Природа источник для изобретений

17 современных технологий, которые люди позаимствовали у природы

За последние несколько веков люди успели изобрести много полезных вещей, но далеко не все они обязаны полностью человеческому уму.

Есть изобретения, которые люди скопировали у природы и вставили в то, что мы сейчас называем современный мир.

Стоит отметить, что заимствование у природы различных технологий и использование их для создания чего-то нового назвали новым словом «биомимикрия».

Вот лишь небольшая часть таких изобретений.

Инновационные технологии

1. Дождевой червь = Буровая тоннелепроходческая машина

Нынешние буровые машины являются увеличенной механической копией дождевых червей. Также как и они, буровые машины «проедают» землю (и выпускают ее через заднюю часть), непрерывно двигаясь вперед, оставляя большой тоннель позади себя.

2. Акулья кожа = Олимпийские плавательные костюмы

Несмотря на то, что акулья кожа выглядит, как один полноценный материал, на самом деле она покрыта огромным количеством чешуек, которые называются кожные зубики.

Покрытие, которое формирует эти зубчики, предотвращает формирование водоворотов при плавании, что в свою очередь позволяет акуле быстрее плыть. Некоторые плавательные костюмы копируют эту технологию природы, чтобы увеличить скорость пловца.

3. Жуки из пустыни Намиб (Onymacris unguicularis) = Система сбора и хранения поверхностного стока

Эти жуки могут собирать влагу из тумана, который обычно по утрам приносит в пустыню ветер, дующий с моря. Чтобы собрать влагу, они забираются на гребни высоких дюн, приподнимают свое брюшко по направлению к ветру, после чего опускают свою голову вниз.

Данное положение позволяет туману конденсироваться на выступах надкрыльев. Далее он стекает вдоль шва надкрыльев, и попадает в ротовые органы жука. Влага, которую жук получил благодаря своей способности, составляет около 40 % веса его тела.

Способность этого жука вдохновила людей на создание уникальной техники сбора воды. Создатель данной системы Пак Китэ (Pak Kitae) из Сеульского технического университета. Его изобретение копирует форму и функцию панциря жука, чтобы утреннюю росу превратить в питьевую воду для тех, кто живет в местах с ограниченным доступом к воде.

4. Кузовковые (рыба-коробочка) = Бионический автомобиль

В мире автомобильного дизайна, где аэродинамика, безопасность, вместительность и экологичность являются взаимоисключающими атрибутами, некоторые ищут путь, который позволит соединить все эти характеристики в одну машину.

Инженеры в компании Mercedes-Benz обратили внимание на рыбу-коробочку. Несмотря на то, что с первого взгляда рыба выглядит довольно неуклюже, ее формы развились таким образом, что в воде она передвигается с большой эффективностью.

Источник



Украденные технологии: что человечество заимствует у природы

Вся человеческая цивилизация — история заимствований у природы. Сначала мы просто собирали плоды и коренья, позже научились выделять чуть более сложные вещества вроде пенициллина, а под конец стали использовать биосферу совсем уж изощренно — меняя гены живых существ ради собственных целей. Однако есть и другой способ воспользоваться наработками миллиардов лет эволюции: заимствовать у природы не материальные ресурсы, а идеи. Несмотря на наступление эры высоких технологий, которыми мы так гордимся, примеры природы по-прежнему способны послужить образцом для новых инженерных решений.

Рак-богомол роскошный (Odontodactylus scyllarus) из семейства ротоногих, он же «павлиновая креветка» — один из самых интересных организмов, если рассматривать его с точки зрения технологических перспектив. Главное достижение этого рака (вернее, не его самого, а эволюции, которая его взрастила) — уникальное устройство зрения. В глазу человека есть лишь три типа цветочувствительных колбочек: два из них помогают отличать синий цвет от желто-зеленого, а еще один дополнительный тип позволяет видеть красный. Для млекопитающих и это роскошь: у большинства наших собратьев-зверей, включая некоторых обезьян, цветорецепторы всего двух типов, и красный они не видят. А у Odontodactylus scyllarus есть не три, а целых 16 типов белков-рецепторов, и можно только фантазировать о том, в каких удивительных красках это членистоногое видит мир. Возможно, раки-богомолы могут видеть и ультрафиолетовое излучение.

Читайте:  Невероятные приключения в природе

Устройство глаз этих животных, от расширенного диапазона цветовосприятия до способности видеть линейную и круговую поляризацию света, стали основой идеи камер нового типа.

Еще одним примером, когда существа из морских глубин оказались полезными для ученых, стали осьминоги. Внимание инженеров привлекла их гибкость и способность кардинально изменять свою форму, чтобы взаимодействовать с окружающим миром. Пока исследователям, вдохновлявшимся осьминогами, удалось воссоздать поверхность, изменяющую свой рельеф. В перспективе копирование осьминожьих принципов изменения формы позволит развить гибкую электронику и робототехнику.

Земля

Имитация движения тел животных — давняя фишка инженеров. У автомобиля четыре колеса ровно по той же самой фундаментальной причине, по которой наземные позвоночные имеют четыре конечности. Роботы-андроиды, по сути, имитируют движение тела человека, промышленные роботы-манипуляторы в точности копируют все шесть степеней свободы человеческой руки, а машины компании Boston Dynamics уже сейчас можно по повадкам принять за животных.

Но робототехники продолжают обращаться к природе за вдохновением, и недавно их внимание привлекли тараканы. Ученые из университета Гарварда изучали манеру передвижения насекомых, в результате чего выяснили, что крепкий внешний скелет таракана позволяет ему преодолевать препятствия необычным способом. Таракан вначале фактически врезается в преграду, после чего меняет направление движения, не теряя скорость (другими словами, очень экономно расходует кинетическую энергию). Благодаря этому свойству таракан легко спасается от своих недоброжелателей. Большой интерес для инженеров представляет также способность насекомых проникать в самые узкие щели, несмотря на наличие жесткого хитинового панциря.

Говоря о технологиях, подсмотренных у животных, нельзя не упомянуть об авиации: создатели первых самолетов пытались подражать птицам даже чересчур буквально, заставляя свои машины махать крыльями. Но время расставило все по своим местам: от птиц человек стал учиться их аэродинамике и применил ее даже в наземном транспорте.

Инженеры скоростных железных дорог в Японии столкнулись с проблемой из-за гористой местности этой страны. Для прокладки путей приходилось строить много тоннелей, но при въезде в них локомотив сжимал воздух перед собой. Выход из рукотворных пещер сопровождался громким хлопком, пугающим как пассажиров, так и внешних наблюдателей.

Проблема была решена благодаря одному из инженеров, который помимо работы увлекался орнитологией. Он обратил внимание, что зимородки, ныряя в воду, практически не создают всплеска воды. По мнению инженера, это связано с формой их клюва. Конечно, чтобы развить эту идею, потребовалась масса экспериментов в аэродинамической трубе, но отправной точкой для испытаний стала форма птичьего клюва. В результате локомотивы получили «птичий нос» и стали выходить из тоннелей гораздо тише.

Читайте:  Корпускулярная и волновая природа света корпускулярно волновой дуализм

Еще одна технология летающих животных могла бы найти применение в электронных книгах. Ученые использовали принцип отражения света чешуйками на крыльях бабочек-нимфалид, разработав на его основе материал для цветных электронных чернил Mirasol. Кроме того, свойство крыльев бабочки менять цвет в зависимости от температуры ляжет в основу создания датчиков перегрева.

Исходники

Электромотор и генератор — это все же вполне честные человеческие изобретения. Подсмотреть в природе их прототип изобретатели никак не могли: в XIX веке еще не было электронных микроскопов, позволяющих в деталях рассмотреть устройство и принцип работы фермента АТФ-синтазы, молекулярной машинки размером порядка десятков нанометров. Между тем принцип работы электрических машин воплощен в этом белке с исключительным изяществом.

Неподвижная часть (аналог статора) закреплена в мембране митохондрии или хлоропласта, а внутри находится вращающаяся часть молекулы — ротор. Этот молекулярный мотор использует разность потенциалов на мембране: при клеточном дыхании из митохондрии выталкиваются положительно заряженные ионы водорода. Оттуда они стремятся проникнуть обратно внутрь, где заряд отрицательный, однако их единственный путь в митохондрию пролегает через молекулярный мотор АТФ-синтазы. Поворачивая «ротор», протоны заставляют белок синтезировать молекулу АТФ — внутриклеточное топливо. У АТФ-синтазы может быть и другой режим работы: когда АТФ много, а напряжение на мембране недостаточное, фермент может использовать топливо и качать протоны в другую сторону, увеличивая разность потенциалов. Таким образом, единственная молекулярная машинка размером в 20 нм сочетает в себе свойства генератора и электромотора.

Остается лишь надеяться, что сроки действия патентов на изобретения природы истекли сотни миллионов лет назад, и нам удастся подсмотреть у нее еще много интересных инноваций.

Источник

Биомиметика: 24 технологии, на создание которых вдохновила природа

Вертолет, похожий на стрекозу, поезд — на птицу, самолет — на дельфина и многое другое

Человек с незапамятных времен мечтал летать, как птица, плавать, как рыба, и бегать, как лошадь. Все его мечты в итоге сбылись с приходом XX века. И теперь в небе давно уже летают самолеты, под толщей воды бороздят океаны подводные лодки, а по дорогам ездят автомобили, под капотами которых заключены многие десятки лошадиных сил.

Очевидно, что в некоторых нюансах своих технических разработок человек черпал вдохновение от этой самой природы. Это можно увидеть либо в дизайне созданных инженерами технических средств, либо в технологии их работы. Особенно подход заимствования технологий у природы важен на современном этапе, когда это становится все более и более технически реализуемой задачей. Придуман и отдельный термин такому заимствованию — биомиметика.

В нашем топе мы приведем лишь два десятка интересных примеров этой самой биомиметики, но на самом деле заимствований «природных задумок» человеком насчитывается тысячи, и каждая из них по-своему облегчает нашу жизнь.

Биомиметика — это подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы.

Смотрите также

1. Почему стрекоза похожа на вертолет

Когда вы впервые увидели стрекозу, маловероятно, что вы заметили, насколько она похожа на вертолет. А ведь присмотревшись к крыльям стрекоз, вернее к их работе в замедленной съемке, можно определить, что они функционируют аналогично лопастям винтокрылых машин — начиная от принципа работы до баланса, оба механизма работают идентично. Угадайте, кто первым придумал непростой баланс работы — природа или человек?

Читайте:  Невероятные стереокартинки для улучшения зрения

2. Скоростной поезд и птица: какое у них сходство

Инженер по имени Эйдзи Накацу разрабатывал скоростные поезда в Японии. Работая над аэродинамикой, легендарный инженер задался вопросом: как снизить акустический удар при выезде из тоннеля?

Ответ пришел, откуда не ждали, — оказывается, у зимородка природой отточена такая форма клюва, что он способен входить в воду при пикировании, не поднимая брызг. Так клюв зимородка послужил прототипом переднего обтекателя сверхскоростного поезда .

Источник

Природа источник для изобретений

За последние несколько веков люди успели изобрести много полезных вещей, но далеко не все они обязаны полностью человеческому уму.

Есть изобретения, которые люди скопировали у природы и вставили в то, что мы сейчас называем современный мир.

Стоит отметить, что заимствование у природы различных технологий и использование их для создания чего-то нового назвали новым словом «биомимикрия».

Вот лишь небольшая часть таких изобретений.

Инновационные технологии

1. Дождевой червь = Буровая тоннелепроходческая машина

Нынешние буровые машины являются увеличенной механической копией дождевых червей. Также как и они, буровые машины «проедают» землю (и выпускают ее через заднюю часть), непрерывно двигаясь вперед, оставляя большой тоннель позади себя.

2. Акулья кожа = Олимпийские плавательные костюмы

Несмотря на то, что акулья кожа выглядит, как один полноценный материал, на самом деле она покрыта огромным количеством чешуек, которые называются кожные зубики.

Покрытие, которое формирует эти зубчики, предотвращает формирование водоворотов при плавании, что в свою очередь позволяет акуле быстрее плыть. Некоторые плавательные костюмы копируют эту технологию природы, чтобы увеличить скорость пловца.

3. Жуки из пустыни Намиб (Onymacris unguicularis) = Система сбора и хранения поверхностного стока

Эти жуки могут собирать влагу из тумана, который обычно по утрам приносит в пустыню ветер, дующий с моря. Чтобы собрать влагу, они забираются на гребни высоких дюн, приподнимают свое брюшко по направлению к ветру, после чего опускают свою голову вниз.

Данное положение позволяет туману конденсироваться на выступах надкрыльев. Далее он стекает вдоль шва надкрыльев, и попадает в ротовые органы жука. Влага, которую жук получил благодаря своей способности, составляет около 40 % веса его тела.

Способность этого жука вдохновила людей на создание уникальной техники сбора воды. Создатель данной системы Пак Китэ (Pak Kitae) из Сеульского технического университета. Его изобретение копирует форму и функцию панциря жука, чтобы утреннюю росу превратить в питьевую воду для тех, кто живет в местах с ограниченным доступом к воде.

4. Кузовковые (рыба-коробочка) = Бионический автомобиль

В мире автомобильного дизайна, где аэродинамика, безопасность, вместительность и экологичность являются взаимоисключающими атрибутами, некоторые ищут путь, который позволит соединить все эти характеристики в одну машину.

Инженеры в компании Mercedes-Benz обратили внимание на рыбу-коробочку. Несмотря на то, что с первого взгляда рыба выглядит довольно неуклюже, ее формы развились таким образом, что в воде она передвигается с большой эффективностью.

Источник