Deciphering nature…: Epizóda 1

My, súčasná mládež, sme veľmi dobre oboznámení s dnešným druhom moderných technológií. Tento moderný svet nám dal industrializácia a globalizácia. So širokým spektrom riešení v oblasti moderných technológií sa nezdá byť nič nad rámec možností. Začali sme si uvedomovať potenciál nášho jediného dotyku prstom, ktorý môže získať informácie z každého kúta sveta, urobiť z nás robota prácu a čo nie. Podľa údajov zo svetovej banky zaznamenala lekárska oblasť primeraný rast, pričom priemerná dĺžka života sa zvýšila z 55,35 rokov v roku 1980 na 68,56 rokov v roku 2016. Vnímanie a dosah rôznych chorôb sa v priebehu rokov postupne menil.

Je tu temnejšia stránka pre všetko a všetko, na čo často zabudneme. My, ľudské bytosti, ktoré sú hlavným dôvodom všetkých týchto technologických pokrokov, máme sklon ignorovať skutočnosť, že tento náš krásny domov nie je len pre dnešok, ale aj pre zajtrajšok. Pokračujeme vo vývoji a zdokonaľovaní bez toho, aby sme zodpovedali otázku veľmi dôležitú; Prajeme si byť parazitmi, ktorí infikovali prírodu? Potrebujeme nadviazať symbiotický vzťah s naším domovom pre trvalo udržateľný rozvoj.

"Pozerajte sa hlboko do prírody a potom všetko lepšie pochopíte," uviedol veľký vedec Albert Einstein. Príroda, ktorá sa vyvinula v priebehu miliónov rokov prirodzeným výberom, prichádza k našej záchrane. Vyvinula sa z udržateľnej spoločnosti. Inšpirácia z prírody nám môže pomôcť navrhnúť efektívne a spoľahlivé systémy. Biomimetika je založená na tejto myšlienke, že žiadny model nemôže byť lepší ako príroda. Biomimetika využíva prírodu ako dokonalý model, štandard a poradca. Táto realizácia viedla k tomu, že v tejto oblasti sa vykonáva veľa výskumov.

Poznali sme biomimetiku už skôr? Mali sme realizáciu? Áno, mali sme. Často sme ho používali bez našich vedomostí v našom každodennom živote. Od tvaru lopatiek a osí inšpirovaných ostrými zubami určitých zvierat, až po „lietajúci vták“ Leonarda Da Vinciho inšpirovaný vtákmi a korytnačku generála Yi Sun-sin, vojnovú loď navrhnutú po korytnačke, sme boli vystavení chuti biomimetiky.

Niektoré veľkolepé vynálezy minulosti zvrátili v priebehu času zvyčajné artefakty. Jedným takým vynálezom je lietadlo vynaložené bratmi Wrightovými inšpirované krídlami lietajúcich vtákov. Suchý zips, ktorý dnes a kdekoľvek inde zaujal svoje miesto, sa narodil aj z muža, ktorý sa po prechádzke lesom zaujímal o semená lopúcha na srsti a psa. Vidíme biomimetiku prvýkrát?

Táto moderná éra je svedkom mnohých výskumov biomimetiky, ale kde nájdeme uplatnenie biomimetiky. Jednou z hlavných výskumných tém v biomimetike je inšpirovať sa tým, ako zvieratá kontrolujú svoje telá a senzorické systémy. To viedlo k nárastu počtu inovácií uskutočňovaných prostredníctvom aplikácie biomimetiky v robotike a riadení. Čo ešte si myslíte, že vás výskumníci zaujímajú? Vízia v prírodných organizmoch, špecifické vlastnosti kolagénu-a proteínu nachádzajúceho sa v koži a iných spojivových tkanivách, vlastnosti svalov a iné. Inšpirovali sme sa obrovským množstvom vecí okolo nás, inovovaných v oblasti materiálov, polymérov atď.

Úhor-Bot

Jedným z posledných výskumov v biomimetike je Eel-Bot, topánka inšpirovaná úhorom. Vyvíja ho Caleb Christianson, postgraduálny študent na Kalifornskej univerzite v San Diegu. Vyvíja sa na pomoc štúdiu podvodných organizmov bez narušenia jeho ekosystému. Bola vyvinutá pomocou umelých svalov a je priehľadná, čo jej umožňuje miešať sa s okolím. Pasívne maskuje a to bráni organizmom, aby sa rozčuľovali.

Nedávny vynález inšpirovaný Madagaskarskou kométou (Wild Silk Moth) bol identifikovaný s obrovským potenciálom, ktorý by mal významný dopad na pole biomedicíny. Pri skúmaní optických vlastností hodvábneho moru sa zistilo, že má výnimočné schopnosti odrážať slnečné svetlo a prenášať optické obrazy a signály. Vedci spoločnosti Columbia Engineering vyvinuli metódu zvlákňovania umelých vlákien, ktorá napodobňuje vlastnosti hodvábu. Toto otvorilo novú cestu vo výskume biokompatibilných materiálov pre optický a obrazový prenos signálu v biomedicínskych aplikáciách.

Skenovacie elektrónové mikrografy umelých vlákien, ktoré emulujú optické vlastnosti kukly vlákien kométovej mory. Horný rad: Priečny a pozdĺžny prierez syntetizovaného vlákna vyrobeného z regenerovaného hodvábu, ktoré obsahuje vysokú hustotu vláknových vzduchových dutín. Spodný riadok: Zodpovedajúce obrázky vlákna PVDF (polyvinylidéndifluoridu), ktoré obsahujú vysokú hustotu vláknitých dutín.

V jednom z výskumných laboratórií pre biomimetiku sa pracuje na projekte Millimystics Biomimetics v UC Berkeley, na ktorom sa pracuje na projekte Ornithopter. V tomto robote sa na dosiahnutie robustnej inteligencie pri úlohách, ako sú vyhľadávanie a navigácia vo vnútorných priestoroch, manévrovateľnosť ornithoptera kombinuje so vzdelávacím prístupom, ktorý vytvára minimálne predpoklady o povahe porúch a prekážok. Lietajúci let poskytuje vysokú ovládateľnosť potrebnú na prevádzku v čiastočne štruktúrovanom vnútornom prostredí.

Koordinované spustenie ornithopteru so šesťhranným robotom

My, ľudské bytosti, sami seba ako prirodzený organizmus, sme prišli s veľmi zaujímavým nápadom. Prečo sa imitovať sami? Táto myšlienka inšpirovať sa ľuďmi viedla k mnohým náročným výskumným oblastiam. Humanoidná robotika je jednou z takých oblastí, ktorej sa v posledných rokoch venovala značná pozornosť a ktorá bude naďalej zohrávať ústrednú úlohu vo výskume robotiky a v mnohých aplikáciách 21. storočia. Očakáva sa, že tieto roboty budú pomáhať ľuďom a pomáhať človeku počas katastrof. Veda a technológia viedla k vývoju moderných humanoidných mechatronických systémov vybavených komplexnými senzorickými motorickými schopnosťami, čo výrazne podporilo vývoj v humanoidnej robotike. Jednou z najväčších výziev, ktorým táto oblasť čelí, je porozumieť spracovaniu informácií a základným mechanizmom ľudského mozgu pri riešení skutočných situácií.

Schopnosť ľudského nervového systému učiť sa sama o sebe a reagovať, efektívne využívanie zdrojov, koordinácia, reflexy atď. Sú niektoré z charakteristík, ktoré môžu zvýšiť akýkoľvek systém. To viedlo k veľkému počtu výskumov vykonávaných v biomimetike prostredníctvom neurovedy.

S dych vyrážajúcim výskumom, ktorý sa odohráva v okolí, dlhujeme veľa tejto úžasnej našej našej prírode. Táto povaha, ktorá nás nikdy neprestáva inšpirovať, ešte stále odhaľuje mnohé jej tajomstvá a prekvapuje nás. Ako milovník prírody by som rád otvoril dvere do nádherného sveta prírodných organizmov a ich tajomstiev, však? Zostal naladený na ďalšiu epizódu, aby sa ponoril do sveta neurónov. Dovtedy si užívajte prírodu, pýtajte sa neznámych a pochopte záhady!

odkazy

https://www.google.com/publicdata/explore?ds=d5bncppjof8f9_&met_y=sp_dyn_le00_in&hl=en&dl=en

https://engineering.columbia.edu/press-releases/comet-moth-fabric

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180426102906.htm

https://people.eecs.berkeley.edu/~ronf/Ornithopter/index.html

- Napísal Aradhana Mohan Parvathy, člen výskumného a vývojového centra Spider