Пять человеческих технологий, вдохновленных природой

Природа на протяжении миллионов лет вырабатывала решения, позволяющие адаптироваться к целому ряду проблем. По мере того как проблемы, стоящие перед человечеством, становятся все более сложными, мы видим, что природа все больше черпает вдохновение.

Взятие биологических процессов и применение их к технологическим и дизайнерским задачам называется биовдохновением . Это быстро развивающаяся область, и наша способность копировать природу становится все более изощренной. Вот пять ярких примеров того, как природа направляет человеческие инновации, а в некоторых случаях может привести к еще более захватывающим прорывам.

1. Навигация

 Используя эхолокацию , летучие мыши способны летать в полной темноте . Они излучают звуковые и ультразвуковые волны, а затем отслеживают время и величину отражения этих волн для создания трехмерных пространственных карт своего окружения.

Датчики, которые определяют препятствия при движении задним ходом во многих современных автомобилях, вдохновлены навигацией летучих мышей. Направление и расстояние до препятствия рассчитывается путем излучения ультразвуковых волн , которые отражаются от объектов на пути автомобиля.

 Технологии сенсорной навигации также были предложены для повышения безопасности людей с ограниченным зрением. Ультразвуковые датчики, установленные на теле человека, будут предлагать звуковую обратную связь об окружении человека. Это позволило бы им двигаться более свободно, устраняя угрозу препятствий.

 2. Строительная техника

 Дятлы стучат по твердой поверхности деревьев в поисках пищи, строят гнезда и привлекают себе пару. Строительные инструменты, такие как ручные гидравлические и пневматические молотки, имитируют вибрацию клюва дятла , используя частоту, примерно эквивалентную стуку молотком дятла ( от 20 до 25 Гц ).

 Но вибрация этих электроинструментов может повредить руки строителей. В некоторых случаях это может вызвать вибрацию белого пальца , состояние, при котором люди испытывают постоянное онемение и боль в руках и руках.

В настоящее время ученые изучают, как дятлы защищают свой мозг от многократного сверления. Одно исследование показало, что у дятлов есть несколько приспособлений для поглощения удара, которых нет у других птиц.

Их череп приспособлен быть крепким и твердым, а их язык обвивается вокруг задней части черепа и закрепляется между глазами. Это защищает мозг дятла, смягчая удар молотком и его вибрации.

Подобные исследования лежат в основе разработки амортизаторов и устройств контроля вибрации для защиты пользователей такого оборудования. Та же концепция также вдохновила такие инновации, как многослойные амортизирующие конструкции для проектирования зданий.

3. Проект здания

 Морские гребешки – это моллюски с веерообразной, гофрированной внешней раковиной. Зигзагообразная форма этих гофров укрепляет структуру корпуса, позволяя ему выдерживать высокое давление под водой.

Тот же процесс используется для увеличения прочности картонной коробки, при этом гофрированный бумажный материал вклеивается между двумя внешними слоями картона. Введение гофрированной поверхности значительно повышает прочность материала, подобно тому, как складывание листа бумаги в зигзагообразную форму позволяет ему воспринимать дополнительную нагрузку.

Куполообразная структура раковины гребешка также позволяет ему выдерживать значительные нагрузки. Эта конструкция является самонесущей, поскольку равномерно распределяет вес по всей форме купола, уменьшая нагрузку на одну точку. Это повышает устойчивость конструкции без необходимости усиления стальных балок и вдохновило дизайн многих зданий , в том числе собора Святого Павла в Лондоне.

 4. Транспортная аэродинамика 

У акул есть два спинных плавника , которые обеспечивают несколько аэродинамических преимуществ. Они стабилизируют акулу от качения, а их аэродинамическая форма создает позади них область низкой турбулентности и, таким образом, повышает эффективность движения акулы вперед.

Акульи плавники были воспроизведены в моторизованном транспорте. Например, в гоночных автомобилях плавники используются как для уменьшения турбулентности при движении на высокой скорости, так и для повышения устойчивости на поворотах.

 На крыше многих дорожных автомобилей теперь установлен небольшой «акульий плавник», который используется для интеграции их радиоантенны . Это уменьшает сопротивление по сравнению с традиционной полюсной антенной.