多くの新しい発明や技術は、自然からインスピレーションを得ています。 の実践のモデル化人工後の製品の生物学的プロセスと呼ばれbiomimicryまたはデバイス. Biomimicry Instituteの共同設立者であるJanine Benyusは、1997年の著書Biomimicryでこの用語を普及させました。 “バイオミミクリーは基本的にデザインに挑戦し、すでにその課題を解決している生態系を見つけ、文字通りあなたが学んだことをエミュレートしようとしている”と彼女は書いています。,”
自然界を研究する科学者が彼らの発見を明らかにするにつれて、発明者とエンジニアはこれらの新しい啓示から引き出し、新しい技術に自然のソリューションを適用しています。 研究者が解決しようとしている問題は、より良いロボットを構築したり、癌細胞をより効率的に追跡したり、宇宙を研究するために望遠鏡を改善した
ここでは、いつか新しい発明につながる可能性が2020年から十の調査結果があります。,
吸盤魚は他の海の生き物の背中にサーフィン
レモラは海のヒッチハイカーです。, また、吸盤、whalesuckersまたはsharksuckersとして知られている、一から三フィートの長いスイマーは、ニューヨーク-タイムズによると、”平らな、粘着性の帽子のように頭の上に座っている”吸盤のようなディスクで青いクジラやシマウマサメに自分自身を固定します。 これらのsuckerfishんmooching無料のがあります。 今年、研究者たちは、ペアが輸送中に魚が実際に運転手の背中に沿って”サーフィン”できることを発見しました。, レモラは宿主の体に沿って滑空し、クジラの吹き抜け穴と背びれの近くで群がり、死んだ皮膚や寄生虫をかじっている間は最小限の抗力があります。
研究者ブルックFlammang、ジェレミーゴールドボーゲンとそのチームは、remoraの選択の場所が上にぶら下がって鍵であることがわかりました。 ブローホールと背びれの間の領域、特にシロナガスクジラでは、鯨の体に”わずか数センチメートル高い”場合よりも”はるかに低い速度の流体”を持っている、とFlammangはタイムズに語っている。
魚の”吸うディスク”は、実際にはクジラの皮膚にもくっついていません。, 代わりに、それはちょうど上に置いて、クジラの近くの魚を吸い込み、それが奈落の底に飛んでくるのを防ぐ低圧ゾーンを作り出します。
Flammang、ニュージャージー工科大学の生物学者は、すでに彼女が青いクジラのような絶滅危惧海洋動物にカメラや追跡装置を添付するために使用されることを望んでいるremoraに触発された人工吸引ディスクに取り組むようになっています。 現在、研究者はカメラを研究対象に固定するために定期的な吸引カップを使用していますが、それらは24時間から48時間しか保持していません。, Flammangの新しいデバイスは数週間続き、抗力を減らします。 彼女と彼女のチームは現在、準拠した表面でディスクをテストするだけでなく、カメラ用のremora形のケーシングを設計しています。 最終的に、彼らはクジラ、イルカ、サメ、マンタなどの生きた動物でデバイスをフィールドテストします。
“Dr.Flammangの研究室によって開発された添付ファイルのBioinspired進歩は、より大きな成功と有効性を持つ動物のタグを取得する方法に革命をもたらすでしょう”と、スタンフォード大学の海洋生物学者であるGoldbogenはSmithsonian magazineに書いている。, “将来のタグは、特定の生理学的サンプリングのための理想的な場所にremorasのように添付するだけでなく、サーフィンやクロールもできます。”
魚のフィンは指先と同じくらい敏感です
魚のフィンは、ステアリングと水泳のためだけではありません,シカゴ大学神経科学者アダム*ハーディと彼の研究室は、今年発見 実際、研究者らは、鰭が霊長類の指先と同じくらい敏感であることを発見した。 この結論に達するために、科学者たちは、黒海やカスピ海のような場所に生息する底生魚の一種であるラウンドハゼを研究しましたが、侵略的な個体, これらの小さな生き物は、湖の岩のベッドに沿って彼らのフィンを磨く、岩の上に”止まり木”することが知られ
ハゼの鰭がどれほど敏感であるかを判断するために、チームは安楽死させた魚に生理食塩水を注入し、実験中に神経を正常に動作させました。 彼らはそれから魚のひれが隆起車輪に対してブラッシュアップしたときに神経が作り出した電気衝動のパターンを記録するのに特別な装置を使用, この尺度は、finsが”本当に細かい細部”を知覚していることをチームに示した、とシカゴ大学の神経科学者でもある研究共著者Melina HaleはScience Newsに語った。
研究者らは、この発見が、特に水中ボットにおけるロボット感覚技術の進歩を促すことができることを願っています。
極悪非道なアイアンクラッドカブトムシの外骨格は不滅です
極悪非道なアイアンクラッドカブトムシは絶対にその名前に住んでいます。 ほとんどのバグはわずか数週間しか生きていませんが、これらのカブトムシは、数千年生きている人間とほぼ同等である約八年の寿命を持っています。 どのような快挙は、彼らに進化した一部の著しい甲冑.カリフォルニア大学アーバイン校のエンジニア、デビッド—キサイラスと彼のチームはトヨタ-カムリに積み重ねて二度走り、それは生きていました。, さらにいくつかの技術的な実験の後、チームはカブトムシが巨大な圧力に耐えることができることを発見しました—自分の体重の39,000倍まで。
カブトムシの頑丈さにはいくつかの要因が寄与しています。 カブトムシの外骨格は、例えば、てんとう虫のように、丸みを帯びていない、平らです。 外骨格の中にはタンパク質が豊富な層があり、殻全体が壊れることなく個別にシフトすることができます。 シェルの二つの半分は、パズルのピースのように一緒に結合されています。 レイヤーはパズルのような曲線に従い、ジョイントの最も薄い部分、つまり二つの半分が連動している首のようなビットを補強します。,
彼らの論文では、研究者らは、カブトムシ風の連動ファスナーは、おそらく飛行機のタービンを固定するために使用される同様の形状、しかし層のない、 チームは”ラミネーション”またはレイヤーを備えた3次元印刷モデルを作成しました。 彼らは予測することを紹介し”即時効航空ファスナー、提供する強力大幅増強靭.”しかし、実際には、このデザインは、橋、建物、車両など、金属とプラスチックのような二つの異なる材料を結合する必要があるときにいつでも使用できま,
深海魚の十六種の超黒色色素沈着について説明します
国立自然史博物館の海洋生物学者Karen Osbornと彼女のチームが誤ってカニの網に深海の牙の魚を引き上げたとき、彼らはその写真を撮, しかし、彼らが可能性があるようにしてみて、漆黒の魚の詳細は捕獲できませんでした。 その組織はカメラのフラッシュからの光の99.5パーセントを吸収していたので、魚は文字通り非写真性であった、彼らは後で学びました。
fangtooth、および研究に含まれる15の他の種は、深海の真っ暗な環境に溶け込むことを可能にする超黒色色素沈着を遊ばす。 光は海のこの部分に到達することはできませんが、いくつかの魚は生物発光しています。 卑劣な捕食者にとっては、暗い深淵に偽装するか、光を吸収することは、自然の最高の不可視のマントです。,
陸と海の動物の多くは非常に黒い色をしていますが、人工の色は光の約10パーセントを反映し、他のほとんどの黒い魚は光の2パーセントを反映し 超黒い閾値を越えるためには、これらの16種は反映するだけであった。5%の光が輝く。 これらの種は、密に充填された、ジャンボサイズの、カプセル状のメラノソーム、または暗色色素を含む細胞でこの偉業を達成した。 他の黒ではあるが超黒ではない動物では、メラノソームは緩く広がっており、より小さく丸い形をしています。,
超黒色魚のメラノソームの形状、構造および分散を模倣することにより、材料科学者は人工の超黒色色素を作成することができるかもしれない。 この顔料が夜空のよりよい眺めを得るか、または太陽電池パネルの光吸収を改善するために望遠鏡の内部に塗るのに使用できます。 それは海軍の研究者にも興味があるかもしれない、とオズボーンはスミソニアンに語った。 “あなたが外側にメラニンを持っていた鎧を作るなら、あなたは夜のopsに最適です”と彼女は言います。,
木から木に急上昇すると、熱帯のヘビは安定性のためにうねります
地面のヘビや泳ぐヘビが十分でないかのように、五種のヘビが飛ぶ。”公平であるために、この飛行は本当により高度に調整された秋のようなものです。 それは、彼らが土地で行うが、重力の助けを借りて、うねると横巻きに似ています。 あるいは、バージニア工科大学のバイオメカニクス研究者ジェイク-ソチャがニューヨーク-タイムズに語ったように、ヘビの飛行は”大きく、揺れる、リボンのもの,”
ヘビは、より多くの空気をキャッチし、ある木から別の木、時には数十フィート離れて滑空するために、平らな三角形に彼らの丸い胴体を平らにします。 しかし、彼らが空中で行う左右の、気が狂った突進全体は、科学者にとってそれほど意味をなさなかった。 それはSochaと彼のチームがバージニア工科大学の四階建てのブラックボックスアリーナを借りるまでです。 その中で、彼らは反射テープで七つの飛んでいる蛇を装備し、150回以上の高速カメラで彼らの飛躍を記録しました。 （心配しないでください。, このため、バインダーパスネークの安全性プロトコル、アリーナを搭載した発泡階偽。)
蛇の飛行は本当に速く起こるので、反射テープは、チームが3-Dコンピュータモデリングを使用して飛行を再現することができました。 チームは、ヘビが水平にしたのと同じくらい頻繁に垂直にうねり、尾を上下に動かしていることを発見しました。 バージニア工科大学の機械技師アイザック-イェイトンはタイムズ紙に、”他の動物は推進力のためにうねる。 飛んでいるヘビが安定のためにうねることを示した。,”
チームは、彼らの調査結果が飛んでヘビ捜索救助ロボットのいくつかの種類を作成するために使用することができます期待しています。 Yeatonは、ヘビ風のロボットの利点は、安定した移動と、典型的なボットがつまずいたり落ちたりする可能性のある狭いスペースをこっそりと通過する能力 彼はおそらくある日、ヘビのねじれ、屈曲、swerves、wigglesをすべて模倣して単一のロボットにすることができるボットを作成することに彼の視力を設定しました。,
“それらを組み合わせることで、複雑な環境を移動できる一つのプラットフォームを持つことができます：ロボットは木や建物を登り、すぐに別のエリア “これを行うにはエンジニアリングの課題がありますが、私は本当の飛行ヘビがどれほど能力があるか、そしてバイオインスピレーションデザインの最近,”
小さな、オタマジャクシのような海の生き物はぬるぬる膨脹可能なろ過システムを作る
巨大な幼虫は、オタマジャクシのような形をしており、わずかに大きくなっています。, これらの小さな生き物は、食料源が不足している海面の下に自由に数百フィート住んでいます。
今年、研究者はレーザースキャニングツールを使用して、モントレー湾水族館研究所の研究著者で生物工学者のKakani Katijaが構造を呼び出しているように、生き物が構築する複雑な”鼻の宮殿”を明らかにしました。 これらの小さな腕のない、脚のない生き物は、チャンバー、リブ付きの壁、トンネル、ホール、シュートを備えた完全な鼻水の精巧な雲を構築するために、独自の分泌,
クモやその巣のように、幼虫はこれらの粘液構造を使って浮遊する小さな疎な食物粒子を捕らえます。 彼らの小さな体は”家”の真ん中に座っていますが、彼らは小さな尾を振って水路の迷路を通って彼らの口に水を送り出します—ほとんど精巧な配管システムのようなものです。 クラウドは、偽の動きが死刑判決である暗い深さで生き物の動きを隠すことによって、不可視のマントとして倍増します。
Katijaは、これらの生き物からインスピレーションを得て、いつか生物模倣的な膨張式ろ過システムを作りたいと考えています。, しかし、これらの動物フィルタウ粒子によりウイルスも医療-グレードまたはHEPAフィルターの採用により、このような装置です。
“私たちはまだこのプロジェクトの発見段階にあり、他の研究者がトーチを拾うことを望んでいます”とKatijaはSmithsonian magazineに電子メールで伝えます。
鉄パックされたタンパク質は、チューブワームの輝く青いグーの鍵です
ホタルのような生物発光の生き物の点滅は、通常、秒未満から最大10秒まで続きます。 しかしない海洋の羊皮紙の管みみず—これらの海洋のスイマーは16から72時間どこでもの間aglowとどまる明るく青いgooを作り出す。 スライムはワームの体の外で輝き続けるので、それはワームの生存のために素晴らしい生物のエネルギーを無駄にしませんが、質問を頼みます：どのようにそれはあまりにも長い間かすかに輝き続けるのでしょうか？,
カリフォルニア大学、サンディエゴの研究者Evelien De Meulenaere、Christina Puzzanghera、Dimitri D.Deheynは、ワームの粘液の複雑な化学を調べ、イオンまたは荷電原子を放出するferritinと呼ばれる鉄充填タンパク質が含まれていることを発見しました。 この形態のフェリチンは青色光と反応し、より多くのイオン生成を引き起こし、それがフィードバックループで光を輝かせ続ける。
チームは、手術中に癌細胞を照らすために、チューブワームのユニークな光タンパク質（または生物発光にリンクされたタンパク質）を複製したいと考えてい, より簡単なノートでは、Deheynはまた、電気が切れたときに緊急時に使用できる合成生物学的電池を開発することができると言います。 彼はこのアイデアを暗闇の中で輝くステッカーと比較しています。
“輝くステッカーは、昼から日光を集めて夜に放出するので、輝き続けます”と彼はスミソニアンに語ります。 “今、あなたは日光を必要としないと想像して、あなただけの鉄を追加する必要があります。 これらの種類の適用は緊急の使用のために携帯用生物的なライトとして使用できます。, たとえば、停電時にヘリコプターや飛行機の着陸パッドに光が必要な場合があります。”
マルハナバチは、彼らがどのように大きな知っているかもしれません
マルハナバチは不器用のための評判を持っていますが、おそらく ある夏の日、キャンベラのニューサウスウェールズ大学のエンジニアSridhar Raviは、ミツバチが枝や低木の周りを簡単に移動するのを見ていました。 彼は、かなり小さな脳を持つ生物がこれらの課題を克服できることにショックを受けました。,
テストにミツバチを置くために、ラヴィと彼のチームは、彼らの研究室で蜂の巣にトンネルを接続しました。 彼らはトンネル内の狭い隙間を障害物として配置し、時間の経過とともにそれをますます小さくしました。 隙間がミツバチの翼幅よりも小さいとき、彼らは開口部をスキャンするために一時停止し、翼を傷つけることなく隙間を通り抜けるために横に この小さな偉業を達成するためには、自分の体がどれほど大きいかを異なる角度から意識する必要があります。,
しかし、小脳蜂がそれを扱うことができれば、Raviはロボットが周囲をナビゲートするのに大きな複雑なプロセッサを必要としないかもしれないと言 “複雑な認識は、洗練された、大きな脳を必要とせず、はるかに少ないニューロンで小さなサイズのスケールで達成することができます”と彼はスミソニアン このアイデアは、あまり不器用なロボットの開発を考えるときに考慮するのが刺激的です。 今後の研究での成果向上のロボットの飛行やスイミング能力なのです。,
“知覚できるだけのセンシングからの卒業は、ロボット工学の分野で画期的なものになるでしょう”とRaviは言います。
リーフカッターアリのボディアーマーは、余分なミネラルベースの保護コーティングを持っています
進化生物学者Hongjie Liは、彼が研究していたリーフカッターアリが鉱物の鎧の薄い層を持っていたことに気づいたとき、彼は彼の同僚に言った：”私は岩”
アリの外骨格をさらに研究するには、コーティングを除去する必要がありますが、どのように？ Liた神の啓示を受けながらの歯磨きたえます。 うがい薬は私達の頬、ゴムおよび舌を傷つけないで私達の歯から沢山のがらくたを取除く。 彼の勘はトリックをし、マウスウォッシュは外骨格を傷つけることなくミネラルコーティングを溶解した。, より伝統的な実験室実験を通じて、チームは鉱物コーティングが高濃度のマグネシウムを含む方解石でできていることを決定した。 ウニでは、この方解石とマグネシウムの混合物は、その歯の小さな”石の先端”を石灰岩を通って粉砕することができるようにすると考えられている。
“方解石中のマグネシウムの統合は、プラスチック、接着剤、建設モルタル、歯科などの方解石の使用を含むナノテクノロジーにとって特に有益である可能性がある”と研究著者Cameron CurrieとPupa GilbertはSmithsonian magazineへの電子メールで説明している。,
さらに、ミネラルコーティングはアリが生まれたものではなく、必要なときにすぐに開発できるものです、とCurrie氏は説明します。
“薄くて軽いナノ結晶コーティングを急速に形成することによって、私たちのアリがこの投影を大幅に改善できることは信じられないほどです”と彼 “これは、鎧を改善するために、このようなナノ材料コーティングの潜在的な適用を強調しています。,”
いくつかの蛾は、コウモリソナーを減衰させる音響マントを持っています
音を使って”見る”捕食者から必死に隠れている蛾であることは簡単な偉業ではありませんが、これらの翼のある昆虫のいくつかは、コウモリから身を守るために印象的な機能を進化させました。,
音軟化毛皮に加えて、二つの耳のない蛾の種は、コウモリのソナーを吸収するのに役立つ彼らの翼にフォーク状のスケールを持っている、研究者は今年初め 個々の蛾の羽は数万のこれらの小さな鱗で覆われており、それぞれの長さはミリメートル未満で、厚さはわずか数百マイクロメートルです。 各スケールは翼の音を歪ませ、その音響エネルギーを遅くし、順番に、コウモリに戻って少ない音を反映します。, スケールは異なる周波数で共鳴するように見え、全体として、彼らは”音の少なくとも三オクターブを吸収することができ、”Chemistry Worldのためのアンソニー*キング
“これらは、微細な柱のネットワークによって相互接続された強く穿孔された波形の上下層を有するナノメートルスケールで高度に構造化されている”と、ブリストル大学の研究著者Marc HolderiedはChemistry Worldに語っている。
Holderiedは、蛾に触発された防音テクニックは、材料が音を吸収する際に10倍効率的にすることができます推定します。,”家やオフィスにかさばるパネルを設置するのではなく、スケールのようなナノ構造でコーティングされた吸音壁紙を想定しています。
Holderiedは、この発見がより広範な業界レベルのアプリケーションを持つことも見ることができました。 “我々は確かに、この材料の広範な適用の見通しに非常に興奮している、”彼はスミソニアンに語ります。 “減らされた足跡の吸音力が利点である建築からの機械および交通機関の音響効果へのあらゆる分野はより薄いガ促された解決から利益を得る。”