Технология и природа традиционно рассматривались как противостоящие силы — технология часто была средством создания объектов или энергий, которые естественным образом не происходят в нашей окружающей среде. Однако новые подходы к разработке продуктов и технологий, такие как биомимикрия и генеративный дизайн, доказали обратное.
Генеративный дизайн — подход к проектированию и дизайну цифрового или физического продукта (сайт, изображение, мелодия, архитектурная модель, деталь, анимация и т.д.), при котором человек делегирует часть процессов компьютерным технологиям и платформам. Моделируя тысячи вариаций с использованием мощных вычислений, этот процесс имитирует естественный процесс эволюции.
Джефф Ковальский, главный технический директор Autodesk, описывает генеративный процесс проектирования:
«Алгоритмы машинного обучения на компьютерах теперь могут обнаруживать шаблоны, присущие миллионам 3D-моделей, и создавать таксономии без направления или вмешательства людей».Биомимикрия — это «подход к инновациям» которая стремится к устойчивым решениям человеческих проблем, подражая моделям и стратегиям природы, проверенным временем ».
Ниже мы рассмотрим 10 эпических примеров вдохновленной природой технологии, в которой используются эти концепции биомимикрии и / или генеративного дизайна.
1. Наркотики и вакцины — морской еж
Австралийские исследователи воспроизвели способ, которым морские ежи строят жесткую внешнюю оболочку вокруг себя для защиты белков и вакцин от изменений окружающей температуры.
Этот химический процесс создания защитного слоя особенно полезен для таких разработок, как лекарства, которые распространяются в странах с плохими системами транспортировки или охлаждения.
2. Национальный водный центр, Пекин — структура пузырьков
Знаменитый плавательный и дайвинг-центр с летних Олимпийских игр 2008 года в Китае имеет уникальную внешность, состоящую из сотен экструдированных пузырьков, которые кажутся хаотичными.
Однако эта картина пузырьков вовсе не случайна, она основана на точной геометрии, обнаруженной в природных системах, таких как клетки, молекулярные структуры и кристаллы. Воспроизведение существующих шаблонов природы приводит к наиболее эффективному отображению трехмерного пространства.
3. Сингапурские театры Эспланады — Дуриан цибетиновый
Расположенные на экваторе в очень жарком климате, театры Esplanade в Сингапуре имеют поистине уникальный дизайн с крышей из стекла, который был позаимствован у местных плодов Дуриан цибетиновый.
Система из сотен алюминиевых панелей с треугольной формой наклоняется под углом к солнцу, защищая комплекс от тепла и прямого солнечного света, при этом все еще обеспечивая внутреннее пространство естественным светом.
4. Миксеры — Калла
Центростремительные спирали каллы послужили источником вдохновения для промышленной технологии смешивания воды, разработанной Pax Scientific. Естественный дизайн каллы идеально подходит для его способности поддерживать поток воды.
Соответствующая технология миксера может похвастаться возможностью «распространять 10 миллионов галлонов с тем же энергетическим пространством, что и три 100-ваттные лампочки».
5. Турбины — китовый плавник
Плавники горбатых китов имеют ухабистые, неровные края, известные как бугорки. Было доказано, что туберклеры обеспечивают гораздо большую динамику жидкости, чем плавники с гладким краем.
Опираясь на неровные плавники этих гигантских китов, такие компании, как WhalePower и другие, разработали «бугорковые» лопасти для использования в вентиляторах и турбинах с гораздо большей эффективностью, чем традиционные лопасти.
6. Купальники — кожа акулы
Кожа акулы состоит из тысяч перекрывающихся чешуек, известных как «дермальные зубчики». Эти зубчики нарушают образование турбулентных завихрений воды и позволяют акуле более эффективно и быстро перемещаться по воде.
В Олимпийских играх 2008 года Майкл Фелпс и другие пловцы удачно носили костюмы с изображением ткани, призванной имитировать шкуры акулы и впоследствии затмили многие существующие мировые рекорды. Хотя такие костюмы теперь запрещены на соревнованиях по плаванию. Идея имитировать зубчики акулы сегодня используется на корпусах лодок для повышения эффективности.
7. Био-батареи — человеческое тело
Человеческое тело создает энергию через химическую реакцию, известную как метаболизм. Когда человек потребляет углеводы или сахара, ферменты в организме разрушают глюкозу и выделяют энергию. Ученые теперь работают над созданием батарей, которые работают на органических соединениях, таких как сахар, для получения энергии: био-батареи.
Исследователи из нескольких университетов, а также в таких корпорациях, как Sony, работали в течение большей части последнего десятилетия, чтобы создать коммерчески жизнеспособную био-батарею. В 2007 году Sony успешно разработала прототип биоактивных батарей, в котором использовались ферменты для создания достаточной энергии (50 мВт) для питания Walkman.
8. Синтетический материал — шелк паука
Шелк, созданный пауками для плетения их сетей, является естественным суперматериалом. Поскольку пауки являются территориальными и каннибалистическими по своей природе, «сбор урожая» шелкового паука никогда не был коммерчески жизнеспособным. И даже однажды полученные, отдельные нити паутинного шелка настолько уникальны и сверхъестественны, что нужно было бы создать целые новые технологические системы, чтобы сплести нити вместе.
Тем не менее, основанный в Эмеривилле, штат Калифорния, стартап под названием Bolt Threads, предположительно, решил проблему, используя генетически модифицированные микроорганизмы.
Если технология окажется жизнеспособной, потенциальные варианты использования могут включать «пуленепробиваемые жилеты, биоразлагаемые бутылки с водой и гибкие подвесные канатные тросы».
9. Водонепроницаемые материалы — крылья бабочки
В 2013 году команда инженеров MIT разработала то, что было описано как самый водоотталкивающий материал в истории человечества. Их дизайн имеет материал с крошечными кремниевыми хребтами, которые имитируют узоры, найденные на крыльях бабочки Морфо.
Материал настолько эффективен, что при температурах переохлаждения вода отскакивает от поверхности быстрее, чем она может замерзнуть, что указывает на потенциальные возможности применения технологии на крыльях самолетов и турбинах в дополнение к водостойкой одежде.
10. Клейкая лента — пальцы Гекко
Ноги геккона исключительно липкие из-за их «групп длинных тонких лопаточных структур, называемых щетинками, которые увеличивают площадь поверхности и усиливают слабые электрические свойства между пальцами и поверхностью».
Группа исследователей из Стэнфордского университета недавно разработала искусственный адгезивный материал, основанный на этих концепциях, который позволил студенту покорить стеклянную стену, используя две ручные подушечки, изготовленные из материала. Помимо скалолазающих свойств, как у человека-паука, технология имеет потенциальные применения в обрабатывающей промышленности. Она заменит существующие системы, которые используют мощность всасывания или химические адгезивы.
