Dešifriranje narave…: Epizoda 1

Mi, sedanja mladina, zelo dobro poznamo vrsto sodobne tehnologije, ki je danes prisotna. Industrializacija in globalizacija sta nam ta sodobni svet podarila. Z širokim spektrom rešitev sodobne tehnologije se nič ne zdi zunaj meja možnosti. Začeli smo spoznati potencial našega dotika z enim prstom, ki nam lahko prinese informacije iz katerega koli kotička sveta, robot dela za nas in kaj ne. Po podatkih svetovne banke je bilo tudi na medicinskem področju sorazmerno naraščanje povprečne življenjske dobe, ki se je z 55,35 leta v letu 1980 povečala na 68,56 leta 2016. Zaznavanje in vpliv različnih bolezni se je z leti postopoma spreminjal.

Za vse in vse obstaja temnejša stran, ki jo pogosto pozabimo opazovati. Ljudje, ki smo temeljni razlog za vse te tehnološke napredke, ponavadi zanemarimo dejstvo, da naš ta čudovit dom ni samo za danes, ampak tudi za jutri. Še naprej se razvijamo in izboljšujemo, ne da bi odgovorili na vprašanje velikega pomena; ali želimo biti zajedavci, ki so okužili naravo? Z domom za trajnostni razvoj moramo vzpostaviti simbiotični odnos.

"Poglejte globoko v naravo in takrat boste razumeli vse bolje", je dejal veliki znanstvenik Albert Einstein. Narava, ki se je skozi naravne selekcije razvijala v milijonih let, nam pomaga. Razvila se je v trajnostno družbo. Navdih iz narave nam lahko pomaga pri oblikovanju učinkovitih in zanesljivih sistemov. Biomimetics temelji na tej ideji, da noben model ne more biti boljši od narave. Biomimetics uporablja naravo kot končni model, standard in svetovalca. To spoznanje je privedlo do številnih raziskav na tem področju.

Ali smo že prej poznali biomimetike? Smo imeli realizacijo? Da, imeli smo. V vsakdanjem življenju smo ga pogosto uporabljali brez našega znanja. Izhajajoč iz oblik lopatice in sekire, navdihnjenih iz ostrih zob nekaterih živali, do Leonardo Da Vincijeve "leteče ptice", ki jo navdihujejo ptice, in želva generala Yi Sun-sin-a, bojna ladja, zasnovana po želvi, smo bili izpostavljeni okusu biomimetiki.

Nekateri spektakularni izumi preteklosti so sčasoma spremenili običajne artefakte. Eden takšnih izumov je letalo, ki so ga izumili bratje Wright, ki ga navdihujejo krila letečih ptic. Velcro, ki je danes zasedel svoje mesto kjer koli in povsod, se je rodil tudi iz človeka, ki se je po sprehodu po gozdu spraševal o semenu burdocka na svojem plašču in psu. Ali torej prvič vidimo biomimetike?

Ta moderna doba je priča številnim raziskavam biomimetike, toda kje najdemo uporabo biomimetike. Ena izmed glavnih raziskovalnih tem v biomimetiki je črpanje navdiha, kako živali nadzorujejo svoje telo in čutne sisteme. To je privedlo do povečanja števila inovacij, ki so bile izvedene z uporabo biomimetike v robotiki in nadzoru. Kaj še mislite, da je raziskovalce zanimalo? Vizija v naravnih organizmih, posebne značilnosti kolagena - beljakovine, ki jo najdemo v koži in drugih vezivnih tkivih, lastnosti mišic in kaj ne. Navdih za ogromno stvari okoli nas, smo ljudje inovirali na področju materialov, polimerov itd.

Jegulja

Ena izmed zadnjih raziskav na področju biomimetike je jegulja, bot, ki jo je navdihnila jegulja. Razvija jo Caleb Christianson, podiplomski študent na kalifornijski univerzi v San Diegu. Razvija se za pomoč pri preučevanju podvodnih organizmov brez motenja njegovega ekosistema. Bot, razvit z umetnimi mišicami, je transparenten, kar mu omogoča, da se zlije z okolico. Pasivno kamuflira, kar preprečuje, da bi se organizmi zmrznili.

Nedavni izum, ki ga je navdihnil madagaskarski kometni molj (divji svileni molj), je bil ugotovljen z ogromnim potencialom, da bi lahko nemudoma vplival na področje biomedicine. Pri raziskovanju optičnih lastnosti svile moljev smo ugotovili, da ima izjemne zmogljivosti za odboj sončne svetlobe ter za prenos optičnih slik in signalov. Raziskovalci Columbia Engineering so razvili metodo za predenje umetnih vlaken, ki posnemajo lastnosti svile. To je odprlo novo pot pri raziskovanju biokompatibilnih materialov za prenos optičnih in slikovnih signalov v biomedicinskih aplikacijah.

Skeniranje elektronskih mikrografov umetnih vlaken, ki posnemajo optične lastnosti vlaken iz kokosovega mola. Zgornja vrstica: Prečni in vzdolžni prerez sintetiziranega vlakna iz regenerirane svile, ki vsebuje visoko gostoto nitastih zračnih praznin. Spodnja vrstica: Ustrezne slike vlakna PVDF (polivinililiden difluorid), ki vsebuje visoko gostoto nitastih praznin.

V enem od raziskovalnih laboratorijev za biomimetiko, laboratorij za sistem biomimetic v UC Berkeley, se razvija projekt Ornithopter. V tem robotu je za doseganje robustne inteligence pri nalogah, kot so iskanje in navigacija v zaprtih prostorih, manevriranje ornitopterja združeno z učnim pristopom, ki daje minimalne predpostavke o naravi motenj in ovir. Letenje z letalom zagotavlja visoko manevrsko sposobnost, potrebno za delovanje v delno strukturiranem zaprtem okolju.

Koordinirano izstrelitev ornitopterja z rokopisom

Mi, ljudje, ki smo naravni organizem, smo sestavili zelo zanimivo idejo. Zakaj ne bi posnemali sebe? Ta ideja črpanja navdiha pri ljudeh je povzročila veliko zahtevnih raziskovalnih področij. Humanoidna robotika je eno takšnih področij, ki je v preteklih letih dobivalo veliko pozornosti in bo še naprej igralo osrednjo vlogo pri raziskovanju robotike in pri mnogih aplikacijah 21. stoletja. Pričakuje se, da bodo ti roboti pomagali človeku in pomagali človeku med nesrečami. Znanost in tehnologija sta privedla do razvoja naprednih humanoidnih mehatronskih sistemov, obdarjenih s kompleksnimi senzoričnimi motoričnimi zmožnostmi, kar je močno pomagalo razvoju humanoidne robotike. Eden največjih izzivov, s katerimi se sooča to področje, je razumevanje obdelave informacij in osnovnih mehanizmov človeških možganov pri soočanju s situacijami iz resničnega sveta.

Sposobnost človeškega živčnega sistema, da se uči sam in se odziva, učinkovita uporaba virov, koordinacija, refleksi in tako naprej, so nekatere značilnosti, ki lahko sprožijo vsak sistem. To je privedlo do velikega števila raziskav, ki so se v biomimetiki izvajale s pomočjo nevroznanosti.

Z osupljivimi raziskavami, ki se dogajajo naokoli, veliko dolgujemo tej čudoviti naši domačini, naravi. Ta narava, ki nas nikoli ne preneha navdihovati, še mora razkriti številne svoje skrivnosti in nas presenetiti. Želel sem odpreti vrata čudovitemu svetu naravnih organizmov in njihovim skrivnostim, kajne? Spremljajte naslednjo epizodo in pokukajte v svet nevronov. Do takrat pa uživajte v naravi, dvomite v neznance in razumejte skrivnosti!

REFERENCE

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

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

- Zapisal Aradhana Mohan Parvathy, član združenja za raziskave in razvoj Spider