ベルクロ、新幹線、ロボット アーム: 自然はいかに発明の母であるか | 環境

ver 何百万年もの進化の中で、自然は多くの問題を解決してきました。 人間が夜遅くに到着し、彼らを挟みました。 たとえば、ベルクロは、スイスのエンジニアが犬の毛にこびりついたゴボウのバリに驚いた後に発明されました。 ロボット アームのアイデアは、ゾウの鼻の動きとつかむ能力から生まれました。日本の新幹線の前面は、カワセミの流線型のくちばしを模倣するように再設計され、トンネルを出るときのソニック ブームを減らしました。

擬態にはさまざまな種類がありますが、最も単純なのは、自然界に存在するものをコピーするという単純なアイデアです。 Nature に掲載された研究で概説されているように、建物は明らかな例です。 北京の国立競技場は鳥の巣に着想を得ており、インドのロータス テンプルは驚くべきことに蓮のような形をしており、ドバイのパーム ジュメイラはヤシの木のような形をしています。

インドのデリーにある花の形をしたロータス寺院。 写真: Hindustan Times/Getty Images

次に、カモフラージュ ドレスが自然の変装能力に触発されているなど、デザインと機能の両方の模倣があります。 次に、機能のためだけの模倣があります。たとえば、無音ファンのブレードはクジラのひれをモデルにしており、ヤモリのテープはトカゲの粘着性の足にモデル化されています。

自然を模倣する私たちの能力は、ナノテクノロジーの進歩によりますます高度になっています。 1980 年代に発明された原子間力顕微鏡は、髪の毛の幅の 1,000 分の 1 の非常に鋭い先端を持つプローブを使用し、サンプル材料を詳細にスキャンできます。 これにより、これまで以上に天然素材の複製を可能にするバイオミミクリーの開発が促進されました。

ロンドン サウス バンク大学の製造業の教授である Saurav Goel は、現在使用されている素材に代わる持続可能な素材として、分解する素材の設計に取り組んでいます。 「プラスチック、ガラス、セメント、合金は一般的なエンジニアリング材料であり、それらのリサイクルには多くのエネルギーが消費されます。 つまり、自然分解には数十年かかるということです。 これは持続可能性への主要な障害です」と彼は言います。

彼のチームは、現在の材料よりも衛生的である可能性があるため、天然の抗菌性を持つトンボの羽を人工の体の部分に使用することを試みています. 彼の目標は、今後 50 年以内に、人間の組織に似た軟組織を持つ「バイオ ロボット」を作成することです。 「私たちにとって、人体は完璧な生物学的機械です」と彼は言います。

未来のための自然からの 5 つのクールなアイデア

岩にしがみつくムール貝
ムール貝が岩にくっつく能力があることから、科学者たちは、水中で物質を融合させることができる同様の粘着性タンパク質を生成しようと試みました。 写真:ジョン・グレゴリー/アラミー

1. 科学者たちは長い間、ムール貝が水中の岩にしがみつく様子に感銘を受けてきました。 現在、彼らは粘着性タンパク質を複製して、水中でも材料を瞬時にくっつける非毒性の接着剤を作成する方法に取り組んでいます。 手術後に傷を閉じるのに使用できます。

アヒルの子と編隊を組んで泳ぐアヒルの母
カモが一列に並んで泳ぐとき、どのように前進するかを研究することで、商品をより効率的に出荷する手がかりが得られる可能性があります。 写真:スーザン・フェルドバーグ/アラミー

2. アヒルが一列に並んで泳ぐ様子を見ることは、よりエネルギー効率の良い方法で商品を世界中に輸送する手がかりとなります。 アヒルの子が母親の背後にある「スイート スポット」を見つけると、「破壊的な波の干渉」と呼ばれる現象が発生します。アヒルの子を引き戻す抗力ではなく、実際には前に引っ張るため、漕ぐエネルギーが少なくなります。 列に並んでいる他のアヒルの子も恩恵を受けます。 船が「水上列車」の一部として移動した場合、追加の燃料なしでより多くの貨物を運ぶことができます。

ココナッツ コイアで育つエンドウ豆のマイクログリーンの根
ココナッツ コイアで育つエンドウ豆のマイクログリーンの根。 このような植物の根には、自然の水浄化技術があります。 写真:ウィリアム・ジェル/アラミー

3. 植物の根は、成長に必要な水と特定の栄養素を選択的に吸収することができます。 科学者たちは、より優れた浄水技術を開発するために、それらを模倣しようとしています。

パンサー カメレオンの青と緑の色が変化する皮膚
パンサー カメレオンの色が変化する皮膚は、カモフラージュとして使用できる人工の「スマート スキン」のインスピレーションです。 写真: Volodymyr Burdiak/Alamy

4. カメレオンの色が変化する皮膚には小さな結晶が含まれており、大きさや配置によって光の反射が異なります。色を変えるために、カメレオンは単に皮膚を緊張させたりリラックスさせたりします。 科学者たちは、環境に基づいて色を調整する方法を模倣して、カモフラージュや長距離信号として使用できる人工の「スマート スキン」を作成する方法を研究しています。

植物の葉のクローズ アップ ビュー
科学者たちは、光合成中に太陽のエネルギーを閉じ込めて太陽光発電燃料を生成する植物の能力を再現しようとしています。 写真:サイエンスフォトライブラリー/Alamy

5. 植物は光合成によって食物を生産し、その際に大気中の二酸化炭素を吸収します。 何十年もの間、科学者たちは、エネルギーを生産し、気候危機に取り組む方法として、このプロセスを再現しようとしてきました. カリフォルニアの研究者は、その場しのぎの太陽電池を使用して、二酸化炭素をエタノール (燃料として使用できる) に変換することに成功しました。

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