuti teh velikih kitov, zato so se razvila podjetja, kot so WhalePower in drugi. “tuberkuloza” rezila za uporabo v ventilatorjih in turbinah delujejo z veliko večjo učinkovitostjo kot tradicionalna rezila.

6. Kopalke - Shark Skin

Koža morskega psa je sestavljena iz tisočih in tisočih prekrivajočih se lestvic, znanih kot “dermalne zobne obloge”. Te zobne obloge motijo ​​nastanek turbulentnih vrtincev vode in omogočajo učinkovitejšemu in hitrejšemu premiku morskega psa skozi vodo..

Na olimpijskih igrah leta 2008 so Michael Phelps in drugi plavalci slavno nosili obleke s tkanino, ki je bila zasnovana tako, da posnema kože morskega psa, nato pa je zatemnila številne svetovne rekorde. Čeprav so takšne obleke zdaj prepovedane v tekmovanjih v plavanju, se ideja o posnemanju zobnih oblog morskega psa danes uporablja na trupih plovil za izboljšanje učinkovitosti..

7. Bio-baterije - človeško telo

Človeško telo ustvarja energijo s kemično reakcijo, imenovano presnova. Ko človek zaužije ogljikove hidrate ali sladkorje, encimi v telesu razgradijo glukozo in sproščajo energijo. Znanstveniki zdaj delajo na ustvarjanju baterij, ki delujejo na organske spojine, kot je sladkor, da proizvajajo energijo: bio-baterijo.

Raziskovalci na številnih univerzah, pa tudi v korporacijah, kot je Sony, so v zadnjem desetletju delali za ustvarjanje komercialno sposobne bio-baterije. Leta 2007 je Sony uspešno razvil prototip bio-baterij, ki je uporabljal encime za ustvarjanje zadostne energije (50mW) za napajanje naprave Walkman.

8. Sintetični material - GM Spider Silk

Svila, ki so jo ustvarili pajki za tkanje svojih mrež, je naravno pojavna supermaterial. Ker so pajki teritorialni in kanibalski naravi, “žetev” pajkova svila nikoli ni bila komercialno sposobna preživetja, in celo ko je bila pridobljena, so posamezne niti svile pajka tako fine, da bi bilo treba ustvariti celotne nove sisteme za predenje, da bi se tkala niti.

Vendar pa je startup, imenovan Bolt Threads, s sedežem v Kaliforniji, reševal izziv z uporabo gensko spremenjenih mikroorganizmov. Če se izkaže, da je tehnologija izvedljiva, bi lahko vključili tudi morebitne primere uporabe “neprebojni jopiči, biološko razgradljive steklenice za vodo in prilagodljive vrvi za obešanje mostov.”

9. Nepremočljivi materiali - Butterfly Wings

Leta 2013 je ekipa inženirjev MIT razvila, kar je bilo opisano kot najbolj vodoodbojni material, ki je bil kdajkoli izdelan. Njihova zasnova vključuje material z majhnimi silikonskimi grebeni, ki posnemajo vzorce, ki jih najdete na krilih metulja Morpho.

Material je tako učinkovit, da se pri temperaturah podhlajevalne vode voda hitreje odbija od površine, kot bi lahko zamrznila, kar kaže na potencialno uporabo tehnologije na krilih zrakoplovov in turbinah poleg vodoodpornih oblačil..

10. Lepilni trak - Gecko Prsti

Noge gecka so izjemno lepljive zaradi svojih “skupine dolgih, tankih lopatastih struktur Setae ki povečujejo površino in povečujejo šibke električne zanimivosti med prsti in površino.”

Skupina raziskovalcev na Univerzi Stanford pred kratkim razvil umetni lepilni material na podlagi teh konceptov, ki so študentu omogočili, da je povečal stekleno steno z uporabo dveh ročno velikih blazinic iz materiala. Poleg plezanja sten, kot je Spiderman, tehnologija ima potencialne aplikacije v predelovalni industriji, ki bi nadomestiti obstoječe sisteme, ki uporabljajo sesalno moč ali kemična lepila.

Opomba urednika: Ta objava je napisana za Hongkiat.com Andrew Armstrong. Andrew je tehnološki navdušenec in svetovalec za digitalni marketing s področja zaliva San Francisco. Živi v San Mateu v Kaliforniji s svojo ženo in mladim sinom. Lahko ga dobite na Twitterju.

Sedaj preberite: 15 Primeri, kako tehnologija inovira modo