Biomimikk: Hvordan naturen inspirerte dagens teknologi

Teknologi og natur har tradisjonelt blitt sett på som divergerende krefter - teknologien har ofte vært et middel til å skape gjenstander eller energier som ikke naturlig forekommer i vårt omgivende miljø. Nye tilnærminger til produkt og teknologiutvikling som biomimikk og generativ design har imidlertid begynt å reversere denne trenden.

Generativ design er prosessen med å ta rammen av en idé og oversette den til et sett med regler, som da tolkes av en kraftig datamaskin. Ved å simulere tusenvis av varianter ved bruk av kraftig databehandling, etterligner denne prosessen den naturlige utviklingsprosessen .

Jeff Kowalski, teknologidirektør i Autodesk, beskriver den generative designprosessen: "Maskininnlæringsalgoritmer i datamaskiner kan nå oppdage mønstre som er knyttet til millioner av 3D-modeller og generere taksonomier uten retning eller innblanding av mennesker." Biomimikk er "en tilnærming til innovasjon som søker bærekraftige løsninger på menneskelige utfordringer ved å etterligne naturens tidsprøvde mønstre og strategier . "

Nedenfor undersøker vi 10 episke eksempler på naturinnspilt teknologi som benytter disse konseptene biomimikk og / eller generativ design.

1. Narkotika og vaksiner - hav urchin

Australske forskere har gjentatt måten hvorpå sjøkyllinger bygger et hardt ytre skall rundt seg selv for beskyttelse for å beskytte narkotika- og vaksineproteiner fra endringer i omgivende temperaturer.

Denne kjemiske prosessen med å skape et beskyttende lag er spesielt nyttig for anvendelser som medisiner som distribueres til land med dårlige transport- eller kjølesystemer.

2. Nasjonal akvatisk senter, Beijing - Bubble Structure

Det ikoniske svømmings- og dykkesenteret fra 2008-sommeren i Kina har et enestående utsiktsbilde laget av hundrevis av ekstruderte bobler i et tilsynelatende tilfeldig mønster.

Men dette mønsteret av bobler er ikke tilfeldig i det hele tatt, det er i stedet basert på den nøyaktige geometrien som finnes i naturlige systemer som celler, molekylære strukturer og krystaller. Replikere naturens eksisterende mønstre fører til den mest effektive delingen av den tredimensjonale avstanden.

3. Singapore Esplanade Teatre - The Durian

Ligger nesten på ekvator i et veldig varmt klima, har Esplanade Theatres i Singapore en helt unik, glassskinnert takdesign som ble inspirert av den lokale Durian-frukten.

Et system med hundrevis av trekantformede aluminiumspaneler er vinklet basert på solens retning, og beskytter komplekset mot varme og direkte sollys samtidig som det overskrider interiøret med naturlig lys.

4. Vannblandere - Calla Lillies

Den centripetal spiraler av calla liljen tjente som inspirasjon for den industrielle vannblandingsteknologi utviklet av Pax Scientific. Lelys naturlige design er ideell for sin evne til å hjelpe vannstrømmen.

Den tilsvarende blandeteknologien har muligheten til å "sirkulere 10 millioner liter med samme energifotografi som tre 100-watt lyspærer."

5. Turbiner - Whale Fin

Finnene til Humpback Whales har humpete, uregelmessige utseende kanter kjent som tubercles. Tubercles har vist seg å muliggjøre mye større væskedynamikk enn glatte kanter.

Tegning inspirasjon fra de uregelmessig formede finner av disse gigantiske hvalene, selskaper som WhalePower og andre har utviklet "tubercle" -blad for bruk i vifter og turbiner opererer med mye større effektivitet enn tradisjonelle blad.

6. Badedrakter - Shark Skin

Haken på en hai består av tusenvis og tusenvis av overlappende skalaer kjent som "dental denticles". Disse dentiklene forstyrrer dannelsen av turbulente hvirvler av vann, og tillater haien å effektivere og raskt bevege seg gjennom vannet.

I 2008 OL, Michael Phelps og andre svømmere kjente kjære drakter med et stoff designet for å etterligne hai skinn og etterfølgende forstørret mange eksisterende verdensrekorder. Selv om slike drakter er nå forbudt i svømmingskonkurranser, brukes ideen om å etterligne en hajens tannpinner i dag på båtskrog for å forbedre effektiviteten.

7. Bio-batterier - menneskekroppen

Menneskekroppen skaper energi gjennom kjemisk reaksjon kjent som metabolisme. Når en person bruker karbohydrater eller sukker, bryter enzymene i kroppen ned glukosen og frigjør energi. Forskere arbeider nå for å skape batterier som går på organiske forbindelser som sukker for å generere energi: et bio-batteri.

Forskere ved flere universiteter, samt hos selskaper som Sony, har jobbet for den bedre delen av det siste tiåret for å skape et kommersielt levedyktig bio-batteri. I 2007 utviklet Sony vellykket en biobatteriprototype som benyttet enzymer for å skape en tilstrekkelig energiutgang (50mW) for å drive en Walkman.

8. Syntetisk materiale - GM Spider Silk

Silken laget av edderkopper for å veve sine webs er et naturlig forekommende supermateriale. Fordi edderkopper er territoriale og kannibalistiske i naturen, har "harvesting" edderkoppsilke aldri vært kommersielt levedyktig, og selv når de er oppnådd, er de enkelte trådene av edderkoppsilke så fine at alle nye spinnesystemer måtte opprettes for å veve trådene sammen.

Imidlertid har en Emeryville, California-basert oppstart kalt Bolt Threads, tilsynelatende løst utfordringen ved å bruke genetisk utviklede mikroorganismer. Hvis teknologien viser seg å være levedyktig, kan potensielle brukstilfeller inkludere "kollisjonsbestendige vester, biologisk nedbrytbare vannflasker og fleksible bruddbjelker."

9. Vanntette materialer - Butterfly Wings

I 2013 utviklet et team av MIT-ingeniører det som er beskrevet som det mest vannavstøtende materialet som noen gang har laget. Deres design har et materiale med små silikonrygger som etterligner mønstrene som finnes på vingene i Morpho-sommerfuglen.

Materialet er så effektivt at ved superkjøltemperaturer sprang vann av overflaten raskere enn det kunne fryse, noe som tyder på potensielle bruksområder for teknologien på flyvinger og turbiner i tillegg til vannavstøtende klær.

10. Limbånd - Gecko Toes

Foten på en gecko er svært klebrig på grunn av deres "grupper av lange, tynne spatelformede strukturer kalt setae som øker overflaten og forsterker svake elektriske attraksjoner mellom tærne og overflaten."

En gruppe forskere ved Stanford University utviklet nylig et kunstig klebemateriale basert på disse konseptene som med hell tillot en gradstudent å skalere en glassvegg ved å bruke to håndlagde pads laget av materialet. Bortsett fra klatrevegg som Spiderman, har teknologien potensielle bruksområder i produksjonsindustrien som erstatter eksisterende systemer som bruker sugekraft eller kjemiske lim .

Redaktørens notat: Dette innlegget er skrevet for Hongkiat.com av Andrew Armstrong . Andrew er en teknologi entusiast og digital markedsføring rådgiver basert i San Francisco Bay Area. Han bor i San Mateo, California med sin kone og unge sønn. Du kan nå ham på Twitter.

Nå Les: 15 Eksempler på hvordan teknologi innoverer mote