Keď sa vedci učia od prírody: Zvieracie schopnosti ako budúcnosť technológii? Po tisíce rokov ľudstvo hľadalo v prírode nielen zdroj obživy alebo krásu, ale aj hlbokú inšpiráciu. Dômyselné riešenia, ktoré evolúcia vytvorila v ríši zvierat a ktoré sa zdokonaľovali milióny rokov, často ďaleko prevyšujú naše počiatočné pokusy v oblasti inžinierstva.
Táto prax, známa ako biomimetika, zahŕňa čerpanie nápadov na dizajn a procesy z prírody s cieľom riešiť zložité ľudské problémy. Od ladného letu vtáka po zložitý úchop malej jašterice, zvieratá neustále poskytujú vzory pre revolučné technológie, ktoré menia medicínu, energetiku, robotiku a dokonca aj výskum vesmíru.
Keď sa vedci učia od prírody: Zvieracie schopnosti ako budúcnosť technológii?
Vtáčí zobák, ktorý premenil vlak
Keď bol v Japonsku prvýkrát predstavený vysokorýchlostný vlak Shinkansen, konkrétne séria 500, čelil významnej technickej výzve. Keď vlak, ktorý sa pohyboval obrovskou rýchlosťou, vyrazil z tunela, vytvoril obrovskú vlnu vzdušného tlaku, ktorá spôsobila hlasný „sonický tresk“ – rušivý a znepokojujúci hluk pre okolité obyvateľstvo. Inžinieri dostali za úlohu eliminovať tento jav bez obetovania rýchlosti alebo efektívnosti.
Hlavný inžinier Eiji Nakatsu, vášnivý pozorovateľ vtákov, našiel inšpiráciu v rybárikovi. Pozoroval, ako sa vták môže ponoriť zo vzduchu do vody – prostredia, ktoré je oveľa hustejšie ako vzduch – prakticky bez špliechania. Tajomstvo spočívalo v dlhom, štíhlom zobáku vtáka, ktorý je dokonale aerodynamický, aby prekonával rôzne hustoty s minimálnym narušením.
Prekonštruovaním prednej časti vlaku tak, aby napodobňovala zobák rybárika, inžinieri výrazne znížili hluk pri výjazde z tunela. Správy uvádzajú, že vylepšená predná časť tiež zlepšila účinnosť a umožnila vyššie prevádzkové rýchlosti pri splnení prísnych environmentálnych noriem pre hluk – elegantný prípad, keď príroda inšpirovala inžinierstvo.
Nohy gekóna a budúcnosť priľnavosti
Neobyčajná schopnosť gekóna priľnúť sa takmer k akémukoľvek povrchu – vertikálnemu sklu, hladkým listom, dokonca aj stropom – fascinuje vedcov už desaťročia. Tento výkon nie je dosiahnutý pomocou prisávania alebo lepkavých sekrétov, ale prostredníctvom komplexného systému mikroskopických štruktúr na ich nohách. Každý prst je pokrytý miliónmi drobných, vlasov podobných štetín, ktoré sa ďalej rozvetvujú na stovky ešte menších štetín.
Tieto neuveriteľne malé štruktúry interagujú s povrchmi na molekulárnej úrovni a vytvárajú slabé elektrické príťažlivé sily známe ako Van der Waalsove sily. Samotný počet týchto síl na nohe gekóna vytvára dostatočnú kolektívnu silu na udržanie celej jeho telesnej hmotnosti. Kľúčové je, že gekón môže tieto sily ľahko uvoľniť zmenou uhla svojej nohy, čo mu umožňuje rýchly pohyb.
Vedci úspešne replikovali tento princíp „suchej priľnavosti“ a vytvorili experimentálnu „gekónovú pásku“, ktorá dokáže uniesť značnú váhu bez zanechania zvyškov. Aplikácie, ktoré sa momentálne vyvíjajú, siahajú od lezeckých robotov, ktoré kontrolujú náročné konštrukcie, až po zdravotnícke zariadenia, ktoré vyžadujú dočasné, silné a bezzvyškové upevnenie.
