Biomimicry Miten Luonto inspiroi nykypäivän teknologiaa

Teknologiaa ja luontoa on perinteisesti pidetty erilaisina voimina. Tekniikka on usein ollut keino luoda esineitä tai energiaa, joita ei luonnollisesti esiinny ympäröivässä ympäristössämme. Kuitenkin uusia lähestymistapoja tuote- ja teknologiakehitykseen, kuten biomimicry ja generatiivinen suunnittelu ovat alkaneet kääntää tätä suuntausta.

Generatiivinen muotoilu on prosessi, jossa ajatuksen kehys otetaan käyttöön ja muunnetaan sen joukoksi sääntöjä, joita sitten tulkitsee suuritehoinen tietokone. Tämä prosessi simuloi tuhansia muunnelmia käyttämällä suuritehoista tietojenkäsittelyä jäljittelee luonnollista evoluutioprosessia.

Jeff Kowalski, Teknologiajohtaja Autodesk, kuvaa generatiivista suunnitteluprosessia, “Tietokoneiden koneen oppimisalgoritmit voivat nyt tunnistaa miljoonien 3D-mallien luontaisia ​​malleja ja tuottaa taksonomioita ilman ihmisten suuntaa tai väliintuloa.” Biomimicry on “lähestymistapa innovaatioon, jolla pyritään kestäviä ratkaisuja ihmisen haasteisiin mennessä emuloi luonnon aikakokeita ja -strategioita.”

Seuraavassa tarkastellaan 10 eeppistä esimerkkiä luonnon innoittamasta tekniikasta, joissa hyödynnetään näitä biomimikologian ja / tai generatiivisen suunnittelun käsitteitä.

1. Huumeet ja rokotteet - merisiili

Australian tutkijat ovat toistaneet tavan, jolla merisiilit rakentavat itselleen kovan ulkokuoren suojaakseen lääkkeitä ja rokoteproteiineja ympäröivien lämpötilojen muutoksilta.

Tämä suojaavan kerroksen muodostamisen kemiallinen prosessi on erityisen hyödyllinen sellaisissa sovelluksissa kuin lääkkeet, jotka jaetaan maille, joissa on huono kuljetus- tai jäähdytysjärjestelmä..

2. Kansallinen vesikeskus, Peking - Bubble Structure

Vuoden 2008 kesän olympialaisten ikoninen uinti- ja sukelluskeskus sisältää yhden-of-a-kind ulkoa, joka koostuu satoja puristettuja kuplia näennäisesti satunnaisessa kuviossa.

Kuitenkin tämä kuplien malli ei ole satunnainen, vaan se perustuu luonnollisissa järjestelmissä, kuten soluissa, molekyylirakenteissa ja kiteissä, olevaan tarkkaan geometriaan. Luonnon olemassa olevien kuvioiden toistaminen johtaa kolmiulotteisen välimatkan tehokkaimpaan jakoon.

3. Singapore Esplanade-teatterit - Durian

Singaporen Esplanade-teatterit sijaitsevat melkein päiväntasaajan äärellä erittäin kuumassa ilmastossa, ja niissä on todella ainutlaatuinen, lasista nahkainen kattorakenne, jonka innoittamana ovat paikalliset Durian-hedelmät.

Järjestelmä, jossa on satoja kolmionmuotoisia alumiinipaneeleja, on kulmautunut auringon suunnan mukaan, ja se suojaa kompleksia lämmöltä ja suoralta auringonvalolta samalla, kun sisätilat tulevat luonnollisesti valoon.

4. Vesisekoittimet - Calla Lillies

Calla-liljan sentrifuusipyörät toimivat inspiraationa Pax Scientificin kehittämästä teollisuusveden sekoittamistekniikasta. Liljan luonnollinen muotoilu on ihanteellinen kykyyn auttaa veden virtausta.

Vastaava mikseritekniikka tarjoaa mahdollisuuden “levittää 10 miljoonaa gallonaa samalla energialla jalanjäljellä kuin kolme 100 watin lamppua.”

5. Turbiinit - valasf

Humpback-valaiden evät sisältävät kuoppaisia, epäsäännöllisiä näköisiä reunoja, jotka tunnetaan nimellä tubercles. Tuberkullien on osoitettu mahdollistavan paljon suuremman nestemäisen dynamiikan kuin sileät reunat.

WhalePowerin ja muiden kaltaisten yritysten, kuten näiden valtavien valaiden epäsäännöllisesti muotoiltujen evien, innoittamana “tuberkkeli” puhaltimissa ja turbiinissa käytettävät terät toimivat paljon tehokkaammin kuin perinteiset terät.

6. Uimapuvut - Shark Skin

Haiden iho koostuu tuhansista ja tuhansista päällekkäisistä asteikoista, jotka tunnetaan nimellä “ihon hammaslääkkeet”. Nämä hammaslääkkeet häiritsevät veden myrskyisien pyörteiden muodostumista ja sallivat hain tehokkaammin ja nopeammin liikkua veden läpi.

Vuoden 2008 olympialaisissa Michael Phelps ja muut uimarit käyttivät erinomaisesti puvut, joissa oli kangas, joka jäljitteli hain nahkaa ja peitti sen jälkeen monia olemassa olevia maailmanennätyksiä. Vaikka tällaiset puvut ovat nyt kiellettyjä uimakilpailuissa, ajatusta hain hammasten jäljittelemisestä käytetään nykyään veneen rungoissa tehokkuuden parantamiseksi..

7. Bioakut - ihmiskeho

Ihmiskeho luo energiaa aineenvaihdunnaksi tunnetun kemiallisen reaktion kautta. Kun henkilö kuluttaa hiilihydraatteja tai sokereita, kehossa olevat entsyymit hajottavat glukoosin ja vapauttavat energiaa. Tutkijat työskentelevät parhaillaan luomaan paristoja, jotka toimivat orgaanisilla yhdisteillä, kuten sokerilla, energian tuottamiseksi: bioakku.

Useiden yliopistojen ja Sonyn kaltaisten yritysten tutkijat ovat työskennelleet parempaan osaan viimeisen vuosikymmenen aikana luomaan kaupallisesti kannattavan biopariston. Vuonna 2007 Sony kehitti menestyksekkäästi bioakun prototyypin, joka käytti entsyymejä riittävän energiantuotannon (50 mW) luomiseksi Walkmanin käyttämiseksi.

8. Synteettinen materiaali - GM Spider Silk

Hämähäkkien muodostama silkki niiden kudosten kutomiseksi on luonnostaan ​​esiintyvä supermateriaali. Koska hämähäkit ovat luonteeltaan alueellisia ja kannibalistisia, “korjuu” hämähäkin silkki ei ole koskaan ollut kaupallisesti kannattavaa, ja jopa kerran saatuaan hämähäkin silkin yksittäiset langat ovat niin hienoja, että kokonaiset uudet kehruusysteemit olisi luotava, jotta langat voidaan kutoa yhteen.

Emeryville, Kaliforniaan perustuva käynnistys nimeltä Bolt Threads on kuitenkin väittänyt ratkaisevan haasteen käyttämällä geneettisesti muunnettuja mikro-organismeja. Jos teknologia osoittautuu elinkelpoiseksi, mahdolliset käyttö- tapaukset voisivat sisältää “luodinkestävät liivit, biohajoavat vesipullot ja joustavat siltajouset.”

9. Vedenpitävät materiaalit - Butterfly Wings

Vuonna 2013 MIT-insinöörien tiimi kehitti, mitä on kuvattu koskaan vedenkestävimmäksi materiaaliksi. Niiden suunnittelussa on materiaalia, jossa on pieniä piikiekkoja, jotka jäljittelevät Morpho-perhosen siipien löytämiä kuvioita.

Materiaali on niin tehokas, että superkoolilämpötiloissa vesi pomppesi pinnasta nopeammin kuin se voisi jäätyä, mikä viittaa mahdollisiin sovelluksiin lentokoneen siipien ja turbiinien tekniikalle vedenpitävien vaatteiden lisäksi..

10. Liimanauha - Gecko-varpaat

Gekon jalat ovat poikkeuksellisen tahmea niiden takia “pitkien, ohuiden lastanmuotoisten rakenteiden ryhmät ulokkeita jotka lisäävät pinta-alaa ja vahvistavat heikkoja sähköisiä nähtävyyksiä varpaiden ja pinnan välillä.”

Ryhmä tutkijoita Stanfordin yliopistossa äskettäin kehitetty keinotekoinen liima-aine perustuen näihin käsitteisiin, jotka mahdollistivat menestyksekkäästi grad-opiskelijan skaalata lasiseinän käyttäen kahta käsin kokoista tyynyä valmistettu materiaalista. Spidermanin kaltaisten seinien lisäksi teknologialla on mahdollisia sovelluksia teollisuudessa korvaa imutehoa tai kemiallisia liimoja käyttävät olemassa olevat järjestelmät.

Toimittajan huomautus: Tämä viesti on kirjoitettu Hongkiat.comille Andrew Armstrong. Andrew on teknologia-harrastaja ja digitaalisen markkinoinnin neuvonantaja San Franciscon lahden alueella. Hän asuu San Mateossa Kaliforniassa vaimonsa ja nuoren poikansa kanssa. Voit tavoittaa hänet Twitterissä.

Lue nyt: 15 Esimerkkejä siitä, miten tekniikka innovoi muotia