реклама
7 августа 2014

Биомимикрия: Как наука черпает вдохновение у природы

Наука. Учёные постоянно черпают идеи в окружающей среде. Metro изучило мир биомимикрии

Большинство из нас воспринимает науку как то, что не просто не имеет никакого отношения к природе, но и вредит ей. Однако многие из самых гениальных открытий не могли бы быть реализованы без помощи природы, опыт которой в области научно-технических открытий в миллионы раз больше человеческого.

Биомимикрия – область инженерии, в которой мы черпаем вдохновение из окружающей среды, – является частью науки на протяжении тысячелетий, однако сам термин возник лишь в 1997 году в книге «Бионика: инновации, вдохновлённые природой» Джанин Бенюс. Он произошёл от греческих слов bios – «жизнь» и mimesis – «имитировать».

Даже притом что термин хорошо известен и изучен со всех сторон, сейчас, когда учёные пытаются сделать планету более пригодной для жизни, на него обратили особое внимание.
На протяжении миллионов лет живые организмы с целью выживания вырабатывали механизмы, которые помогали им противостоять вызовам окружающей среды. Эти механизмы стали источником вдохновения и для технологических открытий – таких, как, например, застёжка на липучке – её прототипом стал альпийский чертополох, или отражающие поверхности, используемые в автомобилях, на создание которых учёных побудила структура кошачьих глаз.

Даже шёлк, созданный пауками, люди начали использовать в своих целях. В 2012 году эксперты по текстилю представили шёлковый плащ, сотканный из 1 миллиона 200 тысяч пауков-золотопрядов. На изготовление этого предмета одежды ушло четыре года.

Есть тысячи примеров изобретений, на создание которых науку вдохновила природа. Однако, по словам директора Центра биомиметики и природной технологии в английском университете Бата Джулиана Винсента, «люди только на 10% используют возможности взаимодействия между биологией и технологиями в плане практического применения».

В интервью Metro Келлар Отэм, профессор и заведующий кафедрой биологии в колледже Льюиса и Кларка (Портленд, Орегона), рассказал, что эту сферу науки можно разделить на три другие: «Первое – когда принципы биологии могут быть полезными в разработке новых технологий; второе – когда природу копируют для художественных и дизайнерских целей; третье – когда примеры из мира природы используются в качестве маркетинговых стратегий для продажи некоторых товаров».

Парадоксально, но биомимикрия может способствовать спасению и улучшению природы. «Эпоха биомимикрии, в отличие от промышленной революции, основана не на потреблении природных ресурсов, а на том, чтобы перенять опыт природы», – пишет Джанин Бенюс в статье «Жизненные уроки биомимикрии».

Наши предки осознавали, что биомимикрия является хорошим способом решения многих проблем. Поможет ли нам эта наука ответить на вопрос, как жить на планете Земля, не разрушая её? Может ли она спасти природу и научить людей ценить её?  

9 тезисов
Джанин Бенюс выделила девять правил природы, которые могут оказаться полезными человеку и науке.

• Функционирование на солнечной энергии
• Рациональное использование энергии
• Приспособляемость к среде
• Выработка энергии из всего
• Взаимодействие с другими
• Разнообразие в природе
• Ориентирование на местности
• Удержание избытка энергии внутри
• Использование скрытых ресурсов 

Келлар Отэм, профессор и заведующий кафедры биологии в колледже Льюиса и Кларка (специалист по биомеханике), рассказал Metro о биомимикрии

Вы можете объяснить, что такое биомимикрия?
– Существует ряд способов применения природы в инженерии и дизайне. Это зависит от ваших целей.

Вы пытаетесь найти лучшее решение в технических проблемах?
– Основные принципы биологии можно использовать в инженерном искусстве. Назовём это биотехнологическим проектированием.

Вы пытаетесь создать что-то более «естественное»?
– Подражание природе в художественном и коммерческом дизайне становится трендом. Назовём это биотехнологическим дизайном.

Пытаетесь продать продукт?
– Биомимикрия в тренде, и многие пытаются применить её как маркетинговую стратегию. Иногда продукт существует, но потребность в нём возникает позже. Я называю это биомаркетингом.

Какие вы знаете открытия, на которые учёных вдохновила природа?
– Таких примеров много. Текстильная застёжка, краска с эффектом лотоса и крыльев бабочки являются классическими примерами.
Сверхмобильные четвероногие роботы, созданные на основе механики передвижения животных. Десятки исследований двигательной системы тараканов, коз и собак в биомеханике показали, что при беге животные слегка подпрыгивают – как кузнечики.
Также Gecko-робот, который может передвигаться по вертикальным поверхностям, подобно геккону. Изучив, как гекконам удаётся держаться на вертикальной поверхности, мы разработали клей нового типа, который обладает функцией самоочищения и работает в вакуумном пространстве.
Дизайн ветряных двигателей и лопастей вентилятора создан на основе изучения ластов китов.

Насколько важна природа для развития технологий?
– Генрих Альтшуллер, автор ТРИЗ (Теория решения изобретательских задач. – Прим. ред.), говорил: «У природы много скрытого потенциала». Я думаю, он имел в виду то, что биологические системы находят непредсказуемые решения, которые кажутся невозможными, пока мы их не обнаружим.
В природе существуют миллионы видов, у каждого из которых есть свои способы решения проблем в своей среде, нам нужно только увидеть их и воспользоваться ими. Страшно то, что вымирание этих видов «убирает непрочитанные книги с полок» быстрее, чем мы успеваем до них добраться и прочитать их.  

1. Здание с терморегуляцией – как в гнезде термитов

Торговый центр «Истгейт» в столице Зимбабве Хараре – лучший пример биомимикрических принципов, используемых в архитектуре. Здание было разработано с использованием инновационных пассивных экологических систем. Установленная по специфике гнёзд термитов, которые проветриваются и нагреваются естественным путём, вентиляционная система «Истгейта» стоит в 10 раз дешевле и потребляет на 35% меньше энергии, чем другие аналогичные здания в Хараре.

2. Машина, имитирующая фотосинтез

Китайская компания представила прототип автомобиля под названием Ye Zi, работающий на водородно-топливных элементах, функционирование которых имитирует фотосинтез. Процесс, названный «искусственным фотосинтезом», использует солнечный свет для разложения молекул воды на атомы водорода и кислорода. В движении аккумуляторная батарея работает на водороде, в то время как машина выбрасывает кислород в воздух.

3. Нанодатчики и экраны по подобию крыльев бабочки

Учёные General Electric, изучая крылья бабочки, работают над новым поколением датчиков, способных обнаружить все виды взрывчатых веществ и химического оружия. Аналогичным образом другие учёные, изучая то, как крылья бабочек отражают солнечный свет, работают над созданием экранов телевизоров со сверхразрешением.

4. Сверхскоростной экспресс с птичьим клювом

Самый быстрый в мире поезд, созданный в Японии, движется со скоростью 200 миль в час. Он разработан по подобию зимородка. Каждый раз, выходя из тоннеля, поезд создавал много шума, что вызывало массу жалоб. Моделирование передней части поезда в форме клюва маленькой птицы позволило не только сделать поезд тише, но и снизило потребление энергии на 15%, даже если скорость движения на 10% выше обычной.

Последние новости

Самое популярное

Галереи и видео

реклама
реклама

Мы Вконтакте

Мы в Facebook

Новости партнеров

Loading...
реклама