Biomimética: cómo la naturaleza inspiró la tecnología actual

Tradicionalmente, la tecnología y la naturaleza han sido vistas como fuerzas divergentes: la tecnología a menudo ha sido un medio para crear objetos o energías que no ocurren naturalmente en nuestro entorno. Sin embargo, los nuevos enfoques para el desarrollo de productos y tecnologías, como la biomimética y el diseño generativo, han comenzado a revertir esa tendencia.

El diseño generativo es el proceso de tomar el marco de una idea y traducirla en un conjunto de reglas, que luego son interpretadas por una computadora de alta potencia. Al simular miles de variaciones usando computación de alta potencia, este proceso imita el proceso natural de la evolución .

Jeff Kowalski, Director de Tecnología de Autodesk, describe el proceso de diseño generativo, "los algoritmos de aprendizaje automático en computadoras ahora pueden detectar patrones inherentes en millones de modelos 3D y generar taxonomías sin dirección o intervención humana". La biomimética es "un enfoque para la innovación que busca soluciones sostenibles para los desafíos humanos al emular los patrones y estrategias probados por la naturaleza ".

A continuación examinamos 10 ejemplos épicos de tecnología inspirada en la naturaleza que utilizan estos conceptos de biomimetismo y / o diseño generativo.

1. Drogas y vacunas - Sea Urchin

Investigadores australianos han replicado la forma en que los erizos de mar construyen una capa externa dura alrededor de sí mismos para protegerse y proteger las proteínas de las drogas y las vacunas de los cambios en las temperaturas circundantes.

Este proceso químico de creación de una capa protectora es particularmente útil para aplicaciones tales como medicamentos que se distribuyen a países con sistemas pobres de transporte o refrigeración.

2. Centro Acuático Nacional, Beijing - Estructura de la burbuja

El icónico centro de natación y buceo de los Juegos Olímpicos de China 2008 presenta un exterior único compuesto por cientos de burbujas extruidas en un patrón aparentemente aleatorio.

Sin embargo, este patrón de burbujas no es aleatorio en absoluto, sino que se basa en la geometría precisa que se encuentra en los sistemas naturales, como las células, las estructuras moleculares y los cristales. La replicación de los patrones existentes de la naturaleza conduce a la subdivisión más efectiva del espaciado tridimensional.

3. Singapur Esplanade Theatres - The Durian

Ubicado casi en el ecuador en un clima muy caluroso, los Esplanade Theatres en Singapur cuentan con un diseño de techo de piel de vidrio verdaderamente único que se inspiró en la fruta Durian local.

Un sistema de cientos de paneles de aluminio con forma triangular se basa en la dirección del sol, protegiendo el complejo del calor y la luz solar directa mientras inunda el interior con luz natural.

4. Mezcladores de agua - Calla Lillies

Las espirales centrípetas de la cala sirvieron de inspiración para la tecnología industrial de mezcla de agua desarrollada por Pax Scientific. El diseño natural del lirio es ideal por su capacidad para ayudar al flujo de agua.

La tecnología del mezclador correspondiente cuenta con la capacidad de "circular 10 millones de galones con la misma huella de energía que tres bombillas de 100 vatios".

5. Turbinas - Aleta de ballena

Las aletas de las ballenas jorobadas tienen bordes desiguales de aspecto irregular conocidos como tubérculos. Se ha demostrado que los tubérculos permiten una dinámica de fluidos mucho mayor que las aletas de bordes lisos.

Inspirándose en las aletas de forma irregular de estas ballenas gigantes, compañías como WhalePower y otras han desarrollado cuchillas de "tubérculos" para su uso en ventiladores y turbinas que operan con mucha mayor eficiencia que las cuchillas tradicionales.

6. Trajes de baño - piel de tiburón

La piel de un tiburón se compone de miles y miles de escamas superpuestas conocidas como "dentículos dérmicos". Estos dentículos interrumpen la formación de remolinos turbulentos de agua y permiten que el tiburón se mueva más eficiente y rápidamente a través del agua.

En los Juegos Olímpicos de 2008, Michael Phelps y otros nadadores usaron trajes con una tela diseñada para imitar las pieles de un tiburón y posteriormente eclipsaron muchos récords mundiales existentes. Aunque estos trajes ahora están prohibidos en las competiciones de natación, la idea de imitar los dentículos de un tiburón se utiliza hoy en día en los cascos de los barcos para mejorar la eficiencia.

7. Bio-baterías - el cuerpo humano

El cuerpo humano crea energía a través de la reacción química conocida como metabolismo. Cuando una persona consume carbohidratos o azúcares, las enzimas en el cuerpo descomponen la glucosa y liberan energía. Los científicos ahora están trabajando para crear baterías que funcionan con compuestos orgánicos como el azúcar para generar energía: una bio-batería.

Investigadores de varias universidades, así como de corporaciones como Sony, han estado trabajando durante la mayor parte de la última década para crear una biobatería comercialmente viable. En 2007, Sony desarrolló con éxito un prototipo de biobatería que utilizaba enzimas para crear una producción de energía suficiente (50 mW) para alimentar un Walkman.

8. Material sintético - GM Spider Silk

La seda creada por las arañas para tejer sus redes es un supermaterial natural. Debido a que las arañas son de naturaleza territorial y caníbal, la "cosecha" de seda de araña nunca ha sido comercialmente viable, e incluso una vez obtenida, los hilos individuales de la seda de araña son tan finos que habría que crear nuevos sistemas de hilado para tejer los hilos juntos.

Sin embargo, una startup con sede en Emeryville, California llamada Bolt Threads, supuestamente ha resuelto el desafío mediante el uso de microorganismos genéticamente modificados. Si la tecnología resulta ser viable, los posibles casos de uso podrían incluir "chalecos antibalas, botellas de agua biodegradables y cuerdas de suspensión de puentes flexibles".

9. Materiales impermeables - alas de mariposa

En 2013, un equipo de ingenieros de MIT desarrolló lo que se ha descrito como el material más repelente al agua jamás fabricado. Su diseño presenta un material con diminutas crestas de silicio que imitan los patrones que se encuentran en las alas de la mariposa Morpho.

El material es tan efectivo que a temperaturas superrápidas, el agua rebota en la superficie más rápido de lo que podría congelarse, lo que sugiere posibles aplicaciones de la tecnología en las alas y turbinas de los aviones, además de la ropa resistente al agua.

10. Cinta Adhesiva - Gecko Toes

Los pies de un geco son excepcionalmente pegajosos debido a sus "grupos de estructuras largas y delgadas en forma de espátula llamadas setas que aumentan el área de superficie y amplifican las atracciones eléctricas débiles entre los dedos de los pies y una superficie".

Un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford recientemente desarrolló un material adhesivo artificial basado en estos conceptos que permitieron que un estudiante de posgrado escalara una pared de vidrio utilizando dos almohadillas hechas a mano del material. Además de las paredes de escalada como Spiderman, la tecnología tiene aplicaciones potenciales en la industria manufacturera que reemplazarían los sistemas existentes que usan energía de succión o adhesivos químicos .

Nota del editor: esta publicación está escrita para Hongkiat.com por Andrew Armstrong . Andrew es un entusiasta de la tecnología y asesor de marketing digital con sede en el Área de la Bahía de San Francisco. Vive en San Mateo, California, con su esposa y su pequeño hijo. Puedes contactarlo en Twitter.

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