Biomimikrija Kā Daba iedvesmoja mūsdienu tehnoloģiju

Tehnoloģijas un daba tradicionāli tiek uzskatītas par atšķirīgiem spēkiem - tehnoloģija bieži ir bijusi līdzeklis, lai radītu objektus vai enerģiju, kas dabiski nenotiek mūsu apkārtējā vidē. Tomēr jaunas pieejas produktu un tehnoloģiju attīstībai, piemēram, biomimikriju un ģeneratīvs dizains ir sākuši mainīt šo tendenci.

Ģeneratīvais dizains ir idejas ietvaru veidošanas process un tā pārveidošana noteikumu kopumā, ko pēc tam interpretē lieljaudas dators. Šim procesam simulējot tūkstošiem variāciju, izmantojot lieljaudas skaitļošanu atdarina dabisko evolūcijas procesu.

Jeff Kowalski, Tehnoloģiju vadītājs Autodesk, apraksta ģeneratīvo projektēšanas procesu, “Mašīnmācības algoritmi datoros tagad var atklāt modeļus, kas piemīt miljoniem 3D modeļu un rada taksonomijas bez cilvēku virziena vai iejaukšanās.” Biomimikrija ir “pieeja jauninājumiem, kas meklē ilgtspējīgus risinājumus cilvēku problēmām līdz emulējot dabas laika pārbaudītos modeļus un stratēģijas.”

Turpmāk aplūkoti 10 episkie piemēri par dabu iedvesmojošu tehnoloģiju, kas izmanto šos biomimikas un / vai ģeneratīvā dizaina jēdzienus.

1. Narkotikas un vakcīnas - jūras urchin

Austrālijas pētnieki ir atkārtojuši veidu, kādā jūras ezeri veido sev apkārt cietu ārējo apvalku, lai aizsargātu zāles un vakcīnu olbaltumvielas no apkārtējās temperatūras izmaiņām..

Šis ķīmiskais aizsargājošā slāņa veidošanas process ir īpaši noderīgs tādām lietojumprogrammām kā zāles, kas tiek izplatītas valstīs ar sliktu transportēšanas vai saldēšanas sistēmu..

2. Nacionālais ūdens centrs, Pekina - burbulis

Ikoniskais peldēšanas un niršanas centrs no 2008. gada Ķīnas vasaras olimpiskajām spēlēm piedāvā vienu no otras puses ārpusi, kas sastāv no simtiem ekstrudētu burbuļu šķietami nejaušā veidā.

Tomēr šis burbuļu modelis vispār nav nejaušs, tā pamatā ir precīza ģeometrija, kas atrodama dabiskajās sistēmās, piemēram, šūnās, molekulārajās struktūrās un kristālos. Dabas esošo modeļu atkārtošana noved pie visefektīvākās trīsdimensiju atstarpes sadalījuma.

3. Singapūra Esplanādes teātri - Durian

Esplanādes teātri Singapūrā atrodas gandrīz ekvatorā ļoti karstā klimatā, un tiem ir patiesi unikāls stikla mizas jumta dizains, ko iedvesmojuši vietējie Durian augļi.

Simtiem trīsstūrveida alumīnija paneļu sistēma ir balstīta uz saules virzienu, aizsargājot kompleksu no karstuma un tiešiem saules stariem, vienlaikus applūstot dabisko gaismu..

4. Ūdens maisītāji - Calla Lillies

Calla lilijas centripetālie spirāli kalpoja kā iedvesma Pax Scientific izstrādātajai rūpnieciskajai ūdens maisīšanas tehnoloģijai. Lilijas dabīgais dizains ir ideāls, lai palīdzētu ūdens plūsmai.

Atbilstošā miksera tehnoloģija ir spējīga “apgrozīt 10 miljonus galonu ar tādu pašu enerģijas pēdu kā trīs 100 vatu spuldzēm.”

5. Turbīnas - vaļu fin

Humpback vaļu spuras iezīmē nelīdzenas, neregulāras izskata malas, kas pazīstamas kā tubercles. Ir pierādīts, ka tuberkulatori nodrošina daudz lielāku šķidruma dinamiku nekā gludas malas.

Iedvesmojoties no šo milzu vaļu neregulāras spuras, ir izveidojušies tādi uzņēmumi kā WhalePower un citi “tubercle” asmeņi, kas paredzēti ventilatoriem un turbīnām, darbojas ar daudz lielāku efektivitāti nekā tradicionālie asmeņi.

6. Peldkostīmi - Shark Skin

Haizivs ādu veido tūkstoši un tūkstošiem pārklāšanās skalu, kas pazīstami kā “ādas denticles”. Šie zobu protēzes traucē ūdenī satricinošu virpuļu veidošanos un ļauj haizivim efektīvāk un ātrāk pārvietoties pa ūdeni.

2008. gada Olimpiskajās spēlēs Maikls Felps un citi peldētāji slavēja tērpus ar audumu, kas atdarināja haizivs ādas, un pēc tam aizturēja daudzus pasaules rekordus. Lai gan šāda veida tērpi tagad ir aizliegti peldēšanas sacensībās, ideja par haizivju zobu paraugu atdarināšanu šodien tiek izmantota laivu korpusos, lai uzlabotu efektivitāti..

7. Bio baterijas - cilvēka ķermenis

Cilvēka ķermenis rada enerģiju, izmantojot ķīmisko reakciju, kas pazīstama kā vielmaiņa. Ja cilvēks patērē ogļhidrātus vai cukurus, organismā esošie fermenti noārda glikozi un atbrīvo enerģiju. Zinātnieki tagad strādā, lai radītu baterijas, kas darbojas ar organiskiem savienojumiem, piemēram, cukuru, lai radītu enerģiju: bioakumulatoru.

Pētnieki vairākās universitātēs, kā arī tādās korporācijās kā Sony ir strādājuši labākā pēdējā desmitgades laikā, lai izveidotu komerciāli dzīvotspējīgu bioakumulatoru. 2007. gadā Sony veiksmīgi izstrādāja bioakumulatora prototipu, kas izmantoja fermentus, lai radītu pietiekamu enerģijas daudzumu (50 mW), lai darbinātu Walkman..

8. Sintētiskais materiāls - GM zirnekļa zīds

Zirneklis, ko zirnekļi radījuši, lai austu savus audumus, ir dabiski sastopams materiāls. Tā kā zirnekļi ir teritoriāli un kanibālistiski, “novākšana” zirnekļa zīds nekad nav bijis komerciāli dzīvotspējīgs, un pat tad, kad tas ir iegūts, individuālie zirnekļa zīda pavedieni ir tik labi, ka visas jaunās vērpšanas sistēmas būtu jāizveido, lai pavedinātu pavedienus kopā.

Tomēr Emeryville, Kalifornijā bāzēta starta nosaukuma Bolt Threads spēja atrisināt šo problēmu, izmantojot ģenētiski modificētus mikroorganismus. Ja tehnoloģija izrādīsies dzīvotspējīga, varētu būt arī iespējamie lietošanas gadījumi “bruņu vestes, bioloģiski noārdāmas ūdens pudeles un elastīgas tiltu balstiekārtas.”

9. Ūdensnecaurlaidīgi materiāli - tauriņu spārni

2013. gadā MIT inženieru komanda izstrādāja to, kas ir aprakstīts kā visdrīzāk atbaidošs materiāls. To dizainā ir materiāls ar niecīgiem silīcija korpusiem, kas atdarina Morpho tauriņu spārnus..

Materiāls ir tik efektīvs, ka augstākās temperatūras apstākļos ūdens straujāk atlecās no virsmas, nekā tas varēja iesaldēt, norādot uz iespējamo pielietojumu lidmašīnu spārnu un turbīnu tehnoloģijai papildus ūdensizturīgiem apģērbiem..

10. Līmlente - Gekko pirksti

Gekona kājas ir ārkārtīgi lipīgas, jo tās ir “garo, plāno lāpstiņu struktūru grupas saknes kas palielina virsmas laukumu un pastiprina vājas elektriskās atrakcijas starp pirkstiem un virsmu.”

Pētnieku grupa Stanfordas universitātē nesen izstrādāja mākslīgu līmes materiālu pamatojoties uz šiem jēdzieniem, kas sekmīgi ļāva studentam gradēt stikla sienu izmantojot divus rokas izmēra spilventiņus izgatavoti no materiāla. Neatkarīgi no kāpšanas sienām, piemēram, Spiderman, tehnoloģijai ir potenciāls pielietojums apstrādes rūpniecībā aizstāt esošās sistēmas, kas izmanto sūkšanas jaudu vai ķīmiskās līmes.

Redaktora piezīme: Šis ieraksts ir rakstīts uz Hongkiat.com Andrew Armstrong. Andrew ir tehnoloģiju entuziasts un digitālā mārketinga konsultants Sanfrancisko līča apgabalā. Viņš dzīvo Kalifornijā San Mateo ar savu sievu un jauno dēlu. Jūs varat sazināties ar viņu čivināt.

Tagad lasiet: 15 Piemēri, kā tehnoloģija inovē modes