10 unglaubliche Fortschritte in der Biomimikry

Biomimetik ist die Wissenschaft, auf die Natur nach Antworten auf unsere technologischen Probleme zu suchen. Sie verwenden jeden Tag biomimetische Technologien. Der Klettverschluss wurde zum Beispiel erfunden, nachdem George de Mestral bemerkt hatte, wie Burrs winzige Haken verwendeten, um sich an das Fell seines Hundes zu halten. Und obwohl Klettverschluss in den letzten Jahren zu alltäglich ist, um irgendjemanden in den Kopf zu stellen, haben wir genau den gleichen Prozess verwendet, um Technologien zu erstellen, die einfach unglaublich sind.

10 Ultrakan

In der Natur wird Ultraschall von Fledermäusen am bekanntesten verwendet, um Beute zu finden. Die Wissenschaft dahinter ist ziemlich einfach: Sie schießen eine Klangwelle aus und nehmen die Zeit auf, die das Echo braucht, um zurückzukehren, nachdem sie etwas abprallt haben. Wenn Sie wissen, wie schnell die Schallwelle reist, können Sie messen, wie weit das Hindernis entfernt ist. Fledermäuse machen es natürlich. Menschen nicht.

Forscher der University of Leeds in Großbritannien suchten also Fledermäusen, um Inspiration zu erhalten. Die Idee war einfach genug, aber was sie nicht vorhersehten, war die Art und Weise, wie das menschliche Gehirn für den neuen Sinn so empfänglich wurde. Der Stock funktioniert, indem sie Ultraschallsignale senden, die Reaktionszeit der Echos messen und diese Daten in Vibrationen im Griff des Stocks umwandeln. Wenn ein Objekt näher rückt, werden die Schwingungen stärker.

Als der Stock getestet wurde, stellten sie fest, dass die Gehirne der Testpersonen den Eingang leicht akzeptierten und begannen, eine neue Art von räumlichem Bewusstsein aufzubauen, die ausschließlich auf Schwingungen basieren, die durch ihre Handflächen hereinkommen. Im Laufe der Zeit hörten sie auf, die Schwingungen bewusst zu spüren, und bauten eine sofortige mentale Karte ihrer Umgebung-ihre Köpfe schneiden den mittleren Mann zugunsten einer effizienteren Interpretation des Gefühls aus.

9 Schwarmroboter

Harvard ist nicht die einzige Forschungsorganisation, die Robotern die Fähigkeit zur Kommunikation und Lernen voneinander verleiht. Das New Jersey Institute of Technology entwickelt auch einen Schwarm von Robotern mit einer Bienenstock -Mentalität und es ist bereits erfolgreich gewesen. Nach dem Kolonienverhalten von Ameisen modelliert, kann ein Roboter die Entscheidungen der anderen Roboter aufnehmen und seinem Verhalten ohne Programmierung folgen.

Die Roboter selbst sehen nicht wie Ameisen aus wie futuristische Eiswürfel, aber jeder hat zwei Lichtsensoren, die wie die Antennen einer Ameise wirken, die eine Spur von Pheromonen aufnimmt. Individuell dumm können die Roboter nur vorwärts bewegen und Licht spüren. Jeder Roboter wurde von einem Projektor verfolgt, der Lichtflecken auf seinem Weg ließ, ähnlich wie eine Spur von Brotkrumen, und jedes Mal, wenn ein Roboter über den Weg eines anderen Roboters stolperte, wurden die Lichter heller.

Zu Beginn des Experiments bewegten sich alle Roboter zufällig und chaotisch. Am Ende konvergierten sie sich in einem Zug nach einem einzigen Weg in einen Zug. Wie Ameisen treffen sie keine „Wahl“, wenn sie etwas anderes tun. Es basiert alles auf einem Kernprogramm, das ihnen auffordert, einem bestimmten Signal zu folgen. Mit Ameisen ist dieses Signal eine Pheromonspur, die von anderen Ameisen hinterlassen wurde. Mit Schwarmrobotern ist es leicht.

8 selbstverpackte Farbe

Nicht alle Fortschritte in der Biomimikry haben mit Robotern zu tun. Tatsächlich nicht; Roboter sind einfach interessanter zu sprechen. Trotzdem ist eine der interessantesten biomimetischen Erfindungen in den letzten Jahren eine Farbe, die nach den Blättern der Lotusblume modelliert wird.

Lotusblätter mögen glatt aussehen, aber auf mikroskopischer Ebene sind sie mit Millionen winziger Spikes bedeckt. Die Spikes wehren Schmutz und Wasser ab, indem die Oberfläche des Blattwassers minimiert wird. Mit diesem Modell entwickelte ein deutsches Unternehmen eine Farbe, die eine komplexe Mikrostruktur außen verwendet, um zu verhindern, dass die Dinge an der Farbe festhalten. Unter einem Mikroskop sieht die getrocknete Farbe aus wie eine surreale Landschaft, die mit Skulpturen bedeckt ist.

Schmutzpartikel können immer noch auf den Vorsprüngen gefangen werden, aber der kleinste Wasserspritzer wird sie entfernen. Mit anderen Worten, die Farbe ist im Wesentlichen selbstverständlich. Und wie der Lotus geht das Wasser selbst gleich ab. Die NASA nutzt auch die Lotus -Idee, um eine Beschichtung für Raumanzüge und Rovers zu bauen, um zu verhindern, dass Bakterien in den Weltraum anhalten.

7 facettenreiche Kameras

Wenn Sie ein Mikroskop, viel Zeit und eine faule Fliege hatten, können Sie alle einzelnen Facetten im Auge einer Hausfliege zählen. Es gibt ungefähr 28.000 Each. Zusammengesetzte Augen sind eine der Wunder der Natur: Sie erlauben Insekten bis zu 180 Grad um sie herum und bieten ein Gefühl der Tiefe, von dem Menschen nur träumen können.

Mit dieser Idee bauten Forscher der University of Illinois eine vielfältige Kamera, die aus 180 Objektiven besteht, die jeweils mit einem einzelnen Fotodetektor verbunden sind. Das Array wurde auf eine flexible Gummimatte gebaut, die dann in eine halbkugelförmige Form gekrümmt wurde. Die Eingabe aller Objektive wird zu einem einzigen Bild kombiniert, sodass Sie sich ein reguläres Bild ansehen, um beispielsweise eine Bank von Monitoren. Und die Ganze und Elektronik umfasste-nur ein Zentimeter (.4 Zoll) im Durchmesser.

Ziel des Teams ist es, die Kameras für die Luftüberwachung auf Roboter -Drohnen zu verwenden. Aber auch eine stationäre Kamera wäre eine massive Verbesserung gegenüber aktuellen Kameras. Setzen Sie zwei dieser „Bug -Augen“ von Rücken an Rücken und Sie haben eine 360 ​​-Grad -Ansicht. Derzeit arbeiten sie an einem neuen Modell, das die Anzahl der Objektive verdoppelt.

6 Hai -Hautbeschichtungen

Als Michael Phelps bei den Olympischen Spielen 2004 sechs Goldmedaillen gewann, trug er einen Badeanzug namens Fastell, der von Speedo entwickelt wurde. Fastell ist mit winzigen Beulen bedeckt, die die Haut eines Hai nachahmen. Obwohl die Badeanzüge gleichzeitig verboten und unwirksam erklärt wurden, ist die Idee, Hai-Haut als Modell für Hi-Tech-Materialien zu verwenden, alles andere als tot.

Die Haut eines Hai ist mit einer Schicht überlappende Stücke bedeckt, die als Dentikel bezeichnet werden. Sie sehen aus wie mikroskopische Zähne und zeigen auf den Rücken des Hai. Wenn ein Hai schwimmt. Und aufgrund der Art und Weise, wie sie sich beugen, können andere organismenähnliche Algen und Scheunen nicht daran ergriffen werden. Deshalb werden Wale oft mit Barnacles verkrustet, aber Haie sind es nie.

Die US-Marine recherchiert an Anwendungen, um die haken Haut inspirierten Beschichtungen an der Außenseite ihrer U-Boote zu verwenden, die sie beide schneller machen und verhindern, dass Muscheln und Scheunen an ihren Rümpfen häufen. Arbeit. Krankenhäuser werden auch ins Spiel eingehen. Coli aus der Bildung von Kolonien. Das Beste daran ist, dass es für Bakterien keine Möglichkeit gibt, eine Resistenz aufzubauen.

5 Scratchbot

Die Suche nach neuen Wegen, um die Welt zu erleben, wurde immer in der Tierwelt verwurzelt. Durch den Bau eines Roboters, der wie eine Ratte aussieht und verhält. Der alleinige Zweck des Roboter.

Da Ratten größtenteils nachtaktiv sind, navigieren sie häufig ihre Schnurrhaare, um mehr als ihr Sehvermögen zu navigieren. Bei der Nachbildung einer Reihe funktioneller Schnurrhaare verwendeten die Forscher Glasfaserstangen, die Hall -Effekt -Sensoren enthielten (Sensoren, die Unterschiede in der Spannung auf der Grundlage eines Stroms und eines Magnetfeldes messen). Kleine Magnete in den Whiskers liefern das Magnetfeld, und wenn die Whisker gegen etwas bürsten, fangen die Sensoren die Spannungswechsel von der Bewegung der Magnete an. Dadurch kann der ScratchBot Objekte durch die Schnurrhaare „sehen“.

Das „Gehirn“ der Ratte ist ein PC-basierter Neuralmodell, das Informationen von den Whiskers erhält, es verarbeitet und einen Befehl an die Beine sendet (links abbiegen, rechts abbiegen usw.). Das gesamte Design basiert auf einem unglaublich dummen Ratten-It hat keinen hochrangigen Kortex, kann aber dennoch grundlegende motorische Funktionen bedienen.

4 organische Solarzellen

Farbstoffsensibilisierte Solarzellen sind eine Art Solarzelle, die eine spezielle Form von Farbstoff verwenden, um Solarenergie zu fangen. Wenn Sonnenlicht den Farbstoff trifft, reagieren Moleküle und produzieren Elektrizität. Diese Solarzellen sind billiger als ihre Silizium -Gegenstücke, haben jedoch ein Problem: Der Farbstoff neigt dazu, nach kurzer Zeit zusammenzubrechen und Sie im Wesentlichen ein nutzloses Plattenquadrat zu hinterlassen.

Aber der Mechanismus des Farbstoffs unterscheidet sich von dem, was Sie in der natürlichen Photosynthese finden, wenn eine Pflanze Sonnenlicht in Energie umwandelt. Die Forscher der North Carolina State University schauten sich also nach Zimmerpflanzen, um zu sehen, was sie anders gemacht hat. Das Ergebnis war eine Solarzelle mit einem internen Gefäßsystem, das durch ein verzweigtes Netzwerk von Venen färben. Wenn sich der Farbstoff so weit verschlechtert, dass er keinen Strom mehr produziert, wird er ausgefahren und durch einen frischen Farbstahl ersetzt, wie eine Pflanze, die Nährstoffe an seine Blätter liefert.

3 Der T8 Spiderbot

Wenn Spinnen das Zeug sind, aus dem Albträume geboren werden, ist der T8 Octopod -Roboter ein Albtraum mit einem Preisschild. Robotiker versuchen seit Jahren, die Architektur einer Spinne nachzuahmen. Mit acht Beinen erhalten Sie ein beispielloses Stabilitätsniveau, was perfekt für Such- und Rettungsroboter in Katastrophengebieten geeignet ist. Und obwohl wir andere Versionen von spinnenähnlichen Robotern hatten, war es immer schwierig, eine mit genügend interner Kontrolle zu entwerfen, damit sich alle acht Beine unisono bewegen konnten, und gleichzeitig die Fähigkeit beizubehalten, sich bei Bedarf getrennt zu bewegen.

Der T8 Octopod -Roboter verwendet eine einzigartige Bewegungsmotor, die speziell entwickelt wurde, um dieses Hindernis zu überwinden. Es ist ferngesteuert und mit einem einfachen Befehl berechnet der Onboard-Prozessor die Beinbahn, die Motorkontrolle und die inverse Kinematik, um seine 26 einzelnen Motoren zu koordinieren. Das Ergebnis ist fast zu lebensecht.

2 Selbstheilungsschaltungen

Integrierte Schaltungschips werden in praktisch jedem heute erstellten elektronischen Gerät verwendet, und trotz ihrer geringen Größe haben die meisten Chips Millionen von Transistoren auf einer Oberfläche, die nicht breiter ist als der Kopf eines Nagels. Wenn ein kleines Stück bricht, wird das Ganze nutzlos. Aber was ist, wenn Ihr Handy oder Ihr Computer sich wie ein Immunsystem reparieren könnte, das eine Infektion abhebt? Das könnte in naher Zukunft eine sehr reale Möglichkeit sein.

Ingenieure des California Institute of Technology haben so genannt „unzerstörbare Schaltkreise“ geschaffen.Um zu demonstrieren, steckten sie einen unter ein Mikroskop, schmolz es mit einem Laser und sahen zu, wie er weiter arbeitete, um weiter zu arbeiten. Die Chips sind mikroskopisch; Es würde ungefähr 75 dauern, um das Gesicht eines Cents zu bedecken. Zusätzlich zu den für den Hauptzweck des Chip benötigten Schaltkreise enthält jeder Chip auch eine Vielzahl von Sensoren und einen zentralen Prozessor an Bord.

Sie haben Dutzende von Chips getestet, die mit der selbstheilenden Fähigkeit ausgestattet sind, und unabhängig von dem Teil des Chip. Und es ist nicht vorprogrammiert für spezifische Bedrohungen, wie das Immunsystem des Körpers, es bewertet den Schaden für sich und findet heraus, welche Maßnahmen er ergreifen muss. Das einzige, was wir noch tun müssen, ist, John Connor zu finden.

1 parasitäre Hauttransplantate

Es gibt einen Parasit namens die Pomphorhynchus laevis Das verwendet Spikes im Kopf, um ein Loch in den Darm eines Tieres zu reißen. Danach schiebt es seinen Kopf hinein und blüht seinen Körper auf, um sich selbst festzuhalten. Es ist diese unwahrscheinliche Monstrosität, die medizinische Forscher dazu inspiriert hat, eine neue Art von Hauttransplantationen zu entwickeln. Hauttransplantate sind Hautflecken, die von einem Teil des Körpers zum anderen transplantiert werden, normalerweise um eine schwere Verbrennung abzudecken.

Bisher wurden Hauttransplantate normalerweise mit Heftklammern an Ort und Stelle gehalten, die ein hohes Infektionsrisiko birten. Dieses neue biomimetische Hauttransplantat hingegen kopiert fast alles vom schrecklichsten Parasit, über das Sie wahrscheinlich heute lesen werden. Das Transplantat hat eine Gruppe von Mikronadeln, die anschwellen, wenn sie Wasser ausgesetzt sind. Die Nadeln gehen ziemlich leicht in die Haut und sobald sie drinnen sind. Ein weiterer Vorteil gegenüber Heftklammern, die tatsächlich das Gewebe um sie herum zerreißt, ist, dass die Mikronadeln drücken Gewebe zur Seite, anstatt es zu beschädigen.