Biomimicry Πώς η φύση ενέπνευσε τη σημερινή τεχνολογία
Η τεχνολογία και η φύση έχουν παραδοσιακά θεωρηθεί ως αποκλίνουσες δυνάμεις - η τεχνολογία συχνά υπήρξε ένα μέσο δημιουργίας αντικειμένων ή ενεργειών που δεν απαντώνται φυσιολογικά στο περιβάλλον μας. Ωστόσο, νέες προσεγγίσεις όσον αφορά την ανάπτυξη προϊόντων και τεχνολογιών, όπως π.χ. βιομικρομυική και γενετικό σχεδιασμό έχουν αρχίσει να αντιστρέφουν αυτήν την τάση.
Ο γενεσιουργός σχεδιασμός είναι η διαδικασία λήψης πλαισίου μιας ιδέας και μετάφρασής της σε ένα σύνολο κανόνων, οι οποίοι στη συνέχεια ερμηνεύονται από έναν υπολογιστή υψηλής ισχύος. Με την προσομοίωση χιλιάδων παραλλαγών χρησιμοποιώντας υπολογιστές υψηλής ισχύος, αυτή η διαδικασία μιμείται τη φυσική διαδικασία της εξέλιξης.
Jeff Kowalski, Διευθύνων Σύμβουλος Τεχνολογίας στο Autodesk, περιγράφει τη διαδικασία γενετικού σχεδιασμού, “Οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης σε υπολογιστές μπορούν τώρα να ανιχνεύσουν πρότυπα που είναι εγγενή σε εκατομμύρια τρισδιάστατα μοντέλα και να δημιουργήσουν ταξονομίες χωρίς κατεύθυνση ή παρέμβαση από ανθρώπους.” Η βιομετρική είναι “μια προσέγγιση στην καινοτομία που επιδιώκει βιώσιμες λύσεις στις ανθρώπινες προκλήσεις με εξομοιώνοντας τα πρότυπα και τις στρατηγικές που έχουν δοκιμαστεί στο χρόνο.”
Παρακάτω εξετάζουμε 10 επικά παραδείγματα τεχνολογίας εμπνεόμενης από τη φύση που χρησιμοποιούν αυτές τις έννοιες της βιοχημικής και / ή γενετικής σχεδίασης.
1. Ναρκωτικά και εμβόλια - Sea Urchin
Αυστραλοί ερευνητές έχουν αντιγράψει τον τρόπο με τον οποίο οι αχινοί της θάλασσας κατασκευάζουν ένα σκληρό εξωτερικό κέλυφος γύρω από τους για προστασία για την προστασία των πρωτεϊνών του φαρμάκου και του εμβολίου από μεταβολές στις θερμοκρασίες περιβάλλοντος.
Αυτή η χημική διαδικασία δημιουργίας προστατευτικού στρώματος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για εφαρμογές όπως τα φάρμακα που διανέμονται σε χώρες με φτωχά συστήματα μεταφοράς ή ψύξης.
2. Εθνικό Υδατικό Κέντρο, Πεκίνο - Δομή φυσαλίδων
Το εικονικό κέντρο κολύμβησης και καταδύσεων από τους θερινούς Ολυμπιακούς αγώνες της Κίνας του 2008 διαθέτει ένα μοναδικό εξωτερικό σύνολο αποτελούμενο από εκατοντάδες εξωθημένες φυσαλίδες σε ένα φαινομενικά τυχαίο σχέδιο.
Ωστόσο, αυτό το μοτίβο φυσαλίδων δεν είναι τυχαίο, αλλά στηρίζεται στην ακριβή γεωμετρία που βρίσκεται σε φυσικά συστήματα όπως κύτταρα, μοριακές δομές και κρυστάλλους. Η αναπαραγωγή των υπαρχόντων προτύπων της φύσης οδηγεί στην πιο αποτελεσματική υποδιαίρεση της τρισδιάστατης απόστασης.
3. Θέατρα Esplanade της Σιγκαπούρης - Το Durian
Βρίσκονται σχεδόν πάνω στον ισημερινό σε ένα πολύ ζεστό κλίμα, τα θέατρα της Esplanade στη Σιγκαπούρη διαθέτουν ένα πραγματικά μοναδικό, γυάλινο δέρμα σχεδιασμό οροφής που εμπνεύστηκε από τον τοπικό φρούτο Durian.
Ένα σύστημα εκατοντάδων πάνελ αλουμινίου τριγωνικού σχήματος είναι γωνιακοί με βάση την κατεύθυνση του ήλιου, προστατεύοντας το σύμπλεγμα από τη θερμότητα και το άμεσο ηλιακό φως ενώ παράλληλα πλημμυρίζει το εσωτερικό με φυσικό φως.
4. Μίξερ νερού - Calla Lillies
Οι κεντρομόλες σπείρες του κρίκου calla χρησίμευαν ως έμπνευση για την τεχνολογία βιομηχανικής ανάμιξης νερού που αναπτύχθηκε από την Pax Scientific. Ο φυσικός σχεδιασμός του κρίνος είναι ιδανικός για την ικανότητά του να βοηθήσει στη ροή του νερού.
Η αντίστοιχη τεχνολογία μίκτη μπορεί να έχει την ικανότητα να “να κυκλοφορήσουν 10 εκατομμύρια γαλόνια με το ίδιο ενεργειακό αποτύπωμα με τρεις λαμπτήρες 100 watt.”
5. Τουρμπίνες - Φάλαινα
Τα πτερύγια των φαλαινών Humpback χαρακτηρίζονται από ανώμαλες, ακανόνιστες όψεις γνωστές ως φυσαλίδες. Οι φυματίωση έχουν αποδειχθεί ότι επιτρέπουν πολύ μεγαλύτερη δυναμική ρευστού από τα λεπτές πτερύγια.
Σχεδίαζοντας έμπνευση από τα ακανόνιστα πτερύγια αυτών των γιγαντιαίων φαλαινών, εταιρείες όπως WhalePower και άλλοι έχουν αναπτύξει “φυμάτι” οι λεπίδες για χρήση σε ανεμιστήρες και στροβίλους λειτουργούν με πολύ μεγαλύτερη απόδοση από τις παραδοσιακές λεπίδες.
6. Μαγιό - δέρμα καρχαρία
Το δέρμα ενός καρχαρία αποτελείται από χιλιάδες και χιλιάδες επικαλυπτόμενες κλίμακες γνωστές ως “δερματικά σημείια”. Αυτά τα σημάδια διαταράσσουν τον σχηματισμό στροβιλώδους στροβιλισμού νερού και επιτρέπουν στον καρχαρία να περάσει πιο αποτελεσματικά και γρήγορα μέσα στο νερό.
Στους Ολυμπιακούς Αγώνες του 2008, ο Michael Phelps και άλλοι κολυμβητές φορούσαν κοστούμια που χαρακτηρίζονταν από ύφασμα σχεδιασμένο να μιμείται δέρματα καρχαρία και στη συνέχεια να εκλείψει πολλά υπάρχοντα παγκόσμια ρεκόρ. Αν και αυτές οι κοστούμιες είναι πλέον απαγορευμένες στους διαγωνισμούς κολύμβησης, η ιδέα να μιμούνται τα σημάδια ενός καρχαρία χρησιμοποιείται σήμερα στα σκάφη του σκάφους για να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα.
7. Βιο-μπαταρίες - το ανθρώπινο σώμα
Το ανθρώπινο σώμα δημιουργεί ενέργεια μέσω της χημικής αντίδρασης που είναι γνωστή ως μεταβολισμός. Όταν ένα άτομο καταναλώνει υδατάνθρακες ή σάκχαρα, τα ένζυμα στο σώμα διασπούν τη γλυκόζη και απελευθερώνουν ενέργεια. Οι επιστήμονες εργάζονται τώρα για τη δημιουργία μπαταριών που λειτουργούν με οργανικές ενώσεις όπως η ζάχαρη για την παραγωγή ενέργειας: μια βιο-μπαταρία.
Ερευνητές σε πολλά πανεπιστήμια, καθώς και σε εταιρείες όπως η Sony, εργάζονται για το καλύτερο μέρος της τελευταίας δεκαετίας για να δημιουργήσουν μια εμπορικά βιώσιμη βιο-μπαταρία. Το 2007, η Sony ανέπτυξε με επιτυχία ένα πρωτότυπο βιο-μπαταρίας που χρησιμοποίησε ένζυμα για να δημιουργήσει επαρκή ενέργεια (50mW) για να τροφοδοτήσει ένα Walkman.
8. Συνθετικό Υλικό - GM Spider Silk
Το μεταξωτό που δημιουργούνται από αράχνες για να πλέξουν τα πλέγματα τους είναι ένα φυσικό υπερκείμενο υλικό. Επειδή οι αράχνες είναι χωρικές και κανιβαλιστικές, “συγκομιδή” το μεταξωτό μετάξι δεν ήταν ποτέ εμπορικά βιώσιμο και ακόμη και όταν αποκτήθηκε, τα ξεχωριστά νήματα του μεταξιού αράχνης είναι τόσο ωραία ώστε ολόκληρα νέα συστήματα κλώσης θα πρέπει να δημιουργηθούν για να υφαίνουν τα νήματα μαζί.
Ωστόσο, μια εκκίνηση με βάση το όνομα Emeryville, Καλιφόρνια που ονομάζεται Bolt Threads, έχει επιλύσει την πρόκληση χρησιμοποιώντας μικροοργανισμούς γενετικά τροποποιημένους. Εάν η τεχνολογία αποδειχθεί βιώσιμη, θα μπορούσαν να συμπεριληφθούν πιθανές περιπτώσεις χρήσης “αλεξίσφαιρα γιλέκα, βιοαποδομήσιμα μπουκάλια νερού και εύκαμπτα σχοινιά ανάρτησης γέφυρας.”
9. Αδιάβροχα υλικά - φτερά πεταλούδας
Το 2013, μια ομάδα μηχανικών της MIT ανέπτυξε αυτό που έχει περιγραφεί ως το πιο υδατοαπωθητικό υλικό που έγινε ποτέ. Ο σχεδιασμός τους περιλαμβάνει ένα υλικό με μικροσκοπικές ράχες από πυρίτιο που μιμούνται τα σχέδια που βρίσκονται στα φτερά της πεταλούδας Morpho.
Το υλικό είναι τόσο αποτελεσματικό ώστε σε υπερβολικές θερμοκρασίες, το νερό αναπήδησε από την επιφάνεια γρηγορότερα από ότι θα μπορούσε να παγώσει, υποδεικνύοντας πιθανές εφαρμογές για την τεχνολογία στα φτερά του αεροσκάφους και τους στρόβιλους εκτός από την ανθεκτική στο νερό.
10. Κολλητική ταινία - δάχτυλα Gecko
Τα πόδια ενός gecko είναι εξαιρετικά κολλώδη λόγω του “ομάδες μακρών, λεπτών δομών σχήματος σπάτουλας που ονομάζονται setae που αυξάνουν την επιφάνεια και ενισχύουν τα αδύναμα ηλεκτρικά αξιοθέατα μεταξύ των δακτύλων και της επιφάνειας.”
Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ πρόσφατα ανέπτυξε ένα τεχνητό συγκολλητικό υλικό με βάση αυτές τις έννοιες που επέτρεψαν με επιτυχία σε έναν σπουδαστή βαθμού να κλιμακώσει έναν γυάλινο τοίχο χρησιμοποιώντας δύο τακάκια μεγέθους χεριού από το υλικό. Εκτός από τους τοίχους αναρρίχησης όπως ο Spiderman, η τεχνολογία έχει πιθανές εφαρμογές στη μεταποιητική βιομηχανία αντικαταστήστε τα υπάρχοντα συστήματα που χρησιμοποιούν ισχύ αναρρόφησης ή χημικά συγκολλητικά.
Σημείωση του συντάκτη: Αυτή η ανάρτηση είναι γραμμένη για το Hongkiat.com από Andrew Armstrong. Ο Andrew είναι ένας ενθουσιώδης τεχνολογίας και σύμβουλος ψηφιακού μάρκετινγκ με έδρα το San Francisco Bay Area. Ζει στο San Mateo της Καλιφόρνια με τη σύζυγό του και τον γιο του. Μπορείτε να τον φτάσετε στο Twitter.
Διαβάστε τώρα: 15 Παραδείγματα για το πώς η τεχνολογία καινοτομεί στη μόδα
