multe invenții și tehnologii noi se inspiră din natură. Practica de modelare a produselor artificiale după procese biologice se numește biomimică sau biomimetică. Janine Benyus, co-fondator al Institutului Biomimicry, a popularizat termenul în cartea sa din 1997, Biomimicry. „Biomimicry”, a scris ea, ” este de fapt a lua o provocare de design și apoi a găsi un ecosistem care a rezolvat deja această provocare, și literalmente încearcă să imite ceea ce înveți.,pe măsură ce oamenii de știință care studiază lumea naturală își dezvăluie descoperirile, inventatorii și inginerii trag din aceste noi revelații și aplică soluțiile naturii la noile tehnologii. Dacă problemele pe care cercetătorii încearcă să le rezolve implică construirea de roboți mai buni, urmărirea mai eficientă a celulelor canceroase sau îmbunătățirea telescoapelor pentru a studia spațiul, o soluție utilă poate fi găsită în lucrurile vii.iată zece Descoperiri din 2020 care ar putea duce într-o zi la noi invenții.,
Lipitorile Surf pe Spate de Alte Creaturi Marine
Remora sunt oceanului pasageri clandestini., De asemenea, cunoscut sub numele de pește, whalesuckers sau sharksuckers, unu-la-trei-picior lung înotători se ancorează la balenele albastre sau zebra rechini cu o ventuza ca disc care „stă pe capul lor ca un plat, lipicios pălărie”, potrivit New York Times. Dar aceste fraieri nu sunt doar mooching o plimbare gratuită. În acest an, cercetătorii au descoperit că peștele poate „naviga” de-a lungul spatelui șoferului în timp ce perechea este în tranzit., Remoras alunecă de—a lungul corpului gazdei lor, grupându-se lângă gaura de suflare a unei balene și aripioarele dorsale, unde există o tracțiune minimă-în tot acest timp, ciugulind pe pielea moartă și paraziți.cercetătorii Brooke Flammang, Jeremy Goldbogen și echipele lor au descoperit că locația de alegere a lui remora este cheia agățării. Zona dintre orificiul nazal și înotătoarea dorsală, mai ales pe albastru balene, are „mult mai mic-viteza fluidului” decât dacă ar fi fost „doar câțiva centimetri mai mare” pe corpul balenei, Flammang spune Ori.
„discul de supt” al peștelui nu se lipește de pielea balenei., În schimb, plutește chiar deasupra, creând o zonă de joasă presiune care suge peștele aproape de balenă și îl împiedică să zboare în abis—de cele mai multe ori.Flammang, biolog la Institutul de Tehnologie din New Jersey, a ajuns deja să lucreze la un disc de aspirație artificial inspirat de remora care speră că va fi folosit pentru a atașa camere și dispozitive de urmărire la animale marine pe cale de dispariție, cum ar fi balenele albastre. În prezent, cercetătorii folosesc ventuze regulate pentru a fixa camerele la subiecții lor de cercetare, dar aceștia își păstrează doar aderența de la 24 la 48 de ore., Noul dispozitiv al lui Flammang va rămâne pornit săptămâni întregi și va reduce tracțiunea. Ea și echipa ei testează în prezent discul pe suprafețe conforme, precum și proiectează o carcasă în formă de remora pentru cameră. În cele din urmă, vor testa dispozitivul pe animale vii, inclusiv balene, delfini, rechini și raze manta.
„Bioinspired progrese în atașament dezvoltat de Dr. Flammang laboratorul va revoluționa modul în care suntem capabili de a obține tag-uri pe animale, cu un succes mai mare și eficacitatea,” Goldbogen, un biolog marin de la Universitatea Stanford, scrie Smithsonian magazine., „Poate că etichetele viitoare nu numai că s-ar putea atașa, ci și să navigheze și să se târască la fel ca remoras la locul ideal pentru prelevarea de probe fiziologice specifice.”
Aripioare de Pește Sunt la fel de Sensibile ca Degetelor
aripioarele de pește nu sunt doar pentru direcție și înot, neurologul Adam Hardy și laboratorul său au găsit anul acesta. De fapt, cercetătorii au descoperit că aripioarele sunt la fel de sensibile ca vârfurile degetelor primate. Pentru a ajunge la această concluzie, oamenii de știință au studiat gobii rotunzi, un tip de pește de locuit de jos originar din locuri precum Marea Neagră și Marea Caspică, dar populațiile invazive trăiesc oriunde, de la râurile europene până la Marile Lacuri., Aceste creaturi mici sunt cunoscute pentru a „biban” pe pietre, periaj aripioarele lor de-a lungul patului de stâncă de lacuri.pentru a determina cât de sensibile au fost aripioarele gobiilor, echipa a injectat pește eutanasiat cu o soluție salină care și-a menținut nervii funcționând normal în timpul experimentului. Apoi au folosit un dispozitiv special pentru a înregistra tiparele impulsurilor electrice pe care nervii le-au produs atunci când aripioarele peștilor s-au periat pe o roată în crestătură., Această măsură a arătat echipei că fins „percepeau” detalii cu adevărat fine”, a declarat coautorul studiului Melina Hale, de asemenea neurolog la Universitatea din Chicago, pentru Science News.cercetătorii speră că această descoperire poate inspira progrese în tehnologia senzorială robotică, în special în roboții subacvatici.
Diabolic Ironclad Beetle Exoscheletul Este Indestructibil
gândacul diabolic de fier trăiește absolut până la numele său. În timp ce majoritatea gândacilor trăiesc doar câteva săptămâni, acești gândaci au o durată de viață de aproximativ opt ani, ceea ce este aproximativ echivalentul unui om care trăiește câteva mii de ani. Pentru a realiza un astfel de feat, le-am dezvoltat unele armura remarcabil.insecta aproximativ inch – lung poate supraviețui fiind lovit de o mașină—și dacă nu pot să cred că, Universitatea din California, Irvine inginer David Kisailus și echipa sa îngrămădite într-o Toyota Camry și a fugit unul peste de două ori, și a trăit., După mai multe experimente tehnice, echipa a descoperit că gândacul poate rezista la o presiune imensă—de până la 39.000 de ori greutatea corporală proprie.mai mulți factori contribuie la rezistența gândacului. Exoscheletul gândacului este plat, nu rotunjit, ca o gărgăriță, de exemplu. În exoschelet sunt straturi bogate în proteine, care se pot schimba individual fără ca întreaga coajă să se rupă. Cele două jumătăți ale cochiliei sunt unite ca o piesă de puzzle. Straturile urmează curbele asemănătoare puzzle—ului, întărind cea mai subțire parte a articulației-bitul asemănător gâtului, unde cele două jumătăți sunt interconectate.,
în lucrarea lor, cercetătorii sugerează că un dispozitiv de fixare centralizat inspirat de gândac ar putea înlocui, probabil, îmbinările în formă similară, dar fără strat, utilizate pentru a asigura turbinele avionului. Echipa a creat un model imprimat 3-D complet cu „laminare” sau straturi. Ei prezic că această constatare ar putea introduce ” beneficii imediate asupra elementelor de fixare a aviației, oferind o rezistență sporită și o duritate substanțială crescută.”Dar, într—adevăr, acest design ar putea fi folosit oricând trebuie să fie îmbinate două materiale diferite—cum ar fi metalul și plasticul, cum ar fi podurile, clădirile și vehiculele.,
Ultra-Negru Pigmentare de Șaisprezece Specii de Pești de Adâncime Este Explicat
Când Muzeul Național de Istorie Naturală biolog marin Karen Osborn și echipa ei a tras accidental un ocean adânc peștele-cu-colți pește în plasa lor de crabi, au încercat să ia o imagine., Dar, oricât de mult ar încerca, detaliile peștilor negri nu au putut fi capturate. Peștele a fost literalmente nefotogen, au aflat mai târziu, deoarece țesutul său absorbea 99,5% din lumină de la blițul camerei.fangtooth ,și alte 15 specii incluse în studiu, sport pigmentare ultra-negru, care le permite să se amestece în mediul întunecat al oceanului adânc. Deși lumina nu poate ajunge în această parte a oceanului, unii pești sunt bioluminescenți. Pentru prădătorii mascați, camuflarea în abisul întunecat—sau mai bine absorbind lumina-este cea mai bună mantie de invizibilitate a naturii.,o mulțime de animale de pe uscat și mare au o culoare foarte neagră, dar culoarea făcută de om reflectă aproximativ 10% din lumină, iar majoritatea celorlalți pești negri reflectă 2% din lumină. Pentru a trece pragul ultra-negru, Aceste 16 specii trebuiau să reflecte doar .5 la sută din toată lumina strălucește drumul lor. Aceste specii au obținut acest lucru cu melanozomi în formă de capsulă dens împachetați, de dimensiuni jumbo, sau celule care conțin pigment întunecat. În alte animale negre, dar nu ultra-negre, melanozomii sunt răspândiți în mod liber, mai mici și mai rotunzi.,prin imitarea formei, structurii și dispersiei melanozomilor peștilor ultra-negri, oamenii de știință din materiale pot crea pigment artificial ultra-negru. Acest pigment ar putea fi folosit pentru a acoperi interiorul telescoapelor pentru a obține o vedere mai bună a cerului de noapte sau pentru a îmbunătăți absorbția luminii pe panourile solare. Ar putea chiar să intereseze cercetătorii Navali, a declarat Osborn pentru Smithsonian în iulie. „Dacă ar fi să faci, să zicem, armuri care aveau melanină în exterior, ai fi grozav pentru OP-urile de noapte”, spune ea.,când se ridică din copac în copac, șerpii tropicali se ondulează pentru stabilitate
ca și cum șerpii de pământ și șerpii de înot nu sunt suficienți, cinci specii de șerpi „zboară.”Pentru a fi corect, acest zbor este într-adevăr mai mult ca o cădere extrem de coordonată. Se pare un fel de similar cu wriggling și side-lichidare fac pe uscat, dar cu ajutorul gravitației. Sau, după cum a declarat cercetătorul de biomecanică din Virginia Tech, Jake Socha, pentru New York Times, snake flight seamănă cu un „lucru mare, cu panglică.,șerpii își aplatizează torsul rotund într-o formă aplatizată, triunghiulară, pentru a prinde mai mult aer și a aluneca de la un copac la altul, uneori la zeci de metri distanță. Dar întreaga lunges side-to-side, loopy fac în aer nu face la fel de mult sens pentru oamenii de știință. Asta până când Socha și echipa sa au închiriat Arena cu patru etaje a cutiei negre a Virginia Tech numită Cube. În ea, au echipat șapte șerpi zburători în bandă reflectorizantă și și-au înregistrat salturile pe camerele de mare viteză de peste 150 de ori. (Nu vă faceți griji., Echipa a trebuit să treacă protocolul de siguranță a șarpelui, iar arena a fost echipată cu podele din spumă și copaci falsi.Snake flight se întâmplă foarte repede, astfel încât banda reflectorizantă a permis echipei să recreeze zborul folosind modelarea computerului 3D. Echipa a descoperit că șerpii s-au ondulat vertical de două ori mai des decât au făcut-o orizontal, mișcându-și și coada în sus și în jos. Virginia Tech inginer mecanic Isaac Yeaton a declarat pentru Times, ” alte animale ondula pentru propulsie. Arătăm că șerpii zburători se ondulează pentru stabilitate.,echipa speră că descoperirile lor pot fi folosite pentru a crea un fel de robot de căutare și salvare a șarpelui zburător. Yeaton spune că avantajul roboților inspirați de șarpe este locomoția lor stabilă și capacitatea de a se strecura prin spații strânse care ar putea provoca botul dvs. tipic să se împiedice sau să cadă. El și-a stabilit obiectivele într-o zi, creând un bot care poate imita toate răsucirile, flexele, virajele și răsucirile șarpelui într-un singur robot.,
„Combinându-le împreună, ai putea avea o platformă care ar putea trece prin medii complexe: robotul poate urca un copac sau cladire, ușor aluneca în altă zonă, și apoi aluneca sau înota în altă parte,” Yeaton spune Smithsonian magazine prin e-mail. „Există provocări inginerești pentru a face acest lucru, dar sunt inspirat de cât de capabili sunt adevărații șerpi zburători și de progresele recente în proiectarea bioinspirată.,”
Mici, Mormoloc-Ca Creaturi Marine Face Lipicios Gonflabile Sisteme de Filtrare
Gigant larvaceans sunt în formă ca mormolocii, doar puțin mai mare; organismele lor de măsură de până la patru centimetri în lungime., Aceste creaturi mici trăiesc liber la sute de metri sub suprafața mării, unde sursele de hrană sunt rare.
anul Acesta, cercetatorii au folosit de scanare cu laser instrumente pentru a dezvălui complex „muci palate” creaturile construi, ca autorul studiului și bioinginer Kakani Katija de la Monterey Bay Aquarium Research Institute solicită structuri. Aceste mici creaturi fără brațe și fără picioare își folosesc propriile secreții pentru a construi nori elaborați de mușchi complet cu camere, pereți cu nervuri, tuneluri, săli și jgheaburi.,la fel ca păianjenii și pânzele lor, larvaceele folosesc aceste structuri mucoase pentru a captura particule mici și rare de hrană care plutesc. Corpul lor mic stă în mijlocul „casei”, în timp ce își dau coada mică pentru a pompa apa prin labirintul canalelor și în gură—aproape ca un sistem elaborat de instalații sanitare. Norul se dublează ca o mantie de invizibilitate prin ascunderea mișcării creaturii în adâncurile întunecate, unde orice mișcare falsă este o condamnare la moarte.Katija speră să se inspire din aceste creaturi pentru a crea într-o zi un sistem de filtrare gonflabil biomimetic., Având în vedere că aceste animale pot filtra particule mai mici decât virușii, filtrele medicale sau HEPA ar putea fi îmbunătățite cu un astfel de dispozitiv.”suntem încă în fazele de descoperire ale acestui proiect și sper că alți cercetători vor ridica torța”, spune Katija pentru revista Smithsonian prin e-mail.
Un Fier Plin de Proteine Este Cheia pentru un Tub de Vierme Stralucitoare Albastru Goo
flash-uri de bioluminiscente creaturi, ca licuricii, de obicei, la mai puțin de o secundă pentru cel mult 10 secunde. Dar nu și viermele tubului pergament marin—acești înotători oceanici produc un goo albastru strălucitor, care rămâne aprins oriunde între 16 și 72 de ore. Deoarece mâzga continuă să strălucească în afara corpului viermelui, nu irosește energia organismului, ceea ce este excelent pentru supraviețuirea viermelui, ci ridică întrebarea: cum continuă să strălucească atât de mult timp?,
Universitatea din California, San Diego cercetători Evelien De Meulenaere, Christina Puzzanghera și Dimitri D. Deheyn examinat complicat chimie al viermelui de mucus și a constatat că acesta conține un fier plin de proteine numite feritina, care emite ioni, sau încărcate electric atomi. Această formă de feritină reacționează cu lumina albastră, declanșând mai multă producție de ioni, ceea ce, la rândul său, menține lumina strălucitoare într-o buclă de feedback.
echipa speră să reproducă tub worm unic photoprotein—sau o proteină legată de bioluminiscență—pentru a ilumina celulele canceroase în timpul intervenției chirurgicale., Pe o notă mai simplă, deheyn spune, de asemenea, că ar putea dezvolta o baterie biologică sintetică care ar putea fi utilizată în situații de urgență atunci când electricitatea este oprită. El compară ideea cu autocolante strălucitoare în întuneric.
„autocolantele strălucitoare continuă să strălucească pentru că au acumulat lumina soarelui din zi și o eliberează noaptea”, spune el Smithsonian. „Acum imaginați-vă că nu aveți nevoie de lumina soarelui, va trebui doar să adăugați fier. Aceste tipuri de aplicații ar putea fi folosite ca lumini biologice portabile pentru utilizare de urgență., De exemplu, poate aveți nevoie de lumină pe un tampon de aterizare pentru elicoptere sau avioane aflate într-o întrerupere a alimentării.”
Bondari Poate Ști Cât de Mari Sunt
Bondari au o reputație pentru neîndemânare, dar poate că e un pic de o eroare de judecată în numele nostru. Într-o zi de vară, inginerul Sridhar Ravi de la Universitatea din New South Wales din Canberra urmărea albinele navigând cu ușurință în jurul ramurilor și arbuștilor. El a fost șocat că un organism cu un creier destul de mic este capabil să depășească aceste provocări.,pentru a pune albinele la încercare, Ravi și echipa sa au conectat un tunel la un stup din laboratorul lor. Ei au plasat un spațiu îngust în interiorul tunelului ca un obstacol și l-au făcut din ce în ce mai mic în timp. Când golul a fost mai mic decât aripile albinelor, acestea s-au oprit pentru a scana deschiderea și apoi s-au întors lateral pentru a trece prin gol fără a le deteriora aripile. Realizarea chiar și a acestui mic feat necesită o anumită conștientizare a cât de mare este corpul din diferite unghiuri, o aptitudine pe care insectele nu se crede că o posedă în general.,dar dacă albinele cu creier mic se pot descurca, Ravi spune că roboții ar putea să nu aibă nevoie de procesoare mari complicate pentru a se îmbunătăți la navigarea în împrejurimile lor. „Percepțiile complexe nu au nevoie de creiere sofisticate și mari și pot fi obținute la scări de dimensiuni mici, cu mult mai puțini neuroni”, spune el Smithsonian. Această idee este interesantă de luat în considerare atunci când ne gândim la dezvoltarea roboților mai puțin stângaci. Sperăm că cercetătorii își pot folosi descoperirile pentru a îmbunătăți abilitățile de zbor sau de înot robotizate.,
„absolvirea de la simplul simț pentru a putea percepe va marca o epocă în domeniul roboticii”, spune Ravi.
O Frunză-Cutter Ant Armura Are un Plus de Minerale pe bază Acoperire de Protecție
Când biologul evoluționist Hongjie Li-a dat seama frunza-furnicile tăietoare el a fost studiat avut un strat subțire de minerale armura organism, el i-a spus colegului său: „am găsit rock furnici.”
pentru a studia exoscheletul furnicii în continuare, acoperirea ar trebui eliminată, dar cum? Li a avut o epifanie în timp ce se spăla pe dinți, spune el Science News. Apa de gură elimină o mulțime de junk din dinți fără a ne deteriora obrajii, gingiile și limba. Bănuiala lui a făcut trucul, iar apa de gură a dizolvat stratul mineral fără a deteriora exoscheletul., Prin experimente de laborator mai tradiționale, echipa a stabilit că stratul mineral este realizat din calcit cu o concentrație ridicată de magneziu. În arici de mare, se crede că acest amestec de calcit și magneziu face micul „vârf de piatră” al dintelui său capabil să macine prin calcar.”integrarea magneziului în calcit ar putea fi deosebit de benefică pentru orice Nanotehnologie care implică utilizarea calcitului, cum ar fi în materiale plastice, adezivi, mortar de construcție și stomatologie”, explică autorii studiului Cameron Currie și Pupa Gilbert într-un e-mail către revista Smithsonian.,în plus, acoperirea minerală nu este ceva cu care se nasc furnicile, ci ceva ce se pot dezvolta într-o clipă atunci când au nevoie, explică Currie.
„este incredibil că furnicile noastre sunt capabile să se îmbunătățească masiv pe această proiecție, formând rapid o acoperire nanocristală subțire și ușoară”, spune el. „Acest lucru evidențiază aplicarea potențială a acoperirii nanomateriale ca aceasta pentru a îmbunătăți armura corpului.,”
Unele Molii Au o Acustică Mantie Care Ingreuneaza Liliac
Pentru a fi o molie cu disperare să ascundă de un prădător care se foloseste de sunet pentru a „vedea” nu este feat ușor, dar unele dintre aceste insecte cu aripi au evoluat impresionant de caracteristici pentru a se proteja de lilieci.,în plus față de blana de înmuiere a sunetului, două specii de molii fără urechi au cântare în formă de furculiță pe aripile lor care ajută la absorbția sonarului de lilieci, au descoperit cercetătorii la începutul acestui an. Aripile moliei individuale sunt acoperite cu zeci de mii de solzi minusculi, fiecare având o lungime mai mică de milimetru și o grosime de doar câteva sute de micrometri. Fiecare scală deformează sunetul aripii, încetinind energia acustică și, la rândul său, reflectând mai puțin sunet înapoi la lilieci., Cântarele par să rezoneze la o frecvență diferită și, în ansamblu, pot „absorbi cel puțin trei octave de sunet”, relatează Anthony King pentru Chemistry World.
„sunt extrem de structurat pe un nanometru scară cu puternic perforate ondulat de sus și de jos straturi, care sunt interconectate printr-o rețea de minute de piloni,” autorul studiului, Marc Holderied de la Universitatea din Bristol spune Chimie Lume.
estimările Holderied tehnici de izolare fonica inspirate de molii ar putea face materiale ” de 10 ori mai eficient la absorbția sunetelor.,”În loc să instaleze panouri voluminoase în case și birouri, el prevede tapet absorbant de sunet acoperit cu nanostructuri asemănătoare scării.
Holderied ar putea vedea, de asemenea, această constatare având aplicații mai largi la nivel de industrie. „Suntem într-adevăr foarte încântați de perspectivele largi de aplicare a acestui material”, spune el Smithsonian. „Orice domeniu, de la acustica arhitecturală la cea a mașinilor și a transportului, unde absorbția sunetului cu amprentă redusă este benefică, ar profita de soluții mai subțiri inspirate de molii.”