Biomimetik ist die Wissenschaft, auf die Natur zu antworten, um Antworten auf unsere technologischen Probleme zu finden. Sie verwenden jeden Tag biomimetische Technologien. Velcro zum Beispiel wurde erfunden, nachdem George de Mestral gemerkt hatte, wie Grate winzige Haken verwendeten, um sich an das Fell seines Hundes zu klammern. Und während Velcro zu alltäglich ist, um jemanden in den Bann zu ziehen, haben wir in den letzten Jahren den gleichen Prozess genutzt, um Technologien zu entwickeln, die nichts weniger als unglaublich sind.

10 UltraCane

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

In der Natur wird Ultraschall am häufigsten von Fledermäusen verwendet, um Beute zu finden. Die dahinterstehende Wissenschaft ist ziemlich einfach: Sie schießen eine Schallwelle aus und zeichnen die Zeit auf, die das Echo benötigt, um nach dem Abprallen von etwas zurückzukehren. Wenn Sie wissen, wie schnell die Schallwelle läuft, können Sie messen, wie weit das Hindernis entfernt ist. Fledermäuse machen es natürlich. Menschen nicht.

Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/…3/index.html Forscher an der Universität von Leeds in Großbritannien haben sich deshalb von Fledermäusen inspirieren lassen Ultraschall-Stock für blinde Menschen. Die Idee war einfach genug, aber was sie nicht vorhergesehen hatten, war die Art und Weise, wie das menschliche Gehirn für den neuen Sinn empfänglich wurde. Der Stock arbeitet, indem er Ultraschallsignale aussendet, die Antwortzeit der Echos misst und diese Daten in Schwingungen im Griff des Stocks umwandelt. Wenn ein Objekt näher kommt, werden die Vibrationen stärker.

Als der Stock getestet wurde, fanden sie heraus, dass die Gehirne der Versuchspersonen bereitwillig den Input akzeptierten und begannen, eine neue Art von zu bauen räumliches Bewusstsein basiert ausschließlich auf Vibrationen, die durch ihre Handflächen kommen. Mit der Zeit hörten sie auf, die Vibrationen bewusst zu spüren und bauten eine unmittelbare mentale Karte ihrer Umgebung auf – ihr Verstand schnitt den mittleren Mann zugunsten einer effizienteren Interpretation der Empfindung aus.

9 Schwarm-Robotik

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Harvard ist nicht die einzige Forschungsorganisation, die Robotern die Fähigkeit gibt, miteinander zu kommunizieren und voneinander zu lernen. Das New Jersey Institute of Technology entwickelt auch einen Schwarm von Robotern mit einer Bienenstockmentalität, und Sie haben es bereits geschafft . Nach dem Verhalten der Ameisen in der Kolonie modelliert, ist ein Roboter in der Lage, die Entscheidungen der anderen Roboter aufzugreifen und deren Verhalten zu verfolgen – ohne Programmierung.

Die Roboter selbst sehen nicht wie Ameisen aus – eher wie futuristische Eiswürfel -, aber jeder hat zwei Lichtsensoren, die sich wie Antennen einer Ameise verhalten und eine Spur von Pheromonen aufnehmen. Individuell dumm können die Roboter nur vorwärts gehen und Licht wahrnehmen. Jeder Roboter wurde von einem Projektor verfolgt, der Lichtflecken auf ihrem Weg zurückließ, gewissermaßen wie eine Spur von Brotkrumen, und jedes Mal, wenn ein Roboter über den Weg eines anderen Roboters stolperte, wurden die Lichter heller.

Zu Beginn des Experiments bewegten sich alle Roboter zufällig und chaotisch. Am Ende konvergierten sie zu einem Zug einem einzigen Pfad folgen . Wie Ameisen machen sie keine “Wahl”, wenn sie etwas anderes machen; Alles basiert auf einem Kernprogramm, das einem bestimmten Signal folgt. Bei Ameisen ist dieses Signal eine Pheromonspur, die von anderen Ameisen hinterlassen wurde. Mit Schwarmrobotern ist es leicht.

8 Selbstreinigende Farbe

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Nicht alle Fortschritte in der Biomimetik haben mit Robotern zu tun. In der Tat, die Mehrheit nicht; Roboter sind einfach interessanter zu reden. Eine der interessantesten biomimetischen Erfindungen der letzten Jahre ist eine Farbe, die den Blättern der Lotusblüte nachempfunden ist.

Lotusblätter sehen zwar glatt aus, aber auf mikroskopischer Ebene sind sie mit Millionen von winzigen Stacheln bedeckt. Die Spikes halten Schmutz und Wasser ab, indem sie die Oberfläche des Blattes minimieren. Wasser rollt einfach ab, weil es nicht genug Kontakt gibt, um eine Attraktion zu bilden. Mit diesem Modell entwickelte ein deutsches Unternehmen eine Farbe, die ein komplexe Mikrostruktur auf der Außenseite, um zu verhindern, dass Dinge an der Farbe haften bleiben. Unter dem Mikroskop sieht die getrocknete Farbe wie eine surreale Landschaft aus, die mit Skulpturen bedeckt ist.

Schmutzpartikel können sich immer noch an den Vorsprüngen verfangen, aber der kleinste Spritzer Wasser wird sie lösen. Mit anderen Worten, die Farbe ist im Wesentlichen selbstreinigend. Und wie die Lotusblätter gleitet das Wasser selbst ab. Die NASA verwendet auch die Lotus-Idee, um eine Beschichtung für Raumanzüge und Rover zu bauen, um Bakterien daran zu hindern per Anhalter in den Weltraum .

7 Vielfältige Kameras

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Wenn Sie ein Mikroskop, viel Zeit und eine faule Fliege hätten, könnten Sie alle einzelnen Facetten im Auge einer Stubenfliege zählen. Es gibt ungefähr 28.000 – jeder mit seiner eigenen Linse und seinem Lichtsensor. Zusammengesetzte Augen sind eines der Wunderwerke der Natur: Sie erlauben Insekten bis zu 180 Grad um sie herum zu sehen und bieten ein Gefühl von Tiefe, von dem Menschen nur träumen können.

Mit dieser Idee bauten Forscher der Universität von Illinois ein facettenreiche Kamera Diese besteht aus 180 Linsen, die jeweils mit einem einzelnen Photodetektor verbunden sind. Die Anordnung wurde auf eine flexible Gummimatte gebaut, die dann zu einer Halbkugelform gebogen wurde. Die Eingabe von allen Linsen wird zu einem einzigen Bild kombiniert, so dass Sie ein normales Bild sehen, im Gegensatz zu einer Bank von Monitoren. Und die ganze Sache – Linsen und Elektronik eingeschlossen – hat nur einen Zentimeter (0,4 Zoll) im Durchmesser.

Das Ziel des Teams ist es, die Kameras für Luftüberwachung auf Roboterdrohnen. Aber selbst eine stationäre Kamera wäre eine enorme Verbesserung gegenüber den aktuellen Kameras. Setzen Sie zwei dieser “Bug Eyes” Rücken an Rücken, und Sie haben eine 360-Grad-Ansicht. Derzeit arbeiten sie an einem neuen Modell, das die Anzahl der Objektive verdoppelt.

6 Haifischhaut-Beschichtungen

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Als Michael Phelps bei den Olympischen Spielen 2004 sechs Goldmedaillen gewann, trug er einen Badeanzug namens Fastskin, der von Speedo entwickelt wurde. Fastskin ist in winzigen Beulen bedeckt die der Haut eines Hais nacheifern. Obwohl die Badeanzüge gleichzeitig verboten und für unwirksam erklärt wurden, ist die Idee, Haifischhaut als Modell für High-Tech-Materialien zu verwenden, noch lange nicht tot.

Die Haut eines Haies ist mit einer Schicht überlappender Stücke bedeckt, die als Zähnchen bezeichnet werden. Sie sehen aus wie mikroskopisch kleine Zähne und zeigen auf den Rücken des Hais. Wenn ein Hai schwimmt, erzeugen die Vorderkanten der Zähnchen Mikrowirbel, die den Hai im Wesentlichen nach vorne ziehen, so dass er schneller schwimmen kann. Und aufgrund ihrer Art können sich andere Organismen – wie Algen und Seepocken – nicht daran festklammern. Deshalb sind Wale oft mit Seepocken übersät, aber Haie sind es nie.

Die US Navy erforscht Anwendungen, die von Haifischhaut inspirierte Beschichtungen auf der Außenseite ihrer U-Boote verwenden, die sie sowohl schneller machen als auch verhindern würden, dass sich Muscheln und Seepocken auf ihren Rümpfen stapeln, deren Säuberung a 50 Millionen Dollar pro Jahr. Auch Krankenhäuser kommen ins Spiel: Ein Material namens Sharklet wird bereits an Türgriffen in kalifornischen Krankenhäusern eingesetzt Stoppt Krankheitserreger wie E. coli aus Kolonien bilden. Der beste Teil ist, da es kein chemisches Abwehrmittel ist, gibt es keine Möglichkeit für Bakterien, einen Widerstand aufzubauen.

5 SCRATCHBot

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Die Suche nach neuen Wegen, die Welt zu erleben, ist seit jeher in der Tierwelt verwurzelt. Durch den Bau eines Roboters, der wie eine Ratte aussieht und sich verhält, haben die Wissenschaftler der Universität Sheffield nach einem Mittel gesucht, das die Menschen niemals wahrnehmen werden: Schnurrhaare. Synchronisiert SCRATCHBot Der einzige Zweck des Roboters ist es, ein Vehikel für moderne synthetische Whisker zu sein – und ein Gehirn, das die Daten interpretieren und nutzen kann.

Da Ratten meist nachtaktiv sind, benutzen sie ihre Schnurrhaare oft, um mehr als ihre Sehkraft zu navigieren. Bei der Nachbildung eines Satzes funktioneller Whiskers verwendeten die Forscher Glasfaserstäbe, die Hall-Effekt-Sensoren enthielten (Sensoren, die Spannungsunterschiede basierend auf einem Strom und einem Magnetfeld messen). Kleine Magnete in den Whisker sorgen für das Magnetfeld, und wenn die Whiskers gegen etwas bürsten, fangen die Sensoren die Spannungsänderung von der Bewegung der Magneten ab. Dadurch kann der SCRATCHBot Objekte durch die Whiskers “sehen”.

Das “Gehirn” der Ratte ist ein PC-basiertes neuronales Modell, das Informationen von den Schnurrhaaren erhält, verarbeitet und einen Befehl an die Beine sendet (nach links abbiegen, nach rechts abbiegen, usw.). Das gesamte Design basiert auf einer unglaublich dummen Ratte – es hat keinen High-Level-Cortex, kann aber grundlegende Motorfunktionen bedienen.

4 Organische Solarzellen

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Farbstoffsensibilisierte Solarzellen sind eine Art von Solarzelle, die eine spezielle Form von Farbstoff nutzen, um Solarenergie einzufangen. Wenn Sonnenlicht auf den Farbstoff trifft, reagieren seine Moleküle und produzieren Elektrizität. Diese Solarzellen sind billiger als ihre Gegenstücke aus Silizium, haben aber ein Problem: Der Farbstoff neigt dazu, nach kurzer Zeit zu zerfallen, was im Wesentlichen zu einem nutzlosen Quadrat aus Kunststoff führt.

Aber der Mechanismus des Farbstoffs unterscheidet sich nicht wesentlich von dem, was man bei der natürlichen Photosynthese findet, wenn eine Pflanze Sonnenlicht in Energie umwandelt. Deshalb begannen Forscher an der North Carolina State University, sich Zimmerpflanzen anzusehen, um zu sehen, was sie anders machte. Das Ergebnis war eine Solarzelle mit einem inneres vaskuläres System dass Zyklen durch ein verzweigtes Netzwerk von Adern färben. Wenn der Farbstoff bis zu dem Punkt abgebaut wird, an dem er keine Elektrizität mehr produziert, wird er ausgekreist und durch einen frischen Farbstoffstrom ersetzt, wie eine Pflanze, die ihren Blättern Nährstoffe zuführt.

3 Der T8 SpiderBot

Wenn Spinnen das Zeug sind, aus dem Albträume geboren werden, ist der T8 Octopod Robot ein Albtraum mit einem Preisschild. Robotiker versuchen seit Jahren, die Architektur einer Spinne nachzuahmen. Mit acht Beinen erhalten Sie eine beispiellose Stabilität, die perfekt für Such- und Rettungsroboter in Katastrophengebieten ist. Und während wir andere Versionen von spinnenähnlichen Robotern hatten, war es immer schwierig, einen mit genügend interner Kontrolle für alle acht Beine zu entwickeln, um sich gemeinsam zu bewegen, während die Fähigkeit beibehalten wurde, sich bei Bedarf separat zu bewegen.

Das T8 Octopod Roboter nutzt eine einzigartige Bewegungsmaschine, die speziell dafür entwickelt wurde, dieses Hindernis zu überwinden. Es ist ferngesteuert und mit einem einfachen Befehl berechnet der Onboard-Prozessor die Beintrajektorie, die Motorsteuerung und die inverse Kinematik, um seine 26 einzelnen Motoren zu koordinieren. Das Ergebnis ist fast auch lebensecht.

2 Selbstheilende Schaltungen

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Integrierte Schaltungschips werden in praktisch jedem elektronischen Gerät verwendet, das heute hergestellt wird, und trotz ihrer geringen Größe weisen die meisten Chips Millionen von Transistoren auf, die über eine Oberfläche verteilt sind, die nicht breiter ist als der Kopf eines Nagels. Wenn ein kleines Stück bricht, wird das Ganze nutzlos. Aber was, wenn Ihr Handy oder Ihr Computer sich selbst wie ein Immunsystem reparieren könnte, das eine Infektion bekämpft? Das könnte in naher Zukunft eine sehr reale Möglichkeit sein.

Ingenieure am California Institute of Technology haben geschaffen, was sie “unzerstörbare Schaltkreise” nennen. Um zu demonstrieren, steckten sie einen unter ein Mikroskop, schmolz es mit einem Laser und beobachtete, wie es einen Weg fand, weiter zu arbeiten. Die Chips sind mikroskopisch; es würde ungefähr 75 benötigen, um das Gesicht eines Pfennigs zu bedecken. Zusätzlich zu all den Schaltkreisen, die für den Hauptzweck des Chips benötigt werden, enthält jeder Chip auch eine Vielzahl von Sensoren und einen integrierten Zentralprozessor, der Schäden erkennt und den effizientesten Weg findet, um alles wieder in Betrieb zu nehmen.

Sie haben getestet Dutzende von Chips Ausgestattet mit der Fähigkeit zur Selbstheilung, und unabhängig davon, welcher Teil des Chips zerstört wird, findet es immer eine Möglichkeit, die Prozesse des Schaltkreises in weniger als einer Sekunde umzuleiten. Und es ist nicht für bestimmte Bedrohungen wie das Immunsystem des Körpers vorprogrammiert, es bewertet den Schaden selbst und ermittelt, welche Maßnahmen er ergreifen muss. Das einzige, was wir noch tun müssen, ist John Connor zu finden.

1 Parasitäre Hauttransplantationen

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry

Es gibt einen Parasiten namens Pomphorhynchus laevis das benutzt Spikes in seinem Kopf, um ein Loch in den Darm eines Tieres zu reißen, nach dem es seinen Kopf nach innen schiebt und seinen Körper aufbläst, um sich an Ort und Stelle zu halten. Es ist diese unwahrscheinliche Ungeheuerlichkeit, die medizinische Forscher dazu inspiriert hat, eine neue Art von Hauttransplantation zu entwickeln. Hauttransplantationen sind Hautflecken, die von einem Körperteil in einen anderen transplantiert werden, normalerweise um eine schwere Verbrennung abzudecken.

Bis jetzt wurden Hauttransplantationen normalerweise mit Klammern gehalten, die ein hohes Infektionsrisiko bergen. Dieses neue biomimetische Hauttransplantat hingegen kopiert fast alles von dem furchteinflößendsten Parasiten, von dem Sie heute wahrscheinlich lesen. Das Transplantat hat eine Gruppe von Mikronadeln, die anschwellen, wenn sie Wasser ausgesetzt sind. Die Nadeln gehen ziemlich leicht in die Haut ein, und sobald sie innen sind, blähen sie wie ein Ballon auf, um das Transplantat an Ort und Stelle zu halten. Ein weiterer Vorteil gegenüber Heftklammern, die tatsächlich das Gewebe um sie herum reißen, sind die Mikronadeln drücken Gewebe zur Seite, anstatt es zu beschädigen .


10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry
Rate this post

10 unglaubliche Fortschritte in Biomimicry