БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ - ИСТОЧНИК ВДОХНОВЕНИЯ (1 часть)

Природные задумки Творца вдохновляют ученых

Не похоже на то, что инженеры и биологи в ближайшее время перестанут черпать вдохновение из биологии, ведь этот источник неиссякаем.

Начнем с комментария Майкла Х. Бартла в издании PNAS о работе «фотоники, вдохновленной строением бабочки», которая применяется во всех исследованиях в сфере биотехнологий. Слово «замысел» - ключевое в данной истории:

«Биологические системы были неисчерпаемым источником вдохновения с тех самых пор, как люди начали разрабатывать инструменты и механизмы. Подобно древним ученым и инженерам, пытавшимся сымитировать птиц и рыб при разработке летательных аппаратов и подводных лодок, и сегодня новые технологии черпают вдохновение в биологии, например, в строении лапы геккона, противоотражающем хрусталике глаза, сиянии насекомых и водооталкивающих поверхностях.  Включение биологических систем и концепций в технологический дизайн может происходить несколькими разными способами: благодаря биовдохновению, биомимикрии и репликации.  В ходе репликации используется строение целых организмов или частей тела, а их структурные характеристики воспроизводятся в другом комплексе. К примерам можно отнести 3D фотонные кристаллы из мерцающих чешуек жука или строение светоотражающих микрохрусталиков в глазах насекомых. В то же время благодаря биовдохновению и биомимикрии, не строение самого организма, а лишь определенная биологическая функция или процесс, переносится в искусственный, созданный человеком материал или устройство.  Авторы Ингленд и другие сообщают в издании PNAS о том, что микродифракционная решетка была создана под вдохновением фотонной структуры, обнаруженной в радужных цветных крыльях бабочки. Авторы демонстрируют микродифракционную решетку, которая не только имитирует уникальные характеристики дифракции биологической структуры с фиксированной последовательностью цветов, а также может быть сконструирована таким образом, чтобы подстраивать эти оптические характеристики.

Ниже представлены новости о последних событиях в сфере исследований биомиметики. Первые примеры демонстрируют, что робототехника наиболее заинтересована в биологических решениях.

Робот-землемер

робот гусеница

Читайте также: Новые технологии от природы

«Робот, двигающийся подобно гусенице-землемеру, способен проникать в такие места, куда не пройдет любой другой робот» (PhysOrg). Этот механизм, созданный в Южной Корее, «прост, легок по весу и бесшумен». Он может использоваться для «спасательных и разведывательных операций, а также в потенциале может применяться, как механизм для смарт-систем и нательных устройств».

«Мышечные» роботы 

«Сокращения мышц, вызванные электричеством, могут стать источником энергии крохотных роботов» (Live Science). Волокна, которые растягиваются и сокращаются подобно мышцам, могут стать основой для электронных схем, которые смогут автоматически подпитывать сами себя – несмотря на то, что мощность искусственного материала в 1000 раз слабее мощности человеческой мышцы.

Роботы, имитирующие движение геккона вниз

геккон робот

 «Все, что поднимается вверх, должно спускаться вниз» - биологи из университета штата Калифорния в г. Риверсайд продемонстрировали изменения в движении стопы геккона при передвижении вниз (UC Riverside). Никто раньше не понимал, как гекконы движутся вниз, пока группа ученых не провела исследование. Они обнаружили, что его передние лапы действуют в качестве тормозов, а задние конечности – в качестве стабилизаторов. «Результаты данного исследования применяются в робототехнике, особенно при разработке дизайна робота, предназначенного для передвижения вверх и вниз по сложным поверхностям». Между прочим, согласно сообщениям издания PhysOrg, гекконы, обитающие в австрало-азиатской части линии Уоллеса, достигают вдвое больших размеров, и ученые до сих пор не знают, почему так происходит. Единственная предполагаемая причина – разница в охотящихся на них хищниках.

Робо - птицы 

птицы роботы

«Бегающие роботы будущего могут поучиться у двуногих чемпионов мира по бегу – птиц» (Oregon State U). «Хотя птицы, прежде всего, предназначены для полета, ученые узнали, что виды птиц, преимущественно обитающие на суше и быстро передвигающиеся по земле, являются самыми лучшими бегунами из всех двуногих наземных животных». Они превосходят даже людей в способности перепрыгивать препятствия, не теряя скорости или не сбиваясь с направления движения. «Бегающие роботы будущего будут намного меньше похожи на роботов, - отмечает эксперт по робототехнике Джонатан Херст. Они будут намного более подвижны, подобно биологическим системам в природе. Мы не обязательно пытаемся скопировать животных, но мы хотим сравняться с их способностями».

Сияющие LED-рефлекторы в чешуйках 

«Раскрыт механизм свечения в природе» (BBC News). Серебристые цвета, которые можно увидеть в стаях сардин и сельди, возникают из-за беспорядочного расположения излучающих свет наноскопических кристаллов в их чешуе. Этот же феномен встречается и в несвязанных с рыбами видах – у жуков, в крыльях бабочек и птиц. Доктор Николас Робертс любит изучать природу в поиске идей, о которых мы никогда и не думали. Именно поэтому наука кажется ему захватывающей. «Он также отметил, что данные структуры можно скопировать в производстве высоко отражающих поверхностей, например, создать рефлекторы для LED-лампочек, чтобы повысить их эффективность».

Почему морские черепахи более пухлые?

черепахи пухлые

Читайте также: Инновационные технологии природы фото

«Пухлые черепахи лучше плавают. Первые модели плавающих животных» (University of Wisconsin-Madison). Моделирование определенной биологической системы часто предшествует ее применению. Инженеры из университета штата Висконсин с удивлением обнаружили, что пухлые черепахи плавают лучше по сравнению с более худыми особями. «Теперь мы буквально можем создавать проекты животных и задаваться вопросом о том, как они будут функционировать – прямо как в случае с машиной или ракетным кораблем», - сообщил исследователь Уорен Портер.

Анти-турбулентные характеристики птичьего оперения

«Перья во время полета вдохновили ученых на создание анти-турбулентной технологии» (RMIT University). Вдохновение, почерпнутое из оперения, имеет «огромный потенциал для летательных аппаратов всех размеров, и может не только уменьшить эффект турбулентности на пассажиров, но также снизить нагрузку на крылья самолета, что приведет к более медленному износу и продлению периода эксплуатации».

Муравьиная электроника 

«Поведение муравьев может пролить свет на проблемы, с которыми сталкиваются разработчики электроники» (издание PhysOrg). «Разумная совместная работа муравьиного роя лежит в основе подхода Майкла Хсиао из технологического университета штата Вирджиния. Она основывается на проведенных им долгосрочных исследованиях, и состоит в использовании алгоритмов, к которым прибегают муравьиные колонии для того, чтобы найти наиболее эффективный маршрут к источнику пищи».

Читайте продолжение: БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ - ИСТОЧНИК ВДОХНОВЕНИЯ (2 часть)





опубликовано материалов

Популярные статьи:

что такое гравитация? Кто создал Бога? Динозавры жили с людьми Тука и его удивительный клюв Уникальная планета Земля




Поддержите наш проект, разместив нашу ссылку на сайте своей организации, в своем блоге или на страничке социальных сетей.
"Разумный Замысел"
http://www.origins.org.ua
банер Разумный Замысел


Система Orphus
нижняя полоса сайта