Биомимикрия Как природата вдъхнови днес технологията

Технологията и природата традиционно се разглеждат като различни сили - технологията често е средство за създаване на обекти или енергии, които естествено не се срещат в обкръжаващата ни среда. Но нови подходи за развитие на продукти и технологии, като например биомимикрия и генеративен дизайн започнаха да отменят тази тенденция.

Генеративният дизайн е процес на извличане на рамката на една идея и превръщането му в набор от правила, които след това се тълкуват от високомощния компютър. Чрез симулиране на хиляди вариации с помощта на мощни компютри, този процес имитира естествения процес на еволюция.

Джеф Ковалски, Главен технологичен директор в Autodesk, описва генеративния процес на проектиране, “Алгоритмите за машинно обучение в компютрите вече могат да откриват модели, присъщи на милиони 3D модели, и да генерират таксономии без насока или намеса от хора.” Биомимикрията е “подход към иновациите, който се стреми устойчиви решения на човешките предизвикателства от подражават на изпитаните във времето модели и стратегии.”

По-долу ще разгледаме 10 епични примера на технологии, вдъхновени от природата, които използват тези концепции за биомимикрия и / или генеративен дизайн.

1. Лекарства и ваксини - Морски таралеж

Австралийските изследователи са възпроизвели начина, по който морски таралежи изграждат твърда външна обвивка около себе си, за да предпазят лекарствата и ваксиновите протеини от промените в околната температура..

Този химичен процес на създаване на защитен слой е особено полезен за приложения като лекарства, които се разпространяват в страни с лоши системи за транспортиране или охлаждане..

2. Национален воден център, Пекин - балонна структура

Емблематичният център за плуване и гмуркане от летни олимпийски игри в Китай през 2008 г. се отличава с един-единствен по рода си екстериор, съставен от стотици екструдирани мехурчета на пръв поглед..

Въпреки това, този модел на мехурчета не е случайна, а се основава на точната геометрия, открита в природните системи като клетки, молекулярни структури и кристали. Възпроизвеждането на съществуващите модели на природата води до най-ефективното подразделение на триизмерното разстояние.

3. Сингапур Еспланада Театри - Дурианът

Разположени почти на екватора в много горещ климат, театрите Esplanade в Сингапур предлагат наистина уникален, стъклен покрив, който е вдъхновен от местните плодове Дуриан..

Системата от стотици алуминиеви панели с триъгълна форма е под ъгъл, основана на посоката на слънцето, като предпазва комплекса от топлина и пряка слънчева светлина, като все още наводнява вътрешността с естествена светлина..

4. Водни миксери - Кала Лили

Центростремителните спирали на кала лилията служеха като вдъхновение за индустриалната технология за смесване на вода, разработена от Pax Scientific. Естественият дизайн на лилията е идеален за способността му да подпомага водния поток.

Съответната смесителна технология може да се похвали със способността “да циркулира 10 милиона галона със същия енергиен отпечатък като три 100-ватови крушки.”

5. Турбини - Whale Fin

Перките на гърбатите китове се отличават с неравномерни ръбове, известни като туберкули. Доказано е, че туберкулите дават възможност за много по-голяма динамика на флуида от гладките перки.

Вдъхновявайки се от неправилно оформените перки на тези гигантски китове, компании като WhalePower и други развиха “гулийка” лопатките за използване във вентилатори и турбини работят с много по-голяма ефективност от традиционните остриета.

6. Бански костюми - акула

Кожата на акула се състои от хиляди и хиляди припокриващи се скали, известни като “дермални зъби”. Тези зъбни колела нарушават образуването на турбулентни завихряния на вода и позволяват на акулата по-ефективно и бързо да се движи през водата.

На Олимпиадата през 2008 г. Майкъл Фелпс и други плувци носеха костюми с плат, предназначени да имитират кожите на акула и впоследствие засенчиха много съществуващи световни рекорди. Въпреки че такива костюми са забранени в състезанията по плуване, идеята за имитиране на зъбните пластинки на акула днес се използва за корпуси на лодки, за да се подобри ефективността..

7. Био-батерии - човешкото тяло

Човешкото тяло създава енергия чрез химичната реакция, известна като метаболизъм. Когато човек консумира въглехидрати или захари, ензимите в тялото разграждат глюкозата и отделят енергия. Учените сега работят за създаване на батерии, които работят с органични съединения като захар, за да генерират енергия: био-батерия.

Изследователи от няколко университета, както и от корпорации като Sony, работят през по-голямата част от последното десетилетие, за да създадат жизнеспособна търговска био-батерия. През 2007 г. Sony успешно разработи прототип на био-батерия, който използва ензими, за да създаде достатъчно количество енергия (50mW) за захранване на Walkman.

8. Синтетичен материал - GM Spider Silk

Коприната, създадена от паяци, за да тъкат своите паяжини, е естествен суперматериал. Защото паяците са териториални и канибални по природа, “жътва” Паяковата коприна никога не е била жизнеспособна с търговска цел и дори след като е била получена, отделните нишки от паякова коприна са толкова фини, че трябва да се създадат цели нови системи за предене, за да се сплетат конците заедно.

Въпреки това, стартиращата компания с име Bolt Threads, базирана в Калифорния, е решила предизвикателството с помощта на генетично модифицирани микроорганизми. Ако технологията се окаже жизнеспособна, потенциалните случаи на използване биха могли да включват “бронирани жилетки, биоразградими бутилки за вода и гъвкави въжета за окачване на мостове.”

9. Водоустойчиви материали - Крила на пеперуда

През 2013 г. екип от инженери на MIT разработиха описаното като най-водоотблъскващия материал, който някога е бил произвеждан. Техният дизайн включва материал с малки силиконови хребети, които имитират моделите, намерени на крилата на пеперудата Morpho.

Материалът е толкова ефективен, че при температури на преохлаждане, водата отскача от повърхността по-бързо, отколкото би могла да замръзне, което предполага потенциални приложения за технологията на крилата на самолета и турбините в допълнение към водоустойчивото облекло..

10. Лепяща лента - Гекко пръсти

Краката на гекон са изключително лепкави поради техните “групи от дълги, тънки структури с форма на шпатула плавниците които увеличават площта и усилват слабите електрически атракции между пръстите и повърхността.”

Наскоро група изследователи в Станфордския университет разработи изкуствен лепилен материал въз основа на тези концепции, които успешно позволяват на студент от градския университет да мащабира стъклена стена с две подложки за ръце направени от материала. Освен от стените за катерене като Spiderman, технологията има потенциални приложения в преработващата промишленост да замени съществуващите системи, които използват засмукваща мощност или химически лепила.

Бележка на редактора: Тази публикация е написана за Hongkiat.com от Андрю Армстронг. Андрю е технологичен ентусиаст и консултант по дигитален маркетинг, базиран в района на залива на Сан Франциско. Той живее в Сан Матео, Калифорния със съпругата си и младия си син. Можете да се свържете с него в Twitter.

Сега прочетете: 15 Примери за това как технологията иновации мода