© ROOT-NATION.com - ეს სტატია ავტომატურად ითარგმნა AI-ს მიერ. ბოდიშს ვიხდით ნებისმიერი უზუსტობისთვის. ორიგინალური სტატიის წასაკითხად აირჩიეთ English ენის გადამრთველში ზემოთ.
ბუნებას ჰქონდა 3.8 მილიარდი წლის ევოლუცია სრულყოფილ გადარჩენის პროცესებამდე - ფრინველის ფრთების დიზაინიდან ყვავილების დამტვერვის მეთოდებამდე. ამის საპირისპიროდ, ადამიანები არსებობდნენ დედამიწის სიცოცხლის ხანგრძლივობის მხოლოდ მცირე ნაწილისთვის, მაგრამ ჩვენ მუდმივად ვეძებთ შთაგონებას ბუნებიდან. მთელი ამ ხნის განმავლობაში, ბუნებამ შექმნა კაცობრიობის ერთგვარი გეგმა.
ბუნება შესანიშნავია თავისი უნიკალურობით, ეფექტური, რესურსების დაზოგვით და თვითშენარჩუნებით. მის მიერ შემუშავებული დიზაინები და პროცესები გამოცდილია მილიონობით წლის განმავლობაში, რაც ადასტურებს მათ ეფექტურობას მრავალფეროვან გარემოში.
მაგალითად, ექვსკუთხა სტრუქტურა, რომელსაც ფუტკრები იყენებენ სკების ასაშენებლად. გეომეტრიის მაღალი სიძლიერე და სტაბილურობა მას იდეალურს ხდის ფუტკრისთვის, ხოლო ეფექტურად იყენებს მასალის მინიმალურ რაოდენობას. დღეს ადამიანები იყენებენ ამ სტრუქტურას სხვადასხვა სფეროში, თვითმფრინავებიდან და კოსმოსური ხომალდებიდან მშენებლობამდე და შეფუთვამდე. Biomimicry ეხება ბუნებრივი დიზაინისა და პროცესების შესწავლას და იმიტაციას პრაქტიკული გამოყენებისთვის. ამ სტატიაში ჩვენ განვიხილავთ ბუნების მიერ შეთავაზებულ ზოგიერთ დიზაინს და პროცესს და როგორ იქნა ისინი ადაპტირებული ადამიანის მიერ შექმნილი უფრო მდგრადი სტრუქტურების შესაქმნელად.
თვითმფრინავები
ბიომიმიკის ყველაზე ცნობილი და უძველესი მაგალითია თვითმფრინავი. ითვლება, რომ მტრედების ფრენამ შთააგონა ძმები რაიტები შეექმნათ პირველი თვითმფრინავი, რომელიც მათ 1903 წელს გაუშვეს. დაწყებული ფრინველის ფორმიდან და მისი ფრთების მუშაობის წესით დაწყებული, ჩიტის ჰაერში ცურვით დამთავრებული, ყველა ეს ელემენტი თანამედროვე თვითმფრინავების ნახატებს წარმოადგენდა. ეს თვისებები საგულდაგულოდ არის შესწავლილი და მეცნიერები ცდილობენ მათ გამეორებას.
თვითმფრინავის დიზაინერები აყალიბებენ ფრთებს ისე, რომ მიბაძონ ფრინველის ფრთის მოხრილ ზედაპირს, ქმნიან განსხვავებას ჰაერის წნევაში ფრთის ზემოთ და ქვემოთ, რათა წარმოქმნან აწევა. თვითმფრინავის კუდის საჭეები ჩიტის კუდის ბუმბულის იმიტაციას ახდენს, რათა უზრუნველყოს წონასწორობა და მიმართულების კონტროლი. ბუნებრივი დიზაინის პრინციპების გამოყენებით, მეცნიერებმა შექმნეს ჰაერზე მძიმე მანქანა, რომელსაც შეუძლია ცაში გადაადგილება. კომერციული თვითმფრინავების გარდა, ასევე შესწავლილია ფრინველების V- ფორმის ფორმირება, როგორიცაა ბატები.
V-ის ფორმის ფორმირება ხელს უწყობს ენერგიის დაზოგვას წინ ფრინველის ნაკადის აღებით, რაც ამცირებს იმ ენერგიის რაოდენობას, რომელიც საჭიროა ფრინველის მიერ ჰაერში დარჩენისთვის. სამხედრო ესკადრონები იყენებენ ამ პრინციპს ენერგოეფექტურობის მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით.
ასევე წაიკითხე: მომავლის ტოპ 8 სამხედრო ტექნოლოგია, რომელსაც ყურადღება უნდა მიაქციოთ დღეს
Velcro
შვეიცარიელმა ინჟინერმა ჯორჯ დე მესტრალმა გამოიგონა Velcro 1941 წელს, მას შემდეგ რაც დაბრუნდა ტყეში გასეირნებიდან და შეამჩნია ბურდოკის მცენარეების ბუჩქები, რომლებიც მის ტანსაცმელსა და ძაღლის ბეწვს ეწებებოდა. მათი მიკროსკოპის ქვეშ შესწავლის შემდეგ, დე მესტრალმა დაინახა, რომ ბუჩქებს თესლებზე ჰქონდათ პაწაწინა კაკვები, რამაც გამოიწვია ისინი ტანსაცმელსა და ბეწვზე.
კაკლის დიზაინით შთაგონებულმა დე მესტრალმა შექმნა Velcro — სისტემა, რომელიც შედგება ორი ნაწილისგან. ერთ მხარეს გამოსახული იყო პაწაწინა კაკვები, ხოლო მეორე მხარეს პატარა მარყუჟები. როდესაც ორივე მხარე ერთმანეთთან დაჭერით, კაკვები იჭერდა მარყუჟებს და ქმნიდა ძლიერ კავშირს. თუმცა, კავშირი შექმნილია ისე, რომ საკმარისად ძლიერი ყოფილიყო შესანარჩუნებლად, მაგრამ საკმარისად ადვილი გამოსაყოფად საკმარისი ძალის გამოყენებით.
დღეს Velcro გამოიყენება ნივთების ფართო სპექტრში, ტანსაცმლისა და ჩანთებიდან დაწყებული სამედიცინო ბაფთით და კაბელის ორგანიზატორებით დამთავრებული. ფაქტობრივად, NASA ასევე გამოიყენა Velcro ობიექტების დასაცავად ნულოვანი გრავიტაციის პირობებში. თესლის დისპერსიის მარტივი, მაგრამ ეფექტური დიზაინით შთაგონებული, Velcro გახდა საყოველთაო ელემენტი ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ის ემსახურება როგორც ღილაკების და ელვაშესაკრავების ალტერნატივას, სთავაზობს უპირატესობებს, როგორიცაა გამოყენების სიმარტივე, ხელახლა გამოყენებადობა და ეფექტურობა.
ასევე წაიკითხე: როგორი იქნება მომავლის სამგზავრო მატარებლები
Termites
ტერმიტების ბორცვები არის შესანიშნავი სტრუქტურა, რომელიც შექმნილია ტერმიტების მიერ, რათა უზრუნველყონ თავშესაფარი და მოაწესრიგონ საცხოვრებელი გარემო მათი კოლონიისთვის. ნიადაგის, დაღეჭილი ხისგან, ჭუჭყისა და ნერწყვისგან დამზადებული ეს ბორცვები აღჭურვილია ცენტრალური, კვამლის მსგავსი სავენტილაციო სტრუქტურით, რომელიც დაკავშირებულია მიწისქვეშა გვირაბებთან და კამერებთან. ეს დიზაინი ხელს უწყობს ოპტიმალური გარემოს შენარჩუნებას მიწისქვეშა ზონებში.
ცხელი ჰაერი ამოდის ცენტრალური სტრუქტურის გავლით, რაც საშუალებას აძლევს უფრო გრილ ჰაერს შევიდეს ქვედა ღიობებიდან. ეს უზრუნველყოფს ბორცვების შიგნით გარემოს შენარჩუნებას, გარე პირობების მიუხედავად. დიზაინი ასევე ხელს უწყობს ვენტილაციას და გაზის გაცვლას. ამ სტრუქტურებს შეუძლიათ მიაღწიონ 9 მეტრ სიმაღლეს და დგანან ათწლეულების განმავლობაში, რაც აჩვენებს მათ გამძლეობას.
ტერმიტების ბორცვებით შთაგონებულმა არქიტექტორებმა დააპროექტეს შენობები, რომლებიც ამ სტრუქტურის მიბაძვას ახდენენ. ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი მაგალითია Eastgate Center ზიმბაბვეში. მაიკ პირსის მიერ შექმნილი Eastgate Center-ის მიზანია შეინარჩუნოს კონტროლირებადი კლიმატი ოკუპანტებისთვის ცხელ კლიმატში, ხოლო შემცირდეს ენერგიის მოხმარება გაგრილებისთვის.
ასევე წაიკითხე: რატომ იზრდება კრიპტოვალუტები ტრამპის გამარჯვების შემდეგ: ახსნილი
თვითწმენდადი ზედაპირები
მღვრიე წყალში არსებობის მიუხედავად, ლოტუსი რჩება სუფთა მისი ფოთლების ულტრაჰიდროფობიური ბუნების გამო. პაწაწინა, ცვილით დაფარული მუწუკები ლოტოსის ფოთლის ზედაპირს ფარავს, რის შედეგადაც წყლის წვეთები იშლება და თან ატარებს ჭუჭყს და ნამსხვრევებს. ფოთლის ზედაპირზე არსებული ნანოსტრუქტურები (ეს პაწაწინა მუწუკები) ამცირებს წყლის წვეთების ადჰეზიას, რაც მათ საშუალებას აძლევს აითვისონ მტვრის ნაწილაკები. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც „ლოტოსის ეფექტი“, ტერმინი პირველად შემოიღეს 1977 წელს ბართლოტმა და ელერმა, რომლებმაც აღწერეს ლოტოსის ფოთლის თვითგამწმენდი თვისებები.
მას შემდეგ მეცნიერებმა გამოიკვლიეს ლოტოსის ფოთლებით შთაგონებული საფარები, რომლებიც თვითწმენდაა. ამერიკულმა კომპანიამ Sto Corp.-მა შეიმუშავა საღებავი, შთაგონებული ლოტოსის ეფექტით, რომელიც აცილებს ჭუჭყს და ჭუჭყს.
თვითგამწმენდი საღებავების, ქსოვილებისა და საფარების გარდა, ეს მეთოდი ასევე გამოიყენება მზის თერმული კოლექტორების, მოძრაობის კონტროლის სენსორებისა და ჩარდახებისთვის მასალების შესაქმნელად.
ასევე წაიკითხე: როგორი იქნება მომავლის სამგზავრო თვითმფრინავები
იაპონური ჩქაროსნული მატარებლები
მეფისფერები წარმოუდგენლად მოქნილი და სწრაფი ფრინველები არიან, რომლებიც ნადირს სცვივიან მის დასაჭერად. ისინი მშვიდად უახლოვდებიან, განსაკუთრებით წყლის ობიექტებთან ახლოს, რათა თავიდან აიცილონ დაჭერა. მეფის წვერის უნიკალური დიზაინი მას ამ უპირატესობას ანიჭებს. მას აქვს ვიწრო, გრძელი და წვეტიანი წვერი, რომლის დიამეტრი იზრდება წვერიდან ძირამდე. ეს დიზაინი ხელს უწყობს წყლის დარტყმის დროს წარმოქმნილი წნევის განაწილებას, ამცირებს ჩახშობის ხმაურს და უზრუნველყოფს ეფექტურ, წყნარ და სტაბილურ ჩაძირვას.
იაპონელი ინჟინრები, რომლებმაც შეიმუშავეს შინკანსენის ჩქაროსნული მატარებელი, თავდაპირველად შეექმნათ გვირაბის ხმამაღალი ბუმის პრობლემა, რომელიც გამოწვეული იყო მატარებლის წინა ნაწილში შექმნილი ატმოსფერული წნევით.
ამ პრობლემის გადასაჭრელად ინჟინრებმა გამოიკვლიეს მეფის წვერის დიზაინი. მათ შეცვალეს მატარებლის წინა ნაწილი, რათა მიბაძონ წვერის ფორმას, აღმოფხვრა გვირაბის ბუმი. ამ დიზაინმა მატარებელს 10%-ით უფრო სწრაფად გადაადგილება და 15%-ით ნაკლები ელექტროენერგიის მოხმარების საშუალება მისცა.
ასევე წაიკითხე: Europa Clipper: ყველაფერი რაც თქვენ უნდა იცოდეთ უდიდესი კოსმოსური ხომალდის გაშვებამდე
ზვიგენის ტყავით შთაგონებული ინოვაციები
ზვიგენები ცნობილია სიჩქარითა და წყალქვეშ ცურვის გამოცდილებით. გასაკვირი არ არის, რომ მეცნიერები ცდილობდნენ ზვიგენის კანის გამეორებას სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის, მათ შორის საცურაო კოსტუმებისა და ანტიბაქტერიული საფარის დასამზადებლად. ზვიგენის კანი შედგება პაწაწინა, კბილის მსგავსი სტრუქტურებისგან, რომელსაც ეწოდება დერმალური დენტილი, რომელიც ერთი მიმართულებით გლუვია და მეორე მიმართულებით დაკბილული. ეს დერმალური დენტიკები ასრულებენ ორ ფუნქციას: ისინი მოქმედებენ როგორც დამცავი ჯავშანი და აძლიერებენ მოძრაობას წყალში.
ვადა კანის კბილებს დაამტკიცა, რომ ის ძლიერი იარაღია ზვიგენებისთვის. დაკბილული კიდეებით წყლის ნაკადის შეფერხებით, კანის დენტილი ამცირებს ზვიგენის წევას წყალში გადაადგილებისას, რაც საშუალებას აძლევს მას სწრაფად, ეფექტურად და მშვიდად ბანაოს. ეს სტრუქტურები ასევე ხელს უშლის მიკროორგანიზმების მიმაგრებას ზვიგენის კანზე. კანის ზედაპირის გასწვრივ არსებული პაწაწინა ქედები აჩერებს არასასურველ ავტოსტოპს თავისუფალი მგზავრობისგან.
ამ უნიკალური ზედაპირით შთაგონებულმა მეცნიერებმა ის საცურაო კოსტუმებზე გაიმეორეს, რათა გაეუმჯობესებინათ მათი შესრულება. ეს საცურაო კოსტიუმები იმდენად წარმატებული იყო ოლიმპიურ თამაშებზე, რომ ერთ-ერთი მათგანი, Speedo LZR Racer, ცურვის საერთაშორისო ფედერაციამ აკრძალა.
თუმცა, ზოგიერთი მკვლევარი ამტკიცებს, რომ ზვიგენის ტყავით შთაგონებული საცურაო კოსტიუმები რეალურად ზრდის მის წინააღმდეგობას, ვიდრე ამცირებს. ზვიგენის სხეული ბევრად უფრო მოქნილია, ვიდრე ადამიანის სხეული, რის გამოც კანის დენტილი ხელს უწყობს წინააღმდეგობის შემცირებას. მიუხედავად იმისა, რომ საცურაო კოსტუმები ზვიგენის კანზე დაკვირვებით შეიქმნა, მათი წარმატება შესაძლოა საცდელი-შეცდომის პროცესის გვერდითი პროდუქტი იყოს და არა ზვიგენის ჰიდროდინამიკური უპირატესობების პირდაპირი გამეორება.
ზვიგენის კანი ასევე შესწავლილია სამედიცინო ტექნოლოგიების განვითარებისთვის, როგორიცაა პლასტმასის ფურცლები, რომლებიც გამოიყენება საავადმყოფოს კედლებზე. ეს ფურცლები ხელს უშლის ბაქტერიების და სხვა მავნე მიკროორგანიზმების გავრცელებას, რადგან ისინი ვერ ახერხებენ კედლებზე მიმაგრებას.
ასევე წაიკითხე: ბოლოდან ბოლომდე დაშიფვრა: რა არის და როგორ მუშაობს
თაფლის სტრუქტურები
როგორც შესავალში აღინიშნა, ფუტკრების მიერ გამოყენებული თაფლის სტრუქტურა არის ძალიან ეფექტური გეომეტრიული ფორმა. მიზეზი იმისა, თუ რატომ აირჩიეს ფუტკრებმა ექვსკუთხა ფორმა, სამეცნიერო ინტერესის საგანი იყო ჩარლზ დარვინის დროიდან, რომელიც ვარაუდობდა, რომ ეს ფორმა ადაპტირებული იყო ცვილის წარმოების პროცესის ოპტიმიზაციისთვის. ეს ფორმა მაქსიმალურად ზრდის ხელმისაწვდომ შენახვის ადგილს ცვილის მინიმალური რაოდენობის გამოყენებისას.
1999 წელს ამერიკელმა მათემატიკოსმა თომას ჰეილსმა დაამტკიცა, რომ ექვსკუთხედი ამცირებს პერიმეტრის ფართობს და მაქსიმალურად ზრდის სივრცეს, ხოლო მასალის ნაკლებს იყენებს. ეს ცნობილია, როგორც "თაფლისებრი ვარაუდი". ცვილის შენახვის გარდა, ექვსკუთხა უჯრედები ასევე იცავს და ინახავს ლარვას, რაც უზრუნველყოფს ცხელ კლიმატში ცვილის არ დნობას.
ფუტკრების შთაგონებით, მეცნიერები იყენებენ გეომეტრიას თვითმფრინავის სარკეებში, სამშენებლო მასალებში და ქარის ტურბინის პირებში. დიზაინი ფოკუსირებულია რესურსების ეფექტურობაზე, წონის და მატერიალური ხარჯების შემცირებაზე.
კერძოდ, ჯეიმს ვებბის კოსმოსური ტელესკოპის (JWST) სარკეები შედგება 18 ექვსკუთხა სეგმენტისგან, რომლებიც განლაგებულია თაფლისებური ნიმუშით. ეს გეომეტრია ზრდის ზედაპირის ფართობს სინათლის დაჭერისთვის, სტრუქტურული მთლიანობის შენარჩუნებისა და წონის მინიმუმამდე შენარჩუნებისას, რაც გადამწყვეტია კოსმოსური მისიებისთვის.
ეს არის ბიომიმიკის მხოლოდ რამდენიმე მაგალითი და როგორ შთააგონებს ბუნება ეფექტურ დიზაინებსა და ინოვაციებს. ეს სია არავითარ შემთხვევაში არ არის ამომწურავი და ეხება მხოლოდ იმ გაუმჯობესებებს, რაც ბუნებამ მოახდინა მის სტრუქტურებსა და პროცესებში. დღეს ბევრი ბუნებრივი სისტემა და პროცესია, რომლებსაც მეცნიერები სწავლობენ არსებული ტექნოლოგიების გასაუმჯობესებლად.
ბუნება აგრძელებს განვითარებას და მისი სისტემების ოპტიმიზაციას, რაც სარგებელს მოუტანს არა მხოლოდ ბუნებრივ სამყაროს, არამედ შთააგონებს ადამიანებს, შექმნან ინოვაციები, საიდანაც მათ შეუძლიათ მიიღონ შთაგონება.
თუ გაინტერესებთ სტატიები და სიახლეები ავიაციისა და კოსმოსური ტექნოლოგიების შესახებ, გეპატიჟებით ჩვენს ახალ პროექტზე AERONAUT.media.
ასევე წაიკითხე:
- 6 კონტინენტთაშორისი ბალისტიკური რაკეტა (ICBM), რომელსაც შეუძლია სამყაროს ბოლო მოეღოს
- როგორ ავირჩიოთ ველოსიპედი: დამწყებთათვის სახელმძღვანელო
