Природа је већ решила многе технолошке загонетке – све што треба је да их ископирамо

У своjим броjним свескама, Леонардо да Винчи цртао jе наjразличитиjе механичке животиње, укључуjући птице, вилине коњице, па чак и механичког човека-витеза. За већину његових нацрта много касниjе утврђено jе да их jе било немогуће конструисати тако да “машине” заиста буду функционалне, док се за витеза претпоставља да jе некада можда и био направљен, да jе могао да се креће, помера руке, главу, вилицу…

Да Винчи jе овог витеза правио како би удовољио свом покровитељу Лудовику Сфорци, заљубљенику у оружjе и уопште опрему за рат. Витез jе требало да служи као забава у палати “Сфорца” у Милану: на врхунцу забаве, када се окупе све званице, витез jе требало да се поjави и веома театрално покаже своjе способности забављаjући и одушевљаваjући миланску аристократиjу.

Но, Да Винчи ниjе радио на овим машинама само зарад користи, већ jе као проналазач и научник био фасциниран природом, студиозно jе проучавао и покушавао да jе имитира, испитуjући све њене законе. Био jе фасциниран летењем па jе током живота направио огроман броj студиjа о анатомиjи птица и начину на коjи успеваjу да лете.



У свесци датираноj на 1505. годину са 18 мањих страница димензиjа 21×15 центиметара коjа се данас налази у библиотеци “Реале” у Торину, Да Винчи jе наjпре записао своjа размишљања о летењу птица, да би онда понудио механизам за летење човека. Међу неколико планова машина за летење скицирао jе и jедрилицу и направу налик хеликоптеру – све по узору на птице. Зна се да jе желео да своjе машине испроба на брду у близини Фиренце, али у томе ниjе успео.

ЧОВЕК-ПТИЦА

Сматра се да jе Леонардо прву летећу машину нацртао 1490. године. Била jе то огромна летелица коjа jе подсећала на слепог миша. Да би се покренула крила, човек-летач морао jе да користи и руке и ноге. Иако знамо да летелица никад ниjе направљена, ово jе за то доба било невероватно достигнуће и инспирациjа за броjне друге покушаjе. Неке од ових машина конструисане су по Да Винчиjевом нацрту и тестиране у XXI веку – поjедине су се показале као врло успешне, док су друге биле тотални промашаj.

Орнитхоптери, летелице са крилима коjа током летења праве покрете налик птицама, нису само маштариjа из давнина, стариjа и од Леонарда, већ се израђуjу и у 21. веку.



Човек jе од давнина копирао природу. Зашто и не би када међу њеним створењима постоjе савршене живе направе чиjи изглед, начин живота и особине не само да инспиришу ствараоце већ се могу у потпуности пресликати и украсти као добре идеjе за човеково стваралаштво. Природа jе тако решила многе од наjвећих технолошких загонетки из области хемиjе, производње енергиjе и хране, транспорта, амбалаже…

Занимљиво jе да jе човек тек у 20. веку сковао термине коjи описуjу имитациjу природе у технологиjи. Амерички проналазач Ото Шмит jе трансфер идеjа од биологиjе ка технологиjи назвао биомиметика, а термин бионика смислио jе 1960. психиjатар и инжењер Џек Стил описуjући “науку система чиjе су неке од функционалности пресликане из природе” . Међутим, оваj термин с временом jе почео да означава употребу вештачких делова тела коjима се електронски управља, као и повећање људске моћи захваљуjући употреби таквих помагала (натприродна снага). Уместо тога, од осамдесетих година 20. века углавном се говори о биомимикриjи – науци и технологиjи коjе, инспирисане природом, покушаваjу да реше проблеме човечанства.

Људи коjи се баве проналазаштвом инспирисаним природом, нетремице посматраjу свет око себе – биљке, животиње, микробе, инсекте… покушаваjући да схвате како они функционишу, да уоче обрасце, системе, облике, боjе. Биомимикриjи jе веома допринео развоj технологиjе – микроскопа коjи jе увеличао предмете мерене нанометрима, камере коjе могу квалитетно да сниме и успорено репродукуjу некада невидљиве догађаjе, разних оптичких уређаjа, возила…

КАО СПАJДЕРМЕН

Примера биомиметике у последњих неколико децениjа има неброjено. Поменимо само “мачjе очи” коjе су добиле изузетно распрострањену употребу. Мачке, кучићи и jош неке животиње на оку имаjу рефлективни слоj коjи се налази иза мрежњаче. Он одбиjа светло коjе стиже до мрежњаче и враћа се назад у око, па оно почиње да jе емитуjе.



Затим, чичак трака – направио jу jе четрдесетих година Шваjцарац Жорж де Местрал, човек коjи jе редовно чистио свог пса од чичака. После jедне велике шетње по Алпима, скинуо jе чичкове са пса и ставио их jе под микроскоп – видео jе гомилу кукица и петљи коjе су се мрсиле у било коjу мекшу површину. Требало му jе пар година да патентира производ, али данас, захваљуjући томе, сасвим мала деца могу сама да се обуваjу, а неброjено других производа у свом саставу има чичак траку.

Компаниjа Леново дизаjнирала jе неке од лаптопа из престижних сериjа пажљиво посматраjући животиње. На пример, стопице од лаптопа, коjе служе да уређаj не клизи са стола, направљене су као jастучићи налик мачиjоj шапи. Пера на вентилатору направљена су у облику коjи врло подсећа на крила сове, птице коjа лети готово бешумно.

Познати пример jе и “геко трака”, за коjу jе идеjа украдена од гмизавца чиjе ножице са доње стране прекриваjу милиони микроскопских длачица. На развоjу ове траке jош се ради, а циљ научника jе да створе материjал са усмереним приањањем. Он ће се лепити на глатку површину, али ће престати да приања уколико се промени смер приањања, односно контактни угао са подлогом. По том систему Спаjдермен, бар у филмовима, успева да рукама “хода” по плафону.

НОВА ИНДУСТРИJСКА РЕВОЛУЦИJА

Последњих година биомимикриjа се интензивно популарише – броjне компаниjе укључиле су се у истраживања и производњу инспирисану природом, а наjразличитиjе организациjе – укључуjући и оне коjе редовно упозораваjу на пребрзо изумирање врста – покренуле су разне проjекте како би анимирале jавност и скренуле пажњу на jедан сасвим нов поглед на згртање профита и зелену производњу.

Зоолошки врт у Сан Диjегу започео jе програм биомиметике jош пре пет година, а недавно jе завршена студиjа о потенциjалном економском утицаjу биомиметике на економиjу САД. Процењено jе да би она за 15 година могла годишње да помогне у остваривању око 300 милиjарди долара профита, а уз немерљиву корист за животну средину, захваљуjући и смањењу загађења, уштедела би и око 50 милиjарди коjе се троше на еколошке санациjе.


Elementarijum

Arhitektura

Biomimikrija je posebno zanimljiva arhitektama. Ne radi se samo o pukoj imitaciji oblika iz prirode, kao na primer očiju insekta, košnice pčele i slično, već je priroda inspirisala i način na koji se projektuje i materijale koji se koriste u gradnji. Takođe, arhitekte posvećene biomimikriji veliki su zagovornici zelene gradnje.



Jedan od najinteresantnijih primera biomimikrije u arhitekturi je velika zgrada nazvana Istgejt centar. Ovaj objekat sagrađen u Zimbabveu ima ventilacioni sistem projektovan na osnovu onoga koji grade termiti u svojim humkama. Naučnici su, naime, primetili da termiti uspevaju da u svom gnezdu održe konstantnu temperaturu i vlažnost, iako spoljna temperatura može da varira od 0 do 40 stepeni Celzijusa.

Struktura njihovih zgrada je skenirana i napravljen je 3D model po kom je izgrađen Istgejt centar. Tako, bez obzira na spoljnu temperaturu, unutrašnjost zgrade uspeva da održi svežinu bez sistema veštačke klimatizacije. Time se štedi oko 10 odsto energije u odnosu na slične komplekse.


Vreme.

Ajkula u serijskoj proizvodnji



Nekim ljudima verovatno bi bilo izuzetno teško da u ajkuli vide nešto više od čovekoubice. Međutim, struktura kože ove životinje bila je inspiracija za nove materijale kojima se oblažu superbrzi brodovi. Ajkule imaju i fascinantnu osobinu elektroprijema – zahvaljujući nizu rupica koje kupe slabe vibracije i otkrivaju elektromagnetna polja, kao i majušnim termo-osetljivim kapsulama na bradi i obrazima ispunjenim gelom neobičnog sastava. Na Univerzitetu u San Francisku razvijen je sintetički gel sličnog sastava sa takvim termoelektričnim osobinama. On bi mogao da posluži za konvertovanje viška toplote sa motora automobila ili neke mašine u iskoristivu struju. Zapaženo je i da ajkule veoma retko dobiju kancer, pa se sada radi na ekstrakciji supstanci koje bi možda mogle da pomognu u borbi protiv raka. Jedno vreme kozmetička industrija prodavala je skvalin, supstancu ekstrahovanu iz jetre ajkule. Proizvod je korišćen kao sredstvo za održavanje vlage u koži. Međutim, zbog vrlo lošeg uticaja na životnu sredinu, danas se slična supstanca, sa istom ulogom u kozmetičkoj industriji, proizvodi iz biljnih šećera.


Vreme.

Ajkulina koža – novi materijal za katetere



Bolnice su uvek opterećene brigom o bacilima. Bez obzira na to koliko često doktori i tehničari peru ruke, oni ipak nehotično prenose bakterije i viruse sa jednog pacijenta na drugog. Ajkule su, međutim, uspele da ostanu čiste više od 100 miliona godina. A sada, zahvaljujući njima, infekcije mogu da odu u istoriju sa dinosaurusima. Za razliku od ostalih velikih morskih stvorenja, na ajkulama se ne skuplja sluz, alge ili prilepci. Taj fenomen je zaintrigirao inženjera Tonija Brenana, koji je pokušavao da osmisli bolji premaz za brodove koji bi sprečio kačenje prilepaka. Pošto je bolje proučio kožu, otkrio je da je čitavo ajkulino telo prekriveno minijaturnim, neravnim ljuskama, nalik na tepih od sićušnih zuba. Alge i prilepci ne mogu na tome da se zadrže, a ni problematične bakterije E.Coli i Staphylococcus aureus. Brenanovo istraživanje je inspirisalo kompaniju Šarklet, koja je počela da istražuje kako bi ajkulina koža mogla da se iskoristi za pravljenje zaštitnog sloja koji bi odbijao bacile. Danas, ova firma proizvodi plastične omotače koji se testiraju na bolničkim površinama koje se najčešće dodiruju (svetlosni prekidači, monitori, kvake). S obzirom da se njihov izum dosad pokazao uspešnim, Šarklet je otpočeo nov projekat kojim će napraviti plastični omotač koji će pokrivati drugi čest izvor infekcija – kateter.

Betštap



Zvuči kao početak lošeg vica: ekspert za ljudski mozak, biolog-stručnjak za slepe miševe i inženjer su ušli u kafić. Ali stvarno se to dogodilo kada je opušteni izlazak umova sa Lids univerziteta doveo do pronalaska Ultrakejna, štapa za hodanje za slepe koji vibrira kada se približi nekom objektu. Štap koristi lociranje ehom, istim sistemom senzora koji koriste i slepi miševi da bi mapirali svoje okruženje. On ispušta 60000 ultrazvučnih otkucaja u sekundi i osluškuje ih kada se vrate. Kada se neki vrate brže od ostalih, to označava objekat u blizini, a to prouzrokuje vibriranje štapa. A pošto su impulsi štapa i povratna reakcija nečujni, ljudi mogu i dalje da čuju sve oko njih. Iako se Ultrakejn nije prodavao u nekim većim količinama (čak postoje informacije da firma Sound Foresight ne posluje više) nekoliko firmi iz Amerike i Novog Zelanda pokušavaju da osmisle nove proizvode koji se zasnivaju na ovoj tehnologiji.

Operacija nosa za vozove



Kada je prvi japanski Šikansen voz napravljen 1964.godine mogao je da ide brzinom od 180 km/h. Međutim, vožnja ovakvom brzinom je imala loše sporedne efekte. Svaki put kada je voz izlazio iz tunela, čuo se jak zvuk koji je ličio na eksploziju i putnici su se žalili da imaju osećaj da se voz skuplja.Tada je na scenu stupio inženjer i ljubitelj ptica Eiji Nakatsu. Otkrio je da voz gura vazduh ispred sebe i formira zid od vetra. Kada se taj zid sudari sa vazduhom izvan tunela, stvori se jak zvuk i napravi se veliki pritisak na voz. Kao inspiraciju za rešenje ovog problema, Nakatsu je pronašao vodomara. On živi na granama visoko iznad jezera i reka i lovi ribu tako što se sa visine obrušava u vodu. Njihovi kljunovi, nalik na noževe, seku vazduh i jedva naprave pokoji talasić kada ulete u vodu. Danas, japanski brzi vozovi imaju dugačke noseve nalik na kljunove koji im pomažu da izađu tiho iz tunela. U stvari, redizajnirani vozovi su za 10% brži i troše 15% manje goriva od svojih prethodnika.U Srbiji još uvek pokušavamo da otkrijemo tajnu tehnologiju kojom bi vozovi išli preko 50 na sat.

Tajna moć peraja



Jedan naučnik smatra da je pronašao duboko u okeanu rešenje za izlazak iz energetske krize . Frenk Fiš, stručnjak za dinamiku fluida i morski biolog, primetio je nešto na perajama grbavog ***** što je izgledalo nemoguće. Grbavi kitovi imaju izbočine na prednjoj ivici peraja, koji seku vodu i omogućavaju kitovima da plove okeanom sa velikom lakoćom. Ali prema zakonim hidrodinamike, te izbočine bi trebalo da odmažu perajima da rade svoj posao. Profesor Fiš je rešio da ispita stvar. Postavio je 3,5 metra veliki model peraja u tunel i bio svedok opovrgavanja našeg poznavanja fizike.Te izbočine, koje se nazivaju kvržice, su činile peraje još više aerodinamičnim. Ispostavilo se da su one pozicionirane na takav način da cepaju vazduh kroz koji prolazi peraje u komade, poput četke koja prolazi kroz kosu. Fišovo otkriće, koje se sada naziva “efekat kvržice”, se ne primenjuju samo na peraja u vodi, već i na elisu u vazduhu. Na osnovu ovog istraživanja, Fiš je dizajnirao elise sa izbočinama koje prolaze kroz vazduh 20% efikasnije od standardnih. Formirao je kompaniju Vejlpauer koja ih proizvodi i prodaje. Međutim, ono što Fiš želi da upeca je energija vetra. On veruje da će dodavanjem samo nekoliko izbočina na elise turbina doneti revoluciju u tu industriju, čineći vetar vrednijim nego ikad.

Isus Hristos gušter robot?!



Postoji razlog zbog koga se bazilisk gušteri često nazivaju Isus Hrist gušterom: oni hodaju po vodi. Tačnije, trče. Mnogi insekti mogu da izvedu sličan trik, ali oni to uspevaju zbog toga što su dovoljno lagani da ne probiju površinski napon vode. Mnogo veći bazilisk ostaje na površini pokretanjem stopala pod određenim uglom tako da njihovo telo izlazi iz vode i ide napred.Od 2003. godine profesor robotike Metin Siti je pokušavao da napravi robota koji bi mogao da izvede baziliskovo trčanje po vodi. Taj posao nije lak. Ne samo da su motori morali da budu jako laki, već su i noge morale da dodiruju vodu na savršen način svaki put, iznova i iznova. Posle mnogo rada, Siti i njegovi studenti su stvorili prvog robota koji može da hoda po vodi. Njegov dizajn još uvek nije savršen. Mehaničko čudo se još uvek ponekad preturi ili potone. Međutim, kada bude napravljen kako treba mogao bi da se koristi za nadgledanje kvaliteta vode u rezervoarima ili čak da pomaže u spasavanju ljudi za vreme poplava

Morski sunđer zna magiju



Narandžasti sunđer nije nešto naročito interesantan; u suštini lopta koja stoji na dnu okeana. Nema organe, digestivni sistem ni sistem za cirkulaciju. Sedi po ceo dan i filtrira vodu. A opet, ovo stvorenje može biti katalizator za sledeću tehnološku revoluciju.“Skelet” sunđera je niz rešetki od kalcijuma i silicijuma. U stvari, sličan je materijalu koji se koristi za solarne panele, mikročipove i baterije – s tim da kada ih ljudi prave, oni koriste mnogo energije i razne otrovne materije. Sunđeri to rade bolje. Oni jednostavno ispuštaju specijalne enzime u vodu koji izvlače kalcijum i silicijum a onda preuređuju hemikalije u precizne oblike. Danijel Mors, profesor biotehnologije, je dobro proučio enzimsku tehniku sunđera i 2006. godine je uspešno kopirao. Danas, nekoliko kompanija se udružuje u multimilionsku alijansu koja će se potruditi da komercijalizuje proizvode koji se baziraju na toj tehnici.

Ose znaju kako da buše



Ne plašite se od dve ogromne žaoke koje ima osa drvenarica. To nisu žaoke; to su burgije. Ose drvenarice koriste te igle (koje mogu biti duže od njih samih) za bušenje rupa u drveću, u kojima ostavljaju svoje mlade. Godinama unazad, biolozi nisu mogle da shvate kako bušilica ose drvenarice radi. Za razliku od običnih bušilica, kojima je potrebna dodatna sila, ose mogu da buše pod kojim hoće uglom sa malo napora i malom telesnom težinom. Posle godina proučavanja, naučnici su najzad shvatili da te dve igle probijaju sebi put u drvo, tako što odguruju jedna drugu i potiskuju se poput rajsferšlusa. Astronomi sa Bat univerziteta u Engleskoj su došli na ideju da bi osina bušilica dobro došla u svemiru. Naučnici odavno znaju da, ako žele da probaju da pronađu život na Marsu, moraju da ga iskopaju. Međutim sa tako slabom gravitacijom nisu bili sigurni kako da stvore pritisak koji će bušiti tvrdu površinu ove planete. Inspirisani ovim insektima, naučnici su dizajnirali testeru sa dodatnim sečivima koja se međusobno odguruju poput osinih igala. U teoriji, ova sprava bi mogla da radi i na površini meteora, gde gravitacije uopšte nema.

Pogled iz jastogovog ugla



Postoji razlog zbog koga su rendgen mašine velike i nezgrapne. Za razliku od vidljive svetlosti, X-zraci ne vole da se krive, tako da je teško manipulisati njima. Jedini način za skeniranje torbi na aerodromima i ljudi u doktorskoj ordinaciji je bombardovanje subjekata mlazom radijacijom – a to zahteva veliki uređaj.Ali jastozi, koji žive u mračnoj vodi na 100 metara ispod površine okeana, poseduju sposobnost rendgenskog vida mnogo bolju od bilo koje naše mašine. Za razliku od ljudskog oka, koja vidi prelomljene slike koje mozak mora da interpretira, jastozi vide direktan odraze koji mogu da se fokusiraju u jednu tačku, gde se skupljaju da bi formirali sliku. Naučnici su shvatili kako da kopiraju ovaj trik da bi napravili nove rendgen mašine. Rendgenski aparat Jastogovo oko izgleda kao baterijska lampa i s njim možete videti kroz 8 centimetara debele zidove.Uređaj ispaljuje rendgenske zrake male snage kroz objekat i nekoliko njih se odbiju nazad od onoga što se nalazi sa druge strane. Upravo kao i jastogovo oko, povratni signali su usmereni kroz sićušne cevi i tako kreiraju sliku. Već je uloženo milion dolara u dizajn ovog uređaja jer se očekuje da će biti od velike pomoći u otkrivanju krijumčara.

Pravi se mrtav i spasi mnoge živote



Kada zagusti, pravićemo se da smo mrtvi. To je moto dva najizdržljivija stvorenja u prirodi – oživljavajuće biljke i tardigrade (vodeni medvedi). Njihovi neverovatni biohemijski trikovi mogu pokazati naučnicima kako da spasu živote miliona ljudi u zemljama u razvoju.Oživljavajuće biljke su grupa pustinjskih mahovina koje se sparuše tokom sušnih perioda i izgledaju mrtvo godinama, ili čak decenijama. Međutim kada kiša padne, biljke se zazelene ponovo, kao da se ništa nije desilo. Vodeni medved ima sličan trik. Mikroskopski mala životinja može da se ugasi i da, za to vreme, izdrži najbrutalnije uslove koji su poznati čoveku. Može da izdrži temperature blizu apsolutne nule i iznad 150 stepeni, da bude bez vode deset godina, 1000 puta jaču radijaciju od bilo koje životinje na Zemlji i čak da ostane živa u vakuumu svemira. U normalnim okolnostima, vodeni medvedić izgleda kao vreća za spavanje sa debelim nogama, ali kad se suoči sa ekstremnim uslovima, vreća se sparuši. Ako se uslovi vrate u normalu, mališi je potrebno samo malo vode da bude kao i ranije. Tajna opstanka ovih organizama je u dubokoj hibernaciji. Oni zamenjuju svu vodu u organizmu šećerom koji se stvrdne u kristal. Rezultat je stanje obustavljenih pokreta. I dok sam proces ne bi spasao ljude (smenjivanje vode u našoj krvi šećerom bi nas ubilo), uspeo bi da sačuva vakcine. Svetska zdravstvena organizacija procenjuje da dva miliona dece godišnje umire od bolesti koje bi mogle biti sprečene primanjem vakcina kao što su difterija, tetanus i veliki kašalj. Pošto vakcine sadrže žive organizme koji brzo umiru na tropskoj vrućini, njihov transport je težak. Zato britanska kompanija traži rešenje u ponašanju vodenih medveda i oživljavajućim biljkama. Stvorili su šećerni konzervans koji učvršćava žive organizme u vakcinama i pretvara ih u staklene perle, i time stvorili uslove da vakcine traju više od nedelju dana na velikim vrućinama.

Karoserija od tukanovog kljuna



Tukanov kljun je tako veliki i debeo da bi mogao (da je toliko i težak) da povuče pticu na dole. Dovoljno je tvrd da sažvaće najtvrđe ljuske voćaka i dovoljno čvrst da služi kao oružje protiv drugih ptica, a opet tukanov kljun je gust koliko i stiropor. Mark Majers, profesor na Kalifornijskom Univerzitetu je tražio objašnjenje zašto je kljun tukana toliko lagan. Na prvi pogled, izgleda kao pena obložena tvrdom ljuskom, nalik na biciklističku kacigu. Ali Majers je otkrio i da je sama pena u stvari komplikovana mreža sićušnih skela i tankih membrana. Skele su načinjene od teške kosti, ali je između njih toliki razmak da ceo kljun ima gustinu samo kolika je jedna desetina gustine vode. Majer smatra da bismo kopiranjem tukanovog kljuna mogli da napravimo karoserije automobila koje bi bile jače, lakše i sigurnije.


svetzivotinja.