Biomimicry Ako príroda inšpirovala dnešnú technológiu

Technológia a príroda sa tradične považujú za odlišné sily - technológia bola často prostriedkom na vytváranie objektov alebo energií, ktoré sa prirodzene nevyskytujú v našom okolitom prostredí. Avšak nové prístupy k vývoju produktov a technológií ako napr biomimikry a generatívny dizajn začali tento trend zvrátiť.

Generatívny dizajn je proces, ktorý preberá rámec myšlienky a prekladá ju do súboru pravidiel, ktoré potom interpretuje vysokovýkonný počítač. Simuláciou tisícok variácií pomocou vysoko výkonného počítača tento proces napodobňuje prirodzený proces vývoja.

Jeff Kowalski, Hlavný technický riaditeľ na Autodesk, opisuje proces generatívneho návrhu, “Počítačové algoritmy v počítačoch teraz dokážu odhaliť vzory spojené s miliónmi 3D modelov a vytvárať taxonomie bez smeru alebo zásahu človekom.” Biomimikria je “prístupu k inováciám, ktorý sa usiluje udržateľné riešenia ľudských problémov podľa napodobňovať vzory a stratégie prírody, ktoré boli testované časom.”

Nižšie uvádzame 10 epických príkladov technológií inšpirovaných prírodou, ktoré využívajú tieto pojmy biomimikry a / alebo generatívny dizajn.

1. Lieky a vakcíny - Sea Urchin

Austrálski vedci replikovali spôsob, akým morské ježky vytvárajú okolo seba tvrdú vonkajšiu škrupinu na ochranu na ochranu proteínov proti liekom a očkovacím látkam pred zmenami okolitých teplôt.

Tento chemický proces vytvárania ochrannej vrstvy je obzvlášť užitočný pri aplikáciách, ako sú lieky, ktoré sa distribuujú do krajín s nedostatočným systémom prepravy alebo chladenia.

2. Národné vodné centrum, Peking - štruktúra bublín

Ekonomické plávanie a potápačské centrum z letných olympijských hier v Číne v roku 2008 obsahuje jedinečný exteriér pozostávajúci zo stoviek extrudovaných bublín v zdanlivo náhodnom vzore.

Tento vzor bublín však nie je náhodný, ale je založený na presnej geometrii, ktorá sa nachádza v prírodných systémoch, ako sú bunky, molekulárne štruktúry a kryštály. Reprodukcia existujúcich vzorov prírody vedie k najúčinnejšiemu členeniu trojrozmerného rozstupu.

3. Divadlá Esplanade v Singapure - The Durian

Nachádza sa takmer na rovníku vo veľmi horúcom prostredí. Divadlá Esplanade v Singapure majú skutočne unikátny strešný dizajn, ktorý bol inšpirovaný miestnym ovocím Durian.

Systém stoviek hliníkových panelov trojuholníkového tvaru je šikmo založený na smere slnka, ktorý chráni komplex pred teplom a priamym slnečným žiarením, pričom stále zaplavuje interiér prirodzeným svetlom.

4. Vodné miešače - Calla Lillies

Kultivované špirály lolly slúžili ako inšpirácia pre priemyselnú technológiu miešania vody vyvinutú spoločnosťou Pax Scientific. Prírodný dizajn ľalieku je ideálny pre svoju schopnosť pomáhať prietoku vody.

Zodpovedajúca technológia zmiešavačov sa môže pochváliť schopnosťou “cirkulovať 10 miliónov galónov s rovnakou energetickou stopou ako tri 100-wattové žiarovky.”

5. Turbíny - Veľryba veľrýb

Plutvy veľryby Humpback majú hrboľaté, nepravidelné hrany známe ako tuberkulózy. Ukázalo sa, že tuberkulíny umožňujú oveľa väčšiu dynamiku tekutín ako hladké nohy.

Kreslenie inšpirácie z nepravidelne tvarovaných rebier týchto obrovských veľrýb, spoločnosti ako WhalePower a iné vyvinuli “nádor” lopatky na použitie v ventilátoroch a turbínach pracujú s omnoho vyššou účinnosťou ako tradičné čepele.

6. Plavky - Žraločie kože

Koža žraloka sa skladá z tisícov a tisíc prekrývajúcich sa mierok známych ako “dermálne denticuly”. Tieto denticles narušujú tvorbu turbulentných vírov vody a umožňujú žraloku efektívnejšie a rýchlejšie sa pohybujú cez vodu.

Na olympijských hrách v roku 2008 mal Michael Phelps a ďalší plavci nádherne oblečené obleky s textúrou, ktorá napodobňuje žraločie kože a následne zachytila ​​mnohé existujúce svetové rekordy. Hoci takéto obleky sú teraz zakázané v plávajúcich súťažiach, myšlienka napodobňovania žiaroviek žralokov sa dnes používa na trupov lodí na zlepšenie účinnosti.

7. Bio-batérie - ľudské telo

Ľudské telo vytvára energiu prostredníctvom chemickej reakcie známej ako metabolizmus. Keď človek spotrebuje sacharidy alebo cukry, enzýmy v tele odbúravajú glukózu a uvoľňujú energiu. Vedci teraz pracujú na vytvorení batérií, ktoré fungujú na organických zlúčeninách, ako je cukor na výrobu energie: bio batérie.

Výskumníci na viacerých univerzitách, ako aj v spoločnostiach ako Sony, pracujú v lepšej časti za posledné desaťročie na vytvorenie komerčne životaschopnej bio batérie. V roku 2007 spoločnosť Sony úspešne vyvinula prototyp bio batérie, ktorý využíval enzýmy na vytvorenie dostatočného výkonu (50 mW) na napájanie prehrávača Walkman.

8. Syntetický materiál - GM Spider Silk

Hodváb vytvorený pavúkmi na tkanie ich pavučiny je prirodzene sa vyskytujúci supermateriál. Pretože pavúky sú územné a kanibalistické, “úrodu” pavúk hodváb nikdy nebol komerčne životaschopný a dokonca aj raz získané, jednotlivé vlákna pavúka hodvábne sú tak jemné, že celý nový spriadací systém by musel byť vytvorený, aby sa tkali vlákna dohromady.

Avšak, Emeryville, Kalifornia-založené štartovanie s názvom Bolt Threads údajne vyriešil výzvu pomocou geneticky upravených mikroorganizmov. Ak sa technológia ukáže ako životaschopná, mohli by to zahŕňať potenciálne prípady použitia “neprípustné vesty, biologicky odbúrateľné vodné fľaše a pružné mostné zavesovacie laná.”

9. Vodotesné materiály - Butterfly Wings

V roku 2013 vyvinul tím inžinierov MIT to, čo bolo popísané ako najviac odpudzujúci vodu. Ich dizajn obsahuje materiál s malými kremíkovými hrebeňmi, ktoré napodobňujú vzory nachádzajúce sa na krídlach motýľa Morpho.

Materiál je taký účinný, že pri vyšších teplotách sa voda odrazila z povrchu rýchlejšie, ako by mohla zmrznúť, čo naznačuje potenciálne využitie technológie na krídlach lietadiel a turbínach okrem vodotesného oblečenia.

10. Lepiaca páska - Gecko prsty

Nohy gecko sú mimoriadne lepkavé kvôli ich “skupiny dlhých, tenkých špachtlových tvarov Seta ktoré zvyšujú plochu a zosilňujú slabé elektrické atrakcie medzi prstami a povrchom.”

Skupina výskumníkov na Stanfordskej univerzite nedávno vyvinul umelý lepiaci materiál založené na týchto konceptoch, ktoré úspešne umožnili vysokému študentovi rozlíšiť sklenú stenu pomocou dvoch podložiek na ruky vyrobené z materiálu. Okrem lezeckých stien, ako je Spiderman, technológia má potenciálne využitie vo výrobnom priemysle vymeniť existujúce systémy, ktoré používajú sací výkon alebo chemické lepidlá.

Poznámka redaktora: Tento príspevok je napísaný pre Hongkiat.com od Andrew Armstrong. Andrew je technologický nadšenec a poradca v oblasti digitálneho marketingu so sídlom v oblasti San Francisco Bay Area. Žije v San Mateo v Kalifornii so svojou ženou a mladým synom. Môžete sa k nemu dostať na Twitteri.

Prečítajte si: 15 Príklady, ako technológia inovuje módu