I tentativi umani di creare macchine volanti efficaci spesso implicavano lo studio di come volano gli uccelli. Fabrice Coffrini/AFP/Getty Images I sottomarini del futuro sfrecciano nell'acqua con l'aiuto delle pinne dei pesci che si dimenano. Gli aerei salgono attraverso le nuvole con le ali che svolazzano. Nel deserto, uno scalatore si avvicina costantemente alla sommità di una scogliera, palmi aperti che si attaccano senza sforzo al rock con l'uso della nanotecnologia ispirata al geco. Probabilmente hai incontrato queste tecnologie future ispirate alla natura solo nei mondi immaginari della fantascienza e dei fumetti, ma l'approccio progettuale esiste già. Inventori e ingegneri hanno cercato ispirazione nella natura fin dalla preistoria.
I primi umani impararono a cacciare, tecniche di rifugio e sopravvivenza osservando gli animali mentre interagiscono con l'ambiente circostante. Mentre agli umani mancavano gli artigli feroci e il superiore istinto di caccia degli orsi, le persone potrebbero imitare le loro tecniche. E quando gli umani iniziarono a progettare aggeggi sempre più complicati, continuarono a guardare all'esempio della natura. Dagli schizzi di macchine volanti di Leonardo da Vinci del XV secolo al primo prototipo di successo dei fratelli Wright quattro secoli dopo, sogni di volo umano incentrati sull'osservazione degli uccelli.
Il mondo è pieno di incredibili innovazioni biologiche, ciascuno il prodotto di milioni di anni di evoluzione. Quando si progettano tecnologie, ha senso solo studiare i modi in cui la natura ha già dominato le sfide in gioco. Oggi, lo sappiamo come biomimetica o biomimetica -- la pratica di imitare i modelli in natura per creare forme migliori, processi, sistemi e strategie.
Incontri esempi di biomimetica ogni giorno, forse senza nemmeno rendersene conto. Tecnologia Velcro, ad esempio, è stato ispirato dal modo in cui i sacchetti di semi sbavati si attaccano alla pelliccia degli animali. I moderni aghi ipodermici prendono alcune indicazioni dalle zanne di serpente a sonagli. Nike ha persino applicato le qualità della trazione dello zoccolo di capra ai suoi modelli di scarpe da corsa.
In questo articolo, esploreremo i modi in cui la biomimetica collega le discipline della biologia e dell'ingegneria, utilizzando le innovazioni del mondo naturale per migliorare la tecnologia e il design.
Biomimetica degli squaliChi avrebbe mai pensato che gli squali avessero così tanto da insegnarci? Queste creature marine hanno ispirato diverse innovazioni biomimetiche. La pelle di squalo è costituita da piccoli, scaglie simili a denti che impediscono la formazione di piccoli vortici e vortici (che li rallentano). Speedo ha replicato questo effetto con il suo pelle veloce ® tute, che consentono ai nuotatori competitivi di radere secondi cruciali ai loro tempi di gara. Altri hanno usato questa tecnologia per creare scafi di navi veloci che scoraggiano naturalmente l'attaccamento di organismi sottomarini. La BioPower Systems australiana sta lavorando a una diversa innovazione ispirata agli squali. L'azienda spera di ancorare le pinne meccaniche, basate sulla fisiologia degli squali, nel mezzo delle correnti marine per generare energia idroelettrica.
La tecnologia biomimetica alla base di questo pesce robot si basa sulla carpa comune. Il robot naviga e si spinge attraverso l'acqua con le sue pinne, proprio come un vero pesce. Adrian Dennis/AFP/Getty Images Mentre l'atto di imitare la natura nell'innovazione umana esiste da secoli, la biomimetica si è affermata come un importante campo di studio e posizione etica alla fine del XX secolo. biologo americano Janine M. Benyus è diventata una nota leader del movimento alla fine degli anni '90 con la pubblicazione del suo libro, "Biomimetica:innovazione ispirata dalla natura". Da allora, Benyus ha continuato a fondare la Gilda della Biomimetica, una società di consulenza ambientale, e l'Istituto di Biomimetica, un gruppo di difesa senza scopo di lucro.
Mentre i gruppi di sviluppo e i ricercatori continuano a ispirarsi alla natura, Benyus spinge per una comprensione più completa della biomimetica in cui la natura è modello , misurare e mentore . Il modello si riferisce al principio di base dell'emulazione della natura nella progettazione umana; e misurare le sollecitazioni sostenibilità .
Il mondo naturale, come sistema, è considerato sostenibile, in quanto i suoi sistemi riutilizzano e riciclano le risorse in modo efficiente, maniera continua. In confronto, la maggior parte della nostra tecnologia e stile di vita è insostenibile . Ciò significa che le risorse necessarie vengono regolarmente esaurite o danneggiate in modo permanente. Benyus sostiene che un approccio veramente biomimetico a un problema dovrebbe coinvolgere la sostenibilità della natura.
La natura come mentore sottolinea un nuovo modo di vedere il nostro ambiente - rompere con la visione industrializzata del mondo come una raccolta di risorse disponibili per il saccheggio. Benyus insiste sul fatto che qualsiasi serio progetto biomimetico dovrebbe fare di più che imitare il design e l'efficienza della natura. Dice che i designer dovrebbero seguire l'etica ambientale. Ad esempio, un veicolo a energia solare modellato sul movimento di un granchio di sabbia potrebbe essere un'invenzione sorprendente. Però, dice che il prodotto perde tutta la sua credibilità biomimetica se il suo uso principale è quello di abbattere le foreste pluviali o servire come piattaforma di armi.
Le Nove Leggi della NaturaBenyus sottolinea nove leggi della natura nei suoi scritti. Sostiene che ogni proprietà dovrebbe essere di vitale importanza per qualsiasi progetto veramente biomimetico.
[fonte:Benyu]
Per saperne di più
Questi termitai della cattedrale in Australia potrebbero non attirare i cacciatori di appartamenti, ma gli architetti hanno già utilizzato i progetti di autoraffreddamento delle termiti nella costruzione di edifici ad alta efficienza energetica. Peter Essik/Aurora/Getty Images biomimetica, come un processo innovativo, generalmente proviene da una delle due direzioni. Qualche volta, l'innovatore vede un processo in natura e lo collega a una tecnologia oa un problema esistente. Altri tempi, l'innovatore studia un problema di progettazione esistente e si rivolge alla natura per chiedere aiuto. È qui che la biomimetica funge da ponte tra biologia e ingegneria.
Il primo passo per risolvere un problema attraverso la biomimetica è tradurre ciò di cui hai bisogno da un progetto in termini biologici. Ad esempio, e se volessi progettare un estintore con un raggio più lungo? Dove in natura si sono evoluti gli organismi per affrontare un problema simile? I coleotteri Bombardier potrebbero non occuparsi di spegnere un fornello in fiamme, ma si sono evoluti per schizzare un caldo, flusso esplosivo di veleno contro i predatori.
Una volta scoperto, la prossima sfida è prendere la lezione dalla natura e applicarla di nuovo al tuo design. Nel caso del coleottero bombardiere, i ricercatori hanno studiato l'uso da parte dell'insetto di una "camera di combustione" ad alta pressione nel suo addome. I progettisti hanno iniziato ad applicare questa scoperta alla tecnologia spray esistente.
Puoi trovare la biomimetica in una serie di campi diversi. Qualunque sia la sfida progettuale, ci sono buone probabilità che una specie sulla Terra abbia già affrontato un problema simile. Considera questi esempi:
Bisogno umano: I costruttori vogliono un mezzo più economico per raffreddare edifici di grandi dimensioni.
L'esempio della natura: Alcuni termitai africani devono mantenere una temperatura costante di 87 gradi Celsius (189 gradi Fahrenheit) affinché il raccolto di funghi sopravviva. Per realizzare questo, costruiscono prese d'aria che muovono costantemente l'aria attraverso il tumulo, raffreddandolo o riscaldandolo alla stessa temperatura del tumulo stesso.
Soluzione biomimetica: Architetti e ingegneri stanno costruendo diversi grandi complessi di uffici che imitano l'approccio delle termiti al controllo della temperatura.
Bisogno umano: I produttori di auto vogliono sviluppare un sistema anticollisione.
L'esempio della natura: Le locuste evitano di imbattersi in sciami utilizzando occhi altamente evoluti che consentono a questi insetti di vedere in più direzioni contemporaneamente.
Soluzione biomimetica: I progettisti di automobili hanno imitato la visione delle locuste durante lo sviluppo di sensori che rilevano il movimento che circonda direttamente un'auto e avvertono i conducenti di incidenti imminenti.
Bisogno umano: Le aziende chimiche vogliono una mano di vernice autopulente.
L'esempio della natura: Le piante di loto devono mantenere pulite le superfici delle loro foglie, nonostante viva in stagni fangosi e paludi. Le piccole creste e protuberanze delle foglie impediscono alle gocce d'acqua di diffondersi sulla superficie. Di conseguenza, l'acqua gocciola e scivola via, portando con sé particelle di sporco.
Soluzione biomimetica: Gli sviluppatori hanno applicato questo effetto loto alla pittura. Quando la vernice si asciuga, rimangono piccoli urti sulla superficie che aiutano le gocce d'acqua a rimuovere lo sporco.
Bisogno umano: Gli operatori sanitari vogliono un modo per conservare i vaccini senza refrigerazione.
L'esempio della natura: La pianta della resurrezione africana si secca completamente durante la siccità annuale e poi si rianima quando tornano le piogge. Le piante contengono un polifenolo che protegge dai danni alla membrana cellulare durante la disidratazione.
Soluzione biomimetica: I ricercatori stanno cercando un modo per utilizzare questi zuccheri per preservare i vaccini viventi attraverso la disidratazione.
Tutto il mondo, i ricercatori cercano nella natura le risposte alle loro varie sfide progettuali. Studiando come l'evoluzione supera le sfide, la biomimetica potrebbe un giorno aiutarci a risolvere problemi che vanno dalla schiuma di sapone ai problemi di sostenibilità globale.
Fonti
