Biomimicry: How Nature Inspired Today's Technology

Technologie en de natuur worden van oudsher gezien als uiteenlopende krachten - technologie is vaak een middel geweest om objecten of energieën te creëren die niet van nature in onze omgeving voorkomen. Nieuwe benaderingen van product- en technologieontwikkeling zoals biomimicry en generatief ontwerp zijn echter begonnen om die trend om te keren.

Generatief ontwerp is het proces waarbij het raamwerk van een idee wordt overgenomen en vertaald in een reeks regels, die vervolgens worden geïnterpreteerd door een krachtige computer. Door duizenden variaties te simuleren met high-power computing, bootst dit proces het natuurlijke proces van evolutie na .

Jeff Kowalski, Chief Technology Officer bij Autodesk, beschrijft het generatieve ontwerpproces: "Machineleeralgoritmen in computers kunnen nu patronen herkennen die inherent zijn aan miljoenen 3D-modellen en taxonomieën genereren zonder richting of interventie door mensen." Biomimicry is "een benadering van innovatie die duurzame oplossingen zoekt voor menselijke uitdagingen door de beproefde patronen en strategieën van de natuur na te bootsen . "

Hieronder onderzoeken we tien epische voorbeelden van op de natuur geïnspireerde technologie die deze concepten van biomimicry en / of generatief ontwerp gebruiken.

1. Geneesmiddelen en vaccins - Zee-egels

Australische onderzoekers hebben de manier herhaald waarop zee-egels een harde buitenschaal om zich heen bouwen voor bescherming om geneesmiddelen en vaccineiwitten te beschermen tegen veranderingen in de omgevingstemperatuur.

Dit chemische proces voor het maken van een beschermende laag is met name handig voor toepassingen zoals medicijnen die worden gedistribueerd naar landen met slechte systemen voor transport of koeling.

2. Nationaal Aquatisch Centrum, Beijing - Bellenstructuur

Het iconische zwem- en duikcentrum van de Olympische Zomerspelen 2008 in China heeft een uniek exterieur dat bestaat uit honderden geëxtrudeerde bubbels in een schijnbaar willekeurig patroon.

Dit patroon van bubbels is echter helemaal niet willekeurig, maar is in plaats daarvan gebaseerd op de precieze geometrie die wordt gevonden in natuurlijke systemen zoals cellen, moleculaire structuren en kristallen. Het repliceren van de bestaande patronen van de natuur leidt tot de meest effectieve onderverdeling van de driedimensionale afstand.

3. Singapore Esplanade Theaters - The Durian

De Esplanade Theaters in Singapore liggen bijna op de evenaar in een zeer heet klimaat en hebben een echt uniek dakontwerp met glazen dak dat is geïnspireerd op het lokale Durian-fruit.

Een systeem van honderden driehoekige aluminium panelen is onder een hoek geplaatst op basis van de richting van de zon, waardoor het complex wordt beschermd tegen hitte en direct zonlicht terwijl het interieur toch met natuurlijk licht wordt belicht.

4. Water mixers - Calla Lillies

De centripetale spiralen van de calla lelie dienden als inspiratie voor de industriële water-mengtechnologie ontwikkeld door Pax Scientific. Het natuurlijke ontwerp van de lelie is ideaal voor zijn vermogen om de waterstroom te ondersteunen.

De bijbehorende mixertechnologie biedt de mogelijkheid om "10 miljoen liter te laten circuleren met dezelfde energie footprint als drie 100-watt gloeilampen."

5. Turbines - Walvisvin

De vinnen van Bultrugwalvissen hebben hobbelige, onregelmatig ogende randen die bekend staan ​​als knobbeltjes. Van knollen is bewezen dat ze een veel grotere vloeistofdynamica mogelijk maken dan vinnen met gladde randen.

Geïnspireerd door de onregelmatig gevormde vinnen van deze gigantische walvissen, hebben bedrijven zoals WhalePower en anderen "tubercle" -bladen ontwikkeld voor gebruik in ventilatoren en turbines die veel efficiënter werken dan traditionele bladen.

6. Zwempakken - Shark Skin

De huid van een haai bestaat uit duizenden en duizenden overlappende schubben die bekend staan ​​als "dermale denticles". Deze denticles verstoren de vorming van turbulente wervelingen van water en laten de haai efficiënter en sneller door het water bewegen.

Tijdens de Olympische Spelen in 2008 droegen Michael Phelps en andere zwemmers beroemde kleding met een stof die ontworpen was om de huid van een haai na te bootsen en vervolgens vele bestaande wereldrecords overschaduwde. Hoewel dergelijke pakken nu verboden zijn in zwemwedstrijden, wordt het idee om de denticles van een haai na te bootsen vandaag de dag op scheepsrompen gebruikt om de efficiëntie te verbeteren.

7. Bio-batterijen - het menselijk lichaam

Het menselijk lichaam creëert energie door de chemische reactie die bekend staat als metabolisme. Wanneer een persoon koolhydraten of suikers consumeert, breken de enzymen in het lichaam de glucose af en geven energie af. Wetenschappers werken nu aan het maken van batterijen die op organische verbindingen zoals suiker lopen om energie te genereren: een bio-batterij.

Onderzoekers van verschillende universiteiten, maar ook van bedrijven zoals Sony, hebben het grootste deel van het afgelopen decennium gewerkt aan een commercieel levensvatbare bio-batterij. In 2007 ontwikkelde Sony met succes een prototype van een bio-batterij die gebruik maakte van enzymen om voldoende energie te produceren (50mW) om een ​​Walkman van energie te voorzien.

8. Synthetisch materiaal - GM Spider Silk

De zijde gemaakt door spinnen om hun web te weven is een van nature voorkomend supermateriaal. Omdat spinnen territoriaal en kannibalistisch van aard zijn, is het "oogsten" van spinnenzijde nooit commercieel haalbaar geweest, en zelfs eenmaal verkregen, zijn de afzonderlijke draden van spinnenzijde zo fijn dat er hele nieuwe spinsystemen moeten worden gemaakt om de draden te weven samen.

Een op Emeryville, California gebaseerde startup genaamd Bolt Threads heeft echter de uitdaging opgelost met behulp van genetisch gemanipuleerde micro-organismen. Als de technologie levensvatbaar blijkt te zijn, kunnen mogelijke use-cases zijn: "kogelvrije vesten, biologisch afbreekbare waterflessen en flexibele ophangingstouwen van de brug".

9. Waterdichte materialen - Butterfly Wings

In 2013 ontwikkelde een team van MIT-technici wat is beschreven als het meest waterafstotende materiaal ooit gemaakt. Hun ontwerp is voorzien van een materiaal met kleine siliconen richels die de patronen nabootsen die te vinden zijn op de vleugels van de Morpho-vlinder.

Het materiaal is zo effectief dat het bij lage temperaturen sneller tegen het oppervlak stuitert dan het zou kunnen bevriezen, wat duidt op mogelijke toepassingen van de technologie op vliegtuigvleugels en turbines naast waterbestendige kleding.

10. Plakband - gekko's

De voeten van een gekko zijn uitzonderlijk kleverig vanwege hun "groepen lange, dunne spatelvormige structuren die setae worden genoemd die het oppervlak vergroten en zwakke elektrische attracties tussen de tenen en een oppervlak versterken."

Een groep onderzoekers van Stanford University heeft onlangs een kunstmatig kleefmateriaal ontwikkeld op basis van deze concepten dat een grad student in staat heeft gesteld een glazen wand te schalen met behulp van twee handgrote pads gemaakt van het materiaal. Afgezien van klimwanden zoals Spiderman, heeft de technologie potentiële toepassingen in de maakindustrie die bestaande systemen zouden vervangen die zuigkracht of chemische kleefstoffen gebruiken .

Noot van de redactie: dit bericht is geschreven voor Hongkiat.com door Andrew Armstrong . Andrew is een technologie-enthousiast en digitale marketingadviseur gevestigd in de San Francisco Bay Area. Hij woont in San Mateo, Californië met zijn vrouw en jonge zoon. Je kunt hem bereiken op Twitter.

Nu lezen: 15 voorbeelden van hoe technologie mode vernieuwt