Biomimikry Bagaimana Teknologi Diilhamkan Teknologi Hari Ini

Teknologi dan alam semula jadi secara tradisional dilihat sebagai daya yang berbeza - teknologi sering menjadi saranan untuk mewujudkan objek atau tenaga yang tidak secara semulajadi berlaku di persekitaran sekitar kita. Walau bagaimanapun, pendekatan baru terhadap pembangunan produk dan teknologi seperti biomimikri dan reka bentuk generatif telah beralih bermula untuk membalikkan trend itu.

Reka bentuk generatif adalah proses mengambil kerangka ide dan menerjemahkannya menjadi satu set peraturan, yang kemudian diinterpretasikan oleh komputer berkuasa tinggi. Dengan meniru beribu-ribu variasi menggunakan pengkomputeran berkuasa tinggi, proses ini meniru proses evolusi semulajadi.

Jeff Kowalski, Ketua Pegawai Teknologi di Autodesk, menerangkan proses reka bentuk generatif, “Algoritma mesin pembelajaran di komputer kini boleh mengesan corak yang wujud dalam berjuta-juta model 3D dan menghasilkan taksonomi tanpa arah atau campur tangan oleh manusia.” Biomimikri adalah “pendekatan kepada inovasi yang bertujuan penyelesaian yang mampan untuk cabaran manusia oleh mencontohkan corak dan strategi yang diuji masa ini.”

Di bawah ini kita mengkaji 10 contoh epik teknologi yang diilhamkan alam yang menggunakan konsep-konsep biomimikri dan / atau reka bentuk generatif.

1. Ubat dan Vaksin - Urchin Laut

Penyelidik Australia telah mereplikasi cara di mana landak laut membina cangkang luar yang keras di sekeliling mereka untuk perlindungan untuk melindungi protein dan protein vaksin dari perubahan dalam suhu sekitar.

Proses kimia ini mewujudkan lapisan pelindung amat berguna untuk aplikasi seperti ubat-ubatan yang diedarkan kepada negara-negara dengan sistem pengangkutan atau penyejukan yang lemah.

2. Pusat Akuatik Kebangsaan, Beijing - Struktur Bubble

Kolam renang dan pusat menyelam yang ikonik dari Sukan Olimpik Musim Panas China 2008 menampilkan bahagian luaran yang terdiri daripada beratus-ratus gelembung yang diekstrakan dalam corak yang seolah-olah rawak.

Walau bagaimanapun, corak gelembung ini tidak rawak sama sekali, ia bukannya berdasarkan geometri tepat yang terdapat dalam sistem semulajadi seperti sel, struktur molekul, dan kristal. Mempercepat corak sedia ada alam membawa kepada sub-bahagian yang paling berkesan dalam jarak tiga dimensi.

3. Teater Esplanade Singapura - The Durian

Terletak hampir di khatulistiwa dalam iklim yang sangat panas, The Esplanade Theatres di Singapura mempunyai reka bentuk bumbung berkulit yang benar-benar unik yang diilhamkan oleh buah durian tempatan.

Sistem beratus-ratus panel aluminium berbentuk segi tiga bersudut berdasarkan arah matahari, melindungi kompleks dari haba dan sinar matahari langsung ketika masih membanjiri pedalaman dengan cahaya semula jadi.

4. Pengadun Air - Calla Lillies

Spiral sentripetal lily calla berfungsi sebagai inspirasi untuk teknologi pencampuran air perindustrian yang dibangunkan oleh Pax Scientific. Reka bentuk semulajadi lily sangat sesuai untuk keupayaannya untuk membantu aliran air.

Teknologi pencampur yang sesuai mempunyai keupayaan untuk “untuk mengedarkan 10 juta gelen dengan jejak tenaga yang sama seperti tiga lampu 100 watt lampu.”

5. Turbin - Paus Paus

Sirkus ikan paus Humpback mempunyai tepi yang tajam dan tidak ternama yang dikenali sebagai tubercles. Tubercles telah terbukti membolehkan dinamik cecair lebih besar daripada sirip halus.

Melukis inspirasi daripada sirip berbentuk tidak berbentuk paus raksasa ini, syarikat-syarikat seperti WhalePower dan yang lain telah membangun “tubercle” bilah untuk kegunaan peminat dan turbin beroperasi dengan kecekapan yang lebih besar daripada bilah tradisional.

6. Swimsuits - Kulit Shark

Kulit hiu terdiri daripada ribuan dan ribuan skala bertindih yang dikenali sebagai “denticles dermal”. Gusi ini mengganggu pembentukan swirls air bergelora, dan membolehkan yu untuk lebih cekap dan cepat bergerak melalui air.

Pada Sukan Olimpik 2008, Michael Phelps dan perenang lain yang terkenal memakai sut yang memaparkan kain yang direka untuk meniru kulit yu dan seterusnya melepaskan banyak rekod dunia yang sedia ada. Walaupun saman semacam itu sekarang dilarang dalam pertandingan renang, idea untuk meniru gusi ikan hiu kini digunakan pada badan kapal untuk meningkatkan kecekapan.

7. Bateri Bio - Tubuh Manusia

Badan manusia menghasilkan tenaga melalui tindak balas kimia yang dikenali sebagai metabolisme. Apabila seseorang menggunakan karbohidrat atau gula, enzim dalam badan memecah glukosa dan melepaskan tenaga. Para saintis kini berusaha untuk menghasilkan bateri yang dijalankan pada sebatian organik seperti gula untuk menghasilkan tenaga: bateri bio.

Penyelidik di beberapa universiti, serta di syarikat seperti Sony, telah bekerja untuk bahagian yang lebih baik dalam dekad yang lalu untuk mencipta bateri bio berdaya maju. Pada tahun 2007, Sony berjaya membangunkan prototaip bio-bateri yang digunakan enzim untuk menghasilkan keluaran tenaga yang mencukupi (50mW) untuk menggerakkan Walkman.

8. Bahan sintetik - Sutera Spider GM

Sutera yang dicipta oleh labah-labah untuk menenun jaring mereka adalah supermaterial yang semulajadi. Kerana labah-labah adalah sifat wilayah dan kanibal, “menuai” sutera labah-labah tidak pernah dijual secara komersil, dan juga diperolehi sekali lagi, benang-benang individu sutera labah-labah sangat baik sehingga seluruh sistem pemintalan baru perlu dibuat untuk menenun benang bersama.

Walau bagaimanapun, permulaan yang berasaskan Emeryville, California bernama Bolt Threads telah menyelesaikan masalah dengan menggunakan mikroorganisma yang direka secara genetik. Sekiranya teknologi terbukti berdaya maju, kemungkinan penggunaan kes mungkin “kalis peluru, botol air yang boleh terbiodegrin dan tali penggantungan jambatan yang fleksibel.”

9. Bahan Kalis Air - Wings Butterfly

Pada tahun 2013, satu pasukan jurutera MIT telah membangunkan apa yang telah digambarkan sebagai bahan penahan air paling banyak yang pernah dibuat. Reka bentuk mereka mempunyai bahan dengan rabung silikon kecil yang meniru corak yang terdapat di sayap rama-rama Morpho.

Bahan ini sangat berkesan bahawa pada suhu supercool, air melepaskan permukaan lebih cepat daripada yang dapat membekukan, mencadangkan aplikasi yang berpotensi untuk teknologi pada sayap pesawat dan turbin selain pakaian tahan air.

10. Pita Pelekat - Gecko Toes

Kaki tokek sangat melekat kerana mereka “kumpulan struktur berbentuk spatula yang panjang dan nipis dipanggil setae yang meningkatkan kawasan permukaan dan menguatkan tarikan elektrik lemah antara jari kaki dan permukaan.”

Sekumpulan penyelidik di Stanford University baru-baru ini membangunkan bahan pelekat tiruan berdasarkan konsep-konsep ini yang berjaya membolehkan seorang grad pelajar untuk skala dinding kaca menggunakan dua pad berukuran tangan diperbuat daripada bahan. Selain daripada memanjat dinding seperti Spiderman, teknologi ini mempunyai aplikasi yang berpotensi dalam industri pembuatan yang akan menggantikan sistem sedia ada yang menggunakan kuasa sedutan atau perekat kimia.

Nota editor: Jawatan ini ditulis untuk Hongkiat.com oleh Andrew Armstrong. Andrew adalah peminat teknologi dan penasihat pemasaran digital yang berpangkalan di San Francisco Bay Area. Dia tinggal di San Mateo, California dengan isterinya dan anak muda. Anda boleh menghubunginya di Twitter.

Sekarang Baca: 15 Contoh Bagaimana Teknologi Menginovasi Fesyen