Biomimicry Hvordan naturen inspirerede dagens teknologi
Teknologi og natur er traditionelt set betragtet som divergerende kræfter - teknologien har ofte været et middel til at skabe genstande eller energier, som ikke forekommer naturligt i vores omgivende miljø. Men nye tilgange til produkt og teknologiudvikling såsom biomimetik og generativt design er begyndt at vende den tendens.
Generativt design er processen med at tage rammen af en ide og oversætte den til et sæt regler, der så fortolkes af en computer med høj effekt. Ved at simulere tusindvis af variationer ved hjælp af højdrevet computing, denne proces efterligner den naturlige udviklingsproces.
Jeff Kowalski, Chief Technology Officer at Autodesk, beskriver den generative designproces, “Maskininlæringsalgoritmer i computere kan nu registrere mønstre iboende i millioner af 3D-modeller og generere taksonomier uden retning eller indgreb fra mennesker.” Biomimicry er “en tilgang til innovation, der søger bæredygtige løsninger på menneskelige udfordringer ved emulere naturens tidstestede mønstre og strategier.”
Nedenfor undersøger vi 10 episke eksempler på natur-inspireret teknologi, der udnytter disse begreber biomimicry og / eller generativ design.
1. Narkotika og vacciner - Sø Urchin
Australske forskere har gentaget den måde, hvorpå havkyllinger opbygger en hård ydre skal omkring sig selv for at beskytte lægemidler og vaccineproteiner mod ændringer i omgivende temperaturer.
Denne kemiske proces med at skabe et beskyttende lag er særlig nyttigt til anvendelser som medicin, der distribueres til lande med dårlige transport- eller kølesystemer.
2. National Aquatic Center, Beijing - Bubble Structure
Det ikoniske svømme- og dykkercenter fra 2008-sommeren i Kina har et et-of-a-kind eksteriør bestående af hundredvis af ekstruderede bobler i et tilsyneladende tilfældigt mønster.
Imidlertid er dette mønster af bobler slet ikke tilfældigt, det er i stedet baseret på den præcise geometri, der findes i naturlige systemer som celler, molekylære strukturer og krystaller. Replicere naturens eksisterende mønstre fører til den mest effektive opdeling af den tredimensionelle afstand.
3. Singapore Esplanade Teatre - Durian
Beliggende næsten på ækvator i et meget varmt klima, Esplanade Theatre i Singapore har et helt unikt glasskinnet tagdesign, der blev inspireret af den lokale Durian frugt.
Et system med hundredvis af trekantede aluminiumspaneler er vinklet baseret på solens retning, hvilket beskytter komplekset mod varme og direkte sollys, mens det stadig oversvømmes interiøret med naturligt lys.
4. Vandblandere - Calla Lillies
Calla Lily centripetal spiraler tjente som inspiration til den industrielle vandblandingsteknologi udviklet af Pax Scientific. Lilyens naturlige design er ideel til dets evne til at hjælpe vandstrømmen.
Den tilsvarende mixerteknologi kan prale af evnen til “at cirkulere 10 millioner gallon med det samme energiforsyning som tre 100 watt pærer.”
5. Turbines - Whale Fin
Flammerne i Humpback hvaler har humpede, uregelmæssige udseende kanter kendt som tubercles. Tubercles har vist sig at muliggøre meget større væskedynamik end glatte kanter.
Tegning inspiration fra de uregelmæssigt formede finner af disse store hvaler, virksomheder som WhalePower og andre har udviklet sig “tuberkelbakterier” Klinger til brug i ventilatorer og turbiner arbejder med langt større effektivitet end traditionelle knive.
6. Badetøj - Shark Skin
Hajens hud består af tusinder og tusindvis af overlappende skalaer kendt som “dental denticles”. Disse dentikler forstyrrer dannelsen af turbulente hvirvler af vand og giver hajen mere effektivt og hurtigt bevæger sig gennem vandet.
I OL 2008 spillede Michael Phelps og andre svømmere velhavende dragter med et stof designet til at efterligne en hajs skind og efterfølgende forstørrede mange eksisterende verdensrekorder. Selvom sådanne dragter nu er forbudt i svømningskonkurrencer, bruges ideen om at efterligne en hajs tandprop i dag i skibskrog for at forbedre effektiviteten.
7. Bio-batterier - Menneskekroppen
Menneskekroppen skaber energi gennem den kemiske reaktion kendt som metabolisme. Når en person bruger kulhydrater eller sukkerarter, bryder enzymerne i kroppen ned glukosen og frigiver energi. Forskere arbejder nu på at skabe batterier, der kører på organiske forbindelser som sukker til at generere energi: et bio-batteri.
Forskere fra flere universiteter samt hos virksomheder som Sony har arbejdet i det sidste årti for at skabe et kommercielt levedygtigt biobatteri. I 2007 udviklede Sony med succes en biobatteriprototype, der anvendte enzymer til at skabe en tilstrækkelig energiproduktion (50mW) til at drive en Walkman.
8. Syntetisk materiale - GM Spider Silk
Silken, der er skabt af edderkopper til at væve deres baner, er et naturligt forekommende supermateriale. Fordi edderkopper er territoriale og kannibalistiske i naturen, “høst” edderkoppesilke har aldrig været kommercielt levedygtig, og selv når de er opnået, er de enkelte trådspindesilke så fine, at hele nye spinningssystemer skulle skabes for at væve trådene sammen.
En Emeryville, Californien-baseret opstart, der hedder Bolt Threads, har imidlertid tilsyneladende løst udfordringen ved at anvende genetisk manipulerede mikroorganismer. Hvis teknologien viser sig at være levedygtig, kan potentielle anvendelsessager omfatte “skudtætte veste, bionedbrydelige vandflasker og fleksible brofjeder.”
9. Vandtætte materialer - Butterfly Wings
I 2013 udviklede et team af MIT-ingeniører hvad der er beskrevet som det mest vandafvisende materiale, der nogensinde er lavet. Deres design er udstyret med et materiale med små silikonerygger, der efterligner mønstrene, der findes på vingerne i Morpho-sommerfuglen.
Materialet er så effektivt, at ved superkooltemperaturer sprang vandet af overfladen hurtigere end det kunne fryse, hvilket tyder på potentielle anvendelser af teknologien på flyvinger og turbiner ud over vandtæt tøj.
10. Selvklæbende tape - Gecko Toes
Foden af en gecko er usædvanlig klæbrig på grund af deres “grupper af lange, tynde spatelformede strukturer kaldes setae der øger overfladearealet og forstærker svage elektriske attraktioner mellem tæerne og overfladen.”
En gruppe forskere ved Stanford University for nylig udviklet et kunstigt klæbemateriale baseret på disse begreber, der med succes tillod en kandidatstuderende at skalere en glasvæg ved hjælp af to hånd-størrelse pads lavet af materialet. Bortset fra klatrevægge som Spiderman har teknologien potentielle anvendelser i fremstillingsindustrien, som ville Udskift eksisterende systemer, der bruger sugekraft eller kemiske klæbemidler.
Redaktørens note: Dette indlæg er skrevet til Hongkiat.com af Andrew Armstrong. Andrew er en teknologi entusiast og digital marketing rådgiver baseret i San Francisco Bay Area. Han bor i San Mateo, Californien med sin kone og unge søn. Du kan nå ham på Twitter.
Læs nu: 15 Eksempler på hvordan teknologi nyskaber mode
