Biyomimikri Nasıl Çalışır?

Geleceğin denizaltıları , kıpırdayan balık yüzgeçlerinin yardımıyla suda hızlanıyor. Uçaklar kanat çırparak bulutların arasından yükselir . Çölde, bir dağcı istikrarlı bir şekilde bir uçurumun zirvesine yaklaşıyor, açık avuç içi geko'dan ilham alan nanoteknolojinin kullanımıyla zahmetsizce kayaya yapışıyor . Muhtemelen sadece bilim kurgu ve çizgi romanların hayali dünyalarında doğadan ilham alan bu tür gelecek teknolojileriyle karşılaştınız, ancak tasarım yaklaşımı zaten var. Mucitler ve mühendisler, tarih öncesi çağlardan beri ilham almak için doğaya bakıyorlar.

İlk insanlar, hayvanları çevreleriyle etkileşime girerken gözlemleyerek avlanma, barınma ve hayatta kalma tekniklerini öğrendi. İnsanlar, vahşi pençelerden ve ayıların üstün avlanma içgüdüsünden yoksun olsa da, insanlar onların tekniklerini taklit edebilirdi. Ve insanlar her zamankinden daha karmaşık mekanizmalar tasarlamaya başladıkça, doğanın örneğini aramaya devam ettiler. Leonardo da Vinci'nin 15. yüzyıldaki uçan makine eskizlerinden, dört yüzyıl sonra Wright kardeşlerin ilk başarılı prototipine kadar, insan uçuş hayalleri kuşları gözlemlemeye odaklandı.

Dünya, her biri milyonlarca yıllık evrimin ürünü olan inanılmaz biyolojik yeniliklerle doludur . Teknolojileri tasarlarken, yalnızca doğanın ilgili zorlukların üstesinden nasıl geldiğini incelemek mantıklıdır. Bugün bunu biyomimetik veya biyomimikri olarak biliyoruz -- daha iyi formlar, süreçler, sistemler ve stratejiler yaratmak için doğadaki modelleri taklit etme uygulaması.

Belki de farkında bile olmadan her gün biyomimikri örnekleriyle karşılaşıyorsunuz. Örneğin, cırt cırt teknolojisi, çapaklanmış tohum torbalarının hayvan kürküne yapışma biçiminden ilham almıştır. Modern hipodermik iğneler, çıngıraklı yılan dişlerinden birkaç ipucu alır. Nike, keçi tırnağı çekişinin özelliklerini koşu ayakkabısı tasarımlarına bile uyguladı.

Bu makalede, teknoloji ve tasarımı geliştirmek için doğal dünyanın yeniliklerini kullanarak biyomimikrinin biyoloji ve mühendislik disiplinleri arasında nasıl bir köprü oluşturduğunu keşfedeceğiz.

Köpekbalıklarının Biyomimikri

Köpekbalıklarının bize öğretecek çok şeyi olduğunu kim düşünebilirdi ? Bu deniz canlıları birçok biyomimetik yeniliğe ilham kaynağı olmuştur. Köpekbalığı derisi, küçük girdapların ve girdapların oluşmasını engelleyen (onları yavaşlatan) küçük, diş benzeri pullardan oluşur. Speedo, bu etkiyi, rekabetçi yüzücülerin yarış zamanlarının önemli saniyelerini tıraş etmelerini sağlayan Fastskin ® vücut takımlarıyla tekrarladı. Diğerleri bu teknolojiyi, su altı organizmalarının bağlanmasını doğal olarak engelleyen hızlı hareket eden gemi gövdeleri oluşturmak için kullandı. Avustralya'daki BioPower Systems, köpekbalığından ilham alan farklı bir yenilik üzerinde çalışıyor. Şirket, hidroelektrik güç üretmek için deniz akıntılarının ortasında köpekbalığı fizyolojisine dayanan mekanik yüzgeçleri demirlemeyi umuyor.

İnsan inovasyonunda doğayı taklit etme eylemi çağlar boyunca var olsa da, biyomimikri 20. yüzyılın sonlarında önemli bir çalışma alanı ve etik duruş olarak kendine geldi. Amerikalı biyolog Janine M. Benyus , 90'ların sonlarında "Biomimicry: Innovation Inspired by Nature" adlı kitabının yayınlanmasıyla hareketin tanınmış bir lideri oldu. O zamandan beri, Benyus bir çevre danışmanlığı firması olan Biomimikri Guild'i ve kar amacı gütmeyen bir savunuculuk grubu olan Biomimikri Enstitüsü'nü kurmaya devam etti.

Geliştirme grupları ve araştırmacılar doğadan ilham almaya devam ederken, Benyus doğanın model , ölçü ve akıl hocası olduğu daha kapsamlı bir biyomimikri anlayışı için bastırıyor . Model, insan tasarımında doğayı taklit etmenin temel ilkesini ifade eder; ve stresin sürdürülebilirliğini ölçmek .

Bir sistem olarak doğal dünya, sistemlerinin kaynakları verimli ve sürekli bir şekilde yeniden kullandığı ve geri dönüştürdüğü için sürdürülebilir olarak kabul edilir. Buna karşılık, teknolojimizin ve yaşam tarzımızın çoğu sürdürülemez . Bu, gerekli kaynakların düzenli olarak tükendiği veya kalıcı olarak hasar gördüğü anlamına gelir. Benyus, bir soruna gerçek anlamda biyomimetik bir yaklaşımın doğanın sürdürülebilirliğini içermesi gerektiğini savunuyor.

Akıl hocası olarak doğa, çevremizi görmenin yeni bir yolunu vurgular - yağma için mevcut kaynakların bir koleksiyonu olarak sanayileşmiş dünya görüşünden koparak. Benyus, herhangi bir ciddi biyomimetik projenin, doğanın tasarımını ve verimliliğini taklit etmekten fazlasını yapması gerektiğinde ısrar ediyor. Tasarımcıların çevre etiğine uyması gerektiğini söylüyor. Örneğin, bir kum yengecinin hareketinden yola çıkarak güneş enerjisiyle çalışan bir araç harika bir buluş olabilir. Ancak, birincil kullanımı yağmur ormanlarını kesmek veya bir silah platformu olarak hizmet etmekse, ürünün tüm biyomimetik güvenilirliğini kaybettiğini söylüyor.

Doğanın Dokuz Yasası

Benyus yazılarında doğanın dokuz yasasını vurgular. Her bir özelliğin, herhangi bir gerçek biyomimetik tasarım için hayati önemde olması gerektiğini savunuyor.

• Doğa güneş ışığında çalışır
• Doğa sadece ihtiyaç duyduğu enerjiyi kullanır
• Enerji formdan fonksiyona uyar
• Enerji her şeyi geri dönüştürür
• Doğa işbirliğini ödüllendiriyor
• Doğa çeşitliliğe güveniyor
• Doğa yerel uzmanlık gerektirir
• Doğa, fazlalığı içeriden engeller
• Doğa, sınırların gücünden yararlanır

[kaynak: Benyus ]

Yenilikçi bir süreç olarak biyomimikri, genellikle iki yönden birinden gelir. Bazen yenilikçi, doğada bir süreç görür ve onu mevcut bir teknoloji veya problemle ilişkilendirir. Diğer zamanlarda, yenilikçi mevcut bir tasarım problemini inceler ve yardım için doğaya döner. Biyomimikrinin biyoloji ve mühendislik arasında bir köprü görevi gördüğü yer burasıdır.

Biyomimikri yoluyla bir sorunu çözmenin ilk adımı, bir tasarımdan ihtiyaç duyduğunuz şeyi biyolojik terimlere dönüştürmektir. Örneğin, daha uzun menzilli bir yangın söndürücü tasarlamak isteseydiniz ? Doğanın neresinde organizmalar benzer bir problemle başa çıkmak için evrimleşmiştir? Bombardıman böcekleri, yanan bir ocağı söndürmekle uğraşmayabilir, ancak avcılara ısıtılmış, patlayıcı bir zehir akışı fışkırtmak için evrimleşmişlerdir.

Keşfedildikten sonraki zorluk, doğadan ders almak ve onu tasarımınıza geri uygulamaktır. Bombardıman böceği durumunda, araştırmacılar böceğin karnında yüksek basınçlı bir "yanma odası" kullanmasını incelediler. Tasarımcılar bu keşfi mevcut püskürtme teknolojisine uygulamaya başladılar.

Biyomimikriyi birçok farklı alanda bulabilirsiniz. Tasarım zorluğu ne olursa olsun, Dünya'daki bir türün benzer bir problemle zaten mücadele etmiş olma ihtimali yüksektir . Şu örnekleri düşünün:

İnsan ihtiyacı: İnşaatçılar, büyük binaları soğutmak için daha ucuz bir araç istiyor.

Doğanın örneği: Bazı Afrika termit tepecikleri, mantar mahsulünün hayatta kalabilmesi için 87 santigrat derece (189 derece Fahrenhayt) sabit bir sıcaklığı korumalıdır. Bunu başarmak için, havayı höyük boyunca sürekli olarak hareket ettiren, onu höyüğün kendisiyle aynı sıcaklığa soğutan veya ısıtan havalandırma delikleri inşa ederler.

Biyomimetik çözüm: Mimarlar ve mühendisler, sıcaklık kontrolüne termit yaklaşımını taklit eden birkaç büyük ofis kompleksi inşa ediyorlar.

İnsan ihtiyacı: Otomobil üreticileri bir çarpışma önleyici sistem geliştirmek istiyor.

Doğanın örneği: Çekirgeler, aynı anda birkaç yönü görmelerini sağlayan yüksek düzeyde evrimleşmiş gözler kullanarak sürüler halinde birbirleriyle karşılaşmaktan kaçınırlar.

Biyomimetik çözüm: Otomobil tasarımcıları, doğrudan bir arabayı çevreleyen hareketi algılayan ve sürücüleri yaklaşan çarpışmalara karşı uyaran sensörler geliştirirken çekirgelerin vizyonunu taklit etti.

İnsan ihtiyacı: Kimya şirketleri kendi kendini temizleyen bir kat boya istiyor.

Doğanın örneği: Lotus bitkileri, çamurlu göletler ve bataklıklarda yaşamalarına rağmen yapraklarının yüzeylerini temiz tutmalıdır. Yaprakların küçük çıkıntıları ve tümsekleri, su damlacıklarının yüzeye yayılmasını engeller. Sonuç olarak, su boncuklanır ve kayar, onunla birlikte kir parçacıkları taşır.

Biyomimetik çözüm: Geliştiriciler bu nilüfer efektini boyamaya uyguladılar. Boya kuruduğunda, yüzeyde su damlacıklarının kiri temizlemesine yardımcı olan küçük tümsekler kalır.

İnsan ihtiyacı: Sağlık çalışanları aşıları soğutmadan saklamanın bir yolunu istiyor.

Doğanın örneği: Afrika diriltme bitkisi, yıllık kuraklıklarda tamamen kurur ve ardından yağmurlar geri geldiğinde kendini yeniden canlandırır. Bitkiler, dehidrasyon sırasında hücre zarı hasarına karşı koruyan bir polifenol içerir.

Biyomimetik çözüm: Araştırmacılar, dehidrasyon yoluyla canlı aşıları korumak için bu şekerleri kullanmanın bir yolunu arıyorlar.

Dünyanın her yerinde araştırmacılar, çeşitli tasarım zorluklarına yanıt bulmak için doğayı arıyorlar. Biyomimikri, evrimin zorlukların üstesinden nasıl geldiğini inceleyerek, bir gün sabun köpüğünden küresel sürdürülebilirlik sorunlarına kadar uzanan sorunları çözmemize yardımcı olabilir.

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı

Kaynaklar

­