Биомимикрия Как природа вдохновила сегодняшние технологии
Технологии и природа традиционно рассматривались как расходящиеся силы - технологии часто были средством создания объектов или энергий, которые естественным образом не встречаются в окружающей нас среде. Тем не менее, новые подходы к разработке продуктов и технологий, таких как биомимикрия а также генеративный дизайн превратились начали переломить эту тенденцию.
Генеративный дизайн - это процесс принятия концепции идеи и ее преобразования в набор правил, которые затем интерпретируются мощным компьютером. Моделируя тысячи вариаций с использованием мощных вычислений, этот процесс имитирует естественный процесс эволюции.
Джефф Ковальски, Технический директор Autodesk, описывает процесс генеративного проектирования, “Алгоритмы машинного обучения в компьютерах теперь могут обнаруживать закономерности, свойственные миллионам трехмерных моделей, и создавать таксономии без руководства или вмешательства человека.” Биомимикрия это “подход к инновациям, который ищет устойчивые решения человеческих проблем от подражая проверенным временем образцам и стратегиям природы.”
Ниже мы рассмотрим 10 эпических примеров вдохновленных природой технологий, которые используют эти концепции биомимикрии и / или генеративного дизайна..
1. Наркотики и вакцины - морской еж
Австралийские исследователи воспроизвели способ, которым морские ежи строят вокруг себя твердую внешнюю оболочку, чтобы защитить белки лекарств и вакцин от изменений температуры окружающей среды..
Этот химический процесс создания защитного слоя особенно полезен для таких применений, как лекарства, которые распространяются в странах с плохой системой транспортировки или охлаждения..
2. Национальный водный центр, Пекин - структура пузыря
Знаменитый центр плавания и дайвинга на летних Олимпийских играх 2008 года в Китае отличается уникальным внешним видом, состоящим из сотен вытесненных пузырьков, которые кажутся случайными.
Тем не менее, эта модель пузырьков вовсе не случайна, а основана на точной геометрии природных систем, таких как клетки, молекулярные структуры и кристаллы. Воспроизведение существующих моделей природы приводит к наиболее эффективному подразделению трехмерного пространства..
3. Сингапурские театры эспланады - Дуриан
Театры Esplanade в Сингапуре, расположенные почти на экваторе в очень жарком климате, отличаются поистине уникальным дизайном со стеклянной кровлей, вдохновленным местными фруктами дуриана..
Система из сотен алюминиевых панелей треугольной формы расположена под углом в зависимости от направления солнца, защищая комплекс от жары и прямых солнечных лучей, в то же время заливая интерьер естественным светом..
4. Смесители воды - Calla Lillies
Центростремительные спирали каллы послужили источником вдохновения для промышленной технологии смешивания воды, разработанной Pax Scientific. Естественный дизайн лилии идеален для ее способности помочь потоку воды.
Соответствующая технология смесителя может похвастать “циркулировать 10 миллионов галлонов с той же энергетической ценностью, что и три 100-ваттные лампочки.”
5. Турбины - китовый плавник
Плавники горбатых китов имеют неровные, неправильные края, известные как бугорки. Доказано, что бугорки обеспечивают намного большую динамику жидкости, чем плавники с гладкими краями.
Черпая вдохновение из плавников неправильной формы этих гигантских китов, такие компании, как WhalePower и другие разработали “бугорок” лопасти для вентиляторов и турбин работают с гораздо большей эффективностью, чем традиционные лопасти.
6. Купальники - кожа акулы
Шкура акулы состоит из тысяч и тысяч перекрывающихся чешуек, известных как “кожные зубцы”. Эти зубцы разрушают образование турбулентных водоворотов и позволяют акуле более эффективно и быстро перемещаться по воде..
На Олимпийских играх 2008 года Майкл Фелпс и другие пловцы, как известно, носили костюмы с тканью, предназначенной для имитации кожи акулы, и впоследствии затмили многие существующие мировые рекорды. Хотя такие костюмы теперь запрещены на соревнованиях по плаванию, идея подражания зубам акулы сегодня используется на корпусах лодок для повышения эффективности..
7. Био-батареи - человеческое тело
Организм человека создает энергию посредством химической реакции, известной как метаболизм. Когда человек потребляет углеводы или сахара, ферменты в организме расщепляют глюкозу и выделяют энергию. Ученые сейчас работают над созданием батарей, которые работают на органических соединениях, таких как сахар, для выработки энергии: био-батарея.
Исследователи из нескольких университетов, а также таких корпораций, как Sony, в течение большей части последнего десятилетия работали над созданием коммерчески жизнеспособной био-батареи. В 2007 году Sony успешно разработала прототип био-батареи, в котором использовались ферменты для создания достаточного выхода энергии (50 мВт) для питания Walkman..
8. Синтетический материал - GM Spider Silk
Шелк, созданный пауками для плетения паутины, является суперматериалом естественного происхождения. Потому что пауки территориальные и людоедские по своей природе, “сбор урожая” паучий шелк никогда не был коммерчески жизнеспособным, и даже когда он был получен, отдельные нити паучьего шелка настолько хороши, что для того, чтобы сплести нити, нужно было бы создать целые новые прядильные системы..
Тем не менее, запуск Emeryville, штат Калифорния, под названием Bolt Threads, якобы решил проблему с помощью генно-инженерных микроорганизмов. Если технология окажется жизнеспособной, потенциальные варианты использования могут включать “пуленепробиваемые жилеты, биоразлагаемые бутылки с водой и гибкие мостовые подвесные канаты.”
9. Водонепроницаемые материалы - крылья бабочки
В 2013 году команда инженеров MIT разработала то, что было названо самым водоотталкивающим материалом. В их дизайне использован материал с крошечными силиконовыми выступами, имитирующими узоры на крыльях бабочки Морфо..
Материал настолько эффективен, что при температурах переохлаждения вода отскакивает от поверхности быстрее, чем могла замерзнуть, что предполагает потенциальное применение технологии на крыльях самолетов и турбинах в дополнение к водостойкой одежде.
10. Клейкая лента - гекконовые пальцы
Ноги геккона исключительно липкие из-за их “группы длинных, тонких лопаточных структур, называемых щетинки которые увеличивают площадь поверхности и усиливают слабые электрические притяжения между пальцами ног и поверхностью.”
Группа исследователей из Стэнфордского университета недавно разработан искусственный клейкий материал на основе этих концепций, которые успешно позволили аспиранту масштабировать стеклянную стену используя две ручные подушки сделано из материала. Помимо скалодромов, таких как Spiderman, технология имеет потенциальное применение в обрабатывающей промышленности, что заменить существующие системы, использующие силу всасывания или химические клеи.
Примечание редактора: Этот пост написан для Hongkiat.com Эндрю Армстронг. Эндрю является энтузиастом технологий и консультантом по цифровому маркетингу в районе залива Сан-Франциско. Он живет в Сан-Матео, штат Калифорния, со своей женой и маленьким сыном. Вы можете связаться с ним в Twitter.
Прочитайте: 15 примеров того, как технологии внедряют моду
