Biomimikra Jak inspirowana jest natura dzisiejszej technologii
Technologia i natura są tradycyjnie postrzegane jako rozbieżne siły - technologia często jest środkiem do tworzenia przedmiotów lub energii, które nie występują naturalnie w naszym otoczeniu. Jednak nowe podejścia do rozwoju produktów i technologii, takie jak biomimikra i projekt generatywny zaczęły się odwracać ten trend.
Projektowanie generatywne jest procesem przyjmowania ram idei i przekształcania ich w zbiór reguł, które są następnie interpretowane przez komputer o dużej mocy. Proces ten polega na symulowaniu tysięcy odmian przy użyciu komputerów o dużej mocy naśladuje naturalny proces ewolucji.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer w Autodesk, opisuje generatywny proces projektowania, “Algorytmy uczenia maszynowego w komputerach mogą teraz wykrywać wzorce nieodłącznie związane z milionami modeli 3D i generować taksonomie bez kierunku lub interwencji ze strony ludzi.” Biomimikra jest “podejście do innowacji, które poszukuje zrównoważone rozwiązania ludzkich wyzwań przez naśladujące sprawdzone wzorce i strategie natury.”
Poniżej przedstawiamy 10 epickich przykładów technologii inspirowanej naturą, które wykorzystują te koncepcje biomimikry i / lub projektowania generatywnego.
1. Narkotyki i szczepionki - jeżowiec morski
Australijscy naukowcy powtórzyli sposób, w jaki jeżowce budują wokół siebie twardą zewnętrzną powłokę w celu ochrony białek leków i szczepionek przed zmianami temperatur otoczenia.
Ten proces chemiczny tworzenia warstwy ochronnej jest szczególnie przydatny w zastosowaniach takich jak leki, które są dystrybuowane do krajów o słabych systemach transportu lub chłodzenia.
2. National Aquatic Centre, Beijing - Bubble Structure
Kultowe centrum pływackie i nurkowe z letnich igrzysk olimpijskich w Chinach w 2008 r. To jedyne w swoim rodzaju wnętrze składające się z setek wytłaczanych pęcherzyków w pozornie przypadkowym wzorze.
Jednakże ten wzór pęcherzyków nie jest wcale przypadkowy, lecz opiera się na precyzyjnej geometrii występującej w naturalnych systemach, takich jak komórki, struktury molekularne i kryształy. Replikacja istniejących wzorów natury prowadzi do najskuteczniejszego podziału trójwymiarowego odstępu.
3. Singapore Esplanade Theatres - The Durian
Znajdujący się prawie na równiku w bardzo gorącym klimacie, Esplanade Theatres w Singapurze to prawdziwie unikalny, szklany dach, który został zainspirowany lokalnym owocem Durian.
System setek aluminiowych paneli w kształcie trójkąta jest ustawiony pod kątem w kierunku słońca, chroniąc kompleks przed ciepłem i bezpośrednim nasłonecznieniem, jednocześnie zalewając wnętrze naturalnym światłem.
4. Miksery wodne - Calla Lillies
Spirale dośrodkowe calla lily były inspiracją dla technologii mieszania wody przemysłowej opracowanej przez Pax Scientific. Naturalny wzór lilii idealnie nadaje się do wspomagania przepływu wody.
Odpowiednia technologia miksera oferuje możliwość “rozprowadzić 10 milionów galonów przy takim samym śladzie energetycznym jak trzy żarówki 100-watowe.”
5. Turbiny - Whale Fin
Płetwy humbaków mają nierówne, nieregularnie wyglądające krawędzie zwane guzkami. Udowodniono, że tuberie umożliwiają znacznie większą dynamikę płynów niż płetwy o gładkich krawędziach.
Czerpiąc inspirację z nieregularnych płetw olbrzymich wielorybów, rozwinęły się takie firmy jak WhalePower i inne “guzek” ostrza do użytku w wentylatorach i turbinach działają ze znacznie większą wydajnością niż tradycyjne ostrza.
6. Stroje kąpielowe - skóra rekina
Skóra rekina składa się z tysięcy i tysięcy zachodzących na siebie łusek znanych jako “ząbki skórne”. Zęby te zakłócają tworzenie się burzliwych zawirowań wody i pozwalają rekinowi skuteczniej i szybciej poruszać się po wodzie.
Podczas Igrzysk Olimpijskich w 2008 roku Michael Phelps i inni pływacy znali garnitury z tkaniną zaprojektowaną do naśladowania skór rekina, a następnie przyćmili wiele istniejących rekordów świata. Chociaż takie kombinezony są obecnie zabronione w zawodach pływackich, pomysł naśladowania ząbków rekina jest dziś stosowany na kadłubach łodzi w celu poprawy wydajności.
7. Bio-baterie - ludzkie ciało
Ludzkie ciało wytwarza energię poprzez reakcję chemiczną zwaną metabolizmem. Kiedy osoba spożywa węglowodany lub cukry, enzymy w organizmie rozkładają glukozę i uwalniają energię. Naukowcy pracują obecnie nad stworzeniem baterii, które działają na związki organiczne, takie jak cukier, w celu wytworzenia energii: bio-baterii.
Naukowcy z kilku uniwersytetów, a także korporacji, takich jak Sony, przez większą część ostatniej dekady pracowali nad stworzeniem opłacalnej ekonomicznie bio-baterii. W 2007 r. Firma Sony z powodzeniem opracowała prototyp bio-baterii, która wykorzystywała enzymy do wytworzenia wystarczającej energii wyjściowej (50 mW), aby zasilić odtwarzacz Walkman.
8. Materiał syntetyczny - GM Spider Silk
Jedwab wytwarzany przez pająki w celu splotu ich sieci jest naturalnie występującym supermateriałem. Ponieważ pająki mają charakter terytorialny i kanibalistyczny, “żniwny” jedwab pajęczyny nigdy nie był komercyjnie opłacalny, a nawet raz otrzymane, pojedyncze nici jedwabiu pająka są tak delikatne, że całe nowe systemy przędzenia musiałyby zostać utworzone w celu splotu nici..
Bolt Threads, firma z siedzibą w Emeryville w Kalifornii, rzekomo rozwiązała to wyzwanie, wykorzystując genetycznie zmodyfikowane mikroorganizmy. Jeśli technologia okaże się opłacalna, potencjalne przypadki użycia mogą obejmować “kamizelki kuloodporne, biodegradowalne butelki na wodę i elastyczne liny do zawieszania mostów.”
9. Materiały wodoodporne - Skrzydła motyla
W 2013 r. Zespół inżynierów MIT opracował to, co zostało opisane jako najbardziej odpychający wodę materiał, jaki kiedykolwiek powstał. Ich projekt zawiera materiał z maleńkimi silikonowymi grzbietami, które naśladują wzory występujące na skrzydłach motyla Morpho.
Materiał jest tak skuteczny, że w temperaturach superkolb, woda odbijała się od powierzchni szybciej niż mogłaby zamarznąć, co sugeruje potencjalne zastosowania technologii na skrzydłach i turbinach samolotów oprócz odzieży odpornej na wodę.
10. Taśma klejąca - Gecko Toes
Stopy gekona są wyjątkowo lepkie ze względu na ich “zwane grupami długich, cienkich struktur w kształcie łopatki setae które zwiększają powierzchnię i wzmacniają słabe atrakcje elektryczne między palcami a powierzchnią.”
Grupa naukowców z Uniwersytetu Stanforda niedawno opracowałem sztuczny klej w oparciu o te koncepcje, które pozwoliły studentowi na skalowanie szklanej ściany za pomocą dwóch ręcznych podkładek wykonane z materiału. Oprócz ścian wspinaczkowych, takich jak Spiderman, technologia ma potencjalne zastosowania w przemyśle wytwórczym zastąpić istniejące systemy wykorzystujące moc ssania lub kleje chemiczne.
Nota redaktora: Ten post jest napisany dla Hongkiat.com przez Andrew Armstrong. Andrew jest entuzjastą technologii i doradcą ds. Marketingu cyfrowego z siedzibą w rejonie zatoki San Francisco. Mieszka w San Mateo w Kalifornii z żoną i młodym synem. Możesz skontaktować się z nim na Twitterze.
Teraz czytaj: 15 przykładów, jak technologia wprowadza innowacje w modzie
