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Biomimetics, technologie qui imite la nature
Par Rhett Butler, mongabay.com
11 juillet 2005
Les ingénieurs, les scientifiques, et les personnes d'affaires tournent de plus en plus vers la nature pour l'inspiration de conception. Le champ du biomimetics, l'application des méthodes et les systèmes, trouvés en nature, à la technologie et à la technologie, a engendré un certain nombre de supérieur lointain d'innovations à ce que seul l'esprit humain pourrait avoir conçu. La raison est simple. La nature, par des milliards d'années d'épreuve et d'erreur, a produit les solutions efficaces aux problèmes réels complexes innombrables. La concurrence rigoureuse des moyens normaux perte et efficacité de choix ne sont pas tolérées dans les systèmes normaux, à la différence de plusieurs des technologies conçues par des humains. Par exemple, les voitures alimentées au gaz sont de seulement environ 20 pour cent d'efficaces, c'est-à-dire, seulement 20 pour cent de la teneur en thermique-énergie de l'essence sont convertis en travail mécanique.
Biomimetics, également connu sous le nom de bionique (une limite inventée par un dirigeant américain de l'Armée de l'Air en 1958), Biognosis, et Biomimicry, a été appliqué à un certain nombre de champs à partir de la science politique à la conception de voiture à l'informatique (des cybernétiques, l'intelligence d'essaim, les neurones artificiels et les réseaux neurologiques artificiels tous sont dérivés des principes biomimetic). Généralement il y a trois secteurs dans la biologie après quoi des solutions technologiques peuvent être modelées :
- Repliant des méthodes de fabrication normales comme dans la production des composés de produit chimique par des usines et des animaux
- Imitant des mécanismes a trouvé en nature telle que bande de Velcro et la « de Gecko »
- En imitant des principes d'organisation du comportement social des organizations aimer les fourmis, les abeilles, et les micro-organismes
Pour profiter de la richesse des conceptions et des processus a trouvé dans la nature, le Dr. Julian Vincent, le directeur du centre pour Biomimetic et des technologies normales à l'université de Bath en Angleterre, et ses collègues ont conçu une base de données « de brevets biologiques » qui permettra à des ingénieurs de brancher directement sur la nature l'ingéniosité déviant la nécessité de consulter les biologistes qu'ils sont venus pour compter au moment pour la perspicacité dans les fonctionnements de la nature. Selon la question du 9 juin 2005 de l'économiste, « l'idée est que cette base de données laissera n'importe qui rechercher par un éventail de mécanismes biologiques et de propriétés pour trouver les solutions normales aux problèmes technologiques. » Actuellement, Dr. Vincent estime que « actuellement il y a seulement un chevauchement de 10% entre la biologie et la technologie en termes de mécanismes utilisés » tellement là est beaucoup de potentiel dans ce secteur.
La base de données biologique de brevets adopte une approche différente à fournir des exemples des technologies biologiques normales qui remplissent les conditions d'un problème particulier de technologie. Comme expliqué dans l'économiste, au lieu de la recherche par un nom d'usine ou d'animal, un ingénieur questionnerait la base de données avec un mot-clé comme la « propulsion » pour obtenir « une gamme des mécanismes de propulsion employés par des méduses, des grenouilles et des crustacés. » Il y a d'autres manières d'employer la base de données aussi bien, y compris caractériser « un problème de technologie sous forme d'une liste de dispositifs souhaitables que la solution doit avoir, et d'une liste différente de dispositifs indésirables qu'elle doit éviter…. Ainsi, par exemple, la recherche des moyens de défier la pesanteur pourrait produire un certain nombre de solutions possibles prises à partir de différentes créatures de vol mais décrites en termes de technologie. « Si vous voulez le vol, vous ne copiez pas un oiseau, mais vous copiez l'utilisation des ailes et les profils aérodynamiques, » indique DR Vincent. «
Tandis que le système contient seulement environ 2.500 « fait breveter » actuellement, des objectifs de DR Vincent pour augmenter de manière significative la collection pour aider des ingénieurs à identifier les systèmes et les comportements normaux qui pourraient être utiles dans leurs défis de technologie. Il y a grand espoir que le biomimetics aidera l'humanité à développer les technologies que réduire notre impact sur l'environnement autour de nous et améliorer notre qualité de la vie.
Quelques exemples de biomimetics dans l'action :
- Le Velcro a eu comme conséquence 1948 d'un ingénieur suisse, George de Mestral, notant comment les crochets des bavures d'usine coincées dans la fourrure de son chien.
- Le Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), une recherche et une organisation de développement pour le département des États-Unis de la défense (DoD), et une NASA étudient les systèmes et les stratégies locomotives des insectes pour concevoir la prochaine génération des robots et des véhicules autonomes.
- Utilisant un tunnel de vent, les chercheurs ont constaté que la nageoire de la baleine de bosse est une conception plus efficace d'aile que le modèle courant employé par l'industrie d'aéronautique sur des avions. Les ingénieurs travaillent pour s'appliquer les résultats aérodynamiques au futur avion et à la conception des véhicules à moteur. De même, les ingénieurs chez Airbus, une société européenne d'avion-manfacturing, ont employé la peau rugueuse du requin comme inspiration en développant un clinquant strié enduisant pour les ailes de l'avion, une conception qui a eu comme conséquence six pour cent moins de frottement et d'efficacité de carburant améliorée.
- Une équipe de recherche aux laboratoires de Bell a trouvé ce panier de fleur hauturier tropical d'éponge, d'Euplectella ou de Venus, structures remarquablement fortes de constructions des matériaux extrêmement fragiles, selon un communiqué de presse de Lucent Technologies. Cette découverte a mené aux perspicacités uniques dans la production des rives optiques de fibre commerciale. La même équipe a également regardé aux systèmes visuels des brittlestars -- les créatures de mer ont rapporté aux étoiles de mer et aux oursins -- pour l'inspiration pour améliorer la conception d'objectif.
- La « bande de Gecko » est un produit en cours de développement qui a été inspiré par la capacité du lézard de s'élever vers le haut des murs et de la promenade le long des plafonds. La bande exploite des « forces de van der Waals » -- forces attrayantes intermoléculaires faibles -- par mimicing le minuscule cheveu-comme des structures, appelées les setae, qui couvrent les pieds des geckos.
- Les scientifiques à l'université de Leeds en Grande-Bretagne étudient le mécanisme de défense voyager en jet-basé du coléoptère de bombardier pour voir si l'insecte peut les aider à apprendre comment re-mettre à feu un moteur d'avion de turbine à gaz dans le mi-vol. Le coléoptère de bombardier est capable de pulvériser les prédateurs potentiels avec un jet à haute pression de bouillir le liquide.
- DaimlerChrysler développe un nouveau haut véhicule de concept d'efficacité de carburant basé sur la forme de corps d'un boxfish, un poisson cube-formé commun trouvé dans les habitats marins tropicaux. La voiture bionic offrira 20 pour cent plus bas de consommation de carburant et émissions d'oxyde d'azote de jusqu'à 80 pour cent plus bas selon un dégagement de DaimlerChrysler.
Boxfish, courtoisie de photo de DaimlerChrysler
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Voiture de Bionic, courtoisie de photo de DaimlerChrysler
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Quelques secteurs potentiels pour l'exploration :
- Les araignées tournent la soie qui est plus forte que les substances synthétiques développées par l'homme mais exigent seulement des insectes comme entrées.
- Les diatomées, phytoplancton microscopique responsable d'un quart de toute photosynthèse sur terre, font le verre en utilisant le silicium dissous en eau de mer.
- L'ormeau, un type de mollusques et crustacés, produit une coquille fente-résistante deux fois plus dure qu'en céramique du calcium a trouvé en eau de mer en utilisant un processus connu sous le nom de bio-minéralisation.
- Les arbres « transforment la lumière du soleil, l'eau, et l'air en cellulose, un suger plus raide et plus fort que le nylon, et le lient dans le bois, un composé normal avec une résistance de la flexion plus élevée et la rigidité que concrète ou en acier, » comme remarquable par Paul Hawken, Amory et chasseur Lovins de L. dans le capitalisme normal.
- Les usines innombrables produisent des composés qui combattent outre de l'infection des mycètes, des insectes, et d'autres parasites.
Dans un avenir proche, les consommateurs devraient compter voir la plus grande utilisation du biomimetics d'améliorer l'efficacité des produits et des systèmes conçus humains par l'application des solutions normales pragmatiques développées par évolution.
Cette information utilisée par article de Wikipedia, de DaimlerChrysler, de l'économiste, de centre pour Biomimetic et technologies normales à l'université de Bath, de capitalisme normal, du nouveau scientifique, et d'autres sources a énuméré dans le texte du morceau.
Pour apprendre plus au sujet des matières biomimicry et relatives, jeter un coup d'oeil au réseau de Biomimetics pour la durabilité industrielle et le Biomimicry.net.
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