В этой статье мы рассмотрим, чему биомиметика может нас научить в области технологий, основываясь на мудрости эволюции природы.
Все в природе эволюционировало, чтобы иметь форму, которая служит определенной цели. Обтекаемое тело рыбы является наиболее очевидным примером. Их обтекаемые тела уменьшают сопротивление в воде, позволяя им плавать быстрее. Чешуя на теле рыбы также уменьшает сопротивление, позволяя ей плавать быстрее. Различные формы, которые эволюционировали в природе, являются результатом миллионов лет оптимизации их среды обитания. Структуры и функции этих организмов не только для их собственного выживания, но могут дать важные подсказки для решения проблем, с которыми мы сталкиваемся.
Например, в 1980 году исследователь НАСА Брайан М. Уолш обнаружил, что у акул на чешуе есть крошечные выпуклости, которые уменьшают сопротивление воды, позволяя им плавать быстрее. Эта уникальная структура чешуи позволяет акулам двигаться в воде с невероятной скоростью. На Олимпийских играх 2000 года в Сиднее многие спортсмены соревновались в купальниках из акульей чешуи, которые имеют крошечные выпуклости на поверхности, похожие на акулью чешую. Один из них, Ян Джеймс Торп, выиграл три золотые медали. Это яркий пример того, насколько эффективным может быть дизайн, вдохновленный природой.
Биомимикрия, практика черпания вдохновения из природы для проектирования инструментов и машин, может показаться недавним достижением, но ее корни уходят в глубокую древность. Древние мечи и наконечники стрел были смоделированы по образцу острых когтей или зубов животных, а щиты, используемые в войне, напоминали панцири черепах. Эти примеры показывают, что люди имеют долгую историю наблюдения за природой и разработки инструментов, вдохновленных ею. Даже в наше время эта биомиметическая инженерия используется во многих областях, в частности, в застежке-липучке, которая обычно используется в одежде. Ее изобрел швейцарский инженер Жорж де Местраль, который увидел семена чертополоха, прилипшие к его одежде после поездки в горы. Уникальные структуры и функции живых существ играют все большую роль в нашей повседневной жизни.
Так почему же биомимикрия привлекла так много внимания в последние годы? Одна из причин — достижения в области технологий. Достижения в области технологий сделали анализ характеристик жизни вокруг нас намного более понятным и упростили их применение. Например, раньше было сложно моделировать структуру сложных организмов, но благодаря достижениям в области визуализации высокого разрешения и нанотехнологий мы теперь можем точно воссоздать структуру микроскопических организмов. Одним из примеров является купальник из чешуи акулы, другим — лепесток лотоса. Поверхность лепестка лотоса покрыта очень мелкими бугорками и имеет легкое воскообразное вещество, которое не дает ему намокать. Кроме того, когда вода течет по листу, сам лепесток не намокает, поэтому грязь на поверхности смывается водой, поэтому он всегда остается чистым. Ведутся исследования по применению этой технологии к водонепроницаемому стеклу, водостойкой краске и другим материалам, которые автоматически смывают грязь при контакте с водой.
Другая причина в том, что найти решения относительно просто. Недавние достижения в области технологий привели к разработке крошечных летательных аппаратов, и обычные двигатели не очень хорошо подходят для них. Однако, изучая, как летают насекомые, мы можем ожидать улучшения их летных возможностей, а также их способности изменять скорость и направление по своему желанию. Эти примеры показывают, что биомиметика — это не просто подражание природе, это продвижение решений, которые предоставляет природа.
Биомиметика может показаться легкой на первый взгляд, поскольку она имитирует окружающий нас мир, чтобы добиться прогресса. Однако она требует четкого понимания цели и постоянного наблюдения, поскольку нам нужно обнаружить и адаптировать желаемое поведение из множества форм жизни вокруг нас. В этом и заключается суть биомимикрии: извлечение нужной нам информации из организмов, которые развивались в течение миллиардов лет, а затем ее фактическая технологизация и дальнейшее развитие. Из эволюции жизни можно извлечь бесконечные уроки, и мы должны продолжать заниматься их переводом в технологию для улучшения человеческой жизни.
