Biomimicry Hur naturen inspirerade dagens teknik
Teknik och natur har traditionellt sett betraktats som divergerande krafter - tekniken har ofta varit ett sätt att skapa föremål eller energier som inte naturligt förekommer i vår omgivande miljö. Men nya tillvägagångssätt för produkt och teknikutveckling som biomimicry och generativ design har börjat att vända den trenden.
Generativ design är processen att ta ramverket för en idé och översätta den till en uppsättning regler, som sedan tolkas av en kraftfull dator. Genom att simulera tusentals varianter med högdriven dator, denna process efterliknar den naturliga processen i evolutionen.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer at Autodesk, beskriver den generativa designprocessen, “Maskininlärningsalgoritmer i datorer kan nu upptäcka mönster som är inneboende i miljoner 3D-modeller och generera taxonomier utan riktning eller ingrepp från människor.” Biomimicry är “ett tillvägagångssätt för innovation som söker hållbara lösningar på mänskliga utmaningar av emulera naturens tidtestade mönster och strategier.”
Nedan undersöker vi 10 episka exempel på naturinspirerad teknik som utnyttjar dessa begrepp biomimikri och / eller generativ design.
1. Läkemedel och vacciner - havsurchin
Australiska forskare har replikerat hur havkräfter bygger ett hård ytterskal runt sig för att skydda läkemedels- och vaccinproteiner mot förändringar i omgivande temperaturer.
Denna kemiska process för att skapa ett skyddande skikt är särskilt användbart för tillämpningar som läkemedel som distribueras till länder med dåliga transport- eller kylsystem.
2. National Aquatic Center, Beijing - Bubble Structure
Den ikoniska simning och dykcentret från 2008 års sommar-OS i Kina har ett exklusivt exteriör bestående av hundratals extruderade bubblor i ett till synes slumpmässigt mönster.
Men detta mönster av bubblor är inte slumpmässigt alls, det är istället baserat på den exakta geometrin som finns i naturliga system som celler, molekylära strukturer och kristaller. Replikera naturens befintliga mönster leder till den mest effektiva delningen av det tredimensionella avståndet.
3. Singapore Esplanade Theaters - Durian
Esplanades teatrar i Singapore ligger nästan på ekvatorn i ett mycket varmt klimat och har en unik design av glasskinn som inspirerades av den lokala Durian-frukten.
Ett system med hundratals trekantiga aluminiumpaneler är vinklat baserat på solens riktning, skyddar komplexet från värme och direkt solljus medan det fortfarande översvämmer inredningen med naturligt ljus.
4. Vattenblandare - Calla Lillies
Calla Lily centripetal spiraler fungerade som inspiration för den industriella vattenblandningstekniken som utvecklades av Pax Scientific. Ljungens naturliga design är idealisk för förmågan att hjälpa vattenflödet.
Motsvarande mixerteknik har förmågan att “att cirkulera 10 miljoner gallon med samma energifotografi som tre 100-watt glödlampor.”
5. Turbiner - Whale Fin
Flodhvalens fenor har ojämna, oregelbundna kanter som kallas tubercles. Tubercles har visat sig möjliggöra mycket större vätskedynamik än släta kanter.
Dra inspiration från de oregelbundet formade fenomenen av dessa jättehvalar, företag som WhalePower och andra har utvecklat “tuberkel” blad för användning i fläktar och turbiner arbetar med mycket större effektivitet än traditionella blad.
6. Baddräkter - Shark Skin
En hajs hud består av tusentals och tusentals överlappande vågar som kallas “dermala dentiklar”. Dessa dentiklar stör störningen av turbulenta virvlar av vatten och låter hajen effektivare och snabbt flytta genom vattnet.
I OS 2008 spelade Michael Phelps och andra simmare berömda dragor med ett tyg som är utformat för att efterlikna en hajskinn och därefter förmörkat många existerande världsrekord. Även om sådana kostymer nu är förbjudna i simningstävlingar används idén om att efterlikna en hajs tandpartiklar idag i båtskrov för att förbättra effektiviteten.
7. Bio-batterier - Människokroppen
Människokroppen skapar energi genom kemisk reaktion som kallas metabolism. När en person konsumerar kolhydrater eller socker, bryter enzymerna i kroppen ner glukosen och släpper ut energi. Forskare arbetar nu för att skapa batterier som går på organiska föreningar som socker för att generera energi: ett bio-batteri.
Forskare på flera universitet, liksom hos företag som Sony, har arbetat för bättre delen av det senaste decenniet för att skapa ett kommersiellt livskraftigt biobatteri. Under 2007 utvecklade Sony framgångsrikt en biobatteriprototyp som utnyttjade enzymer för att skapa en tillräcklig energiproduktion (50mW) för att driva en Walkman.
8. Syntetiskt material - GM Spider Silk
Silken som skapas av spindlar för att väva sina banor är ett naturligt förekommande supermaterial. Eftersom spindlar är territoriella och kannibalistiska i naturen, “skörd” Spindelsilken har aldrig varit kommersiellt livskraftig, och till och med en gång erhållen är de enskilda trådarna av spindelsilke så bra att hela nya spinnsystem skulle behöva skapas för att väva trådarna samman.
En Emeryville, Kalifornien-baserad start med namnet Bolt Threads har emellertid uppenbarligen löst utmaningen genom att använda genetiskt konstruerade mikroorganismer. Om tekniken visar sig vara livskraftig kan potentiella användningsfall inkludera “kollisionsskyddade västar, biologiskt nedbrytbara vattenflaskor och flexibla brofjädrar.”
9. Vattentäta material - Butterfly Wings
Under 2013 utvecklade ett team av MIT-ingenjörer vad som beskrivits som det mest vattenavstötande material som någonsin gjorts. Deras design har ett material med små silikonkanter som efterliknar de mönster som finns på vingarna i Morpho fjärilen.
Materialet är så effektivt att vatten vid superkoolstemperaturen hoppa av ytan snabbare än den kan frysa, vilket föreslår potentiella tillämpningar för tekniken på flygplansvingar och turbiner förutom vattenbeständiga kläder.
10. Lim Tape - Gecko Toes
En gokos fötter är exceptionellt klibbiga på grund av deras “Grupper av långa, tunna spatelformade strukturer kallas setae som ökar ytan och förstärker svaga elektriska attraktioner mellan tårna och en yta.”
En grupp forskare vid Stanford University nyligen utvecklat ett konstgjort adhesivt material baserat på dessa begrepp som framgångsrikt gav en examenstudent möjlighet att skala en glasvägg med hjälp av två handstora pads gjord av materialet. Bortsett från klätterväggar som Spiderman, har tekniken potentiella tillämpningar inom tillverkningsindustrin som skulle Byt ut befintliga system som använder sugkraft eller kemiska lim.
Redaktörens anteckning: Det här inlägget är skrivet för Hongkiat.com av Andrew Armstrong. Andrew är en teknikentusiast och digital marknadsföringsrådgivare baserat i San Francisco Bay Area. Han bor i San Mateo, Kalifornien med sin fru och unga son. Du kan nå honom på Twitter.
Nu läser: 15 Exempel på hur teknik nyskapar mode
