Skradzione technologie: że ludzkość pożycza od natury

0
28


Nurkujący zimorodek. Fot. Getty Images

Koło i statek nie mają odpowiedników w przyrodzie, jednak wiele innych technologiczne osiągnięcia ludzkości nie więcej niż plagiat rozwiązań inżynierskich, już znalezionych biosferą

Cała ludzka cywilizacja — historia pożyczek natury. Najpierw musimy po prostu zbierali owoce i korzenie, później nauczyli się przeznaczyć nieco bardziej złożone substancje jak penicylina, a pod koniec zaczęli używać biosfery zbyt wyszukany — zmieniając geny żywych istot dla własnych celów. Istnieje jednak i inny sposób korzystać z doświadczeniami miliardów lat ewolucji: pożyczyć od natury nie zasoby materialne, a pomysły. Pomimo wystąpienia ery wysokich technologii, z których jesteśmy tak dumni, przykłady natury nadal są w stanie posłużyć się wzorem dla nowych technicznych rozwiązań.

Woda

Rak-modliszka w luksusowym stylu (Odontodactylus scyllarus) z rodziny ротоногих, on sam “павлиновая krewetka” — jeden z najbardziej interesujących organizmów, jeśli rozpatrywać je z punktu widzenia perspektyw technologicznych. Osiągnięcie tego nowotworu (raczej nie jego samego, a ewolucji, która go wychowywany) — unikatowe urządzenie widzenia. W oku człowieka jest tylko trzy rodzaje цветочувствительных czopków: dwa z nich pomagają odróżnić niebieski kolor od żółto-zielonego, a jeszcze jeden dodatkowy typ pozwala zobaczyć czerwony. Dla ssaków i to luksus: u większości naszych braci-zwierząt, w tym niektórych małp, цветорецепторы zaledwie dwóch typów, a czerwony nie widzą. A u Odontodactylus scyllarus jest nie trzy, a aż 16 rodzajów białek receptorów, i można tylko marzyć o tym, w jakich niesamowitych kolorach to членистоногое widzi świat. Możliwe, nowotwory-stawiam mogą zobaczyć i promieniowanie ultrafioletowe.

Urządzenie oczu tych zwierząt, od rozszerzonego zakresu tsvetovospriatia do zdolności zobaczyć liniowy i kołowy polaryzację światła, stały się podstawą idei kamer nowego typu.

Kolejnym przykładem, kiedy istoty z morskich głębin okazały się przydatne dla naukowców, stały się ośmiornice. Uwaga inżynierów przyciąga ich elastyczność i zdolność radykalnie zmieniać swój kształt, aby wchodzić w interakcje z otaczającym światem. Podczas gdy badacze, вдохновлявшимся ośmiornice, udało się odtworzyć powierzchnię, która aktualizuje swój teren. W perspektywie kopiowanie осьминожьих zasad zmiany formy pozwoli rozwinąć elastyczną elektronikę i robotyka.

Ziemia

Symulacja ruchu ciał zwierząt — dawna cechą inżynierów. Samochód na cztery koła, dokładnie w tej samej fundamentalnej powodu, dla którego lądowe kręgowce mają cztery kończyny. Roboty-androidy, w rzeczywistości, naśladują ruch ciała człowieka, przemysłowe, roboty-manipulatory dokładnie kopiują wszystkie sześć stopni swobody ludzkiej ręki, a maszyny firmy Boston Dynamics już teraz można zwyczaje wziąć za zwierzęta.

Ale robotyki nadal zwracać się do natury inspiracji, a ostatnio ich uwagę przyciągnęły karaluchy. Naukowcy z uniwersytetu Harvarda studiował sposób poruszania się owadów, w wyniku czego okazało się, że mocny szkielet zewnętrzny karalucha pozwala mu pokonać przeszkody w nietypowy sposób. Karaluch na początku faktycznie uderza w przeszkodę, po czym zmienia kierunek jazdy, nie tracąc prędkość (innymi słowy, bardzo oszczędnie zużywa energię kinetyczną). Dzięki tej właściwości karaluch łatwo ucieka od swoich przeciwników. Duże zainteresowanie dla inżynierów jest również zdolność owadów przenikać w najbardziej wąskie szczeliny, mimo obecności dysku się pancerza chitynowego.

Niebo

Mówiąc o technologiach, подсмотренных u zwierząt, nie można nie wspomnieć o lotnictwie: twórcy pierwszych samolotów próbowali naśladować ptaki nawet zbyt dosłownie, zmuszając swoje maszyny machać skrzydłami. Ale czas расставило wszystko na swoim miejscu: od ptaków człowiek stał się uczyć ich aerodynamiki i zastosował ją nawet w transporcie lądowym.

Inżynierowie szybkiej kolei w Japonii do czynienia z problemem ze względu na górzysty teren tego kraju. Do układania ścieżek musiał budować wiele tuneli, ale przy wjeździe do nich lokomotywa trzymał powietrze przed sobą. Wyjście z sztucznych jaskiń towarzyszył głośny bawełny, zastraszenia zarówno pasażerów, jak i zewnętrznych obserwatorów.

Problem został rozwiązany dzięki jednemu z inżynierów, który oprócz pracy interesował się орнитологией. Zwrócił on uwagę, że zimorodki, nurkując w wodzie, praktycznie nie powodują wybuchu wody. Zdaniem inżyniera, jest to związane z formą ich dziób. Oczywiście, aby rozwijać ten pomysł, potrzebna masa eksperymentów w tunelu aerodynamicznym, ale punktem wyjścia do badań była kształt ptasiego dzioba. W wyniku lokomotywy otrzymały “ptasi nos” i zaczęły wychodzić z tuneli o wiele ciszej.

Jeszcze jedna technologia latających zwierząt mogłaby znaleźć zastosowanie w elektronicznych książkach. Naukowcy wykorzystali zasada odbicia światła wagi na skrzydłach motyli-нимфалид, opracowanie w oparciu o materiał do kolorowych elektronicznego atramentu Mirasol. Ponadto, właściwości skrzydeł motyla zmieniać kolor w zależności od temperatury stanowić podstawę tworzenia czujników przegrzaniem.

Źródła

Silnik elektryczny i generator — jest to całkiem uczciwe, ludzkie wynalazki. Szpieg w naturze ich prototyp twórcy nie mogli: w XIX wieku nie było jeszcze mikroskopów elektronowych, które szczegółowo rozważyć urządzenie i zasada działania enzymu ATP-syntazy, cząsteczkowe maszyny o wielkości rzędu kilkudziesięciu nanometrów. Tymczasem zasada działania maszyn elektrycznych zawarte w tym białko z wyjątkową finezją.

Nieruchoma część (odpowiednik stojana) zakotwiczony w błonie mitochondriów lub хлоропласта, a wewnątrz znajduje się ruchoma część cząsteczki — wirnik. Ten molekularny silnik wykorzystuje różnica potencjałów na błonie: przy oddychaniu komórkowym z mitochondriów jest wypychany pozytywnie naładowane jony wodoru. Stamtąd próbują przedostać się z powrotem do środka, gdzie ładunek ujemny, jednak ich jedyna droga do митохондрию przebiega przez cząsteczkowy silnik ATP-syntazy. Obracając “rotor”, protony sprawiają, że białka syntezy cząsteczki ATP — intracellular paliwo. U ATP-syntazy może być i inny tryb pracy: kiedy ATP jest wiele, a napięcie na błonie niewystarczające, enzym może korzystać z paliwa i swing protony w drugą stronę, zwiększając różnica potencjałów. Tak więc jedyną cząsteczkowa maszyna o wymiarach 20 nm łączy w sobie właściwości generatora i silnika elektrycznego.

Pozostaje tylko mieć nadzieję, że okresy ważności patentów na wynalazki natury minęły setki milionów lat temu, i uda nam się podpatrzeć u niej jeszcze wiele ciekawych innowacji.

redakcja poleca
Słodkie kości: do czego potrzebny jest kolorowy rtg