Descifrarea naturii ...: episodul 1

Noi, tinerii din prezent, suntem foarte bine familiarizați cu felul de tehnologie modernă prezentă astăzi. Industrializarea și globalizarea ne-au oferit această lume modernă. Nimic nu pare dincolo de limitele posibilității, cu spectrul larg de soluții din tehnologia modernă. Am început să conștientizăm potențialul atingerii noastre cu un singur deget, care ne poate aduce informații din orice unghi și colț al lumii, pentru a face un robot să funcționeze pentru noi și ce nu. Conform datelor de la banca mondială, domeniul medical a asistat, de asemenea, la o creștere proporțională, cu speranța medie de viață crescând de la 55,35 de ani în 1980 la 68,56 ani în 2016. Percepția și impactul diferitelor boli s-au schimbat treptat de-a lungul anilor.

Există o latură mai întunecată pentru orice și pentru toate, pe care de multe ori uităm să le vedem. Noi, ființele umane, suntem motivul principal al tuturor acestor progrese tehnologice, tindem să ignorăm faptul că această frumoasă casă a noastră nu este doar pentru astăzi, ci și pentru mâine. Continuăm să ne dezvoltăm și să îmbunătățim fără să răspundem la o întrebare de mare importanță; dorim să fim paraziții care au infectat natura? Trebuie să stabilim o relație simbiotică cu casa noastră pentru o dezvoltare durabilă.

„Privește adânc în natură și atunci vei înțelege totul mai bine”, a spus marele om de știință Albert Einstein. Natura care a evoluat de-a lungul a milioane de ani prin selecția naturală vine în salvarea noastră. A evoluat pentru a fi o societate durabilă. Inspirarea din natură ne poate ajuta în proiectarea sistemelor eficiente și fiabile. Biomimetica se bazează pe această idee că niciun model nu poate fi mai bun decât natura. Biomimetica folosește natura ca model suprem, standard și consilier. Această realizare a condus la multe cercetări în acest domeniu.

Știam biomimetica înainte? Am avut realizarea? Da, am avut. L-am folosit adesea fără cunoștințele noastre în viața noastră de zi cu zi. Pornind de la forma de lame și topoare inspirate din dinții ascuțiți ale anumitor animale, până la „pasărea zburătoare” a lui Leonardo Da Vinci, inspirată de păsări și țestoasa generalului Yi Sun-sin, o navă de război concepută după broască țestoasă, am fost expuși gustului de biomimeticii.

Anumite invenții spectaculoase din trecut au transformat artefacte obișnuite de-a lungul timpului. Una dintre astfel de invenții este avionul inventat de frații Wright, inspirat de aripile păsărilor zburătoare. Velcro, care și-a luat locul oriunde și peste tot astăzi, s-a născut și dintr-un bărbat care se întreba despre semințele de Burdock de pe haina și câinele său, după o plimbare prin pădure. Deci, vedem pentru prima dată biomimetica?

Această epocă modernă asistă la o mulțime de cercetări privind biomimetica, dar unde găsim aplicarea biomimeticii. Unul dintre principalele subiecte de cercetare în biomimetică este să se inspire din modul în care animalele își controlează corpul și sistemele senzoriale. Acest lucru a dus la o creștere a numărului de inovații efectuate prin aplicarea biomimeticii în robotică și control. Ce mai credeți că îi interesează pe cercetători? Viziunea în organismele naturale, caracteristicile specifice ale colagenului - o proteină care se găsește în piele și în alte țesuturi conjunctive, caracteristici ale mușchilor și ce nu. Insuflându-ne dintr-o mulțime de lucruri din jurul nostru, noi, oamenii, am inovat în domeniile materialelor, polimerilor etc.

Eel-Bot

Una dintre cercetările recente în domeniul biomimeticii este Eel-Bot, un bot inspirat de anghilă. Acesta este dezvoltat de Caleb Christianson, un student absolvent la Universitatea din California, San Diego. Acesta este dezvoltat pentru a ajuta scopul de a studia organismele subacvatice fără a deranja ecosistemul său. Dezvoltat cu ajutorul mușchilor artificiali, botul este transparent și acest lucru îi permite să se îmbine cu mediul înconjurător. Se camuflează pasiv și acest lucru împiedică organismele să se încurce.

O invenție recentă inspirată de Moth Comet Moth (molie de mătase sălbatică) a fost identificată cu un imens potențial de a avea un impact momentan asupra domeniului biomedicinei. La explorarea proprietăților optice ale mătăsii moliei, s-a constatat că are capacități excepționale de a reflecta lumina soarelui și de a transmite imagini și semnale optice. Cercetătorii ingineriei Columbia au dezvoltat o metodă de filare a fibrelor artificiale care imită proprietățile mătasei. Aceasta a deschis o nouă cale în cercetarea materialelor biocompatibile pentru transmisia semnalului optic și a imaginii în aplicații biomedicale.

Scanarea micrografiei electronice a fibrelor artificiale care emulează proprietățile optice ale fibrelor de cocon de molie cometă. Rândul superior: secțiuni transversale și longitudinale, respectiv, dintr-o fibră sintetizată din mătase regenerată care conține o densitate ridicată de goluri de aer filamentare. Rândul de jos: Imaginile corespunzătoare ale unei fibre PVDF (difluorură de poliviniliden) care conțin o densitate ridicată de goluri filamentare.

Într-unul din laboratorul de cercetare în biomimetică, laboratorul de sisteme biomimetice din UC Berkeley, se lucrează la un proiect pe Ornitopter. În acest robot, pentru a obține o inteligență robustă pentru sarcini precum căutarea și navigarea în interior, manevrabilitatea ornitopterului este combinată cu o abordare de învățare care face presupuneri minime despre natura tulburărilor și obstacolelor. Zborul înfundat oferă manevrabilitatea ridicată necesară pentru operarea într-un mediu interior parțial structurat.

Lansarea coordonată a unui ornitopter cu un robot hexapedal

Noi, ființele umane, noi înșine fiind un organism natural, am venit cu o idee foarte interesantă. De ce să nu ne imităm pe noi înșine? Această idee de a se inspira din ființe umane a dat naștere multor domenii de cercetare provocatoare. Robotica umanoidă este un astfel de domeniu, care a primit o atenție semnificativă în ultimii ani și va continua să joace un rol central în cercetarea roboticii și în multe aplicații ale secolului XXI. Se estimează că acești roboți vor ajuta oamenii și vor ajuta omul în timpul dezastrelor. Știința și tehnologia au dus la dezvoltarea sistemelor mecatronice umanoide avansate, înzestrate cu capacități motorii senzoriale complexe și acest lucru a ajutat foarte mult la dezvoltarea roboticii umanoide. Una dintre cele mai mari provocări cu care se confruntă acest domeniu este înțelegerea procesării informațiilor și a mecanismelor care stau la baza creierului uman în abordarea situațiilor din lumea reală.

Capacitatea sistemului nervos uman de a învăța singur și de a răspunde, utilizarea eficientă a resurselor, coordonarea, reflexele și așa mai departe sunt câteva dintre caracteristicile care pot împiedica orice sistem. Acest lucru a dus la un număr mare de cercetări efectuate în biomimetică prin neuroștiință.

Cu cercetări uluitoare care se petrec în jur, datorăm multă minunată gazdă a noastră, natura. Această natură, care nu încetează niciodată să ne inspire, trebuie să ne dezvăluie multe din secretele sale și să ne surprindă. Fiind un iubitor al naturii, sunt nerăbdător să deschid ușa către lumea minunată a organismelor naturale și secretele lor, nu-i așa? Am rămas la curent cu următorul episod pentru a ne adânci în lumea neuronilor. Până atunci, bucură-te de natură, pune sub semnul întrebării necunoscutele și înțelege misterele!

REFERINȚE

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

- Scris de Aradhana Mohan Parvathy, membru în Spider R&D