يبحث العلماء عن الطبيعة لحل مشاكل التقنية
بمرور الوقت ، أصبح تصميم المنتج أكثر دقة ؛ التصاميم من الماضي غالبا ما تبدو أكثر فجاجة وأقل فائدة من تصاميم اليوم. نظرًا لأن معرفتنا في مجال التصميم أصبحت أكثر تعقيدًا ، فقد نظر العلماء والمصممين إلى الطبيعة وتعددها في التكيفات الأنيقة المتطورة للتوجيه في تحسين معرفتنا. يسمى هذا الاستخدام للطبيعة كمصدر إلهام للتكنولوجيا البشرية Biomimetics ، أو Biomimicry. فيما يلي 5 أمثلة من التقنيات التي نستخدمها اليوم والتي تم استلهامها من الطبيعة.
الفيلكرو
أحد الأمثلة القديمة لمصمم يستخدم الطبيعة لإلهام المنتج هو Velcro. في عام 1941 ، لاحظ المهندس السويسري جورج دي ميسترال بنية الحواف ، بعد العثور على عدد من كبسولات البذور المرتبطة بكلبه بعد المشي. لقد لاحظ الهياكل الصغيرة الشبيهة بالخطاف على سطح الشوائب التي سمحت لها بأن تعلق نفسها بالمارة. بعد الكثير من التجربة والخطأ ، قام دي ميسترال أخيرا بالحصول على براءة اختراع التصميم الذي أصبح مشهدا للملابس والأحذية على نطاق واسع ، يعتمد على هيكل الخطاف والحلقة. الفيلكرو هو مثال على التقليد الحيوي قبل أن يكون لمحاكاة الطبيعة اسمًا ؛ استخدام الطبيعة لإلهام التصميم هو اتجاه طويل الأمد.
الشبكات العصبية
تشير الشبكات العصبية عموما إلى نماذج الحوسبة التي تستلهم الوصلات العصبية في الدماغ. قام علماء الكمبيوتر ببناء الشبكات العصبية عن طريق إنشاء وحدات معالجة فردية ، وتنفيذ عمليات أساسية ، ومحاكاة عمل الخلايا العصبية. يتم بناء الشبكة عن طريق الاتصالات بين وحدات المعالجة هذه ، بنفس الطريقة التي ترتبط بها الخلايا العصبية في الدماغ. باستخدام هذا النموذج من الحوسبة ، تمكن العلماء من إنشاء برامج مرنة وقابلة للتكيف بشكل كبير ، والتي تربط بطرق مختلفة لأداء وظائف مختلفة. لقد كانت معظم تطبيقات الشبكات العصبية تجريبية حتى الآن ، ولكن تم تحقيق نتائج واعدة للمهام التي تتطلب برامج للتعلم والتكيف ، مثل التعرف على أشكال السرطان وتشخيصها.
دفع
هناك عدد من الأمثلة على المهندسين الذين يستخدمون الطبيعة للحصول على إرشادات حول طرق الدفع الفعالة. حققت العديد من الأمثلة المبكرة عن محاولة البشر لمحاكاة رحلة الطيور نجاحًا محدودًا. ومع ذلك ، فقد أسفرت الابتكارات الحديثة عن تصاميم مثل بدلة السنجاب الطائر ، والتي تسمح للقفزات الشتوية والقافزات القاعدية بالانزلاق أفقياً بكفاءة مذهلة. كما كشفت التجارب الأخيرة عن كفاءة الوقود في السفر الجوي من خلال ترتيب الطائرات في شكل V الذي يحاكي هجرة الطيور.
السفر الجوي ليس المستفيد الوحيد من محاكاة الطبيعة ، كما استخدم المهندسون دفع المياه في الطبيعة كتوجيه التصميم. قامت شركة تدعى BioPower Systems بتطوير نظام لتسخير طاقة المد والجزر باستخدام زعانف متذبذبة مستوحاة من الدفع الفعال للأسماك الكبيرة مثل أسماك القرش والتونة.
السطوح
غالباً ما يقوم الانتقاء الطبيعي بتشكيل سطوح الكائنات الحية بطرق شيقة لتكييفها مع البيئة التي تعيش فيها. وقد اختار المصممون هذه التعديلات ويجدون استخدامات جديدة لهم. وقد وجد أن نباتات اللوتس متكيفة بشكل كبير مع البيئة المائية. أوراقها لها طلاء شمعي يصد الماء ، والأزهار لها هياكل متقشرة مجهرية تمنع الأوساخ والغبار من الالتصاق. يستخدم عدد من المصممين خصائص "التنظيف الذاتي" للوتس لإنتاج منتجات متينة. استخدمت إحدى الشركات هذه الخصائص لإنشاء طلاء بسطح محكم مجهريًا يساعد على صد الأوساخ من خارج المباني.
تكنولوجيا النانو
تشير تقنية النانو إلى تصميم وإنشاء الكائنات على مقياس ذري أو جزيئي. وبما أن البشر لا يعملون في هذه المقاييس ، فقد نظرنا في كثير من الأحيان إلى الطبيعة للحصول على إرشادات حول كيفية بناء الأشياء في هذا العالم الصغير. فيروس تكاثر التبغ (TMV) هو جزيء صغير يشبه الأنبوب الذي تم استخدامه ككتلة بناء لإنشاء أنابيب نانوية أكبر ومواد من الألياف. تحتوي الفيروسات على هياكل مرنة ويمكنها في كثير من الأحيان تحمل نطاقات واسعة من درجة الحموضة ودرجة الحرارة. يمكن أن تخدم الأسلاك النانوية والأنابيب النانوية المبنية على تصميمات الفيروسات أنظمة توصيل الدواء التي يمكنها تحمل البيئات القاسية.