Biomimétisme: comment la nature a inspiré la technologie d'aujourd'hui

La technologie et la nature ont traditionnellement été considérées comme des forces divergentes - la technologie a souvent été un moyen de créer des objets ou des énergies qui ne se produisent pas naturellement dans notre environnement. Cependant, de nouvelles approches au développement de produits et de technologies comme le biomimétisme et la conception générative ont commencé à inverser cette tendance.

Le design génératif est le processus consistant à prendre le cadre d'une idée et à la traduire en un ensemble de règles, qui sont ensuite interprétées par un ordinateur puissant. En simulant des milliers de variations en utilisant de l'informatique de haute puissance, ce processus imite le processus naturel de l'évolution .

Jeff Kowalski, directeur de la technologie chez Autodesk, décrit le processus de conception générative: «Les algorithmes d'apprentissage automatique des ordinateurs peuvent maintenant détecter des modèles inhérents à des millions de modèles 3D et générer des taxonomies sans direction ou intervention humaine.» La biomimétisme est «une approche de l'innovation qui cherche des solutions durables aux défis humains en imitant les modèles et les stratégies éprouvés par la nature . "

Nous examinons ci-dessous 10 exemples épiques de technologies inspirées par la nature qui utilisent ces concepts de biomimétisme et / ou de conception générative.

1. Médicaments et vaccins - Sea Urchin

Des chercheurs australiens ont reproduit la façon dont les oursins construisent une enveloppe extérieure dure autour d'eux pour la protéger afin de protéger les protéines du médicament et du vaccin contre les changements des températures environnantes.

Ce processus chimique de création d'une couche protectrice est particulièrement utile pour des applications telles que les médicaments distribués dans des pays où les systèmes de transport ou de réfrigération sont médiocres.

2. Centre aquatique national, Pékin - Structure à bulles

L'emblématique centre de natation et de plongée des Jeux olympiques d'été de 2008 en Chine présente un extérieur unique composé de centaines de bulles extrudées dans un motif apparemment aléatoire.

Cependant, ce modèle de bulles n'est pas aléatoire du tout, il est plutôt basé sur la géométrie précise trouvée dans les systèmes naturels comme les cellules, les structures moléculaires et les cristaux. La reproduction des modèles existants de la nature conduit à la subdivision la plus efficace de l'espacement tridimensionnel.

3. Singapour Esplanade Théâtres - The Durian

Situés presque sur l'équateur dans un climat très chaud, les théâtres Esplanade de Singapour présentent un toit en verre à la peau unique, inspiré des fruits locaux de Durian.

Un système de centaines de panneaux en aluminium de forme triangulaire est incliné en fonction de la direction du soleil, protégeant le complexe de la chaleur et de la lumière directe du soleil tout en inondant l'intérieur de lumière naturelle.

4. Mélangeurs d'eau - Calla Lillies

Les spirales centripètes du calla lily ont servi d'inspiration pour la technologie de mélange d'eau industrielle développée par Pax Scientific. Le design naturel du lys est idéal pour sa capacité à aider l'écoulement de l'eau.

La technologie de mélangeur correspondante revendique la capacité de «faire circuler 10 millions de gallons avec la même empreinte d'énergie que trois ampoules de 100 watts.

5. Turbines - Aileron de baleine

Les nageoires des baleines à bosse ont des bords bosselés et irréguliers appelés tubercules. Il a été prouvé que les tubercules permettent une dynamique des fluides beaucoup plus grande que les nageoires à bords lisses.

S'inspirant des ailerons de forme irrégulière de ces baleines géantes, des sociétés telles que WhalePower et d'autres ont développé des pales «tubercules» destinées aux ventilateurs et aux turbines qui fonctionnent avec une efficacité bien supérieure à celle des pales traditionnelles.

6. Maillots de bain - Shark Skin

La peau d'un requin est composée de milliers et de milliers d'échelles qui se chevauchent appelées "denticules dermiques". Ces denticules perturbent la formation de tourbillons d'eau turbulents et permettent au requin de se déplacer plus efficacement et plus rapidement dans l'eau.

Aux Jeux olympiques de 2008, Michael Phelps et d'autres nageurs portaient des costumes dont le tissu était conçu pour imiter les peaux d'un requin et éclipsaient par la suite de nombreux records du monde. Bien que de telles combinaisons soient maintenant interdites dans les compétitions de natation, l'idée d'imiter les denticules d'un requin est aujourd'hui utilisée sur les coques de bateaux pour améliorer l'efficacité.

7. Bio-piles - le corps humain

Le corps humain crée de l'énergie grâce à la réaction chimique connue sous le nom de métabolisme. Quand une personne consomme des glucides ou des sucres, les enzymes dans le corps décomposent le glucose et libèrent de l'énergie. Les scientifiques travaillent maintenant à créer des batteries fonctionnant avec des composés organiques comme le sucre pour produire de l'énergie: une bio-batterie.

Des chercheurs de plusieurs universités, ainsi que de sociétés telles que Sony, ont travaillé pendant la majeure partie de la dernière décennie à la création d'une bio-batterie commercialement viable. En 2007, Sony a développé avec succès un prototype de bio-batterie qui utilisait des enzymes pour créer une sortie d'énergie suffisante (50 mW) pour alimenter un Walkman.

8. Matériel synthétique - soie d'araignée de GM

La soie créée par les araignées pour tisser leurs toiles est un surmatériel naturel. Parce que les araignées sont de nature territoriale et cannibale, la "récolte" de la soie d'araignée n'a jamais été commercialement viable, et même une fois obtenue, les fils individuels de la soie d'araignée sont si fins que de nouveaux systèmes de filature doivent être créés pour tisser les fils ensemble.

Cependant, une start-up basée à Emeryville, en Californie, nommée Bolt Threads a prétendument résolu le défi en utilisant des microorganismes génétiquement modifiés. Si la technologie s'avère viable, les cas d'utilisation potentiels pourraient inclure «des gilets pare-balles, des bouteilles d'eau biodégradables et des cordes de suspension de pont flexibles».

9. Matériaux imperméables - Ailes de papillon

En 2013, une équipe d'ingénieurs du MIT a développé ce qui a été décrit comme le matériau le plus hydrofuge jamais fabriqué. Leur conception comporte un matériau avec de minuscules arêtes de silicium qui imitent les motifs trouvés sur les ailes du papillon Morpho.

Le matériau est si efficace qu'aux températures supercool, l'eau rebondit sur la surface plus rapidement qu'elle ne pourrait geler, ce qui suggère des applications potentielles de la technologie sur les ailes d'avion et les turbines en plus des vêtements résistants à l'eau.

10. Ruban adhésif - Gecko Toes

Les pieds d'un gecko sont exceptionnellement collants en raison de leurs «groupes de longues et minces structures en forme de spatule appelées setae qui augmentent la surface et amplifient les faibles attractions électriques entre les orteils et une surface».

Un groupe de chercheurs de l'Université de Stanford a récemment mis au point un matériau adhésif artificiel basé sur ces concepts qui a permis à un étudiant diplômé d'escalader un mur de verre à l' aide de deux tampons faits à la main . Mis à part les murs d'escalade comme Spiderman, la technologie a des applications potentielles dans l'industrie manufacturière qui remplaceraient les systèmes existants qui utilisent la puissance d'aspiration ou les adhésifs chimiques .

Note de l'éditeur: Ce billet est écrit pour Hongkiat.com par Andrew Armstrong . Andrew est un passionné de technologie et conseiller en marketing numérique basé dans la région de la baie de San Francisco. Il vit à San Mateo, en Californie, avec sa femme et son jeune fils. Vous pouvez le joindre sur Twitter.

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