Cinque tecnologie umane ispirate alla natura

Sep 06, 2023

Professore di Sistemi di Ingegneria Intelligente, Nottingham Trent University

Amin Al-Habaibeh non lavora, non fa consulenza, non possiede azioni o non riceve finanziamenti da alcuna società o organizzazione che trarrebbe beneficio da questo articolo e non ha rivelato alcuna affiliazione rilevante al di là della sua nomina accademica.

La Nottingham Trent University fornisce finanziamenti come membro di The Conversation UK.

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Nel corso di milioni di anni la natura ha sviluppato soluzioni per adattarsi a una serie di sfide. Man mano che le sfide che l’umanità deve affrontare diventano più complesse, vediamo che l’ispirazione trae sempre più ispirazione dalla natura.

Prendere i processi biologici e applicarli a problemi tecnologici e di progettazione si chiama bioispirazione. Questo è un campo in rapida crescita e la nostra capacità di copiare la natura sta diventando sempre più sofisticata. Ecco cinque esempi sorprendenti in cui la natura ha guidato l’innovazione umana e, in alcuni casi, potrebbe portare a scoperte ancora più entusiasmanti.

Utilizzando l'ecolocalizzazione, i pipistrelli sono in grado di volare nella completa oscurità. Emettono onde sonore e ultrasoniche, quindi monitorano il tempo e l'entità dei riflessi di queste onde per creare mappe spaziali tridimensionali dell'ambiente circostante.

I sensori che identificano gli ostacoli durante la retromarcia in molte auto moderne sono ispirati alla navigazione dei pipistrelli. La direzione e la distanza di un ostacolo vengono calcolate emettendo onde ultrasoniche che si riflettono sugli oggetti sul percorso dell'auto.

Sono state proposte anche tecnologie di navigazione sensoriale per migliorare la sicurezza delle persone con problemi di vista. I sensori a ultrasuoni installati sul corpo umano offrirebbero un feedback basato sul suono dell'ambiente circostante una persona. Ciò consentirebbe loro di muoversi più liberamente eliminando la minaccia di ostacoli.

I picchi bussano alla superficie dura degli alberi per cercare cibo, costruire nidi e attirare un compagno. Gli strumenti di costruzione, come i martelli idraulici e pneumatici portatili, imitano il becco vibrante di un picchio utilizzando una frequenza più o meno equivalente al martellamento di un picchio (da 20 a 25 Hz).

Ma le vibrazioni di questi elettroutensili possono danneggiare le mani dei lavoratori edili. Ciò può, in alcuni casi, causare la vibrazione del dito bianco, una condizione in cui chi ne soffre avverte intorpidimento e dolore permanenti alle mani e alle braccia.

La ricerca sta ora studiando come i picchi proteggono il loro cervello dall’impatto delle ripetute perforazioni. Uno studio ha scoperto che i picchi hanno diversi adattamenti per assorbire gli urti che altri uccelli non hanno.

Il loro cranio è adattato per essere duro e duro, e la loro lingua si avvolge attorno alla parte posteriore del cranio e si ancora tra i loro occhi. Questo protegge il cervello del picchio ammorbidendo l'impatto del martellamento e delle sue vibrazioni.

Ricerche come questa stanno guidando la progettazione di ammortizzatori e dispositivi di controllo delle vibrazioni per proteggere gli utenti di tali apparecchiature. Lo stesso concetto ha ispirato anche innovazioni come le strutture stratificate ammortizzanti per la progettazione degli edifici.

Le capesante sono molluschi con conchiglia esterna ondulata e a forma di ventaglio. La forma a zig-zag di queste ondulazioni rafforza la struttura del guscio, consentendogli di resistere all'alta pressione sott'acqua.

Lo stesso processo viene utilizzato per aumentare la resistenza di una scatola di cartone, incollando materiale cartaceo ondulato tra i due strati esterni di cartone. L'introduzione di una superficie ondulata aumenta significativamente la resistenza del materiale, allo stesso modo in cui piegare un pezzo di carta a zig-zag gli consente di sopportare un carico aggiuntivo.

La struttura a forma di cupola del guscio di una capesante gli consente anche di sopportare carichi significativi. Questa struttura è autoportante poiché distribuisce il peso in modo uniforme su tutta la forma della cupola, riducendo il carico su un unico punto. Ciò migliora la stabilità della struttura senza la necessità di rinforzare travi in ​​acciaio e ha ispirato la progettazione di molti edifici, tra cui la Cattedrale di St Paul a Londra.

Gli squali hanno due pinne dorsali che forniscono numerosi vantaggi aerodinamici. Stabilizzano lo squalo dal rotolamento, mentre la loro forma alare crea un'area di bassa turbolenza dietro di loro e quindi aumenta l'efficienza del movimento in avanti dello squalo.