10 példa arra, hogy a természet hogyan befolyásolta a modern technológiát

A technológiát és a természetet hagyományosan ellentétes erőknek tekintették – a technológia gyakran olyan tárgyak vagy energiák létrehozásának eszköze, amelyek természetesen nem fordulnak elő környezetünkben. A termék- és technológiafejlesztés új megközelítései, például a biomimikri és a generatív tervezés azonban ennek ellenkezőjét bizonyították.

A generatív tervezés egy digitális vagy fizikai termék (weboldal, kép, dallam, építészeti modell, részlet, animáció stb.) tervezésének és tervezésének megközelítése, amelyben egy személy a folyamatok egy részét számítógépes technológiákra és platformokra delegálja. Azáltal, hogy több ezer variációt szimulálunk nagy teljesítményű számítástechnikával, a folyamat az evolúció természetes folyamatát utánozza.

Jeff Kowalski, az Autodesk technológiai igazgatója leírja a generatív tervezési folyamatot:

„A számítógépeken működő gépi tanulási algoritmusok ma már több millió 3D-s modellben rejlő mintákat fedezhetnek fel, és taxonómiákat hozhatnak létre emberi irányítás vagy beavatkozás nélkül.” A biomimikri az „innováció megközelítése”, amely az emberi problémák fenntartható megoldására törekszik a természet bevált mintáinak és stratégiáinak emulálásával. ."

Az alábbiakban a természet által ihletett technológia 10 epikus példáját nézzük meg, amelyek a biomimikri és/vagy a generatív tervezés ezen koncepcióit alkalmazzák.

1. Gyógyszerek és oltások – tengeri sün

Ausztrál kutatók megismételték, ahogy a tengeri sünök kemény külső héjat építenek maguk köré, hogy megvédjék a fehérjéket és a vakcinákat a környezeti hőmérséklet változásaitól.

Ez a védőréteg létrehozásának kémiai folyamata különösen hasznos olyan fejlesztéseknél, mint például a rossz közlekedési vagy hűtőrendszerrel rendelkező országokban forgalmazott gyógyszerek.

2. Nemzeti Vízi Központ, Peking - buborék szerkezet

A 2008-as kínai nyári olimpiai játékok híres úszó- és búvárközpontja egyedülálló megjelenésű, több száz extrudált buborékból áll, amelyek kaotikusnak tűnnek.

Ez a buborékmintázat azonban egyáltalán nem véletlenszerű, hanem a természetes rendszerekben, például sejtekben, molekulaszerkezetekben és kristályokban található pontos geometriákon alapul. A természetből származó meglévő minták reprodukálása a 3D tér leghatékonyabb megjelenítését eredményezi.

3. Singapore Esplanade Theaters – Durian civet

Az Egyenlítőn, nagyon meleg éghajlaton elhelyezkedő szingapúri Esplanade színházak igazán egyedi dizájnnal és üvegtetővel rendelkeznek, amelyet a helyi gyümölcs Durian cibettől kölcsönöztek.

A több száz háromszög alakú alumínium panelből álló rendszer a nap felé szögben döntve megvédi a komplexumot a hőtől és a közvetlen napfénytől, miközben természetes fényt biztosít a belső terek számára.

4. Keverők - Calla

A calla liliomok centripetális spiráljai a Pax Scientific által kifejlesztett ipari vízkeverési technológia inspirációi. A calla liliom természetes kialakítása tökéletes a vízáramlás támogatására.

A keverőhöz kapcsolódó technológia azzal büszkélkedhet, hogy „10 millió gallont oszt el ugyanabban az energiatérben, mint három 100 wattos izzó”.

5. Turbinák - bálnauszony

A púpos bálnák uszonyainak göröngyös, szaggatott szélei vannak, amelyeket csúcsnak neveznek. Kimutatták, hogy a gumók sokkal nagyobb folyadékdinamikát biztosítanak, mint a sima szélű uszonyok.

Ezeknek az óriási bálnáknak egyenetlen uszonyaira támaszkodva, a WhalePower és mások olyan "tubercle" lapátokat fejlesztettek ki, amelyek a hagyományos lapátoknál sokkal nagyobb hatékonysággal használhatók ventilátorokban és turbinákban.

6. Fürdőruha - cápabőr

A cápa bőre több ezer egymást átfedő pikkelyből áll, amelyeket "dermális fogsorként" ismernek. Ezek a fogak megzavarják a turbulens örvények képződését a vízben, és lehetővé teszik a cápa számára, hogy hatékonyabban és gyorsabban mozogjon a vízben.

A 2008-as olimpián Michael Phelps és más úszók sikeresen viseltek cápabőrt utánzó szövetből készült öltönyöket, és ezt követően sok létező világrekordot megdöntöttek. Bár az ilyen öltönyök ma már tilosak az úszóversenyeken. A cápafogak utánzásának ötletét ma a csónaktesteken használják a hatékonyság javítása érdekében.

7. Bio-elemek – az emberi test

Az emberi test az anyagcserének nevezett kémiai reakció révén termel energiát. Amikor egy személy szénhidrátot vagy cukrot fogyaszt, a szervezetben lévő enzimek lebontják a glükózt és energiát szabadítanak fel. A tudósok most azon dolgoznak, hogy olyan elemeket hozzanak létre, amelyek szerves vegyületekkel, például cukorral működnek, hogy energiát termeljenek: bioakkumulátorokat.

Számos egyetem kutatói, valamint olyan vállalatok, mint például a Sony, az elmúlt évtized nagy részében dolgoztak egy kereskedelmileg életképes bioakkumulátor létrehozásán. 2007-ben a Sony sikeresen kifejlesztett egy bioaktív akkumulátor prototípust, amely enzimek segítségével elegendő energiát (50 mW) termelt a Walkman táplálásához.

8. Szintetikus anyag - pókselyem

A pókok által hálójuk szövésére létrehozott selyem természetes szuperanyag. Mivel a pókok területi és kannibál természetűek, a selyempók "betakarítása" kereskedelmileg soha nem volt életképes. A pók selyem egyes szálai pedig már egyszer is olyan egyediek és elképesztőek, hogy teljesen új technológiai rendszereket kellene létrehozni a szálak összefonásához.

A Bolt Threads nevű kaliforniai Emeryville-i startup azonban állítólag genetikailag módosított mikroorganizmusok felhasználásával oldotta meg a problémát.

Ha a technológia életképesnek bizonyul, a lehetséges felhasználási területek közé tartoznak a "golyóálló mellények, biológiailag lebomló vizes palackok és rugalmas akasztókötelek".

9. Vízálló anyagok - pillangószárnyak

2013-ban az MIT mérnökeiből álló csapat kifejlesztette az emberiség történetének legvíztaszítóbb anyagát. Kialakításukban apró szilíciumbordákkal ellátott anyag található, amelyek utánozzák a Morpho pillangó szárnyain található mintákat.

Az anyag olyannyira hatékony, hogy túlhűtési hőmérsékleten a víz gyorsabban pattan vissza a felületről, mint ahogy megfagyhat, jelezve a technológia potenciális alkalmazási lehetőségeit repülőgépszárnyakon és turbinákon, a vízálló ruházat mellett.

10. Ragasztószalag - Gekko ujjak

A gekkó lábak kivételesen ragacsosak a "hosszú, vékony pengeszerű struktúrák, az úgynevezett görgők miatt, amelyek növelik a felületet és felerősítik a lábujjak és a felület közötti gyenge elektromos tulajdonságokat".

A Stanford Egyetem kutatócsoportja a közelmúltban ezekre a koncepciókra alapozva kifejlesztett egy mesterséges ragasztóanyagot, amely lehetővé tette a hallgató számára, hogy meghódítson egy üvegfalat az anyagból készült két kézi pad segítségével. A Pókember-szerű hegymászó tulajdonságain túl a technológia potenciálisan alkalmazható a feldolgozóiparban is. Felváltja a meglévő rendszereket, amelyek szívóerőt vagy vegyi ragasztókat használnak.