Technologie und Natur wurden traditionell als gegensätzliche Kräfte betrachtet – Technologie war oft ein Mittel zur Schaffung von Objekten oder Energien, die in unserer Umwelt nicht natürlich vorkommen. Neue Ansätze zur Produkt- und Technologieentwicklung wie Biomimikry und generatives Design haben jedoch das Gegenteil bewiesen.
Generatives Design ist ein Ansatz zur Gestaltung und Gestaltung eines digitalen oder physischen Produkts (Website, Bild, Melodie, Architekturmodell, Detail, Animation usw.), bei dem eine Person einen Teil der Prozesse an Computertechnologien und -plattformen delegiert. Durch die Simulation Tausender Variationen mithilfe leistungsstarker Computer ahmt der Prozess den natürlichen Evolutionsprozess nach.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer bei Autodesk, beschreibt den generativen Designprozess:
„Maschinelle Lernalgorithmen auf Computern können jetzt Muster erkennen, die Millionen von 3D-Modellen innewohnen, und Taxonomien ohne menschliche Anleitung oder Intervention erstellen.“ Biomimikry ist ein „Innovationsansatz“, der nach nachhaltigen Lösungen für menschliche Probleme strebt, indem er bewährte Muster und Strategien der Natur nachahmt ."
Im Folgenden sehen wir uns 10 epische Beispiele für von der Natur inspirierte Technologie an, die diese Konzepte der Biomimikry und/oder des generativen Designs nutzen.
1. Medikamente und Impfstoffe – Seeigel
Australische Forscher haben die Art und Weise nachgeahmt, wie Seeigel eine robuste Außenhülle um sich herum aufbauen, um Proteine und Impfstoffe vor Änderungen der Umgebungstemperatur zu schützen.
Dieser chemische Prozess zur Bildung einer Schutzschicht ist besonders nützlich für Entwicklungen wie Medikamente, die in Ländern mit schlechten Transport- oder Kühlsystemen vertrieben werden.
2. National Aquatic Center, Peking – Blasenstruktur
Das berühmte Schwimm- und Tauchzentrum der Olympischen Sommerspiele 2008 in China hat ein einzigartiges Erscheinungsbild, das aus Hunderten extrudierter Blasen besteht, die chaotisch wirken.
Dieses Blasenmuster ist jedoch keineswegs zufällig, sondern basiert auf präzisen Geometrien, die in natürlichen Systemen wie Zellen, Molekülstrukturen und Kristallen zu finden sind. Die Reproduktion vorhandener Muster aus der Natur führt zu der effizientesten Darstellung des 3D-Raums.
3. Singapore Esplanade Theatres – Durian-Zibet
Die Esplanade-Theater in Singapur liegen am Äquator in einem sehr heißen Klima und haben ein wirklich einzigartiges Design mit einem Glasdach, das der lokalen Frucht Durian-Zibet entlehnt ist.
Ein System aus Hunderten von dreieckigen Aluminiumpaneelen neigt sich schräg zur Sonne und schützt den Komplex vor Hitze und direkter Sonneneinstrahlung, versorgt die Innenräume aber dennoch mit natürlichem Licht.
4. Mixer - Calla
Die zentripetalen Spiralen von Calla-Lilien waren die Inspiration für die von Pax Scientific entwickelte industrielle Wassermischtechnologie. Das natürliche Design der Calla-Lilie ist perfekt für ihre Fähigkeit, den Wasserfluss zu unterstützen.
Die zugehörige Technologie des Mixers verfügt über die Fähigkeit, „10 Millionen Gallonen im gleichen Energieraum wie drei 100-Watt-Glühbirnen zu verteilen“.
5. Turbinen - Walflosse
Die Flossen von Buckelwalen haben holprige, gezackte Kanten, die als Höcker bekannt sind. Es hat sich gezeigt, dass Tuberkelflossen eine viel größere Flüssigkeitsdynamik bieten als glattkantige Flossen.
Basierend auf den gezackten Flossen dieser Riesenwale haben Unternehmen wie WhalePower und andere „Tuberkel“-Schaufeln für den Einsatz in Ventilatoren und Turbinen mit viel höherer Effizienz als herkömmliche Schaufeln entwickelt.
6. Badebekleidung – Haifischhaut
Haifischhaut besteht aus Tausenden überlappender Schuppen, die als „Hautzähnchen“ bekannt sind. Diese Zähne stören die Bildung turbulenter Wirbel im Wasser und ermöglichen es dem Hai, sich effizienter und schneller durch das Wasser zu bewegen.
Bei den Olympischen Spielen 2008 trugen Michael Phelps und andere Schwimmer erfolgreich Anzüge aus Stoffen, die Haifischhäute imitierten, und stellten anschließend viele bestehende Weltrekorde in den Schatten. Allerdings sind solche Anzüge mittlerweile bei Schwimmwettkämpfen verboten. Die Idee, Haifischzähne zu imitieren, wird heute bei Bootsrümpfen zur Verbesserung der Effizienz eingesetzt.
7. Biobatterien – der menschliche Körper
Der menschliche Körper erzeugt Energie durch eine chemische Reaktion, die als Stoffwechsel bezeichnet wird. Wenn eine Person Kohlenhydrate oder Zucker zu sich nimmt, bauen Enzyme im Körper die Glukose ab und setzen Energie frei. Wissenschaftler arbeiten derzeit an der Entwicklung von Batterien, die mit organischen Verbindungen wie Zucker betrieben werden, um Energie zu erzeugen: Biobatterien.
Forscher mehrerer Universitäten sowie Unternehmen wie Sony haben im letzten Jahrzehnt größtenteils daran gearbeitet, eine kommerziell nutzbare Biobatterie zu entwickeln. Im Jahr 2007 entwickelte Sony erfolgreich einen Prototyp einer bioaktiven Batterie, der mithilfe von Enzymen genügend Energie (50 mW) für den Betrieb eines Walkman erzeugte.
8. Synthetisches Material – Spinnenseide
Seide wurde von Spinnen zum Weben ihrer Netze hergestellt und ist ein natürliches Supermaterial. Da Spinnen von Natur aus territorial und kannibalisch sind, war das „Ernten“ der Seidenspinne nie kommerziell rentabel. Und selbst wenn sie einmal gewonnen wurden, sind die einzelnen Stränge der Spinnenseide so einzigartig und unheimlich, dass völlig neue technologische Systeme geschaffen werden müssten, um die Stränge miteinander zu verweben.
Ein in Emeryville, Kalifornien ansässiges Startup namens Bolt Threads hat das Problem jedoch angeblich durch den Einsatz gentechnisch veränderter Mikroorganismen gelöst.
Wenn sich die Technologie als realisierbar erweist, könnten mögliche Anwendungen unter anderem „kugelsichere Westen, biologisch abbaubare Wasserflaschen und flexible Hängeseile“ umfassen.
9. Wasserdichte Materialien – Schmetterlingsflügel
Im Jahr 2013 entwickelte ein Team von MIT-Ingenieuren das Material, das als das wasserabweisendste Material der Menschheitsgeschichte bezeichnet wurde. Ihr Design besteht aus einem Material mit winzigen Silikonrippen, die die Muster auf den Flügeln des Morpho-Schmetterlings nachahmen.
Das Material ist so effektiv, dass Wasser bei Unterkühlungstemperaturen schneller von einer Oberfläche abprallt, als es gefrieren kann, was auf mögliche Anwendungen der Technologie auf Flugzeugflügeln und Turbinen sowie auf wasserabweisende Kleidung hinweist.
10. Klebeband – Gekko-Finger
Geckofüße sind aufgrund ihrer „Gruppen langer, dünner, klingenartiger Strukturen, sogenannte Setae, die die Oberfläche vergrößern und schwache elektrische Eigenschaften zwischen den Zehen und der Oberfläche verstärken, außergewöhnlich klebrig.“
Ein Forscherteam der Stanford University hat kürzlich auf der Grundlage dieser Konzepte ein künstliches Klebematerial entwickelt, das es einem Studenten ermöglichte, eine Glaswand mit zwei aus dem Material hergestellten Handpads zu überwinden. Über die Spider-Man-ähnlichen Klettereigenschaften hinaus bietet die Technologie potenzielle Anwendungen in der Fertigungsindustrie. Es wird bestehende Systeme ersetzen, die Saugkraft oder chemische Klebstoffe verwenden.
