Esimene asi, mida Smithsoniani loodusloomuuseumis asuvas entomoloogiakogude osakonnas Lepidoptera osakonnas märkate, on nõrk, vaevaliselt tuttav lõhn. Koilabad. Enne kui pöördusin uuringute entomoloogi Bob Robbinsi poole, mõtlesin korraks koide (ja liblikate, päeva jooksul välja arenevate koide sugupuu) kosmose irooniale. "Kui on palju putukaid, kes söövad kuivatatud putukaid, " ütles ta, "nii et tavaliselt hoidsite neid kahjureid naftaleeni või koibipallide abil väljas."
Sellest loost
[×] SULETUD
Teadlased usuvad, et morfose liblika sillerdavaid tiibu võiks tehnoloogias kasutada inimestele kasulikuks
Video: kuidas liblika tiivad innovatsiooni inspireerivad
Seotud sisu
- See Conch-Shell-inspireeritud materjal võib muuta kiivrid ja ihurelvad turvalisemaks
- Looduse inspireeritud ja Tech poolt lubatud õhusõidukite disain
- Teadlased loovad ussitaolise roboti, mis võib maapinnale tollida
- Kui loomad inspireerivad leiutisi
- Kuidas loodus meid targemaks teeb
Koibipallid on järk-järgult kaotatud (uute isendite külmutamise huvides, et kahjureid kahjustada), kuid see püsiv lõhn, aga ka putukate lõpmatud sahtlid, mis on kinnitatud klaasi alla ja paigutatud hoolikalt taksonoomilise järelkasvu jaoks mõeldud teraskappide järel, on ainult suurendab kooritud kambris vanuse tunnet. Aeg näib seisvat paigal nagu miljonid isendid.
Kuid läbi nende sahtlite, täpselt neis asuvate neelupükste ja päikeseloojangu koide estrite ja nende vahel hakkab tekkima teistsugune idee: see ei ole seisv hoidla, vaid labor, mis uurib erakordselt edukat ettevõtet. Umbes 150 miljoni aasta jooksul on neid “tooteid” halastamatult prototüüpidena toodetud, turuproovitud, täiustatud ja viimistletud ning muul viisil uusi ja täiustatud, kuna nende ümber olev maailm on muutunud. Kõik need habras eksemplarid on uuenduste pakett, mis ootab mõistmist ja kohandamist.
See on üha mõjutatavama biomimikri distsipliini idee: et meil, inimestel, kes oleme üritanud asju teha vaid evolutsioonilise silma pilgutamiseks, on loodusliku valiku pikkadest protsessidest palju õppida, kas või kuidas muuta tiib aerodünaamilisemaks või linn vastupidavamaks või elektrooniline ekraan elavamaks. Enam kui kümmekond aastat tagasi oli MIT-klassi nimeline Mark Miles mikroelektromehaaniliste ja materjalide töötlemise alal pimestus. Teadusajakirja otsinguil peatas ta artikli, kuidas liblikad tiibades värvi tekitavad. Erinevate Morpho liikide särav sinised sinised toonid pärinevad näiteks mitte pigmendist, vaid “struktuurvärvist”. Need tiivad sisaldavad nanosuuruses katusesindlitega plaate, mille kuju ja kaugus üksteisest on paigutatud täpsesse mustrisse, mis häirib peegeldava valguse lainepikkused, et saada särav sinine. Sama sinise pigmendi loomiseks kuluks palju rohkem energiat - energiat, mida oleks parem kasutada lendamiseks, toitmiseks ja paljundamiseks.
Miles mõtles, kas seda võimalust saaks mingil viisil ära kasutada. Kust veel võiksite õhukeses pakendis uskumatult erksat värvi soovida? Muidugi: elektroonilise seadme ekraanil. Qualcomm, mis omandas ettevõtte, mille Miles oli tehnoloogia arendamiseks moodustanud, kasutas seda oma Mirasoli ekraanil. "Me kasutame ära optiliste häirete nähtusi, " ütleb Brian Gally, Qualcommi tootehalduse vanemdirektor. Klaaspinna all varitseb suur hulk interferomeetrilisi modulaatoreid, peamiselt mikroskoopilised (ruut 10–50 mikronit) peeglid, mis liiguvad mikrosekundites üles ja alla, et luua õige värv.
Nagu liblika tiivad, “võtab kuvar meie ümber valget ümbritsevat valgust, valget valgust või päikesevalgust ja sekkumise kaudu saadame meile värvilise pildi tagasi, ” räägib Gally. Erinevalt tavalistest LCD-ekraanidest ei pea Mirasol ise oma valgust genereerima. “Ekraani heledus muutub automaatselt ümbritseva valgusega skaalaks.” Selle tulemusel tarbib Mirasol kümnendiku LCD-lugeja võimsusest. Qualcomm kasutas kuvarit e-lugeris ja pakub seda litsentsimiseks teistele ettevõtetele.
Ehkki biomimika on inspireerinud inimlikke uuendusi juba aastakümneid - on üks sagedamini viidatud näiteid Velcro, mille Šveitsi insener Georges de Mestral patenteeris 1955. aastal pärast seda, kui ta oli uurinud, kuidas riided kleepuvad - parem tehnoloogia ja nüansirikkamad uuringud on võimaldanud üha keerukamaid kohandusi. . Saksa teadlase Claus Matthecki loodud tarkvara, mida kasutatakse Opeli ja Mercedese autodes, kajastab puude ja luude tugevuse ja koormuse jaotamise viise. Pax Scientificsi loodud ventilaator võtab õhu tõhusamalt liikumiseks laineid keerlevate pruunvetikate, nautiluste ja kärnide mustritest. Qatari kõrbes soolase veega niisutatud kasvuhoones kasutatakse kondensatsiooni ja kaameli ninast nirisevaid aurustumisnõudeid. Nüüd, tänu osaliselt jätkuvatele uuendustele nanomõõtmetes, toodavad tootjad turule üha suuremat tootevalikut.
Biomimikri pole iseenesest toode, vaid protsess, mis põhineb innovatsioonil ergutamiseks looduslikele organismidele ja protsessidele. Organisatsioonid ja isegi linnad saavad ökosüsteemidelt inspiratsiooni otsida, ütles Tim McGee, bioloog ja Montana peakontori Biomimicry 3.8 liige. Lavasas - mida India arendajad kirjeldavad kui “India esimest kavandatavat künkalinna” - loodavad sinna rajada kodud enam kui 300 000 inimesele - konsulteeris gild maastikuarhitektidega. Nii hõlmas istutusstrateegia heitlehiseid puid, moodustades varikatuse saagiks ja peegeldades aurustumise kaudu seejärel peaaegu kolmandikku seda tabanud mussoonvihmast. See mõju toimib nagu "mootor, mis juhib mussooni sisemaale, " ütleb McGee, mis aitab seal põuda ära hoida. Banaanipuu lehtede hüdrodünaamiliselt efektiivne kuju mõjutas paremat vett väljutavat katusesindlit, samas kui vee ümbersuunamise süsteemid olid inspireeritud viisist, kuidas kombaini sipelgad suunavad vett pesast eemale. Esimene Lavasa „linn” on valminud ning veel neli peaks neid järgima 2020. aastaks.
Kõik räägivad võimalustest, kuidas vähendada inimese jalajälge või jõuda nullmõõdus. Kuid loodus, McGee sõnul, läheb tavaliselt ühe sammu võrra kaugemale: “See pole peaaegu kunagi null - selle süsteemi väljund on tavaliselt kasulik kõigele selle ümber.” Mis saaks, kui saaksime oma linnad samamoodi üles ehitada? „Mis siis, kui New Yorgis sadas vihma ajal East Riverisse läinud vesi puhtamaks kui siis, kui see langes?” Ja mis siis, kui metsad süttisid tule leegid kustutatavate vahenditega, mis ei sõltunud sellest mürgiste ainete kohta? "Loodus loob mittetoksilisi leegiaeglusteid, " märgib McGee. "Miks me ei võiks?"
Teadlased on aastaid keskendunud tulemusteta leegiaeglustite keemiale. Kuid võib-olla võiksid looduslikud protsessid pakkuda laboris uuenduskuuri, ütles McGee. Võib-olla on see nii, kuidas jack-männikäbid kuumuse käes avanevad (et paljuneda oleks võimalik isegi siis, kui tuli hävitab metsa), või kuidas eukalüptipuud puistavad laiali laiali puistatud koore tükid hapniku imamiseks ja tule eemaldamiseks peamisest pagasiruumi. Texas A&M mehaanikainsener Jaime Grunlan on nanokihiga polümeerkatte loomiseks välja töötanud tulekindla kanga, mis kasutab kitosaani, homaari- ja krevetikestadest võetud taastuvenergiamaterjali (ja liblikate tiibades oleva kitiini keemilist sugulast). mis kuumusega kokkupuutel tekitab süsiniku “kesta”, mis kaitseb kangast.
Lepidoptera on osa probleemidest, mis on looduse töötoas läbi paljude aastatuhandete välja toodud. Röövlooma ja kiskja vahelise evolutsioonilise kõne ja reageerimise käigus on paljudel koidel välja kujunenud võime tuvastada nahkhiirte ultraheli klõpsud ja mõned võivad isegi saata segaseid vastussignaale. Liblika tiivad kipuvad olema kehale mustad, et aidata soojust hõivata. Need tiivad on kaetud saastekindla kattega - nad puhastavad ise. Nende tiibade dekoratiivsed silmad, mis on ette nähtud kiskjate eemale peletamiseks, asetsevad sageli serva lähedal, et liblika hammustamise korral tiivakahjustusi minimeerida.
Ja siis on värv - see, mida me mõtleme liblikatele mõeldes. "Inimesed kutsuvad neid lendavateks lilledeks, " ütleb Robbins. Kuigi mõned kasutavad kamuflaažiks värvi, lähevad kõige erksamad liigid teist teed pidi, reklaamides nende toksilisust potentsiaalsetele kiskjatele. Kirjanik David Quammen nimetab neid "loodusliku maailma bimbideks" - evolutsiooniliseks eksperimendiks õhukeses dekoratiivses liias. "Quammen kirjutab üldiselt, et liblikad" esindavad magususe ja õrna armu ideaali, mis näib peaaegu kogu süütu kogu halastamatu evolutsioonivabal. kõigi jaoks. ”Ja seal on palju inspiratsiooni, mis ootab, et lennata nende gossamer-tiibade peal.
Shanghai Jiao Tongi ülikooli teadlased, inspireerituna linnutiivulistest liblikatest - nende tiibade must piirkond võimaldab peaaegu kogu valguse neeldumist soojuse püüdmiseks - loovad struktuurilt sarnast ülimust amorfset süsinikfilmi, mis aitab luua efektiivsemat päikeseenergia tehnoloogiat. Projekt nimega NOtES, mis kasvas välja Briti Columbia Simon Fraseri ülikooli teadusuuringutest, kasutab nanomõõtmetes valgust segavaid struktuure võltsimisvastase templi loomiseks, mida on keerulisem lõhestada kui hologrammi ja mida saab „trükkida” mitte ainult pangale märkmeid, kuid terve rida teisi objekte. Raadiosagedustuvastuse (RFID) sildid, mida kasutatakse kõige jaoks, alates varude jälgimisest kuni rehvide jõudluse tuvastamiseni, ei tööta tavaliselt eriti ekstreemsetes keskkondades, eriti kui seal on vesi või metall. Ja nii kohandas Omni-ID-nimeline ettevõte häirete põhimõtet usaldusväärsema RFID-i loomiseks, kasutades sildides pisikesi metallkaalusid, et parandada raadiosignaalide edastamist.
Arvestades, et Morpho kasutab tähelepanu äratamiseks värvi, tundub asjakohane, et liblikas on inspireerinud ka inimeste moodi. Austraalias Sydneys tegutsev moelooja Donna Sgro, kes on ise kirjeldatud “aeg-ajalt lepidopterist”, lõi kolm kleiti kangast nimega Morphotex, mis on pigmendivaba, sillerdav sinine materjal, mis tõmbab selle värvi optiliste häirete tõttu. Sgro ütleb, et kuigi Morphotex välistab vajaduse värvainete järele (ja seega on sellel potentsiaalselt väiksem keskkonnajalajälg), ulatus tema huvi kaugemale tavapärasest probleemilahenduse tüüpi lähenemisviisist, mida biomimistid kipuvad järgima. Mood on ju midagi enamat kui põhiline rõivavajadus. Kuidas saab loodus, kuidas loodus kasutab esteetikat, seda, kuidas me teeme? Sgro õpib nüüd biomimikri ja moedoktori kraadi Melbourne'i kuninglikus moeinstituudis.
Robbins ja mina lahkusime loodusmuuseumi kogumiskeskusest ja läksime lähedalasuvasse Butterfly paviljoni ning see oli nagu lepidopterous lovefest. Naine nurkas oma nutitelefoni, et pildistada monarhi, kes toitis lillest. Jaapani turist, kes hüüatas, kui lahe Fritillary maandus õlakotti. Morpho peleidena kisendanud laps voolas aeglaselt sillerdavaid siniseid tiibu. Pole lihtne ette kujutada, et see stseen toimub ühegi teise putukaga; õigustatult või mitte, me ei külasta grubi- ega sipelgapaviljone.
Küsisin nende putukate omapärase veetluse kohta. "Nad ei torgi, nad ei hammusta, " ütles ta. “Need, mida inimesed näevad, on üldiselt ilusad. Mõned neist on põllumajandusele kahjulikud, kuid nad on üsna sõbralikud poisid ja nad on palju uhkemad kui enamus teisi putukaid. ”Kui ainult ma arvasin, võiksid inimesed nüüd teada, kui kasulik see ilu võib olla.
