Tradycyjnie technologię i naturę postrzegano jako przeciwstawne siły – technologia często była sposobem na tworzenie obiektów lub energii, które naturalnie nie występują w naszym środowisku. Jednak nowe podejścia do rozwoju produktów i technologii, takie jak biomimikra i projektowanie generatywne, udowodniły, że jest inaczej.
Projektowanie generatywne to podejście do projektowania i projektowania produktu cyfrowego lub fizycznego (strony internetowej, obrazu, melodii, modelu architektonicznego, detalu, animacji itp.), w którym osoba deleguje część procesów technologiom i platformom komputerowym. Symulując tysiące odmian przy użyciu zaawansowanych obliczeń, proces naśladuje naturalny proces ewolucji.
Jeff Kowalski, dyrektor ds. technologii w Autodesk, opisuje proces projektowania generatywnego:
„Algorytmy uczenia maszynowego na komputerach mogą teraz odkrywać wzorce właściwe milionom modeli 3D i tworzyć taksonomie bez kierownictwa i interwencji człowieka.” Biomimikra to „podejście do innowacji”, które dąży do trwałych rozwiązań ludzkich problemów poprzez naśladowanie sprawdzonych wzorców i strategii natury .”
Poniżej przyglądamy się 10 imponującym przykładom technologii inspirowanej naturą, które wykorzystują koncepcje biomimikry i/lub projektowania generatywnego.
1. Leki i szczepionki - jeżowiec
Australijscy badacze odtworzyli sposób, w jaki jeżowce budują wokół siebie twardą skorupę zewnętrzną, aby chronić białka i szczepionki przed zmianami temperatury otoczenia.
Ten chemiczny proces tworzenia warstwy ochronnej jest szczególnie przydatny w przypadku leków dystrybuowanych w krajach o słabym transporcie lub systemach chłodniczych.
2. Narodowe Centrum Wodne, Pekin – konstrukcja bąbelkowa
Słynne centrum pływania i nurkowania z Letnich Igrzysk Olimpijskich 2008 w Chinach ma niepowtarzalny wygląd, składający się z setek wytłaczanych bąbelków, które wyglądają chaotycznie.
Jednakże ten wzór bąbelków nie jest wcale przypadkowy, lecz opiera się na precyzyjnych geometriach występujących w układach naturalnych, takich jak komórki, struktury molekularne i kryształy. Odwzorowanie istniejących wzorów z natury skutkuje najbardziej efektywnym renderowaniem przestrzeni 3D.
3. Singapurskie teatry Esplanade – cyweta Durian
Położone na równiku w bardzo gorącym klimacie teatry Esplanade w Singapurze mają naprawdę wyjątkowy wystrój ze szklanym dachem, który został zapożyczony z lokalnego cywety owocowej Durian.
System setek trójkątnych paneli aluminiowych nachyla się pod kątem w stronę słońca, chroniąc kompleks przed ciepłem i bezpośrednim działaniem promieni słonecznych, jednocześnie zapewniając wewnętrznym światłom naturalne światło.
4. Miksery - Calla
Dośrodkowe spirale kalii były inspiracją dla technologii przemysłowego mieszania wody opracowanej przez Pax Scientific. Naturalny wygląd kalii jest idealny ze względu na jej zdolność do wspomagania przepływu wody.
Technologia zastosowana w mikserze umożliwia „rozprowadzenie 10 milionów galonów w tej samej przestrzeni energetycznej, co trzy 100-watowe żarówki”.
5. Turbiny - płetwa wieloryba
Płetwy humbaków mają wyboiste, postrzępione krawędzie zwane guzkami. Wykazano, że guzki zapewniają znacznie większą dynamikę płynów niż płetwy o gładkich krawędziach.
Czerpiąc z postrzępionych płetw tych gigantycznych wielorybów, firmy takie jak WhalePower i inne opracowały łopatki „guzkowe” do stosowania w wentylatorach i turbinach ze znacznie większą wydajnością niż łopatki tradycyjne.
6. Stroje kąpielowe – skóra rekina
Skóra rekina składa się z tysięcy nakładających się na siebie łusek zwanych „zębami skórnymi”. Zęby te zakłócają powstawanie turbulentnych wirów w wodzie i pozwalają rekinowi sprawniej i szybciej poruszać się po wodzie.
Na Igrzyskach Olimpijskich w 2008 roku Michael Phelps i inni pływacy z powodzeniem nosili kostiumy wykonane z materiału imitującego skórę rekina, co później przyćmiło wiele istniejących rekordów świata. Chociaż takie kostiumy są obecnie zakazane na zawodach pływackich. Pomysł imitowania zębów rekina jest dziś stosowany na kadłubach łodzi w celu poprawy wydajności.
7. Biobaterie - organizm ludzki
Organizm ludzki wytwarza energię w wyniku reakcji chemicznej zwanej metabolizmem. Kiedy dana osoba spożywa węglowodany lub cukry, enzymy w organizmie rozkładają glukozę i uwalniają energię. Naukowcy pracują obecnie nad stworzeniem baterii wykorzystujących związki organiczne, takie jak cukier, do produkcji energii: biobaterie.
Naukowcy z kilku uniwersytetów, a także korporacji takich jak Sony, przez większą część ostatniej dekady pracowali nad stworzeniem opłacalnej komercyjnie biobaterii. W 2007 roku firmie Sony udało się opracować prototyp bioaktywnej baterii, w której wykorzystano enzymy do wytworzenia energii (50 mW) wystarczającej do zasilania odtwarzacza Walkman.
8. Materiał syntetyczny - jedwab pajęczy
Jedwab, stworzony przez pająki do tkania sieci, jest naturalnym supermateriałem. Ponieważ pająki mają charakter terytorialny i kanibalizm, „zbieranie” pająków jedwabnych nigdy nie było opłacalne z komercyjnego punktu widzenia. I nawet raz uzyskane poszczególne pasma pajęczego jedwabiu są tak wyjątkowe i niesamowite, że trzeba by stworzyć całe nowe systemy technologiczne, aby je splatać.
Jednak startup Bolt Threads z siedzibą w Emeryville w Kalifornii rzekomo rozwiązał problem, wykorzystując genetycznie zmodyfikowane mikroorganizmy.
Jeśli technologia okaże się opłacalna, potencjalne zastosowania mogą obejmować „kamizelki kuloodporne, biodegradowalne butelki na wodę i elastyczne wiszące liny”.
9. Materiały wodoodporne - skrzydła motyla
W 2013 roku zespół inżynierów z MIT opracował materiał, który został opisany jako najbardziej wodoodporny materiał w historii ludzkości. Ich konstrukcja obejmuje materiał z drobnymi silikonowymi prążkami, które naśladują wzory występujące na skrzydłach motyla Morpho.
Materiał jest tak skuteczny, że w temperaturach przechłodzenia woda odbija się od powierzchni szybciej, niż może zamarznąć, co wskazuje na potencjalne zastosowania tej technologii w skrzydłach i turbinach samolotów, a także w wodoodpornej odzieży.
10. Taśma klejąca - Palce Gekko
Stopy gekonów są wyjątkowo lepkie ze względu na ich „grupy długich, cienkich, przypominających ostrza struktur zwanych szczecinami, które zwiększają powierzchnię i wzmacniają słabe właściwości elektryczne między palcami a powierzchnią”.
W oparciu o te koncepcje zespół naukowców z Uniwersytetu Stanforda opracował niedawno sztuczny materiał klejący, który pozwolił uczniowi pokonać szklaną ścianę za pomocą dwóch podkładek wykonanych z tego materiału. Oprócz właściwości wspinaczkowych podobnych do Spider-Mana, technologia ta ma potencjalne zastosowania w przemyśle wytwórczym. Zastąpi istniejące systemy wykorzystujące siłę ssania lub kleje chemiczne.
