Biomimikria Kuidas loodus inspireeris tänapäeva tehnoloogiat

Tehnoloogiat ja loodust on traditsiooniliselt vaadeldud kui erinevaid jõudusid - tehnoloogia on sageli olnud vahendiks objektide või energia loomiseks, mis meie ümbritsevas keskkonnas loomulikult ei esine. Kuid uued lähenemisviisid toote - ja tehnoloogiaarendusele, näiteks biomimeetria ja generatiivne disain on hakanud seda suundumust muutma.

Generatiivne disain on idee raamistiku võtmise protsess ja selle tõlgendamine reeglitesse, mida seejärel tõlgendab suure võimsusega arvuti. See protsess simuleerib tuhandeid variatsioone suure võimsusega andmetöötluse abil jäljendab loomulikku evolutsiooni protsessi.

Jeff Kowalski, Tehnoloogiaülem Autodesk, kirjeldab generatiivset projekteerimisprotsessi, “Arvutites olevate masinõppimisalgoritmide abil saab nüüd tuvastada miljoneid 3D-mudeleid iseloomustavaid mustreid ja tekitada taksonoomia ilma inimeste suunamiseta või sekkumiseta.” Biomimikri on “lähenemisviis innovatsioonile, mis püüab jätkusuutlike lahenduste leidmine kõrval looduse ajaliselt testitud mustrid ja strateegiad.”

Allpool uurime 10 eepilist näidet loodusest inspireeritud tehnoloogiast, mis kasutavad neid biomimikri ja / või generatiivse disaini kontseptsioone.

1. Narkootikumid ja vaktsiinid - merisiil

Austraalia teadlased on kordanud viisi, kuidas merisiilid ümbritsevad end ümbruses kõva väliskesta, et kaitsta ravimi- ja vaktsiinivalke ümbritseva temperatuuri muutustest.

See kaitsekihi loomise keemiline protsess on eriti kasulik selliste rakenduste jaoks nagu ravimid, mis jaotatakse vaeste transpordi- või jahutussüsteemidega riikidesse..

2. Riiklik veekeskus, Peking - mullistruktuur

2008. aasta Hiina suviolümpiamängudel on ikooniline ujumis- ja sukeldumiskeskus, kus on üks-of-a-tüüpi välimus, mis koosneb sadadest ekstrudeeritud mullidest näiliselt juhuslikult..

Kuid see mullide muster ei ole üldse juhuslik, see põhineb pigem looduslike süsteemide, nagu rakkude, molekulaarstruktuuride ja kristallide täpne geomeetria. Looduse olemasolevate mustrite kordamine toob kaasa kolmemõõtmelise vahekauguse kõige tõhusama alljaotuse.

3. Singapuri esplanaadi teatrid - Durian

Singapuri Esplanaadi teatrid asuvad peaaegu ekvaatori ääres väga kuumas kliimas, kus on tõeliselt ainulaadne klaasist nahkkatuse disain, mis on inspireeritud kohalikust Durianist..

Sadade kolmnurksete alumiiniumpaneelide süsteem on päikesekiirte suhtes nurga all, kaitstes kompleksi kuumuse ja otsese päikesevalguse eest, kuid samas siseruumides üleujutades looduslikku valgust.

4. Vee segistid - Calla Lillies

Calla lily tsentripetaalsed spiraalid andsid inspiratsiooni Pax Scientifici poolt välja töötatud tööstusliku vee segamise tehnoloogiale. Lily loomulik disain sobib ideaalselt veevoolu abistamiseks.

Vastav segisti tehnoloogia on võimeline “10 miljoni galloni ringi sama energia jalajäljega kui kolm 100-vattilist lampi.”

5. Turbiinid - vaala fin

Humpback-vaalade uimedel on kumerad, ebakorrapärased välimised servad, mida nimetatakse tubercleseks. Tuberkulli on tõestatud, et need võimaldavad palju suuremat vedeliku dünaamikat kui siledad servad.

Selliste hiiglaslike vaalade ebaregulaarse kujuga uimedest inspireerides on sellised ettevõtted nagu WhalePower ja teised “tuberkulli” ventilaatorites ja turbiinides kasutatavad labad töötavad palju suurema tõhususega kui traditsioonilised labad.

6. Ujumistrikood - Shark Skin

Hai nahk koosneb tuhandetest ja tuhandetest kattuvatest skaaladest, mida tuntakse nimega “naha dentiklid”. Need hambaarstid häirivad vees levivate turbulentide teket ja võimaldavad hai veekogul tõhusamalt ja kiiremini liikuda.

2008. aasta olümpiamängudel kandsid Michael Phelps ja teised ujujad suurepäraselt riideid, mis sisaldasid kile, mis on jäljendatud hai nahad ja seejärel varjutanud mitmeid olemasolevaid maailma dokumente. Kuigi sellised kostüümid on ujumiskonkursside ajal keelatud, kasutatakse haide hammaste imiteerimist tänapäeval paadi kere jaoks tõhususe parandamiseks..

7. Bioakud - inimkeha

Inimkeha loob energia ainevahetuse kaudu tuntud keemilise reaktsiooni kaudu. Kui inimene tarbib süsivesikuid või suhkruid, lagundavad organismis leiduvad ensüümid glükoosi ja vabastavad energiat. Teadlased töötavad praegu selleks, et luua akusid, mis töötavad orgaaniliste ühenditega nagu suhkur, et toota energiat: bioakut.

Teadlased mitmetes ülikoolides, samuti sellistes ettevõtetes nagu Sony, on töötanud viimase kümnendi paremaks osaks, et luua kaubanduslikult elujõuline bio-aku. Aastal 2007 arendas Sony edukalt välja biopatarei prototüübi, mis kasutas ensüüme, et luua Walkmani tarbeks piisav energiatarve (50 mW)..

8. Sünteetiline materjal - GM Spider Silk

Spideride poolt oma kangade kudumiseks loodud siid on looduslikult esinev materjal. Kuna ämblikud on oma olemuselt territoriaalsed ja kannibalistlikud, “koristamist” spider-siid ei ole kunagi olnud kaubanduslikult elujõuline ja isegi kui see on saadud, on ämblikriide üksikud niidid nii peened, et kogu uus ketramissüsteem tuleks luua, et lõngad kokku kangutada.

Samas on Emeryville, California baasil käivitatud Bolt Threads, lahendanud väljakutse geneetiliselt muundatud mikroorganismide abil. Kui tehnoloogia osutub elujõuliseks, võivad võimalikud kasutusjuhud hõlmata “kuulikindlad vestid, biolagunevad veepudelid ja painduvad sildade riputamise trossid.”

9. Veekindlad materjalid - Butterfly Wings

2013. aastal töötas MIT-inseneride meeskond välja, mida on kirjeldatud kui kunagi varem kõige veekindlamat materjali. Nende kujundus sisaldab materjali, millel on väikesed räni servad, mis jäljendavad Morpho liblikate tiibadel leitud mustreid.

Materjal on nii efektiivne, et superkoolte temperatuuridel tõmbus vesi pinnast kiiremini, kui see võis külmutada, mis viitab potentsiaalsetele rakendustele lennukite tiibade ja turbiinide tehnoloogiale lisaks veekindlatele rõivastele..

10. Kleeplint - Gecko varbad

Gekko jalad on nende tõttu erakordselt kleepuvad “pikkade, õhukeste spaatlikujuliste struktuuride rühmad setae mis suurendavad pindala ja võimendavad nõrga elektri atraktsioone varvaste ja pinna vahel.”

Hiljuti Stanfordi ülikooli teadlaste rühm välja töötanud kunstliku liimimaterjali nendele kontseptsioonidele tuginedes, mis võimaldasid edukalt gradientuuril klaasiseina mastaapida kasutades kahte käsitsi suurust padja valmistatud materjalist. Lisaks Spidermanile sarnanevatele seintele on tehnoloogial potentsiaalseid rakendusi töötlevas tööstuses asendada olemasolevad süsteemid, mis kasutavad imemisvõimsust või keemilisi liimi.

Toimetaja märkus: See postitus on kirjutatud aadressile Hongkiat.com Andrew Armstrong. Andrew on tehnoloogia entusiast ja digitaalne turunduse nõustaja San Francisco lahe piirkonnas. Ta elab Kalifornias San Mateos oma naise ja pojaga. Võite teda Twitteris jõuda.

Nüüd loe: 15 Näiteid sellest, kuidas tehnoloogia uuendab