Что люди подсмотрели у природы
Технологии и изобретения, которые человек подсмотрел у природы
Человек никогда не останавливается в совершенствовании технологий, которые ему доступны. Однако далеко не всегда изобретатели берут идеи для своих разработок из головы. Нередко они обращаются за помощью к опыту отдельных животных или растений, которые миллионы лет могут таить в себе разгадку технологии, что значительно облегчит жизнь человечества. Вашему вниманию 8 изобретений, которые люди подсмотрели у матушки-природы.
1. Закрылки
2. Гидролокатор
3. Самоочищающаяся краска
4. Биолюменисценция
5. Солнечные батареи
Оказывается, изобретением такого альтернативного источника энергии, как солнечные батареи, мы обязаны не только его создателям и листьям деревьев, но и. пятнистым саламандрам и нескольким другим видам рептилий. А дело было так: во время исследования эмбрионов первых исследователи внезапно обнаружили, что они содержат водоросли, которые живут внутри детёнышей саламандры до их вылупления и буквально кормят их энергией, которую сами вырабатывают путём фотосинтеза. Кроме того, немало рептилий, будучи хладнокровными, умеют аккумулировать солнечную энергию для поддержания температуры и уровня энергии собственного тела. Поэтому, сегодня учёные продолжают активно исследовать способности чешуйчатых ящерок, чтобы найти способы модернизации уже существующих технологий по выработке возобновляемой энергии.
6. Сверхпрочный клей
7. Звукоизоляция
Это может показаться странным, но наличию звукоизоляции в своих стенах мы обязаны. совам. Оказывается, сипухи используют эту способность для добычи пропитания, ведь те же грызуны, которые составляют едва ли не основу их рациона, имеют сверхчувствительный слух, и приблизиться к ним необходимо бесшумно, чтобы не спугнуть. А помогают совам в этом их крылья: они имеют не только очень мягкие и мелкие перья, но и сложены особым образом, предотвращая возникновение любых грубых звуков во время полёта, которые могут быть вызваны сопротивлением воздуха или другими факторами.
Придумано не нами. Топ-10 изобретений природы, которые человек выдал за свои
Застёжка-липучка, рентген, шестерёнки — мы привыкли считать, что многие полезные повседневные вещи человечеству подарила цивилизация. Как бы не так!
Зубчатыми механизмами пользовались ещё в Древнем Египте. Но кто бы мог подумать, что сама идея принадлежит не людям! Вот доказательство: цикада Issus coleoptratus, которая обитает в Северной Америке и Европе. В обеих задних лапках насекомого нашли по зубчатому колёсику, которое помогает сделать синхронными движения при прыжке.
Какое же детство без этой удобной штуки? Да и взрослые её обожают. Оказывается, это подарок человечеству от швейцарского инженера Жоржа де Местраля. Только он это не придумал, а подсмотрел. Где? Да во дворе, в парке. Репейник, вот что это такое. Человек с пытливым умом просто снял колючку с шерсти своей собаки, рассмотрел поближе и заметил крохотные крючки. Эврика!
В конце XIX века это «изобретение» запатентовал американец Уиткомб Лео Джадсон. А в XX веке выяснилось, что права на идею принадлежат матери-природе. Вот эти выступы, которые цепляются друг за друга с противоположных сторон и создают прочное соединение, на самом деле — часть конструкции птичьего пера. Попробуйте взять хотя бы голубиное пёрышко и разъедините в каком-нибудь месте его гладкие «бородки» (как их называют). А теперь снова прижмите их друг к другу и проведите пальцами от стержня вдоль них, как будто молнию застёгиваете. Получилось? Вот именно.
Хоть смейтесь, хоть не смейтесь, но это чистая правда. На Филиппинах есть такое хищное растение — непентес, оно питается насекомыми и, как бы это сказать… не только ими. Нет, вы только посмотрите, даже крышка есть! Знаете, зачем крышка? На ней сладкий нектар, он привлекает местных белок, которые называются тупайи. Под этот интерес они с удовольствием, пардон, пользуются удобствами. А «биотуалет» получает отличное удобрение. Система слива, кстати, продумана, и это просто дождь. Гениально!
Конечно, мы помним о необыкновенном человеке по имени Жак-Ив Кусто и о его «подводной Одиссее». И о том, как вместе с ещё одним инженером Эмилем Ганьяном в 1943 году в оккупированной нацистами Франции они создавали первое в мире водолазное снаряжение с баллонами, наполненными сжатым воздухом. А ведь это тоже — благодаря наблюдательности. Однажды Кусто обратил внимание на жука-плавунца, который испокон веку занимается дайвингом — прячет под надкрыльями пузырьки воздуха и погружается, охотится там на головастиков, мальков, тритонов.
На Олимпиаде в Сиднее в 2000 году настоящий фурор произвели плавательные костюмы, покрытые мельчайшими «зубчиками». Они позволили добиться невероятных скоростей: спортсмены в них взяли 83% всех медалей и установили 12 рекордов. Кому спасибо? Фирме-производителю? Не совсем. Самое большое спасибо акулам. Это у них такая кожа. Причём их уникальные «чешуйки» не только помогают разогнаться в воде, но и от микробов и прочей гадости защищают: они так устроены, что к ним никакая слизь не пристаёт. За это акулью кожу очень полюбили медики: по её принципу стали делать плёнку для покрытия разных поверхностей в больницах.
Наверное, уже банально, но всё-таки нельзя не воздать должное осьминогам, рыбам-присоскам, гекконам и всем-всем обладателям такого полезного приспособления. Оно и у некоторых растений и грибов имеется — у тех, что промышляют паразитизмом: они прилипают к своей жертве и высасывают из неё все соки. Даже у простейших организмов присоски есть — у сосущих инфузорий.
Как-то раз англичанин по имени Перси Шоу ехал ночью на машине и вдруг увидел, как свет фар отразился в глазах кошки. Вскоре, в 1934 году, в Великобритании запатентовали изобретение, которое так и назвали — «кошачий глаз». Потом переименовали в катафот — жаль, что к котам это слово отношения не имеет, оно греческое: «ката» — приставка, обозначающая противодействие, «фот» — «свет». А многие именуют по-английски — фликерами. Но суть дела не меняется: это система микроскопических зеркал, расставленных таким образом, чтобы луч света отражался в том же направлении, откуда он исходит. У кошек за это отвечает особый слой за сетчаткой глаза — тапетум.
Нет, никто не собирается оспаривать великие достижения Вильгельма Конрада Рентгена. Просто «просвечивать» предметы до него научились омары. Их глаза покрыты почти идеально квадратными «зеркалами», которые не преломляют и рассеивают свет, как наши с вами глаза, а отражают его под нужным углом. Благодаря этому они прекрасно видят и в мутной воде, и в темноте. По принципу их зрения даже создали ручной рентгеновский аппарат «Глаз омара» (Lobster-Eye X-ray Inspection Device), а ещё сверхчувствительный телескоп Lobster Transient X-ray Detector для поиска чёрных дыр и наблюдения за нейтронными звёздами. Так что будьте внимательны, если встретитесь с суровым взглядом такого ракообразного: он вас насквозь видит.
Биомиметика: 24 технологии, на создание которых вдохновила природа
Вертолет, похожий на стрекозу, поезд — на птицу, самолет — на дельфина и многое другое
Человек с незапамятных времен мечтал летать, как птица, плавать, как рыба, и бегать, как лошадь. Все его мечты в итоге сбылись с приходом XX века. И теперь в небе давно уже летают самолеты, под толщей воды бороздят океаны подводные лодки, а по дорогам ездят автомобили, под капотами которых заключены многие десятки лошадиных сил.
Очевидно, что в некоторых нюансах своих технических разработок человек черпал вдохновение от этой самой природы. Это можно увидеть либо в дизайне созданных инженерами технических средств, либо в технологии их работы. Особенно подход заимствования технологий у природы важен на современном этапе, когда это становится все более и более технически реализуемой задачей. Придуман и отдельный термин такому заимствованию — биомиметика.
В нашем топе мы приведем лишь два десятка интересных примеров этой самой биомиметики, но на самом деле заимствований «природных задумок» человеком насчитывается тысячи, и каждая из них по-своему облегчает нашу жизнь.
Биомиметика — это подход к созданию технологических устройств, при котором идея и основные элементы устройства заимствуются из живой природы.
1. Почему стрекоза похожа на вертолет
Когда вы впервые увидели стрекозу, маловероятно, что вы заметили, насколько она похожа на вертолет. А ведь присмотревшись к крыльям стрекоз, вернее к их работе в замедленной съемке, можно определить, что они функционируют аналогично лопастям винтокрылых машин — начиная от принципа работы до баланса, оба механизма работают идентично. Угадайте, кто первым придумал непростой баланс работы — природа или человек?
2. Скоростной поезд и птица: какое у них сходство
Пригодилось инженеру увлечение орнитологией…
3. Конкорд и дельфин с одинаковыми носами
Авиалайнер «Конкорд» совместного производства Великобритании и Франции, как и легендарный советский ТУ-144, сумевший превысить скорость звука, совершил свой первый полет в 1969 году.
В дизайне зарубежной машины была достаточно необычная носовая часть (у советского самолета она была еще более технологичной, но речь сейчас не об этом). Для «Конкорда» она была позаимствована у дельфинов… Поскольку это была действительно эффективная форма для уменьшения трения воздуха на поверхностях носовой кромки на сверхзвуковых скоростях.
Также вдохновленные дельфинами инженеры разместили двигатели сзади для улучшения маневренности и балансировки тяжелого самолета.
4. Лента на липучке и репейник
Однажды плод этого растения прицепился к одежде швейцарского инженера и изобретателя Жоржа де Местраля. Когда Местраль увидел, что снять липучку с ткани очень непросто, его осенило…
Разработав аналогичную липучку, Жорж изменил мир текстиля навсегда. А вы замечали, что липучка очень похожа на репейник? Даже колючки схожи.
5. Роботехнологии и пауки
Сегодня быстро развивающаяся робототехника в основном занимается изучением систем насекомых и адаптацией их к электронным системам. Уже сегодня технологии позволяют делать роботов размером с муравья и мухи. Роботы, которые могут летать, как мухи, залезать в мельчайшие щелки, как муравьи, ходить по потолку, как пауки, — это настоящее время!
Спецслужбы разных стран спят и видят, как эти бесшумные шпионы будут работать на них, добывая бесценную информацию.
6. Гидролокатор и дельфин
Благодаря особой анатомии дельфины способны излучать звуковые волны на частоте до 200 тысяч колебаний в секунду, изучая скорость, размеры и форму объектов на своем маршруте.
Система гидролокатора была изобретена на основе того же принципа.
7. Аэрокосмический самолет и сом
8. Бульб и форма морды дельфина
Современные судостроители по-разному пытались уменьшить сопротивление водной глади о борты и носы кораблей. Но, пробуя сделать нос выпуклым, обнаружили, что дельфины лучше расщепляют воду, и этот метод был применен к кораблям. Это также экономит значительное количество энергии, а значит, и топлива.
9. Радар и летучая мышь
Работа радаров основана на том же принципе.
10. Крылья первых самолетов и крылья стрекозы
У первых самолетов крылья были сделаны по принципу крыльев стрекоз. Упрочненная передняя кромка насекомых избавляет их крылья от вибраций и разрушения. Это был очень важный шаг в покорении неба.
11. Подводные лодки и головоногий моллюск Наутилус помпилиус
Когда головоногий моллюск погружается в воду, он заполняет полые камеры, находящиеся в его теле, водой. Когда он хочет всплыть на поверхность, он перекачивает в эти камеры специальный газ, который производится в его организме, вытесняя воду.
На подводных лодках используется аналогичный принцип всплытия без кренов и работы двигателей и рулей.
12. Мюнхенский Олимпийский стадион и крылья стрекозы
Стрекоза снова в главной роли. Несмотря на то что ее крылья толщиной всего 1 к 3 000 миллиметра, то есть очень тонкие, они отличаются поразительной прочностью.
Причина в том, что ее крылья состоят из тысячи небольших отсеков. Благодаря этим отсекам при полете не происходит разрывов и повреждений мембран. Крыша Олимпийского стадиона в Мюнхене была построена по тому же принципу.
13. Телескоп и пчелиные соты
Новый телескоп будет использовать зеркала в форме шестиугольника, чтобы лучше воспринимать свет от небесных тел. Эта форма обеспечивает максимально широкое поле зрения, высокое качество и прочную структуру. Структура была взята у пчел. Как соты, так и их глаза состоят из множества шестиугольников. Самый большой в мире телескоп, который будет построен в пустыне Атакама, Чили, в 2024 году, будет построен по тому же методу.
14. Ласты и плавники китов
По картинкам мы знаем, что киты обладают очень широким хвостом.
15. Снегоступы и кроличья лапа
16. Лотос и облицовочный материал
Доктор Боннского Университета Вильгельм Бартлотт в своих исследованиях заметил, что листья некоторых растений имеют очень шероховатую поверхность при рассматривании ее через микроскоп. Доктор Бартлотт обнаружил, что на листьях лотоса, к которым грязь не липнет, были крошечные пятна, похожие на миниатюрное ногтевое ложе. Когда пыль или грязь падает на лист, она не может удержаться на этих выпуклостях и легко слетает. Вернее, ее смывает вода. Таким образом, это растение имеет самоочищающийся лист.
17. Солнечные панели и подсолнечник
Три студента из Массачусетского технологического института провели исследование солнечных панелей. Цель эксперимента состояла в том, чтобы иметь возможность получить больше энергии при помощи этих панелей.
Дело в том, что у подсолнухов природой создана структура, идеально походящая для «ловли» солнечной энергии.
18. Реактивные самолеты и каракатицы
Реактивный двигатель первыми придумали морские жители каракатицы, а уже потом его принцип применили люди для полетов в воздушном пространстве.
19. Поверхности корпуса лодок позаимствованы у акул
Исследователи из Университета прикладных наук в Бремене, Германия, взяли образец поверхности кожи акул, поскольку такие естественные загрязнители в воде, как водоросли, мельчайшие мидии и другие представители флоры и фауны, которые легко прилипают к поверхностям судов, ускоряют ржавчину и увеличивают сопротивление воды, никак не влияют на акул.
Дело в том, что кожа акулы не гладкая, а покрыта мельчайшими чешуйками со сложной рифленой поверхностью, отдаленно напоминающими зубы.
Когда ученые разработали аналогично акульей силиконовую кожу, была решена и серьезная проблема в судостроительной промышленности.
20. Система автоматического управления Мерседеса и курицы
Для рекламы высокотехнологичной системы управления подвеской Intelligent Drive Magic Body Control Mercedes-Benz использовал куриц. Дело в том, что устойчивая при любых поворотах подвеска MB аналогична системе «стабилизации» головы курицы.
Рекламный ролик наглядно показывает, как это происходит:
21. В дизайне также часто прибегают к природным стандартам
Дизайн автомобиля Mercedes-Benz, вдохновленный диковинной рыбой.
22. Дизайн второго поколения Chevrolet Corvette C2 был вдохновлен акулой
23. Роботы и люди
Техника продолжает стремиться приблизиться к характеристикам гуманоидов во всех аспектах, и постепенно ей удается этого добиться.
24. Самолеты и птицы
Клин. Клином летают перелетные птицы, и каждую весну и осень мы можем наблюдать это величественное действо. Причина, по которым птицы летают V-образной формой, клином, заключается в том, что так стая экономит силы. Подобную технику полета люди позаимствовали для своих стальных «птиц», летающих в группе.
Бионика: изобретения, которые человек подсмотрел у Природы
Дизайн проект пешеходного « Моста ДНК»
Человек, как известно, великий изобретатель: ни один другой вид на Земле не может похвастаться таким количеством технических приспособлений, позволяющих облегчить повседневную жизнь. Но такие ли уж мы умные на самом деле? Единственные, кто « обскакал» нас в вопросах изобретательности это неразлучная парочка естественный отбор и эволюция.
Именно поэтому в последние годы мы стали все чаще приспосабливать природные задумки под свои цели. Это явление называется в науке биомиметика ( или бионика) – создание механизмов, основные элементы которых мы « подсматриваем» у природы.
Акулья кожа для рекордов по плаванию
Производители одежды для пловцов давно восхищались умением разного рода морских созданий плавать с невероятной скоростью, многократно превышающей мышечные возможности, за счет превращения турбулентного водного потока в латеральный. Исследовали всех: начиная от дельфинов и заканчивая мелкими рыбешками, но только у акул нашли способ, который можно было воплотить в плавательном костюме.
Дело в том, что на коже акулы при ближайшем рассмотрении можно заметить крохотные рифлёные чешуйки, которые « гасят» сопротивление воды. И вот в 2000 году компания Speedo представила костюм с этим эффектом и произвела фурор: спортсмены, выступавшие купальниках этого типа, завоевали на Олимпийских играх в Сиднее в общей сложности 83 процента от всех медалей и установили 12 мировых рекордов.
Краска с эффектом лотоса
Так выглядит « эффект лотоса»
Прекрасные лотосы древние индийцы недаром считали воплощением божества. Ведь они ухитрялись оставаться абсолютно чистыми в самых грязных водоемах, кишащих кишечной и прочими палочками. Всеиз-за особой структуры поверхности листа этого водного растения, с которого капли воды скатываются как шарики ртути: она не гладкая, а состоит из микроскопических иголочек, снижая площадь соприкосновения с каплей воды или грязи до минимума.
Ученые долго изучали свойства лотоса и, в итоге, создали краску, с которой вода и грязь скатываются даже лучше, чем с гуся. Покрашенные ею предметы можно мыть раз в пять лет, а то и реже – поверхности вообще не загрязняются из-за микроструктуры краски после засыхания.
Застежка-молния
Достоверно неизвестно, знал ли об этом изобретатель первой в мирезастежки-молнии, но принцип « зиппера» уже миллионы лет используют птицы для того, чтобы « латать» свои перышки. Наверняка у многих из вас в детстве было подобранное на улице перо какой-нибудь птицы. И мало кто мог устоять перед соблазном проткнуть его, а потом как ни в чем не бывало погладить двумя пальцами: перо на глазах становилось целым.
Так вот птицы, как и производители джинсов и курток, используюмикро-крючочки для создания гладкой и легко восстанавливающейся поверхности.
Компьютерный кровоток
Специалисты знают, что одна из самых больших инженерных проблем, с которой сталкиваются производители высокомощных процессоров, – это энергоэффективная система охлаждения. Чего только ни придумали, начиная от вентиляторов и заканчивая фреонами, чтобы искусственные « мозги» не перегревались. Но все равно ничего лучше, чем то, что заложила в наши организмы природа, не изобрели.
Пару лет назад корпорация IBM представила новую технологию охлаждения процессоров и производительных компьютерных плат, основанную на принципе кровотока. Новинка получила название Cool Blue и работает следующим образом: в системе под очень большим давлением циркулирует специальная жидкость, которая распределяется по 50 тысячам микроскопических каналов на поверхности процессора.
Если вы еще не поняли, как это, погуглите по запросу « капилляры» – сразу все станет ясно. Охлаждаться процессоры будущего станут так же, как краснеют от мороза ваши щечки. Технология, кстати, очень энергоемкая. Вы ведь тоже не от батарейки работаете.
Яйцо-купол и небоскреб-кипарис
Но чаще всего бионика используется, пожалуй, даже не в технике и изобретательстве, а в архитектуре. Скелеты животных становятся прообразами каркасов для сложных конструкций, а обыкновенное яйцо – куполом одного из самых красивых соборов в мире. Именно по аналогии с ним, и это документально подтвержденный факт, построил гигантский купол флорентийского собора гениальный архитектор эпохи Возрождения Филиппо Брунеллески.
Собор стоит и по сей день и не протекает, а современные мастера, несмотря на все достижения науки и натурный прототип перед глазами, до сих пор повторить не могут. Впрочем, у них осталось еще много объектов для копирования. В Шанхае, например, собираются строить башню-кипарис на 100 тысяч человек. Башня-город будет иметь ширину всего 166 на 133 метра, а общая площадь составит 2 миллиона квадратных метров.
Принцип позаимствовали у кипариса, корневища которого, как известно, уходят в глубину всего на несколько десятков сантиметров, но за счет сплетений, создающих эффект губки, держатся на поверхности крепко, как никто другой.