Primul lucru pe care îl remarcați despre departamentul de colecții de entomologie, divizia Lepidoptera, la Muzeul de Istorie Naturală al Smithsonianului, este un miros slab, evaziv familiar. Naftalină. Am contemplat pe scurt ironia cosmică a bulionelor într-o cameră plină de molii (și fluturi, o linie de molii a evoluat să zboare în timpul zilei) înainte de a mă îndrepta către Bob Robbins, un entomolog de cercetare. „Există multe insecte care vor mânca insecte uscate”, a spus el, „așa că, în mod tradițional, ai păstrat aceste dăunători folosind naftalină sau buline.”
Din această poveste
[×] ÎNCHIS
Oamenii de știință cred că aripile iridiscente ale fluturelui morfos ar putea fi utilizate în tehnologie pentru a beneficia de oameni
Video: Cum aripile fluturelor inspiră inovația
Continut Asemanator
- Acest material inspirat de Conch-Shell ar putea face căștile și armurile corporale sunt mai sigure
- Design de avioane inspirat de natură și activat de tehn
- Oamenii de știință creează un robot de tip vierme care poate fi de-a lungul pământului
- Când animalele inspiră invenții
- Cum natura ne face mai inteligente
Moliile au fost eliminate treptat (în favoarea înghețării de noi exemplare pentru a ucide orice dăunători), dar acel miros persistent, precum și sertarele nesfârșite ale insectelor tapetate sub sticlă și aranjate cu grijă rând după rândul de dulapuri de oțel pentru posteritate taxonomică, numai sporește simțul vârstei în camera scobită. Timpul pare să stea la fel de mult ca milioane de exemplare.
Dar porii prin sertarele, prin escadrile cu distanță precisă de rândunele și molii de apus și încep să se formeze o idee diferită: Acesta nu este un depozit în dormitor, ci un laborator care investighează o întreprindere extraordinar de reușită. De-a lungul a aproximativ 150 de milioane de ani, aceste „produse” au fost prototipate nemilos, testate pe piață, modernizate, perfecționate și, de altfel, făcute noi și îmbunătățite odată cu schimbarea lumii din jurul lor. Fiecare dintre aceste exemplare fragile reprezintă un pachet de inovații care așteaptă să fie înțelese și adaptate.
Aceasta este ideea din spatele disciplinei din ce în ce mai influentă a biomimicriei: că noi, ființele umane, care am încercat să facem lucrurile doar pentru clipirea unui ochi evolutiv, avem multe de învățat din procesele îndelungate de selecție naturală, indiferent dacă este faceți o aripă mai aerodinamică sau un oraș mai rezistent sau un ecran electronic mai vibrant. Cu mai mult de un deceniu în urmă, un grad MIT, numit Mark Miles, se preface în domeniul micro-electromecanicului și al procesării materialelor. În timp ce pășea printr-o revistă de știință, a fost oprit de un articol despre modul în care fluturii generează culoare în aripile lor. Albastrul strălucitor iridiscent al diverselor specii de Morpho, de exemplu, nu provine din pigment, ci din „culoarea structurală”. Acele aripi găzduiesc un ansamblu nanoscalic de plăci zoster, a căror formă și distanță una de cealaltă sunt dispuse într-un model precis care perturbă. lungimi de undă reflectorizante pentru a produce albastru strălucitor. Pentru a crea același albastru din pigment ar necesita mult mai multă energie - energie mai bună pentru zbor, hrănire și reproducere.
Miles s-a întrebat dacă această capacitate poate fi exploatată într-un fel. Unde mai doriți o culoare incredibil de vie într-un pachet subțire? Desigur: într-un afișaj de dispozitiv electronic. Qualcomm, care a achiziționat compania Miles s-a format pentru a dezvolta tehnologia, a folosit-o pe afișajul Mirasol. „Exploatăm fenomenele de interferență optică”, spune Brian Gally, director principal al managementului de produse la Qualcomm. Lurking sub suprafața sticlei este o gamă vastă de modulatoare interferometrice, în mod esențial, oglinzi microscopice (de 10 până la 50 microni) care se mișcă în sus și în jos, în microsecunde, pentru a crea culoarea corespunzătoare.
La fel ca aripile fluturelui, „afișajul ia lumina albă ambientală din jurul nostru, lumina albă sau lumina soarelui, iar prin interferențe ne va trimite înapoi o imagine color”, spune Gally. Spre deosebire de ecrane LCD convenționale, Mirasol nu trebuie să genereze propria lumină. „Luminozitatea afișajului cântă automat automat cu lumina ambientală.” Drept urmare, Mirasol consumă o zecime din puterea unui cititor LCD. Qualcomm a folosit afișajul într-un e-reader și îl oferă pentru licență altor companii.
Deși biomimicria a inspirat inovații umane timp de zeci de ani - unul dintre cele mai des citate exemple este Velcro, pe care inginerul elvețian Georges de Mestral a patentat-o în 1955 după ce a studiat modul în care s-a lipit de hainele sale - o tehnologie mai bună și o cercetare mai nuanțată au permis adaptări din ce în ce mai complexe. . Software-ul de design creat de cercetătorul german Claus Mattheck - și utilizat în mașinile Opel și Mercedes - reflectă modul în care copacii și oasele distribuie forța și încărcăturile. Un evantai creat de Pax Scientific se împrumută din tiparele cearcănelor, nautilusului și albelor învolburate pentru a muta aerul mai eficient. O seră cu irigare cu apă sărată din deșertul Qatari va folosi trucuri de condensare și evaporare apărute din nasul unei cămile. Acum, datorită în parte inovațiilor continue în fabricarea nano-scării, producătorii aduc pe piață o gamă extinsă de produse.
Biomimicry nu este el însuși un produs, ci un proces, bazat pe organisme și procese naturale pentru a stârni inovația. Organizațiile și chiar orașele pot căuta inspirații spre ecosisteme, spune Tim McGee, biolog și membru al Biomimicry 3.8, consultanță din Montana. În Lavasa - descris drept „primul oraș de munte planificat al Indiei” de dezvoltatorii săi, care speră să construiască case pentru mai mult de 300.000 de oameni acolo - breasla s-a consultat cu arhitecții de peisaj. Astfel, strategia de plantare a inclus copaci de foioase, formând un baldachin pentru a prinde, și apoi reflectă, prin evaporare, aproape o treime din ploaia musonică care o lovește. Acest efect acționează „ca un motor care conduce musonul spre interior”, spune McGee, care ajută la prevenirea secetei acolo. Forma eficientă din punct de vedere hidrodinamic a frunzelor de copac banyan a influențat proiectarea unei șindrilă de acoperiș mai bună de distribuire a apei, în timp ce sistemele de deviere a apei au fost inspirate de felul în care furnicile recoltoare direcționează apa departe de cuiburile lor. Primul „oraș” Lavasa a fost finalizat, cu alte patru proiectate să fie urmate până în 2020.
Toată lumea vorbește despre modalități de a reduce amprenta umană sau de a ajunge la impactul „net zero”. Însă natura, spune McGee, merge de obicei cu un pas mai departe: „Nu este aproape niciodată net zero - ieșirea din acest sistem este de obicei benefică pentru tot ce este în jurul său.” Și dacă ne-am putea construi orașele la fel? „Ce se întâmplă dacă, în New York, când ploua, apa care a intrat în East River era mai curată decât atunci când a căzut?” Și dacă, când pădurile au luat foc, flăcările ar putea fi stinse prin mijloace care nu depindeau pe substanțe toxice? „Natura creează substanțe ignifuge care nu sunt toxice”, remarcă McGee. "De ce nu putem?"
Ani de zile cercetătorii s-au concentrat pe chimia ignifugilor, fără rezultate. Dar poate că procesele naturale ar putea oferi o anumită cale spre inovație în laborator, spune McGee. Poate este modul în care se deschid conurile de pin-jack în fața căldurii (pentru a permite reproducerea, chiar dacă focul distruge pădurea) sau felul în care copacii de eucalipt aruncă bucăți împrăștiate de scoarță care arde rapid pentru a aspira oxigenul și a lua foc de la principal. trompă. Jaime Grunlan, un inginer mecanic la Texas A&M, a dezvoltat o țesătură rezistentă la foc, care folosește chitosan, un material regenerabil preluat din coajă de homar și creveți (și o rudă chimică a chitinei din aripile fluturilor), pentru a crea un strat de polimer cu nano-strat. care, atunci când este expus la căldură, produce o „coajă” de carbon care protejează țesătura.
Lepidoptera ilustrează câteva dintre problemele care au fost rezolvate pe bancul de lucru al naturii de-a lungul multor milenii. În apelul și răspunsul evolutiv dintre pradă și prădător, multe molii au dezvoltat capacitatea de a detecta clicurile cu ultrasunete ale liliecilor, iar unele pot trimite chiar și contrasemnale confuze. Aripile fluturelor tind să fie negre mai aproape de corpul lor, pentru a ajuta la captarea căldurii. Aceste aripi sunt acoperite cu un strat rezistent la contaminanți - se curăță de la sine. „Ochii” ornamentali de pe acele aripi, menite să sperie prădătorii, sunt adesea poziționate lângă margine pentru a minimiza deteriorarea aripii în cazul în care fluturele este mușcat.
Și apoi există culoarea - la ce ne gândim când ne gândim la fluturi. „Oamenii le numesc flori zburătoare”, spune Robbins. În timp ce unii folosesc culoarea pentru camuflaj, speciile cele mai vii merg pe cealaltă rută, făcând publicitate toxicității lor pentru a fi prădători într-un afișaj năprasnic. Scriitorul David Quammen le consideră „bimbosul lumii naturale”, un „experiment evoluționist în excesul decorativ pur”. În general, scrie Quammen, fluturii „reprezintă un ideal de dulceață și grație blândă care pare aproape inocentă de întreaga evoluție fără milă. -pentru toate. ”Și există o mulțime de inspirații care așteaptă să ia zborul pe acele aripi de bârfă.
Cercetătorii de la Universitatea Jiao Tong din Shanghai, inspirați de fluturi de birou de păsări - zona neagră a aripilor lor permite absorbția aproape totală a luminii, pentru a captura căldura - creează o peliculă de carbon amorfă super-neagră din punct de vedere structural pentru a ajuta la crearea unei tehnologii solare mai eficiente. Un proiect numit NOtES, care a rezultat din cercetări la Universitatea Simon Fraser din Columbia Britanică, folosește structuri de interferire a luminii la scară mică pentru a crea un timbru anti-falsificare, care este mai greu de fisurat decât o hologramă și poate fi „tipărit” nu numai pe bancă note, dar pe o serie întreagă de alte obiecte. Etichetele de identificare cu frecvență radio (RFID), care sunt utilizate pentru orice, de la urmărirea inventarului până la detectarea performanțelor anvelopelor, nu tind să funcționeze bine în medii extreme, în special acolo unde există apă sau metal. Așadar, o companie numită Omni-ID a adaptat principiul interferenței pentru a crea un RFID mai fiabil, folosind cântare minuscule din etichete pentru a îmbunătăți transmiterea semnalelor radio.
Având în vedere că Morpho își desfășoară culoarea pentru a atrage atenția, pare adecvat faptul că fluturele a inspirat și moda umană. Donna Sgro, creatoare de modă din Sydney, Australia și auto-descrisă „ocazional lepidoptere”, a creat trei rochii dintr-o țesătură numită Morphotex, un material albastru iidescent, fără pigmenți, care își atrage culoarea din interferențele optice. Sgro spune că, în timp ce Morphotex elimină nevoia de coloranți (și, astfel, poate avea o amprentă mai mică asupra mediului), interesul ei a depășit nivelul obișnuit de „abordare de proiectare de tip soluție-problemă” pe care biomimiștii tind să o urmeze. Moda, până la urmă, este mai mult decât nevoia de bază de îmbrăcăminte. Cum poate informa natura folosind estetica despre modul în care facem? Sgro studiază acum un doctorat în biomimică și modă la Royal Institute of Fashion din Melbourne.
Eu și Robbins am părăsit centrul colecțiilor Muzeului de Istorie Naturală și ne-am dus la Pavilionul Fluturilor din apropiere, și a fost ca un iubitor lepidopter. O femeie și-a înclinat smartphone-ul pentru a fotografia un Monarh care se hrănește cu o floare. Un turist japonez a exclamat în timp ce un Fritillary Gulf a aterizat pe geanta de umăr. Un copil scârțâie în timp ce un Morpho Peleides își flutură încet aripile albastre iridescente. Nu este ușor să vă imaginați că această scenă se întâmplă cu orice altă insectă; în mod corect sau nu, nu vizităm pavilioane cu grupe sau furnici.
Am întrebat despre apelul particular al acestor insecte. "Nu inteapa, nu musca", a spus el. „Cele pe care le văd oamenii sunt în general destul de drăguțe. Unele dintre ele sunt dăunătoare din punct de vedere agricol, dar sunt băieți destul de prietenoși și sunt un iad de mult mai drăguți decât majoritatea celorlalte insecte. ”Dacă numai eu, credeam, oamenii ar putea acum să știe cât de util poate fi toată frumusețea asta.
