Perkara pertama yang anda perhatikan mengenai jabatan koleksi entomologi, bahagian Lepidoptera, di Muzium Sejarah Alam Smithsonian adalah bau samar-samar yang lazim. Bola-bola. Saya secara ringkas merenungkan ironi kosmik bola marmar di dalam bilik yang penuh rama-rama (dan kupu-kupu, keturunan rama-rama berevolusi untuk terbang pada siang hari) sebelum beralih kepada Bob Robbins, seorang pakar riset. "Terdapat banyak serangga yang akan makan serangga kering, " katanya, "secara tradisinya, anda menyimpan perosak itu menggunakan naphthalene, atau mothballs."
Dari Kisah Ini
[×] TUTUP
Para saintis percaya sayap rama-rama rama-rama morfos dapat digunakan dalam teknologi untuk memberi manfaat kepada manusia
Video: Bagaimana Sayap Rama-Rama Menginspirasi Inovasi
Kandungan Terkait
- Bahan Conch-Shell yang Diilhamkan ini Boleh Membuat Helm dan Badan Armor Lebih Selamat
- Reka Bentuk Pesawat Diilhamkan oleh Alam dan Diaktifkan oleh Tech
- Para saintis Membuat Robot Seperti Worm yang Boleh Diubuh di Tanah
- Apabila Haiwan Menginspirasi Penciptaan
- Bagaimana Alam Membuat Kita Lebih Pintar
Bola moth telah dihentikan (memihak kepada spesimen baru yang membekukan untuk membunuh mana-mana perosak), tetapi bau yang berlarutan itu, serta laci serangga serangga yang disematkan di bawah kaca dan berhati-hati di dalam barisan selepas barisan kabinet keluli untuk keturunan taksonomi, hanya menguatkan rasa umur di dalam bilik yang diam. Masa seolah-olah berdiri sebagai berjuta-juta spesimen.
Tetapi melalui liang-liang itu, melalui skuadron-skuadron yang tepat dan swab dan matahari terbenam, dan idea yang berbeza mula terbentuk: Ini bukan repositori yang tidak aktif, tetapi sebuah makmal yang menyiasat sebuah perusahaan yang sangat berjaya. Lebih kurang 150 juta tahun, "produk" ini telah prototaip kejam, diuji pasaran, dinaik taraf, halus dan sebagainya dibuat baru dan bertambah baik apabila dunia di sekelilingnya berubah. Setiap spesimen rapuh ini merupakan pakej inovasi yang menunggu untuk difahami dan disesuaikan.
Ini adalah idea di sebalik disiplin biomimikri yang semakin berpengaruh: bahawa kita manusia, yang telah berusaha untuk membuat sesuatu untuk hanya sekelip mata evolusi, banyak belajar dari proses lama pemilihan semula jadi, sama ada cara untuk membuat sayap lebih aerodinamik atau bandar yang lebih berdaya tahan atau paparan elektronik yang lebih bersemangat. Lebih sedekad yang lalu, grad MIT bernama Mark Miles telah berkecimpung dalam bidang pemprosesan mikro-elektromekanikal dan bahan. Semasa dia meneliti majalah sains, dia dihentikan oleh sebuah artikel tentang bagaimana rama-rama menghasilkan warna di sayap mereka. Sebagai contoh warna biru dari berbagai spesies Morpho, contohnya, bukan berasal dari pigmen, tetapi dari "warna struktur". Sayap-sayap tersebut mempunyai kumpulan nano nanas yang bentuknya dan jarak antara satu sama lain disusun dengan pola yang tepat yang mengganggu panjang gelombang cahaya reflektif untuk menghasilkan biru terang. Untuk mencipta pigmen biru yang sama, memerlukan lebih banyak tenaga yang lebih baik digunakan untuk terbang, makan dan menghasilkan semula.
Miles hairan jika keupayaan ini dapat dimanfaatkan dalam beberapa cara. Di mana lagi mungkin anda mahu warna yang sangat terang dalam pakej nipis? Sudah tentu: dalam paparan peranti elektronik. Qualcomm, yang memperoleh Miles syarikat telah dibentuk untuk membangunkan teknologi, menggunakannya dalam paparan Mirasolnya. "Kami mengeksploitasi fenomena gangguan optik, " kata Brian Gally, pengarah kanan pengurusan produk di Qualcomm. Mengintai di bawah permukaan kaca adalah pelbagai modulator interferometrik, pada dasarnya mikroskopik (10 hingga 50 mikron persegi) cermin yang bergerak ke atas dan ke bawah, dalam mikrosecond, untuk mencipta warna yang betul.
Seperti sayap rama-rama itu, "paparan mengambil cahaya sekeliling putih di sekeliling kita, cahaya putih atau cahaya matahari, dan melalui gangguan akan menghantar kita kembali imej warna, " kata Gally. Tidak seperti skrin LCD konvensional, Mirasol tidak perlu menghasilkan cahaya tersendiri. "Kecerahan paparan hanya secara automatik skala dengan cahaya sekeliling." Akibatnya, Mirasol menggunakan sepersepuluh kuasa pembaca LCD. Qualcomm menggunakan paparan dalam e-reader dan menawarkannya untuk lesen kepada syarikat lain.
Walaupun biomimikry telah memberi inspirasi kepada inovasi manusia selama beberapa dekad-salah satu contoh yang paling sering disebutkan ialah Velcro, yang jurutera Swiss Georges de Mestral dipatenkan pada tahun 1955 setelah mempelajari bagaimana burs terjebak dengan teknologi pakaiannya-lebih baik dan penyelidikan yang lebih bernuansa telah menjadikan adaptasi semakin rumit . Perisian reka bentuk yang dibuat oleh penyelidik Jerman Claus Mattheck - dan digunakan dalam kereta Opel dan Mercedes-mencerminkan cara pokok dan tulang mengedarkan kekuatan dan beban. Seorang peminat yang dicipta oleh Pax Scientific meminjam dari corak kelapa berpusar, nautilus dan whelks untuk menggerakkan udara dengan lebih cekap. Rumah hijau yang diasinkan air masin di padang pasir Qatari akan menggunakan helah pemeluwapan dan penyejatan dari hidung unta. Sekarang, terima kasih sebahagiannya untuk meneruskan inovasi dalam fabrikasi nanoscale, pengeluar membawa pelbagai produk yang berkembang ke pasaran.
Biomimikri bukanlah satu-satunya produk tetapi satu proses, menggambarkan organisma semulajadi dan proses untuk mencetuskan inovasi. Organisasi dan bahkan bandar-bandar boleh melihat kepada ekosistem untuk inspirasi, kata Tim McGee, ahli biologi dan ahli Biomimicry 3.8, perundingan berasaskan Montana. Dalam Lavasa-digambarkan sebagai "bandar bukit yang dirancang pertama di India" oleh para pemajunya, yang berharap untuk akhirnya membina rumah lebih daripada 300, 000 orang di sana-kesatuan itu berunding dengan arkitek landskap. Oleh itu, strategi menanam termasuk pokok-pokok gugur, membentuk kanopi untuk menangkap, dan kemudian mencerminkan, melalui penyejatan, hampir sepertiga hujan monsun yang mencecahnya. Kesan itu bertindak "seperti enjin yang memacu kawasan pedalaman monsun, " kata McGee, yang membantu mencegah kemarau di sana. Bentuk daun beringin yang efisien hidrodynamically mempengaruhi reka bentuk bumbung bumbung yang menghantar air yang lebih baik, manakala sistem penyalur air telah diilhamkan oleh cara semut penuai langsung air jauh dari sarang mereka. Bandar "Lavasa" yang pertama telah selesai, dengan empat lagi yang dijangka akan disusuli pada tahun 2020.
Semua orang bercakap tentang cara untuk mengurangkan jejak manusia, atau untuk mendapatkan kesan "bersih sifar". Tetapi alam semula jadi, kata McGee, biasanya pergi satu langkah lagi: "Ia hampir tidak pernah bersih sifar-keluaran dari sistem itu biasanya memberi manfaat kepada segala-galanya di sekelilingnya." Bagaimana jika kita dapat membina bandar kita dengan cara yang sama? "Bagaimana jika, di New York City, ketika hujan, air yang masuk ke Sungai Timur lebih bersih daripada ketika ia jatuh?" Dan bagaimana jika apabila hutan terbakar, api dapat dipadamkan dengan cara yang tidak bergantung pada bahan toksik? "Alam menciptakan retardan api yang tidak menyenangkan, " kata McGee. "Mengapa kita tidak boleh?"
Selama bertahun-tahun penyelidik telah menumpukan perhatian pada kimia retardants api, tanpa hasil. Tetapi mungkin proses semulajadi boleh menawarkan jalan ke inovasi di makmal, kata McGee. Mungkin ia adalah cara konkrit pucuk terbuka dalam menghadapi panas (untuk membenarkan pembiakan walaupun api memusnahkan hutan), atau cara pokok kayu putih menghancurkan kepingan-kepingan kulit yang terbakar cepat untuk menghisap oksigen dan menjauhkan diri dari pokok batang. Jaime Grunlan, seorang jurutera mekanik di Texas A & M, telah membangunkan kain tahan api yang menggunakan kitosan, bahan terbarukan yang diambil dari udang kobar dan udang udang (dan sejenis kimia kitin dalam sayap kupu-kupu), untuk membuat lapisan polimer nanolayer bahawa, apabila terdedah kepada haba, menghasilkan "shell" karbon yang melindungi kain tersebut.
Lepidoptera melambangkan beberapa masalah yang telah dibuang di atas meja kerja alam sekitar selama beribu tahun. Dalam panggilan evolusi dan tindak balas antara mangsa dan pemangsa, banyak rama-rama telah membangunkan keupayaan untuk mengesan klik ultrabunyi kelawar, dan sesetengahnya boleh menghantar balasan balas yang mengelirukan. Sayap rama-rama cenderung menjadi hitam lebih dekat dengan badan mereka, untuk membantu menangkap haba. Sayap-sayap tersebut ditutup dengan salutan tahan pencemaran-mereka sendiri bersih. "Mata" hiasan pada sayap itu, bertujuan menakut-nakuti pemangsa, sering diposisikan dekat tepi untuk meminimumkan kerosakan sayap jika kupu-kupu digigit.
Dan kemudian ada warna-apa yang kita fikirkan apabila kita memikirkan kupu-kupu. "Orang memanggil mereka bunga terbang, " kata Robbins. Walaupun sesetengah menggunakan warna untuk penyamaran, spesis yang paling jelas pergi ke laluan lain, mengiklankan keracunan mereka untuk menjadi pemangsa dalam paparan yang memilki. Penulis David Quammen melambangkan mereka "bimbingan dunia semulajadi", "eksperimen evolusi dalam kelebihan dekoratif yang lebih tinggi." Secara keseluruhan, Quammen menulis, kupu-kupu "mewakili kemanisan yang ideal dan rahmat lembut yang kelihatan hampir tidak bersalah dari seluruh evolusi tanpa belas kasihan - untuk-semua. "Dan ada banyak inspirasi yang menunggu untuk terbang ke atas sayap-sayap itu.
Penyelidik di Universiti Jiao Tong Shanghai, yang diilhamkan oleh rama-rama birdwing-bahagian hitam sayap mereka membolehkan penyerapan cahaya hampir total, untuk memerangkap haba-mencipta filem karbon amorf super hitam yang berstruktur untuk membantu mewujudkan teknologi suria yang lebih cekap. Projek yang dipanggil NOtES, yang diterbitkan dari penyelidikan di Universiti Simon Fraser di British Columbia, menggunakan struktur cahaya yang mengganggu nanoscale untuk menghasilkan setem anti-pemalsuan yang lebih sukar untuk retak daripada hologram dan boleh "dicetak" bukan sahaja di bank nota, tetapi pada pelbagai objek lain. Tanda pengenalan frekuensi radio (RFID), yang digunakan untuk semua dari inventori mengesan untuk mengesan prestasi tayar seseorang, cenderung untuk tidak berfungsi dengan baik dalam persekitaran yang melampau, terutamanya di mana ada air atau logam. Dan sebuah syarikat bernama Omni-ID menyesuaikan prinsip gangguan untuk membuat RFID yang lebih dipercayai, menggunakan skala logam kecil dalam tag untuk meningkatkan penghantaran isyarat radio mereka.
Memandangkan warna Morpho menyebarkan warna untuk menarik perhatian, nampaknya sesuai bahawa rama-rama juga telah memberi inspirasi kepada fesyen manusia. Donna Sgro, seorang pereka fesyen di Sydney, Australia, dan "lepidopteris sekali-sekala yang menggambarkan diri sendiri, " mencipta tiga gaun dari kain yang dipanggil Morphotex, bahan pigmen tanpa warna pigmen, yang menarik warna dari gangguan optik. Sgro mengatakan bahawa sementara Morphotex menghilangkan keperluan untuk pewarna (dan dengan itu berpotensi menanggung jejak alam sekitar yang lebih kecil), minatnya adalah di luar pendekatan "pendekatan penyelesaian masalah-jenis biasa" yang biomimik cenderung untuk diikuti. Fesyen, bagaimanapun, adalah lebih daripada keperluan asas untuk pakaian. Bagaimana cara alam semula jadi menggunakan estetika memaklumkan cara kami lakukan? Sgro kini belajar untuk PhD dalam biomimikri dan fesyen di Royal Institute of Fashion di Melbourne.
Robbins dan saya meninggalkan pusat koleksi Muzium Sejarah Alam dan pergi ke Pavilion Rama-rama yang berdekatan, dan ia seperti cinta kasih lepidopter. Seorang wanita menegak telefon pintarnya untuk memotret makan Monarch pada bunga. Seorang pelancong Jepun berkata sebagai Fritillary Teluk mendarat di atas beg bahunya. Seorang kanak-kanak bersurai sebagai peleida Morpho perlahan-lahan merayap sayap biru bercahaya. Tidak mudah membayangkan adegan ini berlaku dengan mana-mana serangga lain; adil atau tidak, kami tidak melawat paviliun grub atau semut.
Saya bertanya mengenai rayuan khas serangga ini. "Mereka tidak menyengat, mereka tidak menggigit, " katanya. "Orang yang dilihat orang pada umumnya cantik. Sesetengah daripada mereka adalah pertanian yang berbahaya, tetapi mereka adalah orang yang sangat mesra dan mereka adalah neraka yang lebih cantik daripada kebanyakan serangga lain. "Jika hanya, saya fikir, orang kini boleh tahu betapa berguna semua keindahan itu.
