Az emberiség kezdetétől fogva az emberek nem szűnnek meg ámulni a természet újításain. Több ezer évvel ezelőtt az emberi ősök lemásolták a ragadozók leskelődését és vadászatát. És még most is, mindennel modern technológiák a természet nem veszítette el varázsát. Számos találmányt inspiráltak a növény- és állatvilágban megtalálható technikák.
Az afrikai namíb sivatagban nagyon ritka az eső, de minden reggel köd ereszkedik le a homokdűnékre. Ezek ideális körülmények a namíbiai sivatagi bogár számára. Amikor a ködből vízcseppek összegyűlnek a bogár héján, víztaszító gerinceken futnak le a bogár feje felé. A nedvesség felhalmozódásával a cseppek nagyobbakká válnak, és a bogár szája felé csúsznak, lehetővé téve a szomjúság oltását. Mérnökök Massachusettsből technológiai Intézet kölcsönvette természetes találmány olyan anyagot létrehozni, amely képes összegyűjteni a levegőből a vizet. Üvegből és műanyagból készült, és tele van apró bordákkal, vagyis nagyon hasonlít egy szivacsra. Az anyag azonban nagyon olcsó, és hidrofób anyagok lapjaira hidrofil pontok nyomtatásával hozható létre.
Az orvosok munkája minden bizonnyal sokkal könnyebb lenne, ha az orvosok bejuthatnának a páciens testébe, és meghatározhatnák fájdalmának vagy betegségének pontos okát. A képalkotó technológia gyakran túlságosan szemcsés, alacsony felbontású képeket eredményez, az MRI-készülékek pedig terjedelmesek és drágák. A vérben úszáshoz elég kicsi robotok feltalálásának köszönhetően az orvostudomány sokkal könnyebbé válhat. A kiberplazma egy bizonyos értelemben "élő" robot. A robot élő emlőssejtekből készült és glükózzal táplált érzékelőkkel van felszerelve.
Egy elefánt törzse több mint 40 000 izomból áll, és olyan mozgékony, mint emberi kéz. Sokoldalú kialakítása ihlette egy robotkar létrehozását. A német Festo cég kifejlesztette a Bionic Handling Assistant-t, egy olyan végtagot, amely egyesíti az emberi képességeket és a technológiai fejlődést. A négy fémkarmú robot mindent úgy tanul meg, mint egy embergyerek – próbálgatással. Folyamatosan próbálja megörökíteni a különféle tárgyakat, fokozatosan „megérti”, hogy a poliamidból készült „törzs” mely izmait kell mozgatnia.
Amikor a rendkívül gyors japán vonatok nagy sebességgel kilépnek az alagútból, fülsiketítő durranást keltenek a vonat orrának alakja miatt. Hiszen ezzel a sebességgel az alagútban lévő vonat sűrített levegő falat hoz létre maga előtt, ami lelassítja a vonatot és növeli az üzemanyag-fogyasztást. A madarak kiutat javasoltak ebből a problémából. A jégmadár áramvonalas csőrrel büszkélkedhet, amely megkönnyíti a halfogást. Csőrének hegyes formájának köszönhetően a madár fröccsenés nélkül tud belemerülni a vízbe. Eiji Nakatsu mérnök és ornitológus hasonló alakú orrot hozott létre egy vonaton, amely lehetővé teszi a légellenállás csökkentését. Emellett a bagolytollak kialakítását is kihasználta, hogy csökkentse a mozgó vonat zaját.
Ki mondta, hogy a robotoknak szilárdnak és fémből kell készülniük. Egy olasz kutatócsoport felfedezte a polip puha testének előnyeit a robotika számára: egy ilyen robot képes úszni, tárgyakat tartani és kúszni, emellett a "mechanikus polip" sokkal kevesebb számítási energiát használ a működéséhez. Ahelyett, hogy matematikailag kiszámítható módon mozogna, mint a szilárd gépek, a robotpolip képes zsugorodni, hullámozni és csavarni. Nincsenek merev végtagjai és rögzített ízületei, ami előny, hiszen egy ilyen robot képes alkalmazkodni a környezethez.
Kevesen tudják, hogy a rózsák képesek vezetni az elektromosságot. Magnus Berggren és kutatócsoportja Svédországban mikroszkopikus huzalok növényekbe ágyazásával tudta ezt elérni. Ez a módszer lehetővé tette a tudósoknak, hogy ellenőrizzék a rózsák élettanát, például megakadályozzák a virágok fagy előtti virágzását, vagy segítik őket abban, hogy ne hervadjanak el. Ezek a módosítások nem érintik a növények termését vagy magját. Habár állandó változás negatívan befolyásolhatja az ökoszisztémát, ez a találmány könnyen alkalmazható és eldobható.
Simasága és tartóssága miatt a cápabőr a fürdőruhától a cipőig szinte mindenhez használható. Arra azonban kevesen számítottak, hogy katétereket lehet belőle készíteni. Mikrobák - örök fejfájás bármely kórház számára. Tony Brennan mérnök felfedezte, hogy nincs tisztább a cápabőrnél, amelynek felületét apró fogak szegélyezik, amelyek megakadályozzák a nyálka, az algák és a kagylók megtapadását. És a cápa bőre megállítja a patogén baktériumokat, például az E. colit.
Extrém hibernálással egyes sivatagi mohák évtizedekkel azután képesek feltámadni, hogy elszáradtak és „elhaltak” a kitettség alatt. magas hőmérsékletek. De amint elkezd esni az eső, a növények újra bujak és zöldek lesznek. A tardigrádok, a mikroszkopikus méretű gerinctelenek szintén a Föld legösszetettebb állatai közé tartoznak. Bedobták őket tér, szélsőséges hőmérsékletnek (abszolút nulla és 150 Celsius fok), sugárzásnak kitéve és évekig víz nélkül tartva. Erre válaszul a tardigrádok "elsorvadtak" és összezsugorodtak, de újra feléledtek, amikor a környező körülmények ismét kedvezőek lettek. Ezen organizmusok tanulmányozásával a tudósok sokkal hosszabb ideig tudták megőrizni a vakcinákat, a DNS-t és az őssejteket.
A vízi lépegetők a felületi feszültség hatására járhatnak a vízen. A tudósok ezt az elvet ezekben a rovarokban meglesve olyan ultrakönnyű robotot építettek, amely képes ugrani a vízre. Ez a robot puha testű, és mindössze 68 milligrammot nyom. Bár a mérnökök már kifejlesztettek olyan robotokat, amelyek képesek a vízen járni, ez a találmány egyedülálló, mert a robot anélkül tud ugrani a víz felszínén, hogy belemerülne. A bolha lábának mozgását utánozza, és akár 14 centimétert is képes ugrani. Feltételezhető, hogy egy miniatűr bot hasznos lehet megfigyelési és mentési műveletekben.
A röntgensugárzással nehéz dolgozni, ezért a repülőtéri röntgenkészülékek olyan terjedelmesek. A tudósoknak azonban most sikerült lemásolniuk azt az elvet, amelyet a homárok szemében alkalmaznak. A homárok ahelyett, hogy lencseszerűen megtörnék a fényt, visszaverő hatáson keresztül érzékelik azt. Szemeiket lapos tükrökhöz hasonló négyzetek borítják, amelyek pontos szögben verik vissza a fényt, így bármilyen szögből képet alkotnak. Ez a terv hasznosnak bizonyult azoknak a csillagászoknak, akiknek olyan teleszkópokra volt szükségük, amelyek képesek fókuszálni az űr bizonyos régióiból származó röntgensugarakat.
Nagyon érdekes és. Csak csodálkozhatunk, milyen előrelátók voltak ezeknek az előrejelzéseknek a szerzői.
Megszoktuk, hogy a tudomány és a technika "csodáit" használjuk, és gyakran szem elől tévesztjük azt a tényt, hogy a természet jóval az első gőzmozdony vagy számítógép megjelenése előtt elkezdte használni ezek egy részét. Az új találmányok gyakran meglepnek és inspirálnak minket, de… mennyire újak valójában? Az állatok elavultnak tekintik őket. Íme tíz találmány, amelyek létrejöttét valószínűleg az embereknek tulajdonította. De az állatok előbb kapták meg őket.
Emlékszel, amikor közvetlenül leszállás előtt kinézel egy repülőgép ablakán, kis zászlók jelennek meg a szárnyakon? Megakadályozzák, hogy a gép lelassuljon.
A madaraknak ennek az okos technológiának saját változata van, speciálisan adaptált tollak formájában. A madártollak alapvetően elsődleges és másodlagos tollakra oszlanak, amelyek közül néhány a repülést segíti, míg mások csupán dekorációként szolgálnak.
De a madár szárnyának van egy része, amelyet szárnynak hívnak, vagy kiegészítő szárnyat (ahol lehet " hüvelykujj"). A madár irányítja ezeket a tollakat, kinyitva egy kis rést, amely segít stabilizálni a madarat, és elkerülni a leesést a lassú fel- vagy leszálláskor. A szépség!
A hajókat, tengeralattjárókat és tengeri eszközöket gyakran szonárral látják el a navigációhoz, az akadályok elkerüléséhez és a víz alatti célkövetéshez. A szonár egy bizonyos frekvenciájú hangkibocsátáson és a hanghullámok környezeti terjedésén alapul.
A hanghullámok visszaverődnek a szilárd tárgyakról, és visszatérnek az azokat kibocsátó szonárhoz. A szonár ezután információkat gyűjt a tárgyak alakjáról, méretéről és távolságáról. Ez különösen a katonaság számára hasznos, de a bálnák és a delfinek voltak az elsők, akik feltalálták a szonárt. Pontosabban a természet és az evolúció tette helyettük.
Ezek a csodálatos állatok 15 méteres távolságból is képesek különbséget tenni a legkisebb tárgyak között, szonárkészségeik segítségével. Nem kell nekik elektronikai eszköz hogy sugározzák frekvenciájukat az óceán felett. Úgy fejlődtek, hogy saját hangjukat és testreceptoraikat használják, és megtalálják az utat a tengeren.
Azt hitték, hogy az állatok egy állandóra alapozva "hangképet" hoznak létre az elméjükben Visszacsatolás, amely segít nekik a környezet térképének elkészítésében. A szonárjukat arra is használják, hogy ételt és barátokat találjanak.
A katonai szonár annyira hasonlít a bálna szonárhoz, hogy még ugyanazon a frekvencián is működik: 100 és 500 Hz között. Egyesek azt feltételezik, hogy ez lehet az oka a delfinek és bálnák tömeges átkelésének, mert sajátjuknak tekintik a katonaság jelzését.
A haditengerészet szonárját 235 dB-re hangolja, a bálnák pedig jellemzően 170 dB-es tartományban bocsátanak ki szonárjeleket. Talán a hangos jelzések zavarták meg az irányérzéket tengeri lényekés lerázta őket a kurzusról. Ennek ellenére elképesztő, hogy a bálnák hogyan használnak olyan hatásos dolgokat, amelyekre az emberek még mindig nem találtak helyettesítőt.
Apropó tengeri lények, víz alatti haverjaink szinte mindent felhasználtak saját túlélőképességük javítására. Jóval azelőtt, hogy az emberek feltalálták volna a gyertyákat, a sötétben világító matricákat és az éjszakai lámpákat, az óceán fenekén lévő halak már évszázadok óta izzanak.
A szentjánosbogarak, sőt bizonyos gombafajták a biolumineszcenciát is kihasználják. Ezen organizmusok mindegyike úgy fejlődött ki, hogy a sötétben világítson, olyan változatos okokból, mint a párok vonzása, a zsákmány vonzása, a ragadozók figyelmeztetése és a faj többi tagjával való kommunikáció.
Nagyon sok kutatást végeztek – és fognak is végezni – a biolumineszcencia biotechnológiában való megvalósítására, praktikus alkalmazások ban ben modern világ. Az aktív kémiai anyag - luciferin - rövid élettartamú a fényáram aktív állapotában. Sok cég próbálja megkerülni ezt a problémát, így a jövőben az utcai lámpák és az orvosi eljárások biolumineszcencián alapulhatnak.
A biolumineszcenciát az egyszerű kémiai reakció, amely magában foglalja a luciferint, egy enzimet és számos más, az egyes élőlényekre és növényekre jellemző kofaktort. Az emberek még mindig csak a port szippantják – de tanulni sosem késő!
A közelmúltban tudósok egy csoportja tanulmányozta foltos szalamandraés felfedezték, hogy ezeknek a pangolinoknak az embriói algákat tartalmaznak, amelyek kikelésükig élnek a baba szalamandra belsejében. Az algák túlélik a baba szalamandra embriók által termelt hulladékot. Cserébe az algák energiával és táplálékkal látják el a fejlődő gyíkbébiket.
Ezek a gyíkok alapvetően fotoszintézisben nőnek, ugyanazon a folyamaton, amelyet a fák levelei használnak a napfény energiává alakítására. Ugyancsak hasonló a fotovoltaikus cellák (napelemek) forgásához napfény az elektromosságba.
Természetesen sok hüllő a nap melegét is felhasználja, mivel hidegvérű, saját testhőmérsékletének és energiaszintjének fenntartásához. Úgy tűnik, ezek a pikkelyes lények megtaníthatnak nekünk valamit a megújuló energiáról.
Az emberek folyamatosan ki vannak téve az UV fénynek, de nem rendelkeznek azzal a természetes képességgel, hogy lássák azt. Ezért olyan könnyen megkapjuk leégés. Ma már vásárolhat olyan fénydetektorokat, amelyek az ultraibolya hullámokat már látható formába "átalakítják".
Normális esetben nem látjuk az ultraibolya fényt a szemünkben lévő fehérje mennyisége miatt. És mi a helyzet az állatokkal?
Az állat szemének szerkezete részben opszin fehérjékből áll. Egyes állatok egy vagy kétféle opszint találnak a szemükben, így kevesebb színt és típusú fényhullámot látnak, mint az emberek. Háromféle opszinunk van, amelyekkel a színek széles skáláját láthatjuk.
Egyes állatok, például a kaméleon szemében azonban több mint háromféle opszin található. Ezért a kaméleonok az emberek által látott színek mellett ultraibolya fénysugarakat is láthatnak. A kaméleon minden bizonnyal több részletet tud majd kideríteni a növényekről, tárgyakról és más állatokról, mint mi.
Ugyanakkor a kaméleonok ezt szabad szemmel teszik, anélkül, hogy eszközöket használnának. Sok más hüllő, rovar, madár és vízimadarak is láthatják az ultraibolya fényt.
A mezőgazdaság, a különféle növények termesztése talán nem tűnik a legfejlettebb technológiai folyamatnak. Az emberi történelem mércéje szerint azonban ez még viszonylag új folyamat. Elég csak emlékezni arra, hogy milyen szinten volt tömegtermelésés az élelmiszerkészletek mennyisége 50 évvel ezelőtt, hogy meggondolja magát.
A hangyák azonban már jóval több mint 50 éve termesztenek. Szeretnek táplálkozni a ragacsos, cukros váladékkal, amelyet a levéltetvek a növények elfogyasztása után választanak ki.
Ezért a hangyák nagy erőfeszítéseket tesznek, hogy a hangyakolóniát ellássák ezzel a „méhészettel”, megakadályozva, hogy a levéltetvek túl távol kerüljenek a kolóniától. A hangyák leharapják a levéltetvek szárnyait, és olyan vegyszereket bocsátanak ki, amelyek lassítják a szárnyak növekedését. Hitvány!
És ha ez még nem elég, a hangyák nemrég megtanulták, hogy a levéltetvek csoportjait hangyák nyomvonalaival vegyék körül, amelyeket általában a kolónia területeinek megjelölésére használnak. Úgy tűnik, ezek az ösvények lelassítják a levéltetveket, és megakadályozzák, hogy elhagyják helyüket, így a hangyák megbízhatóan hozzáférhetnek kedvenc édes táplálékforrásukhoz.
Csakúgy, mint az emberek által tartott haszonállatok, a levéltetvek is előnyösek. A kémiai nyomok elriasztják a ragadozókat, mint pl katicabogarak- levéltetveket eszik. A rabszolga levéltetvek a hangyáknak köszönhetően legalább védettek ezektől a nagy, félelmetes, foltos bogaraktól.
Ha valaha is töltött időt hangszigetelt szobában, valószínűleg élvezte a csendet. A szigetelő rétegek, nedvszívó anyagok és hasonlók kombinációja olyan légkört teremt, amelyben az idegen hang szinte hallhatatlan.
Sok éven át a baglyok kevésbé békés okokból használták ezeket a tulajdonságokat. Ahhoz, hogy halálos pontossággal lecsaphassanak és megragadhassák gyanútlan zsákmányukat, a baglyoknak teljesen csendben kell lenniük, mert a rágcsálók, amelyekkel táplálkoznak, hihetetlenül érzékeny hallásúak.
Például a fülesbagoly tollai olyan puhák és kicsik, hogy nedves időben is vadászni engedik, mivel átitatják őket a víz és a hideg. Ez tökéletesen szigeteli a bagoly testét, amely a sötétben utolér egy kisemlőst, és éles karmokkal megragadja. Az egyetlen hang az áldozat nyikorgása lesz.
A tollak kialakítása lehetővé teszi ennek elérését. Apró osztások és rostok választják el a légáramlást a szárnyaktól. Ez megakadályozza a légellenállás okozta durva hangokat, például a szárnycsapkodást.
Amikor a tudósok klónozták Dolly bárányt, világossá vált, hogy ez az új és furcsa folyamat sokáig megmarad az embereknél. De tényleg olyan új? Kérjünk meg egy tengeri csillagot.
A tengeri csillag ivartalanul szaporodott anélkül különleges munka, még akkor, amikor még senki sem hallott a klónozásról. Továbbá, tengeri csillag hogy a klónok tovább és egészségesebben élnek, mint egy ivarosan szaporodó tengeri csillag.
Nyilvánvaló, hogy a klónozás jól illeszkedik ezekhez a lényekhez. Ezen kívül, ha egy tengeri csillag letépi a végtagjait, vagy akár félbe is törik, a lény egyszerűen visszanő egy végtagot, és szükség esetén regenerálódik. Egyes fajok még egy levágott végtag egy részéből is képesek új testet előállítani.
A Starfish nyilvánvalóan szakértő a klónozásban. Talán jobban meg kellene néznünk őket?
A madarak vonulása továbbra is nagy rejtély a tudósok számára. Sokféle magyarázat létezik arra, hogy a madarak honnan tudják, hol repülnek – a Nap helyzete, a csillagtérkép, a szaglás, a Föld mágneses tere, emlékezés egy korábbi utazás nyomaira...
De egyikük sem magyarázza meg teljesen, hogy a madarak hogyan jutnak el ilyen sikeresen és rendszeresen távoli célpontokra, néha a legzordabb körülmények között és az útvonalak teljes tudatlanságában. A feltételezések szerint egy kis madár agyába épített GPS technológiát használnak - ami messze meghaladja az emberi képességeket.
A mágneses tér elmélete tűnik a legvalószínűbbnek, mivel a rókák vadászat közben is jól eligazodnak a Föld mágneses terén. Ha más állatok megértik mágneses mezők, akkor madarak, érdemes hinni, lehet. Egy ilyen beépített iránytű.
Egy közönséges házimacska sokoldalúságában feltűnő. Szükség esetén kinyújthatja vagy elrejtheti karmait, élesen vagy puhán hagyhatja, hogy ne sértse meg magát mosás közben. A karmokat vissza lehet helyezni a puha párnákra, hogy a gazdi vagy a cica megsérülhessen anélkül, hogy kárt tenne.
Nem ez inspirálta az embereket a tollkések megalkotására?
MAOU Ilyinskaya másodlagos általános iskola
Tudomány Napja
"A természet által ihletett találmányok".
Készítette:
tanár Általános Iskola
Tkacheva Veronika Anatoljevna
2016. március
tanórán kívüli tevékenység 4. osztályban
„A TERMÉSZET ÁLTAL JAVASOLT TALÁLMÁNYOK”.
Cél:
Alkotó tevékenységre képes személyiség kialakítása;
Minden típusú beszédtevékenység kialakítása és fejlesztése (hallgatás, beszéd, különböző fajtákújramondás);
Kommunikációs és csapatmunka készség fejlesztése.
Feladatok:
A tanulók általános látókörének szélesítése
Feltételeket teremteni a kommunikációs készségek fejlesztéséhez különféle tevékenységekkel;
Párkapcsolati kultúra kialakulásának elősegítése párban, csoportban végzett munka során.
(1. DIA) Évezredekkel a találmányok szabadalmának első „leszámolása” előtt az emberek egyfajta plágiummal foglalkoztak. Korunkban a találmányokat és felfedezéseket 89 osztályba sorolják, amelyek a technológia és a gyártás minden területét lefedik. A természet „szabadalmi könyvtárában” pedig mindegyikre vonatkoznak „találmányok”.
(2. DIA) A bionika a természet bölcs törvényeinek tudatos utánzása.
Az ember mindent megtanult, amije van, sok eredeti és szokatlan ötletet kölcsönzött a természettől. Alkotásait maximális hatékonysággal készítette. Kifogástalan pontosság és erőforrás-takarékosság jellemzi őket.
(3-5. DIA) Tanulj a természettől
A bojtorján tövisek hatására a tépőzárat kabátokra, cipőkre és sok más termékre hozták létre.. A bojtorján és a rögzítőelem - "Tépőzáras" ugyanazon az elven működik.
A szélmalmok a rovarszárnyak elvén alapulnak.
Nézve, hogyan szövi a pók hálót, az ember megtanult hálót készíteni. A Trobriand-szigetek lakói pedig ma is horgászfelszerelésként használják az óriási erdei pókok hálóját.
Az emberek lesként alkalmazták az állatoktól a vadászat ilyen módszerét. A legtöbb híres ragadozó szárazföldi flóra - a Vénusz légycsapója javasolta a csapda ötletét.
A ragacsos hal adta az ötletet a ragasztó feltalálásához. Az első papírt a kínaiak készítették tuja fából a fali darazsak megfigyelése során. Fát rágtak, fészkük építésére alkalmas anyaggá dolgozták fel.
Sok állat rendelkezik természettel elképesztő képességekés lehetőségeket. Tanulmányozni őket egyedi tulajdonságok században lehetővé tette a tudományos és technológiai fejlődésnek, hogy éles ugrást tegyen előre. Ezen állatok szervezetei nagy pontosságú műszerek, eszközök és technológiák modelljeként szolgáltak. A természet találmányainak, elképzeléseinek az ember általi kölcsönvételét és felhasználását bionikának nevezik.
Régi hagyomány folytatása
(6-10. DIA) Ezeknek a rendszereknek a termeszhalmokban való működési elvét veszik alapul a sokemeletes épületek szellőztetésénél. Modellként szolgáltak bevásárló központ Eastgate Zimbabwéban. Negyven fokos melegben is hűvös.
Jacques-Yves Cousteau-t az ihlette a búvárfelszerelés megalkotásához, amikor megfigyelt egy hibát, amely légbuborékot húzott a vízbe.
A pecsét fülének eszköze a hidrofon feltalálásának ötletét sugallta. A gyorsan mozgó halak tanulmányozása lendületet adott a tengeri és folyami hajók mozgása során fellépő vízturbulencia elleni küzdelemnek, és növelte sebességüket.
A lótuszleveleken végzett kutatásoknak köszönhetően öntisztító bevonatokat hoztak létre. A természet késztetésére ejtőernyők és sárkányrepülők készültek. Szitakötők adták a helikopter ötletét.
Jelenlegi csörgőkígyó …
(12-13. DIA) A kígyót egy csodálatos szervvel látják el, melynek segítségével látja a termikus (infravörös) sugarakat. A fején lévő két gödör elképesztő éberséget biztosít éjszaka. A kígyó 200 méteres távolságból képes meglátni a nercből kimászó mezei egeret és elkapni. Egy melegvérű állat különös portréját nézve ezredfok eltérést észlel! A kígyónak ezt a képességét az emberek orvosi eszközök és éjjellátó eszközök készítésekor használták fel. A "szerpentin módszer" pontosságának tízezrelékre növelésével a tudósok elképesztő hőképes diagnosztikát hoztak létre. Az ultraérzékeny berendezések számítógéppel feldolgozott képei mindent megmutatnak, ami több kilométeren keresztül a föld belsejében van. Diagnosztizálhat épületeket és építményeket. Házak, hidak, utak, csővezetékek alatt jól láthatóak a földkéreg, a karsztüregek és a talajvíz áramlási hibái. Tudva róluk korábban, az építők megkerülték volna ezeket a holt helyeket építmények miatt, és nem lettek volna „titokzatos” épületomlások.
érdekes hal- periofthalmus - Ázsia, Afrika és Polinézia partjain él. Szeme periszkópként működik: a víz alá vagy a sárba bújva kiemeli őket a vízből, és a zsákmány után kutat.
A feltalálók kudarcot vallanak...
Az ember által alkotott legtökéletesebb mechanizmusok gyakran nem hasonlíthatók össze az élőlények biológiai csodaeszközeivel. Sok sikerük még mindig távoli álma az embernek. A tudósok csak a természetes nanostruktúrákat próbálják "lemásolni" és optikai hullámvezetőként és fényleválasztóként használni.
A web a Kevlar - golyóálló "bőr" prototípusaként szolgált. A tudomány és a mérnöki tudományok soha nem voltak képesek lemásolni és lépést tartani az időjárás és kataklizmák előrejelzésére képes „élő műszerek” szuperérzékenységének ajándékával.
Mint tudják, senki sem tudja megjósolni az egyik legnagyobb katasztrófa - a földrengések - idejét. Néhány babahal azonban érzékeny a szeizmikus folyamatokra. 5-7 órával a földrengés előtt elkezdenek vadul rohanni az akvárium körül. A Föld szeizmikus területein életek ezreit mentették meg. Sok állatnak megvan az az ajándéka, hogy hosszú távú időjárás-előrejelzést jósol, hetekre és hónapokra előre. Ők „tudják”, mi lesz az árvíz, és hol esnek az árvízi zónába, száraz lesz-e vagy csapadékos a nyár, milyen fagyokra lehet számítani télen.
Megtekintésük lehetővé teszi számos baj és szerencsétlenség elkerülését. A közönséges aranyhalak pontosabbak, mint a legjobb vegyi eszközök a vízben lévő szennyeződések kimutatásában. Észreveszik a jelenlétet mérgező anyagok akár 10-szer hígított, tisztított szennyvízben is. Tanulmány morfológiai jellemzők Az élő szervezetek új ötleteket adnak a tudósoknak a műszaki tervezéshez. Valóban, a természet titkai kimeríthetetlenek.
Szinte minden, amit az ember feltalált, már létezett a természetben. A szitakötő a helikopter előtt volt, a halak a tengeralattjárók előtt, a pókhálók minden anyag előtt, a szárak és a fák pedig a felhőkarcolók előtt. Ma elmondjuk, hogyan és mit tanult az ember a természettől.
Ússz, mint a hal
Malcolm McIver felfedező és robotja
A tengeri állatok számos találmányra inspirálták az embereket. Áramvonalas formájuk prototípusként szolgált hajók, tengeralattjárók és atombombák létrehozásához.
A kis pikkelyekkel borított cápabőr lett az alapja a repülőgépek, hajók és szélerőmű-lapátok energiatakarékos bevonatainak kifejlesztésének. A német fejlesztő tudósok számításai szerint, ha letakarja a repülőgépet és tengeri hajók Ezzel az anyaggal, egy speciális festékkel, amely csökkenti az áramlási ellenállást, akár 4,5 millió tonna üzemanyagot takaríthat meg a repülések során, és körülbelül 2000 tonnát évente tengeri utakon.
A Harvard Egyetem tudósai most a makócápa bőrét próbálják 3D-s nyomtatással újrateremteni, végső céljuk egy csúcstechnológiás búvárruha elkészítése, amely csökkenti a vízállóságot.
Egy másik modern know-how: egy fekete késhalra emlékeztető felderítő robot, amely az Amazonas fenekén él. Az amerikai mérnökök által kifejlesztett robot a kés markolatából kölcsönözte azt az egyedülálló képességet, hogy teljes sötétségben navigáljon. Malcolm McIver kutató érzékszervi és meghajtó rendszerek ezek a halak sok éven át. Megállapította, hogy a tájékozódáshoz a késkészítő egy speciális szerv által létrehozott gyenge elektromos impulzust küld, a mozgáshoz pedig egy hosszú alsó úszóval hullámzó mozdulatokat végez. Mindkét tulajdonságot "ajándékba" adták új robotbúvároknak, amelyek nehezen hozzáférhető és gyengén megvilágított helyeken, például elsüllyedt hajókon is képesek lesznek felderíteni.
A szokatlan formájú, trópusi, sárga foltos bokszhal ihlette a Mercedes-Benzt a Bionic Car megalkotására, amely egy hal alakját utánozza, és amelynek köszönhetően nagy hatékonysággal mozog.
Repülj, mint a madár
A madarak, lepkék, szitakötők és más rovarok régóta inspirálják az embereket, hogy különféle repülőgép. A repülés egyik úttörője - Leonardo da Vinci vázolta a madarak repülését különböző fajtákés denevérekés megpróbálták újraalkotni a mozgásmódjukat. 1487-ben kifejlesztette az ornitopert, a madárrepülésen alapuló repülő gépet. A da Vinci másik ötlete a behúzható lépcsők, amelyek prototípusa egy swift lábai. És bár a da Vinci által feltalált gépek soha nem repültek, a természettől kölcsönzött ötleteket végül más repülőgép-feltalálók is megtestesítették.
Például a szitakötő lett a helikopter prototípusa. Mint egy rovar, az autó előzetes felfutás nélkül felszáll egy helyről, „lelóg” a levegőben, és futás nélkül landol. Csodálatos repülési képességei különösen Igor Sikorsky feltalálót inspirálták. Az egyik helikoptere majdnem pontos másolata szitakötők: a tudós rendelkezésére állt 2000, számítógép által generált szitakötő manőver a levegőben.
Jelenleg a francia mérnökök igyekeznek a repülőgép szárnyának kialakítását a lehető legközelebb hozni a nagytestű ragadozómadarak szárnyaihoz. "Ez kis sebességnél növeli a repülőgép emelőképességét, csökkenti a légellenállást, a repülési energiaköltségeket, és esetleg még a zajszintet is, ami befolyásolja az áramlások turbulenciájának szintjét" - magyarázza Braza Marianna fejlesztő, aki bemutatta az új szárnyat. év. Az egyik know-how a vékony lemezek voltak, amelyek vibrálnak és csökkentik a turbulenciát - a madarakban ezt a feladatot a szárnyak hátsó szélén található kis tollak látják el.
nézd meg, hogy a macska
A jobb oldali képen: Percy Shaw és kollégája
Az ember macskáktól és baglyoktól tanult meg látni a sötétben. Látásuk alapelveit az éjjellátó készülékek fejlesztése során használták fel.
A macskaszemek egy másik találmány – egy reflektor – alapját képezték. Az angol Percy Shaw találta ki, amikor egy sötét úton meglátta autója fényszóróinak visszaverődését egy macska szemében. találmány" macskaszem” 1934-ben szabadalmaztatták, és hamarosan megjelent Nagy-Britannia útjain, növelve azok biztonságát.
Elkapja az ultrahangot, mint egy denevér
A denevérek segítettek a tudósoknak felfedezni az echolokációt – egy módot, amellyel a visszavert hullám visszatérésének késleltetése alapján meghatározzák egy tárgy helyzetét a térben. A felfedező Lazzaro Spallanzani olasz természettudós és fizikus volt: a 18. század végén egy sötét szobában figyelte a denevérek mozgását, és észrevette, hogy ezek az állatok tökéletesen tájékozódnak. A kísérlet során több egyedet megvakított, és megállapította, hogy azok repülnek, mint a látók. Kolléga tapasztalata után, aki a denevérek fülét viasszal takarta be, és kijelentette, hogy minden tárgyba belebotlik, nyilvánvalóvá vált, hogy ezeket az állatokat a hallás vezérli. Ez a tudás csak a 20. században jött jól, amikor az ultrahangról ismertté vált. A tudósok számos műszert készítettek, köztük a víz alatti objektumok és a tengerfenék szonárját. Nem csak echolokációra képesek a denevérek, de bálnák és delfinek, kisebb részben egyes madarak (guajaros, salangan), cickányok és a madagaszkári tenrec sündisznó is.
Nemrég a Southamptoni Egyetem brit mérnökei bemutattak egy új típusú radart, amely segít a síelők kiszabadításában a lavinákból és a bányászok föld alatti törmelékéből. A projekt szerzője, Timothy Leaton találta ki ezt az eszközt, meglepve a delfinek szuperképességével: az általuk kibocsátott impulzusoknak köszönhetően a sáros vízben is navigálnak, és összetéveszthetetlenül táplálékot keresnek.
Változtasd meg a színt, mint egy kaméleon
Sok állat képes megváltoztatni a színét és összeolvadni környezet. Ezt a képességet az álcázás alkotói kölcsönözték. Ezen a területen a fejlesztések folyamatban vannak. Például 2014 januárjában a Harvard Egyetem amerikai tudósai arról számoltak be, hogy tanulmányozzák a tintahal színváltoztató képességét, ami reményeik szerint segít majd a katonák védőruházatának fejlesztésében.
Később a houstoni és illinoisi egyetem tudósaiból álló csapat olyan anyagot mutatott be, amely elemzi a környezetet, és automatikusan megváltoztatja saját színét, igazodva a háttér színéhez. A fejlődés forrása a lábasfejűek voltak: polip, tintahal és tintahal.
Ragaszkodj, mint egy gekkó
A gekkó "ragadós" mancsai képezték a Stanford Egyetem tudósai által szerzett know-how alapját. Speciális tapadókorongos kesztyűt találtak ki, amiben bárki fel tud mászni egy függőleges falra. A szilikon tapadókorongokat, akár a gekkó mancsát, több ezer szőr borítja, és az intermolekuláris vonzásnak (van der Waals erők) köszönhetően az anyag úgy tűnik, a felülethez tapad. A tesztek idén zajlottak, és egy Pókember-film forgatásához hasonlítottak.
Ragaszkodj, mint a bojtorján
A kis horgokkal ellátott bojtorján a tépőzáras textilrögzítő prototípusa lett. Georges de Mistral svájci természettudós és mérnök találta fel, amikor 1948-ban egy hegyi séta után kutyáját tisztította meg a bojtorjántól, és azon töprengett, miért olyan nehéz ezeket a növényi gyümölcsöket leválasztani a gyapjúról.
Ragaszkodj, mint a kagyló
Szőj hálót, mint egy pók
A pókszál szokatlanul erős: ötször akkora, mint az acél. A tudósok számításai szerint akár egy utasszállítót is meg tudna állítani, ha ceruzavastagságú lenne. Nem meglepő, hogy az emberek régóta próbálják újra létrehozni a pókszálat. És végül sikerült ugyanolyan erős anyagokat előállítaniuk, mint például a poliakrilnitril. A tudósok azonban ennél is tovább mentek: a Utah-i Egyetemen pókgéneket adtak egy kecske DNS-éhez, ennek eredményeként a hálót ki lehet szűrni a tejből. 2011-ben a holland tudósok még ennél is tovább próbáltak menni: mesterséges bőrt kombináltak génmódosított kecsketejből nyert szövedékkel, és létrehoztak egy golyóálló anyagot: a tesztek során 5,56-os kaliberű golyókat taszított. Terveik szerint az emberi bőrbe ültetik be a hálót, de egyelőre semmit sem tudni a Pókember megjelenéséről.
Legyen könnyű, mint a szentjánosbogarak
A közelmúltban koreai mérnökök tanulmányozták a szentjánosbogarak hasának nanoszerkezetét, és ennek alapján ultrafényes és hatékonyabb LED-eket készítettek a LED felületének mikroszerkezetének megváltoztatásával, átlátszóságának növelésével. Arról, hogy a szentjánosbogarak és más világító állatok tulajdonságait továbbra is használják,.
Évezredekkel a találmányok szabadalmának első „leszámolása” előtt az emberek egyfajta plágiummal foglalkoztak. Korunkban a találmányokat és felfedezéseket 89 osztályba sorolják, amelyek a technológia és a gyártás minden területét lefedik. A természet „szabadalmi könyvtárában” pedig mindegyikre vonatkoznak „találmányok”.
Tanulj a természettől
A bojtorján és a tépőzáras ugyanazon az elven működik
Az ember mindent megtanult, amije van, sok eredeti és szokatlan ötletet kölcsönzött a természettől. Alkotásait maximális hatékonysággal készítette. Kifogástalan pontosság és erőforrás-takarékosság jellemzi őket. A szélmalmok a rovarszárnyak elvén alapulnak. Nézve, hogyan szövi a pók hálót, az ember megtanult hálót készíteni. A Trobriand-szigetek lakói pedig ma is horgászfelszerelésként használják az óriási erdei pókok hálóját.
Az emberek lesként alkalmazták az állatoktól a vadászat ilyen módszerét. A szárazföldi flóra leghíresebb ragadozója - a Vénusz légycsapda javasolta a csapda ötletét. A görög amforákat tojás alakúra készítették, és az első ütő kosok pontosan reprodukálták a juhok homlokát. A ragacsos hal adta az ötletet a ragasztó feltalálásához. Az első papírt a kínaiak készítették tuja fából a fali darazsak megfigyelése során. Fát rágtak, fészkük építésére alkalmas anyaggá dolgozták fel.
Sok állatot a természet csodálatos képességekkel és képességekkel ruház fel. Egyedülálló tulajdonságaik tanulmányozása lehetővé tette, hogy a huszadik században a tudományos és technológiai fejlődés éles ugrást tegyen előre. Ezen állatok szervezetei nagy pontosságú műszerek, eszközök és technológiák modelljeként szolgáltak. A természet találmányainak, elképzeléseinek az ember általi kölcsönvételét és felhasználását bionikának nevezik.
Régi hagyomány folytatása
Jacques Yves Cousteau és búvárfelszerelése
A bionika a természet bölcs törvényeinek tudatos utánzása. Ezeknek a rendszereknek a termeszhalmokban való működési elvét veszik alapul a sokemeletes épületek szellőztetésénél. Modellként szolgáltak a zimbabwei Eastgate bevásárlóközponthoz. Negyven fokos melegben is hűvös. A poloska nyálmirigye a belső égésű motorok tervezésének alapja lett. Csak kitin részeit sokszorosára megnagyobbították és fémre cserélték.
Jacques-Yves Cousteau-t az ihlette a búvárfelszerelés megalkotásához, amikor megfigyelt egy hibát, amely légbuborékot húzott a vízbe. A bojtorján tövisek hatására a tépőzárat kabátokra, cipőkre és sok más termékre hozták létre. A csimpánzokon végzett megfigyelések számos dolgot feltártak orvosi növényekés alkalmazza azokat az emberek kezelésében. Bifokális szemüvegünk egy négyszemű hal szemének működését utánozza. Végül is ez a hal a szem messzelátó felső részét használja a levegőben való megfigyeléshez, az alsó, rövidlátó részt pedig a vízben.
A pecsét fülének eszköze a hidrofon feltalálásának ötletét sugallta. A gyorsan mozgó halak tanulmányozása lendületet adott a tengeri és folyami hajók mozgása során fellépő vízturbulencia elleni küzdelemnek, és növelte sebességüket. A tintahalak sugármozgásának módszere nem maradt észrevétlen - a hajókon megjelentek az ezt a jelenséget lemásoló mechanikus vízágyúk. A tengerészeket gyakran megmentő automatikus időjárás-előrejelző a medúza „infrafülére” épül. Kiderült, hogy a denevér echolocatoroknak holografikus képe van, háromdimenziós képe!
A lótuszleveleken végzett kutatásoknak köszönhetően öntisztító bevonatokat hoztak létre. Az orvosbiológiai készítményeket a holoturiánok (tengeri uborka) héjának elrendezésének elve alapján hozták létre. Az orvosi fecskendők egy méh vagy darázs csípését másolják. A bombázóbogár egy bináris fegyver ötletével állt elő: két ártalmatlan kémiai vegyület külön-külön reagálva kémiai harci szert állít elő. Az állati fogak tanulmányozása önélező eszközök létrehozásához vezetett. A természet késztetésére ejtőernyők és sárkányrepülők készültek. Szitakötők adták a helikopter ötletét.
gekkó balekok és leveli békák lehetővé teszi, hogy függőleges felületeken futhassanak. Idővel lebomlik, szigetelő és csomagolóanyag a természetes hulladékfeldolgozás elve alapján laskagomba segítségével jött létre. A víztisztító szűrők a sejtmembránokban található aquaparin fehérjét fogják használni. Még az amerikai rover is lemásolja a hátrafelé mozgásra képes rákok hatásmechanizmusát.
Csörgőkígyó és béka ajándékok
A kígyót egy csodálatos szervvel látják el, melynek segítségével látja a termikus (infravörös) sugarakat. A fején lévő két gödör elképesztő éberséget biztosít éjszaka. A kígyó 200 méteres távolságból képes meglátni a nercből kimászó mezei egeret és elkapni. Egy melegvérű állat különös portréját nézve ezredfok eltérést észlel! A kígyónak ezt a képességét az emberek orvosi eszközök és éjjellátó eszközök készítésekor használták fel. A "szerpentin módszer" pontosságának tízezrelékre növelésével a tudósok elképesztő hőképes diagnosztikát hoztak létre. Az ultraérzékeny berendezések számítógéppel feldolgozott képei mindent megmutatnak, ami több kilométeren keresztül a föld belsejében van. Diagnosztizálhat épületeket és építményeket. Házak, hidak, utak, csővezetékek alatt jól láthatóak a földkéreg, a karsztüregek és a talajvíz áramlási hibái. Tudva róluk korábban, az építők megkerülték volna ezeket a holt helyeket építmények miatt, és nem lettek volna „titokzatos” épületomlások.
A közönséges béka mesterien fogja a nyelvével szúnyogokat és szúnyogokat. Tanulmányok kimutatták, hogy van egy speciális "riasztórendszere", amely lehetővé teszi, hogy külön információkat kapjon a rovar alakjáról, a távolságról és a kép tisztaságáról. A béka gyorsan és pontosan meghatározza a repülő törpe helyzetét az űrben. A nyelv villámgyorsan kirepül – és a zsákmány a gyomorban köt ki. A kép külön látásmódjának béka elvét az 1970-es években alkalmazták a kézírásos szövegek olvasására szolgáló elektronikus gépekben. A gép "agyának" egyik csomópontja követte a jelek alakját, a második - kontrasztjuk miatt. Ugyanez az elv a modern szkennerek működésének alapja.
repülj előre
Tehát az általunk gyűlölt légy két követendő ötletet adott a tudomány plagizálóinak. Szervei - kötőfékek - működési elve alapján, amelynek rendeltetését a kutatók évtizedekig nem tudták megérteni, a mérnökök elkészítették a legfontosabb eszközt - egy rezgő giroszkópot. Rendkívül érzékeny, és azonnal rögzíti a szuperszonikus repülőgépek helyzetének változásait az űrben, és nélkülözhetetlenné vált a repülésben.
Egy másik ötlet a légy csiszolt szemeiből fakadt, amelyek egy speciális hálós képernyőből állnak. Szerkezetük lehetővé teszi, hogy a rovar ne egy, hanem sok képet lásson egy tárgyról. Mozgás közben a megfigyelt tárgy átmegy egyik képről a másikra, ami nagy pontossággal teszi lehetővé mozgásának sebességének meghatározását. A biológusok tanulmányozták a légyszem elvét, a mérnökök pedig új eszközt készítettek. "A légy szeme"-nek hívták. Segítségével a navigációs szolgáltatások és a repülőterek határozzák meg a modern repülőgépek repülési sebességét.
Feltalálói kudarcok
Az ember által alkotott legtökéletesebb mechanizmusok gyakran nem hasonlíthatók össze az élőlények biológiai csodaeszközeivel. Sok sikerük még mindig távoli álma az embernek. A tudósok csak a természetes nanostruktúrákat próbálják "lemásolni" és optikai hullámvezetőként és fényleválasztóként használni. A web a Kevlar - golyóálló "bőr" prototípusaként szolgált. A tudomány és a mérnöki tudományok soha nem voltak képesek lemásolni és lépést tartani az időjárás és kataklizmák előrejelzésére képes „élő műszerek” szuperérzékenységének ajándékával.
Mint tudják, senki sem tudja megjósolni az egyik legnagyobb katasztrófa - a földrengések - idejét. Néhány babahal azonban érzékeny a szeizmikus folyamatokra. 5-7 órával a földrengés előtt elkezdenek vadul rohanni az akvárium körül. A Föld szeizmikus területein életek ezreit mentették meg. Sok állatnak megvan az az ajándéka, hogy hosszú távú időjárás-előrejelzést jósol, hetekre és hónapokra előre. Ők „tudják”, mi lesz az árvíz, és hol esnek az árvízi zónába, száraz lesz-e vagy csapadékos a nyár, milyen fagyokra lehet számítani télen. Megtekintésük lehetővé teszi számos baj és szerencsétlenség elkerülését. A közönséges aranyhalak pontosabbak, mint a legjobb vegyi eszközök a vízben lévő szennyeződések kimutatásában. 10-szer hígított, tisztított szennyvízben is észlelik a mérgező anyagok jelenlétét. Az élő szervezetek morfológiai jellemzőinek tanulmányozása új ötleteket ad a tudósoknak a műszaki tervezéshez. Valóban, a természet titkai kimeríthetetlenek.
