Το πρώτο πράγμα που παρατηρείτε σχετικά με το τμήμα συλλογών εντόμων, το τμήμα Lepidoptera, στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Smithsonian είναι μια αμυδρή, εξαιρετικά οικεία οσμή. Ναφθαλίνη. Παρακολούθησα εν συντομία την κοσμική ειρωνεία των λεηλασιών σε μια αίθουσα γεμάτη από σκώρους (και πεταλούδες, μια σειρά από σκώρους που εξελίχθηκαν για να πετάξουν κατά τη διάρκεια της ημέρας) πριν στρέψουν τον Bob Robbins, ερευνητή εντομολόγο. "Υπάρχουν πολλά έντομα που θα τρώνε ξηρά έντομα", είπε, "τόσο παραδοσιακά κρατήσατε αυτά τα παράσιτα έξω χρησιμοποιώντας ναφθαλίνη, ή mothballs."
Από αυτή την ιστορία
[×] ΚΛΕΙΣΤΕ
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα ιριδίζοντα πτερύγια της μορφο-πεταλούδας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην τεχνολογία για να ωφεληθούν οι άνθρωποι
Βίντεο: Πώς τα φτερά των πεταλούδων εμπνέουν την καινοτομία
σχετικό περιεχόμενο
- Αυτό το εμπνευσμένο υλικό Conch-Shell θα μπορούσε να κάνει τα κράνη και το θωρακισμένο σώμα ασφαλέστερο
- Σχεδίαση αεροσκαφών εμπνευσμένη από τη φύση και ενεργοποιημένη από την τεχνική
- Οι επιστήμονες δημιουργούν ένα ρομπότ που μοιάζει με σκουλήκι που μπορεί να εισχωρήσει στο έδαφος
- Όταν τα ζώα εμπνεύσουν τις εφευρέσεις
- Πώς η φύση μας κάνει πιο έξυπνα
Οι ψαροβόλοι έχουν σταματήσει (υπέρ της κατάψυξης νέων δειγμάτων για να σκοτώσουν οποιαδήποτε παράσιτα), αλλά ότι η παρατεταμένη μυρωδιά, καθώς και τα ατελείωτα συρτάρια των εντόμων που καρφωμένα κάτω από το γυαλί και προσεκτικά διατεταγμένα σε σειρά μετά από σειρές χαλύβων για ταξινομικούς επόμενους, αυξάνει την αίσθηση της ηλικίας στο θάλαμο που έχει υποστεί θόλωση. Ο χρόνος μοιάζει να είναι όσο τα εκατομμύρια των δειγμάτων.
Αλλά ο πόρος μέσα από αυτά τα συρτάρια, μέσα από τις ακριβείς αποικίες των καταδύσεων και των ηλιοβασιλέματος, ξεκινάει μια διαφορετική ιδέα: Δεν πρόκειται για ένα αδρανές αποθετήριο, αλλά για ένα εργαστήριο που διερευνά μια εξαιρετικά επιτυχημένη επιχείρηση. Πάνω από περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια, αυτά τα "προϊόντα" έχουν ανελέητα πρωτότυπα, δοκιμασμένα στην αγορά, αναβαθμισμένα, εκλεπτυσμένα και αλλιώς νέα και βελτιωμένα καθώς ο κόσμος γύρω τους άλλαξε. Κάθε ένα από αυτά τα εύθραυστα δείγματα είναι ένα πακέτο καινοτομίας που περιμένει να γίνει κατανοητό και προσαρμοσμένο.
Αυτή είναι η ιδέα πίσω από την όλο και πιο επιρροή πειθαρχία της βιομιμηρίας: ότι εμείς οι άνθρωποι, που προσπαθούμε να κάνουμε τα πράγματα μόνο για το αναβρασμό ενός εξελικτικού ματιού, έχουν πολλά να μάθουν από τις μακρές διαδικασίες φυσικής επιλογής, είτε είναι πώς να κάνει μια πτέρυγα πιο αεροδυναμική ή μια πόλη πιο ανθεκτική ή μια ηλεκτρονική οθόνη πιο ζωντανή. Πάνω από μια δεκαετία πριν, ένα MIT grad ονόματι Mark Miles ήταν dabbling στον τομέα της μικρο-ηλεκτρομηχανικής και της επεξεργασίας των υλικών. Καθώς διηγούσε σε ένα επιστημονικό περιοδικό, σταμάτησε από ένα άρθρο σχετικά με το πώς οι πεταλούδες παράγουν χρώμα στα φτερά τους. Το λαμπρό ιριδίζον μπλε των διαφόρων ειδών Morpho, για παράδειγμα, δεν προέρχεται από χρωστική ουσία, αλλά από "δομικό χρώμα". Τα φτερά αυτά φέρουν ένα σύνολο νανοκλίμακας από πλακίδια πλάκας, των οποίων το σχήμα και η απόσταση μεταξύ τους είναι διατεταγμένα με ένα ακριβές σχέδιο που διαταράσσει αντανακλαστικά μήκη κύματος για να παράγουν το λαμπερό μπλε χρώμα. Για να δημιουργηθεί το ίδιο μπλε από χρωστική θα απαιτούσε πολύ περισσότερη ενεργειακή ενέργεια που θα χρησιμοποιείται καλύτερα για να πετάει, να τρώει και να αναπαράγεται.
Ο Miles αναρωτήθηκε εάν αυτή η δυνατότητα θα μπορούσε να αξιοποιηθεί με κάποιο τρόπο. Πού αλλού μπορεί να θέλετε απίστευτα ζωντανό χρώμα σε ένα λεπτό πακέτο; Φυσικά: σε οθόνη ηλεκτρονικών συσκευών. Η Qualcomm, η οποία απέκτησε την εταιρεία Miles, είχε διαμορφωθεί για να αναπτύξει την τεχνολογία, την χρησιμοποίησε στην οθόνη της Mirasol. «Χρησιμοποιούμε τα φαινόμενα των οπτικών παρεμβολών», λέει ο Brian Gally, ανώτερος διευθυντής διαχείρισης προϊόντων στο Qualcomm. Κρύβεται κάτω από την επιφάνεια του γυαλιού μια τεράστια ποικιλία συμβολομετρικών διαμορφωτών, ουσιαστικά μικροσκοπικών καθρεπτών (10 έως 50 microns square) που κινούνται προς τα πάνω και προς τα κάτω, σε μικροδευτερόλεπτα, για να δημιουργήσουν το σωστό χρώμα.
Όπως οι φτερούγες της πεταλούδας, "η οθόνη παίρνει το λευκό φως γύρω από το περιβάλλον, το λευκό φως ή το φως του ήλιου και μέσω των παρεμβολών πρόκειται να μας στείλει μια έγχρωμη εικόνα", λέει ο Gally. Σε αντίθεση με τις συμβατικές οθόνες LCD, το Mirasol δεν χρειάζεται να παράγει το δικό του φως. "Η φωτεινότητα της οθόνης κλιμακώνεται αυτόματα με το φως περιβάλλοντος". Ως αποτέλεσμα, το Mirasol καταναλώνει το ένα δέκατο της ισχύος ενός αναγνώστη LCD. Η Qualcomm χρησιμοποίησε την οθόνη σε έναν ηλεκτρονικό αναγνώστη και την προσφέρει για άδεια σε άλλες εταιρείες.
Αν και η βιοϊμινική έχει εμπνεύσει τις ανθρώπινες καινοτομίες εδώ και δεκαετίες, ένα από τα πιο συχνά αναφερόμενα παραδείγματα είναι το Velcro, το οποίο ο πατέρας του Georges de Mestral κατοικούσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1955, αφού μελέτησε τον τρόπο με τον οποίο κόλλησε τα ρούχα του στα ρούχα του. . Το λογισμικό σχεδίασης που δημιουργήθηκε από τον Γερμανό ερευνητή Claus Mattheck - και χρησιμοποιείται στα αυτοκίνητα της Opel και της Mercedes - αντικατοπτρίζει τους τρόπους με τους οποίους τα δέντρα και τα οστά διανέμουν δύναμη και φορτία. Ένας ανεμιστήρας που δημιουργήθηκε από την Pax Scientific δανείζεται από τα μοτίβα του στροβιλισμένου φύτρου, του nautilus και των whelks για να κινεί τον αέρα πιο αποτελεσματικά. Ένα θερμοκήπιο άρδευσης με θαλασσινό νερό στην έρημο του Κατάρι θα χρησιμοποιήσει κόλπα συμπύκνωσης και εξάτμισης που συλλέγονται από τη μύτη μιας καμήλας. Τώρα, χάρη εν μέρει στις συνεχιζόμενες καινοτομίες στη νανοκλίμακα, οι κατασκευαστές φέρνουν στην αγορά ένα ευρύ φάσμα προϊόντων.
Η βιοϊατρική δεν είναι η ίδια προϊόν, αλλά διαδικασία, η οποία βασίζεται σε φυσικούς οργανισμούς και διαδικασίες, προκειμένου να προωθήσει την καινοτομία. Οι οργανισμοί και ακόμη και οι πόλεις μπορούν να δουν τα οικοσυστήματα για έμπνευση, λέει ο Tim McGee, βιολόγος και μέλος της Βιοϊατρικής 3.8. Στη Lavasa - που περιγράφεται ως "η πρώτη προγραμματισμένη πόλη λόφων της Ινδίας" από τους προγραμματιστές της, οι οποίοι ελπίζουν να χτίσουν τελικά σπίτια για περισσότερους από 300.000 ανθρώπους εκεί - η συντεχνία συμβουλεύτηκε αρχιτέκτονες τοπίου. Έτσι, η στρατηγική φύτευσης περιλάμβανε φυλλοβόλα δέντρα, σχηματίζοντας ένα θόλο για να πιάσει, και στη συνέχεια αντανακλά, μέσω της εξάτμισης, σχεδόν το ένα τρίτο της βροχής των μουσώνων που τον χτυπά. Το φαινόμενο αυτό δρα "σαν κινητήρας που κινεί τον μουσώνόδα στην ενδοχώρα", λέει ο McGee, που βοηθά στην πρόληψη της ξηρασίας εκεί. Το υδροδυναμικώς αποδοτικό σχήμα των φύλλων δέντρων banyan επηρέασε το σχεδιασμό ενός καλυτέρου βότσαλα στέγης νερού, ενώ τα συστήματα απομάκρυνσης του νερού εμπνεύστηκαν από τους τρόπους με τους οποίους τα μυρμήγκια των θεριζοαλωνιστών κατευθύνουν το νερό μακριά από τις φωλιές τους. Η πρώτη "πόλη" της Lavasa έχει ολοκληρωθεί, ενώ τέσσερις ακόμη αναμένεται να ακολουθήσουν μέχρι το 2020.
Ο καθένας μιλάει για τρόπους μείωσης του ανθρώπινου αποτυπώματος ή για να επιτύχει τον αντίκτυπο του «καθαρού μηδέν». Αλλά η φύση, λέει ο McGee, συνήθως πηγαίνει ένα βήμα πιο πέρα: «Δεν είναι σχεδόν ποτέ καθαρό μηδέν - η παραγωγή από αυτό το σύστημα είναι συνήθως επωφελής για τα πάντα γύρω του». Τι θα συμβεί αν θα μπορούσαμε να οικοδομήσουμε τις πόλεις μας με τον ίδιο τρόπο; "Τι γίνεται αν, στη Ν. Υόρκη, όταν έβρεχε, το νερό που βγήκε στον Ανατολικό Ποταμό ήταν καθαρότερο από ό, τι όταν έπεφτε;" Και τι εάν, όταν τα δάση άρχισαν να πυρπολούν, οι φλόγες θα μπορούσαν να σβήνουν με μέσα που δεν εξαρτώνται σε τοξικές ουσίες; "Η φύση δημιουργεί επιβραδυντικά φλόγας που είναι μη τοξικά" σημειώνει ο McGee. "Γιατί δεν μπορούμε;"
Για χρόνια οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στη χημεία των επιβραδυντικών φλόγας, χωρίς αποτελέσματα. Αλλά ίσως φυσικές διεργασίες θα μπορούσαν να προσφέρουν κάποια οδό στην καινοτομία στο εργαστήριο, λέει ο McGee. Ίσως να είναι ο τρόπος με τον οποίο ανοίγουν οι κώνοι των πεύκων με την επιφάνεια της θερμότητας (για να καταστεί δυνατή η αναπαραγωγή ακόμα και όταν η φωτιά καταστρέφει το δάσος) ή ο τρόπος με τον οποίο τα δέντρα ευκαλύπτου ρίχνουν διάσπαρτα κομμάτια φλοιού ταχείας καύσης για να απορροφούν το οξυγόνο και να βγάζουν φωτιά μακριά από το κύριο κορμός. Ο Jaime Grunlan, μηχανικός μηχανικός στο Texas A & M, έχει αναπτύξει ένα ανθεκτικό στη φωτιά ύφασμα που χρησιμοποιεί χιτοζάνη, ένα ανανεώσιμο υλικό που προέρχεται από τα κελύφη αστακών και γαρίδας (και μια χημική συγγένεια της χιτίνης στα φτερά των πεταλούδων) ότι, όταν εκτίθεται σε θερμότητα, παράγει ένα "κέλυφος" άνθρακα που προστατεύει το ύφασμα.
Η Λεπιδόπτερα περιγράφει μερικά από τα προβλήματα που έχουν σφυρηλατηθεί στο πάγκο εργασίας της φύσης για πολλές χιλιετίες. Στην εξελικτική κλήση και ανταπόκριση μεταξύ του θηράματος και του αρπακτικού, πολλοί μορούνοι έχουν αναπτύξει την ικανότητα να ανιχνεύουν τα κλικ υπερήχων των νυχτερίδων, και μερικοί μπορούν ακόμη να στείλουν σύγχυση. Τα φτερά πεταλούδας τείνουν να είναι μαύρα πιο κοντά στο σώμα τους, για να βοηθήσουν στη σύλληψη της θερμότητας. Τα πτερύγια αυτά καλύπτονται με επίστρωση ανθεκτική στις μολυσματικές ουσίες - αυτο-καθαρίζονται. Τα διακοσμητικά "μάτια" σε αυτές τις φτερούγες, που έχουν ως στόχο να τρομάξουν τα αρπακτικά ζώα, συχνά τοποθετούνται κοντά στην άκρη για να ελαχιστοποιηθούν οι φθορές σε περίπτωση πτώσης της πεταλούδας.
Και τότε υπάρχει το χρώμα - αυτό που σκεφτόμαστε όταν σκεφτόμαστε τις πεταλούδες. "Οι άνθρωποι λένε ότι φέρουν λουλούδια", λέει ο Robbins. Ενώ μερικοί χρησιμοποιούν το χρώμα για καμουφλάζ, τα πιο ζωντανά είδη πηγαίνουν την άλλη διαδρομή, διαφήμιση της τοξικότητά τους σε ενδεχόμενους θηρευτές σε μια θαυμάσια οθόνη. Ο συγγραφέας Δαβίδ Quammen τους βάζει στο μυαλό τους ως «τα όπλα του φυσικού κόσμου», ένα «εξελικτικό πείραμα σε τεράστια διακοσμητική περίσσεια». Συνολικά, ο Quammen γράφει ότι οι πεταλούδες «αντιπροσωπεύουν ένα ιδανικό γλυκύτητας και απαλή χάρη που φαίνεται σχεδόν αθώα από ολόκληρο το ανελέητο εξελικτικό ελεύθερο -και για όλους. "Και υπάρχει πλούσιος έμπνευση που περιμένει να πάρει πτήση σε αυτά τα φτερά gossamer.
Οι ερευνητές του πανεπιστημίου Shanghai Jiao Tong, εμπνευσμένοι από τις πεταλούδες των πτηνών - η μαύρη περιοχή των πτερυγίων τους επιτρέπει σχεδόν την πλήρη απορρόφηση του φωτός, την παγίδευση θερμότητας - δημιουργούν μια δομικά παρόμοια υπερ-μαύρη ταινία άμορφου άνθρακα για να βοηθήσουν στη δημιουργία πιο αποδοτικής ηλιακής τεχνολογίας. Ένα έργο που ονομάζεται NOtES, το οποίο εξελίχθηκε από την έρευνα του Πανεπιστημίου Simon Fraser στη Βρετανική Κολομβία, χρησιμοποιεί νανοκλίμακες δομές ελαφριάς αλληλεπίδρασης για να δημιουργήσει μια σφραγίδα για την καταπολέμηση της παραποίησης / απομίμησης, η οποία είναι πιο δύσκολη από το ολόγραμμα και μπορεί να "τυπωθεί" σημειώνει, αλλά σε μια ολόκληρη σειρά άλλων αντικειμένων. Οι ετικέτες αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων (RFID), οι οποίες χρησιμοποιούνται για όλα, από την παρακολούθηση του αποθέματος έως την ανίχνευση της απόδοσης των ελαστικών κάποιου, τείνουν να μην λειτουργούν καλά σε ακραία περιβάλλοντα, ιδιαίτερα όπου υπάρχει νερό ή μέταλλο. Και έτσι μια εταιρεία με την επωνυμία Omni-ID προσαρμόζει την αρχή παρεμβολών για να δημιουργήσει μια πιο αξιόπιστη τεχνολογία RFID, χρησιμοποιώντας μικροσκοπικές μεταλλικές κλίμακες στις ετικέτες για να βελτιώσει τη μετάδοση ραδιοφωνικών σημάτων.
Δεδομένου ότι το Morpho αναπτύσσει χρώμα για να προσελκύσει την προσοχή, φαίνεται σκόπιμο η πεταλούδα να εμπνεύσει επίσης την ανθρώπινη μόδα. Η Donna Sgro, σχεδιάστρια μόδας στο Σύδνεϋ της Αυστραλίας, και ο αυτοαποκαλούμενος "περιστασιακός λεπιδόπτης", δημιούργησε τρία φορέματα από ένα ύφασμα που ονομάζεται Morphotex, ένα χρωματιστό, ιριδίζον μπλε υλικό το οποίο αντλεί χρώμα από την οπτική παρεμβολή. Η Sgro λέει ότι ενώ το Morphotex εξαλείφει την ανάγκη για χρωστικές ουσίες (και επομένως ενδεχομένως φέρει μικρότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα), το ενδιαφέρον του κυμάνθηκε πέρα από τη συνηθισμένη προσέγγιση σχεδιασμού τύπου «προβλήματος-λύσης» που ακολουθούν οι βιομιμικοί. Η μόδα, τελικά, είναι κάτι περισσότερο από τη βασική ανάγκη για ρούχα. Πώς μπορεί ο τρόπος που η φύση χρησιμοποιεί την αισθητική να ενημερώνει τον τρόπο που κάνουμε; Ο Sgro σπουδάζει τώρα για διδακτορικό στη βιοϊατρική και στη μόδα στο Royal Institute of Fashion στη Μελβούρνη.
Ο Robbins και εγώ εγκαταλείψαμε το κέντρο συλλογών του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας και πήγαμε στο κοντινό πευκόφυτο πεταλούδων, και ήταν σαν ένα λεπιδόπτερο lovefest. Μία γυναίκα έλαμψε το smartphone της για να φωτογραφίσει έναν Μοναρχό που τρέφονταν με ένα λουλούδι. Ένας ιαπωνικός τουρίστας αναφώνησε ως ένα Fritillary του Κόλπου που προσγειώθηκε στην τσάντα ώμου. Ένα παιδί κορόιδευσε σαν πεταλούδες Morpho σιγά-σιγά να ξαπλώσει τα ιριδίζοντα μπλε φτερά του. Δεν είναι εύκολο να φανταστεί κανείς ότι αυτή η σκηνή εμφανίζεται με οποιοδήποτε άλλο έντομο. δίκαια ή όχι, δεν επισκέπτονται τα περιστρεφόμενα ή μυρμήγκια περίπτερα.
Ρώτησα για την περίεργη έκκληση αυτών των εντόμων. "Δεν τσίμπημα, δεν δαγκώνουν", είπε. "Αυτά που βλέπουν οι άνθρωποι είναι γενικά αρκετά. Μερικοί από αυτούς είναι επιβλαβείς για τη γεωργία, αλλά είναι αρκετά φιλόξενοι και είναι πολύ πιο όμορφοι από τα περισσότερα έντομα. "Αν μόνο, σκέφτηκα, οι άνθρωποι θα μπορούσαν πλέον να γνωρίζουν πόσο χρήσιμη είναι αυτή η ομορφιά.
