تقليد الطبيعة كيف ألهمت الطبيعة تكنولوجيا اليوم
لطالما تم النظر إلى التكنولوجيا والطبيعة كقوى متباينة - فغالبًا ما كانت التكنولوجيا وسيلة لخلق كائنات أو طاقات لا تحدث بشكل طبيعي في بيئتنا المحيطة. ومع ذلك ، نهج جديدة لتطوير المنتجات والتكنولوجيا مثل تقليد الطبيعة و تصميم عام تحولت بدأت لعكس هذا الاتجاه.
التصميم التوليدي هو عملية أخذ إطار الفكرة وترجمتها إلى مجموعة من القواعد ، التي يتم تفسيرها بعد ذلك بواسطة جهاز كمبيوتر عالي الطاقة. من خلال محاكاة الآلاف من الاختلافات باستخدام الحوسبة عالية الطاقة ، هذه العملية يحاكي العملية الطبيعية للتطور.
جيف كوالسكي, رئيس قسم التكنولوجيا في أوتوديسك, يصف عملية التصميم التوليفية, “تستطيع الآن خوارزميات التعلم الآلي في أجهزة الكمبيوتر اكتشاف الأنماط المتأصلة في ملايين النماذج ثلاثية الأبعاد وإنشاء تصنيفات دون توجيه أو تدخل من قبل البشر.” تقليد الطبيعة هو “نهج للابتكار الذي يسعى حلول مستدامة للتحديات البشرية بواسطة مضاهاة أنماط واستراتيجيات اختبار الطبيعة.”
فيما يلي ندرس 10 أمثلة ملحمية للتكنولوجيا المستوحاة من الطبيعة والتي تستخدم مفاهيم المحاكاة الحيوية و / أو التصميم التوليفي.
1. المخدرات واللقاحات - قنفذ البحر
قام باحثون أستراليون بتكرار الطريقة التي تبني بها قنافذ البحر قشرة خارجية صلبة من حولهم للحماية لحماية بروتينات العقاقير واللقاحات من التغيرات في درجات الحرارة المحيطة.
هذه العملية الكيميائية لإنشاء طبقة واقية مفيدة بشكل خاص لتطبيقات مثل الأدوية التي يتم توزيعها على البلدان ذات أنظمة النقل أو التبريد السيئة.
2. المركز الوطني المائي ، بكين - هيكل الفقاعة
يتميز مركز السباحة والغطس الشهير في أولمبياد الصين الصيفية لعام 2008 بمظهر خارجي فريد من نوعه يتكون من مئات الفقاعات المنبثقة بنمط عشوائي على ما يبدو.
ومع ذلك ، فإن هذا النمط من الفقاعات ليس عشوائيًا على الإطلاق ، بل يعتمد على الهندسة الدقيقة الموجودة في النظم الطبيعية مثل الخلايا والهياكل الجزيئية والبلورات. يؤدي تكرار أنماط الطبيعة الموجودة إلى التقسيم الفرعي الأكثر فاعلية للتباعد ثلاثي الأبعاد.
3. سنغافورة Esplanade المسارح - دوريان
يقع Esplanade Theatres في سنغافورة على خط الاستواء في مناخ حار جدًا ، ويتميز بتصميم سقف فريد من نوعه ذي بشرة زجاجية مستوحى من فاكهة دوريان المحلية.
نظام من مئات الألواح من الألومنيوم الثلاثي الزوايا مبني على أساس اتجاه الشمس ، مما يحمي المجمع من الحرارة وأشعة الشمس المباشرة بينما لا يزال يغمر الداخل بالضوء الطبيعي.
4. خلاطات المياه - كالا ليليس
كانت اللوالب الجدارية لزنبق كالا بمثابة مصدر إلهام لتكنولوجيا خلط المياه الصناعية التي طورتها شركة باكس العلمية. تصميم الزنبق الطبيعي مثالي لقدرته على مساعدة تدفق المياه.
تتميز تقنية الخلاط المقابلة بالقدرة على “لتوزيع 10 ملايين غالون مع نفس البصمة الطاقة مثل المصابيح الكهربائية 100 واط.”
5. التوربينات - الحوت الزعانف
تتميز زعانف حوت الأحدب بحواف غير منتظمة الشكل تعرف باسم السل. لقد أثبتت الدرنات أنها تمكن ديناميكيات السوائل أكثر من الزعانف ذات الحواف الناعمة.
مستوحاة من الزعانف غير المنتظمة لهذه الحيتان العملاقة ، طورت شركات مثل WhalePower وشركات أخرى “حديبة” تعمل الشفرات المستخدمة في المراوح والتوربينات بكفاءة أكبر بكثير من الشفرات التقليدية.
6. المايوه - سمك القرش
يتكون جلد سمك القرش من آلاف وآلاف المقاييس المتداخلة المعروفة باسم “الأسنان اللبنية”. تعرقل هذه اللبنات تشكيل دوامات من المياه المضطربة ، وتسمح لسمك القرش بالتحرك بكفاءة وسرعة أكبر عبر الماء.
في دورة الالعاب الاولمبية لعام 2008 ، ارتدى مايكل فيلبس والسباحون الآخرون بذلاتهم التي تتميز بقماش مصمم لمحاكاة جلود سمك القرش وفوقوا بالتالي العديد من الأرقام القياسية العالمية الحالية. على الرغم من أن هذه البدلات محظورة الآن في مسابقات السباحة ، فإن فكرة تقليد أسماك القرش تستخدم اليوم على هياكل القوارب لتحسين الكفاءة..
7. البطاريات الحيوية - جسم الإنسان
يخلق الجسم البشري الطاقة من خلال التفاعل الكيميائي المعروف باسم التمثيل الغذائي. عندما يستهلك الشخص الكربوهيدرات أو السكريات ، فإن الإنزيمات الموجودة في الجسم تحطم الجلوكوز وتطلق الطاقة. يعمل العلماء الآن على إنشاء بطاريات تعمل على المركبات العضوية مثل السكر لتوليد الطاقة: بطارية حيوية.
لقد عمل الباحثون في العديد من الجامعات ، وكذلك في شركات مثل Sony ، من أجل الجزء الأفضل من العقد الماضي لإنشاء بطارية حيوية قابلة للتطبيق تجاريًا. في عام 2007 ، طورت شركة Sony بنجاح نموذجًا أوليًا للبطارية الحيوية استخدم الإنزيمات لإنشاء طاقة إنتاج كافية (50 ميجا واط) لتشغيل جهاز Walkman.
8. المواد الاصطناعية - جنرال موتورز الحرير العنكبوت
الحرير الذي صنعته العناكب لنسج شبكاتها هو مادة طبيعية تحدث بشكل طبيعي. لأن العناكب هي كائنات آكل لحوم البشر في الطبيعة, “حصاد” لم يكن حرير العنكبوت قابلاً للتطبيق على الإطلاق تجاريًا ، وحتى بعد الحصول عليه ، فإن الخيوط الفردية من حرير العنكبوت جيدة جدًا بحيث يجب إنشاء أنظمة غزل جديدة بالكامل لنسج الخيوط معًا.
ومع ذلك ، فإن شركة ناشئة مقرها في إيميريفيل بولاية كاليفورنيا تدعى بولت المواضيع قد حلت التحدي من خلال استخدام الكائنات الحية الدقيقة المهندسة وراثياً. إذا أثبتت التكنولوجيا أنها قابلة للحياة ، فقد تشمل حالات الاستخدام المحتملة “سترات واقية من الرصاص ، زجاجات المياه القابلة للتحلل ، وحبال تعليق الجسر المرنة.”
9. مواد مضادة للماء - أجنحة الفراشة
في عام 2013 ، قام فريق من مهندسي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتطوير ما تم وصفه بأنه أكثر المواد التي تصنع المياه طاردًا على الإطلاق. يتميز تصميمها بمواد ذات تلال صغيرة من السيليكون تحاكي الأنماط الموجودة على أجنحة فراشة Morpho.
هذه المادة فعالة لدرجة أنه في درجات حرارة البرودة الفائقة ، ارتدت المياه من السطح بشكل أسرع مما يمكن تجميده ، مما يشير إلى تطبيقات محتملة للتكنولوجيا على أجنحة الطائرات والتوربينات بالإضافة إلى الملابس المقاومة للماء.
10. شريط لاصق - أصابع أبو بريص
أقدام أبو بريص لزجة بشكل استثنائي بسبب بهم “مجموعات من طويلة ، هياكل رقيقة على شكل ملعقة تسمى setae التي تزيد من مساحة السطح وتضخيم الجذب الكهربائي الضعيف بين أصابع القدم والسطح.”
مجموعة من الباحثين في جامعة ستانفورد مؤخرا طورت مادة لاصقة اصطناعية بناءً على هذه المفاهيم التي سمحت لطالب التخرج بتوسيع الجدار الزجاجي بنجاح باستخدام اثنين من منصات الحجم اليد مصنوعة من المواد. بصرف النظر عن تسلق الجدران مثل سبايدرمان ، فإن التكنولوجيا لها تطبيقات محتملة في الصناعة التحويلية استبدال الأنظمة الحالية التي تستخدم قوة الشفط أو المواد اللاصقة الكيميائية.
ملحوظة المحرر: هذا هو مكتوب ل Hongkiat.com من قبل أندرو أرمسترونغ. أندرو هو عشاق التكنولوجيا ومستشار التسويق الرقمي في منطقة خليج سان فرانسيسكو. يعيش في سان ماتيو ، كاليفورنيا مع زوجته وابنه الصغير. يمكنك الوصول إليه على تويتر.
اقرأ الآن: 15 مثال على كيفية ابتكار التكنولوجيا للأزياء
