La tecnologia e la natura sono state tradizionalmente viste come forze opposte: la tecnologia è stata spesso un mezzo per creare oggetti o energie che non si trovano naturalmente nel nostro ambiente. Tuttavia, nuovi approcci allo sviluppo di prodotti e tecnologie, come la biomimetica e la progettazione generativa, hanno dimostrato il contrario.
Il design generativo è un approccio alla progettazione e alla progettazione di un prodotto digitale o fisico (sito web, immagine, melodia, modello architettonico, dettaglio, animazione, ecc.), in cui una persona delega parte dei processi a tecnologie e piattaforme informatiche. Simulando migliaia di variazioni utilizzando potenti computer, il processo imita il naturale processo di evoluzione.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer di Autodesk, descrive il processo di progettazione generativa:
“Gli algoritmi di apprendimento automatico sui computer possono ora scoprire modelli inerenti a milioni di modelli 3D e creare tassonomie senza la direzione o l’intervento umano”. ."
Di seguito esaminiamo 10 esempi epici di tecnologia ispirata alla natura che utilizzano questi concetti di biomimetica e/o design generativo.
1. Farmaci e vaccini - ricci di mare
Ricercatori australiani hanno replicato il modo in cui i ricci di mare costruiscono attorno a sé un guscio esterno resistente per proteggere proteine e vaccini dai cambiamenti della temperatura ambiente.
Questo processo chimico di creazione di uno strato protettivo è particolarmente utile per sviluppi come i farmaci distribuiti in paesi con scarsi sistemi di trasporto o refrigerazione.
2. Centro acquatico nazionale, Pechino - struttura a bolle
Il famoso centro di nuoto e tuffi delle Olimpiadi estive del 2008 in Cina ha un aspetto unico costituito da centinaia di bolle estruse che appaiono caotiche.
Tuttavia, questo schema di bolle non è affatto casuale, ma si basa su geometrie precise presenti nei sistemi naturali come cellule, strutture molecolari e cristalli. La riproduzione di modelli esistenti dalla natura si traduce nel rendering più efficiente dello spazio 3D.
3. Teatri Esplanade di Singapore - Zibetto Durian
Situati sull'equatore in un clima molto caldo, i teatri Esplanade di Singapore hanno un design davvero unico con un tetto in vetro, preso in prestito dal frutto locale Durian zibetto.
Un sistema di centinaia di pannelli in alluminio di forma triangolare si inclina obliquamente verso il sole, proteggendo il complesso dal calore e dalla luce solare diretta pur fornendo luce naturale agli spazi interni.
4. Miscelatori - Calla
Le spirali centripete delle calle sono state l'ispirazione per la tecnologia industriale di miscelazione dell'acqua sviluppata da Pax Scientific. Il design naturale della calla è perfetto per la sua capacità di sostenere il flusso dell'acqua.
La tecnologia associata al mixer vanta la capacità di "distribuire 10 milioni di galloni nello stesso spazio energetico di tre lampadine da 100 watt".
5. Turbine: pinna di balena
Le pinne delle megattere hanno bordi irregolari e frastagliati noti come cuspidi. È stato dimostrato che i tubercoli forniscono una dinamica dei fluidi molto maggiore rispetto alle pinne dai bordi lisci.
Basandosi sulle pinne frastagliate di queste balene giganti, aziende come WhalePower e altre hanno sviluppato pale "tubercolari" da utilizzare in ventilatori e turbine con un'efficienza molto maggiore rispetto alle pale tradizionali.
6. Costumi da bagno: pelle di squalo
La pelle dello squalo è composta da migliaia di scaglie sovrapposte note come "denticoli dermici". Questi denti interrompono la formazione di vortici turbolenti nell'acqua e consentono allo squalo di muoversi nell'acqua in modo più efficiente e rapido.
Nelle Olimpiadi del 2008, Michael Phelps e altri nuotatori hanno indossato con successo tute realizzate con tessuti progettati per imitare le pelli di squalo e successivamente hanno eclissato molti record mondiali esistenti. Sebbene tali costumi siano ora vietati nelle gare di nuoto. L'idea di imitare i denti di squalo viene oggi utilizzata sugli scafi delle barche per migliorarne l'efficienza.
7. Biobatterie: il corpo umano
Il corpo umano crea energia attraverso una reazione chimica nota come metabolismo. Quando una persona consuma carboidrati o zuccheri, gli enzimi nel corpo scompongono il glucosio e rilasciano energia. Gli scienziati stanno ora lavorando per creare batterie che funzionano con composti organici come lo zucchero per produrre energia: le biobatterie.
Ricercatori di diverse università, nonché aziende come Sony, hanno lavorato per gran parte dell’ultimo decennio per creare una biobatteria commercialmente valida. Nel 2007, Sony ha sviluppato con successo un prototipo di batteria bioattiva che utilizzava enzimi per creare energia sufficiente (50 mW) per alimentare un Walkman.
8. Materiale sintetico: seta di ragno
Creata dai ragni per tessere le loro tele, la seta è un supermateriale naturale. Poiché i ragni sono di natura territoriale e cannibale, la "raccolta" del ragno di seta non è mai stata commercialmente fattibile. E anche una volta ottenuti, i singoli fili di seta del ragno sono così unici e inquietanti che dovrebbero essere creati interi nuovi sistemi tecnologici per intrecciare i fili insieme.
Tuttavia, una startup con sede a Emeryville, in California, chiamata Bolt Threads, avrebbe risolto il problema utilizzando microrganismi geneticamente modificati.
Se la tecnologia si rivelasse fattibile, i potenziali usi potrebbero includere “giubbotti antiproiettile, bottiglie d’acqua biodegradabili e corde flessibili per appendere”.
9. Materiali impermeabili: ali di farfalla
Nel 2013, un team di ingegneri del MIT ha sviluppato quello che è stato descritto come il materiale più idrorepellente della storia umana. Il loro design presenta un materiale con minuscole creste di silicio che imitano i motivi che si trovano sulle ali della farfalla Morpho.
Il materiale è così efficace che a temperature di sottoraffreddamento, l’acqua rimbalza su una superficie più velocemente di quanto possa congelare, indicando potenziali applicazioni per la tecnologia sulle ali e sulle turbine degli aerei, oltre agli indumenti resistenti all’acqua.
10. Nastro adesivo - Dita di Gekko
I piedi del geco sono eccezionalmente appiccicosi a causa dei loro "gruppi di strutture lunghe e sottili simili a lame chiamate setole, che aumentano la superficie e amplificano le deboli proprietà elettriche tra le dita dei piedi e la superficie".
Un team di ricercatori dell'Università di Stanford ha recentemente sviluppato un materiale adesivo artificiale basato su questi concetti che ha permesso a uno studente di conquistare una parete di vetro utilizzando due cuscinetti realizzati con questo materiale. Oltre alle sue proprietà di arrampicata simili a quelle di Spider-Man, la tecnologia ha potenziali applicazioni nell’industria manifatturiera. Sostituirà i sistemi esistenti che utilizzano la potenza di aspirazione o adesivi chimici.
