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Biomimetismo: cómo la naturaleza inspiró la tecnología actual

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La tecnología y la naturaleza se han considerado tradicionalmente como fuerzas divergentes; la tecnología a menudo ha sido un medio para crear objetos o energías que no ocurren naturalmente en nuestro entorno circundante.

Sin embargo, nuevos enfoques para el desarrollo de productos y tecnología, como biomimetismo y diseño generativo han comenzado a revertir esa tendencia.

El diseño generativo es el proceso de tomar el marco de una idea y traducirlo en un conjunto de reglas, que luego son interpretadas por una computadora de alta potencia. Simulando miles de variaciones usando computación de alta potencia, este proceso imita el proceso natural de evolución.

Jeff Kowalski, Director de Tecnología en Autodesk, describe el proceso de diseño generativo, «Los algoritmos de aprendizaje automático en las computadoras ahora pueden detectar patrones inherentes en millones de modelos 3D y generar taxonomías sin dirección o intervención por parte de los humanos». La biomimetismo es “un enfoque de innovación que busca soluciones sostenibles a los desafíos humanos por emular los patrones y estrategias de la naturaleza probados por el tiempo. «

A continuación, examinamos 10 ejemplos épicos de tecnología inspirada en la naturaleza que utilizan estos conceptos de biomimetismo y / o diseño generativo.

1. Medicamentos y vacunas: erizo de mar

Investigadores australianos han replicado la forma en que los erizos de mar construyen una capa exterior dura a su alrededor para protegerse de los cambios en las temperaturas circundantes a las proteínas de los medicamentos y las vacunas.

tecnología inspirada en la naturaleza

IMAGEN: vodolaz

Este proceso químico de creación de una capa protectora es particularmente útil para aplicaciones como medicamentos que se distribuyen a países con sistemas de transporte o refrigeración deficientes.

2. Centro Acuático Nacional, Beijing – Estructura de la burbuja

El icónico centro de natación y buceo de los Juegos Olímpicos de Verano de China 2008 presenta un exterior único compuesto por cientos de burbujas extruidas en un patrón aparentemente aleatorio.

tecnología inspirada en la naturaleza

IMAGEN: basiczto

Sin embargo, este patrón de burbujas no es aleatorio en absoluto, sino que se basa en la geometría precisa que se encuentra en sistemas naturales como células, estructuras moleculares y cristales. Replicar los patrones existentes de la naturaleza conduce a la subdivisión más efectiva del espacio tridimensional.

3. Teatros de la explanada de Singapur – The Durian

Ubicado casi en el ecuador en un clima muy cálido, los teatros Esplanade en Singapur cuentan con un diseño de techo de piel de vidrio verdaderamente único que se inspiró en la fruta local de Durian.

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IMAGEN: jasonleehl

Un sistema de cientos de paneles de aluminio de forma triangular se inclina en función de la dirección del sol, protegiendo el complejo del calor y la luz solar directa mientras sigue inundando el interior con luz natural.

4. Mezcladores de agua – Calla Lillies

Las espirales centrípetas de la cala sirvieron de inspiración para la tecnología industrial de mezcla de agua desarrollada por Pax Scientific. El diseño natural del lirio es ideal por su capacidad para ayudar al flujo de agua.

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IMAGEN: tiantan

La tecnología de mezclador correspondiente cuenta con la capacidad de «hacer circular 10 millones de galones con la misma huella de energía que tres bombillas de 100 vatios».

5. Turbinas – Aleta de ballena

Las aletas de las ballenas jorobadas presentan bordes irregulares y desiguales conocidos como tubérculos. Se ha demostrado que los tubérculos permiten una dinámica de fluidos mucho mayor que las aletas de bordes lisos.

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IMAGEN: andreiorlov

Inspirándose en las aletas de forma irregular de estas ballenas gigantes, empresas como WhalePower y otras han desarrollado palas tubulares para su uso en ventiladores y turbinas que funcionan con mucha mayor eficiencia que las palas tradicionales.

6. Trajes de baño – Piel de tiburón

La piel de un tiburón se compone de miles y miles de escamas superpuestas conocidas como «dentículos dérmicos». Estos dentículos interrumpen la formación de remolinos turbulentos de agua y permiten que el tiburón se mueva de manera más eficiente y rápida a través del agua.

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IMAGEN: Trevor Sewell

En los Juegos Olímpicos de 2008, Michael Phelps y otros nadadores vistieron famosos trajes con una tela diseñada para imitar la piel de un tiburón y posteriormente eclipsaron muchos récords mundiales existentes. Aunque estos trajes ahora están prohibidos en las competiciones de natación, la idea de imitar los dentículos de un tiburón se utiliza hoy en los cascos de los barcos para mejorar la eficiencia.

7. Biobaterías: el cuerpo humano

El cuerpo humano crea energía a través de una reacción química conocida como metabolismo. Cuando una persona consume carbohidratos o azúcares, las enzimas del cuerpo descomponen la glucosa y liberan energía. Los científicos ahora están trabajando para crear baterías que funcionen con compuestos orgánicos como el azúcar para generar energía: una biobatería.

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IMAGEN: anterovium

Investigadores de varias universidades, así como de corporaciones como Sony, han estado trabajando durante la mayor parte de la última década para crear una batería biológica comercialmente viable. En 2007, Sony desarrolló con éxito un prototipo de batería biológica que utilizaba enzimas para crear una salida de energía suficiente (50 mW) para alimentar un Walkman.

8. Material sintético: seda de araña GM

La seda creada por las arañas para tejer sus telas es un supermaterial natural. Debido a que las arañas son de naturaleza territorial y caníbal, «cosechar» la seda de araña nunca ha sido comercialmente viable, e incluso una vez obtenida, los hilos individuales de la seda de araña son tan finos que tendrían que crearse sistemas de hilado completamente nuevos para tejer los hilos. juntos.

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IMAGEN: Roscas de perno | Cableado

Sin embargo, una startup con sede en Emeryville, California, llamada Bolt Threads, supuestamente resolvió el desafío mediante el uso de microorganismos modificados genéticamente. Si la tecnología demuestra ser viable, los posibles casos de uso podrían incluir «chalecos antibalas, botellas de agua biodegradables y cuerdas de suspensión de puentes flexibles».

9. Materiales impermeables – Alas de mariposa

En 2013, un equipo de ingenieros del MIT desarrolló lo que se ha descrito como el material más repelente al agua jamás fabricado. Su diseño presenta un material con pequeñas crestas de silicio que imitan los patrones que se encuentran en las alas de la mariposa Morpho.

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IMAGEN: LiveScience

El material es tan efectivo que a temperaturas superenfriadas, el agua rebota en la superficie más rápido de lo que podría congelarse, lo que sugiere aplicaciones potenciales para la tecnología en alas y turbinas de aviones, además de en ropa resistente al agua.

10. Cinta adhesiva – Dedos de gecko

Los pies de un gecko son excepcionalmente pegajosos debido a sus “grupos de estructuras largas y delgadas en forma de espátula llamadas setas que aumentan el área de la superficie y amplifican las atracciones eléctricas débiles entre los dedos de los pies y una superficie «.

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IMAGEN: David Clemens | Wikimedia

Un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford recientemente desarrolló un material adhesivo artificial basado en estos conceptos que permitieron con éxito a un estudiante de posgrado escalar una pared de vidrio usando dos almohadillas del tamaño de una mano hecho del material.

Aparte de los muros de escalada como Spiderman, la tecnología tiene aplicaciones potenciales en la industria manufacturera que Reemplazar los sistemas existentes que usan potencia de succión o adhesivos químicos..

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Nota del editor: Esta publicación está escrita para paginasparatodo.com.com por Andrew Armstrong. Andrew es un entusiasta de la tecnología y un asesor de marketing digital con sede en el Área de la Bahía de San Francisco. Vive en San Mateo, California con su esposa y su hijo pequeño. Puede comunicarse con él en Twitter.