8 доказательств того, что природа даст сто очков вперед любым изобретателям

Инженеры и изобретатели постоянно сталкиваются с техническими проблемами, стремясь усовершенствовать существующие приборы и повысить их эффективность. Порой эти задачи кажутся неразрешимыми. Однако ничто не ново под Луной: природа, благодаря миллионам лет эволюции, уже нашла элегантные и эффективные решения для многих проблем. Нам остается лишь подсмотреть и перенять этот бесценный опыт.

Плесень и метро в Токио

Наша цивилизация сильно зависит от транспортных сетей для перевозки людей, ресурсов и товаров. Но создать эффективную, экономически выгодную и надежную сеть не так просто. Ученые нашли выход, вдохновившись изучением плесневых культур, ведь у живых существ есть свои биологические сети, которые доводились до совершенства миллионами лет эволюции.

В университете Хоккайдо провели любопытный эксперимент: в чашке Петри выстроили макет города из овсяных хлопьев и подселили туда плесень, чтобы посмотреть, какие сети выстроит организм. Этот слизневик растет сам по себе: без всякого плана выпускает отростки, с помощью которых добывает себе пищу. С помощью света ученые воссоздали «ландшафт» — горы и реки. Свет ограничивает развитие плесени в этих местах, и так слизневик не пытается проложить путь там, где его не получится воссоздать в реальном месте.

В ходе эксперимента выяснилось, что плесень воссоздает уже существующую транспортную сеть Токио. Схему метро проектировали люди долгое время, но в будущем, как только человечество решит продолжить новые транспортные пути в новом городе, с помощью такого эксперимента получится сэкономить время и человеческий труд. Теперь достаточно будет просто выстроить в чашке Петри ландшафт этого места и плесень сама покажет, в каких районах нужно больше линий и поездов, чтобы избежать пробок и столпотворений, а где достаточно одной-двух линий. И вот готов эффективный план будущего строительства. Так эксперимент с плесенью влияет на инженерию будущего.

Конечности животных и противоударные опоры мостов

Многие мосты делают из бетона, а этот материал недостаточно гибкий. Из-за этого в местностях, где случались землетрясения, мосты разрушаются. Вот ученые и решили озаботиться поиском решения этой проблемы. На гениальную идею их натолкнули конечности животных. Подвижность лап обеспечена наличием сустава: места, где встречаются две кости.

Теперь ученые разрабатывают гибридные мосты, опорами для которых служат колонны с соединениями и сегментами. Перед заливкой бетона туда добавляются удлиненные стальные тросы. Колонна соединена с остальной частью конструкции с помощью подвижных соединений. В случае катастрофы эти соединения поглощают часть энергии, а сегменты скользят друг по другу, а не ломаются. Мосту, возможно, все же понадобится ремонт, но его проведение будет куда менее трудозатратным.

Ласты китов и лопасти ветряных турбин

Киты — одни из самых крупных созданий на Земле, но несмотря на внушительные размеры, они удивительно грациозны в воде. А все благодаря ластам со специальными бугорками.

Один ученый, работающий над созданием ветряных турбин, увидел в сувенирном магазине фигурку кита. Рассмотрел ее и возмутился: ведь художник изобразил эти бугорки на неправильной стороне ласт. Ну или ученый просто перепутал, ведь то, что он увидел на фигурке, противоречило его представлениям о том, как должны быть устроены ласты кита.

У исследователя разгорелся азарт: откуда у китовых ласт такие чудесные гидродинамические свойства при «неправильно» расположенных наростах? Было проведено множество экспериментов, итогом которых стало изобретение турбин с зазубринами на лопастях. Новые турбины работают гораздо тише и эффективнее. А все началось с рассматривания фигурки кита в магазине.

Мидии и нетоксичный клей для подводных работ

Один ученый во время подводного плавания обратил внимание на мидий, которые умудряются приклеиться к поверхности, несмотря на быстрое течение. Вот он и решил выяснить, как им это удается. Вместе со своей командой он разработал новый клей, главными характеристиками которого является безвредность и повышенная прочность соединения — аж на 300% выше, чем у других видов клея для подводных работ.

А соединять он способен целое множество материалов — дерево, сталь, алюминий, эпоксидную смолу и множество других. Так что применение у него может самое широкое. Особенно важно то, что с помощью этого клея получится эффективнее восстанавливать коралловые рифы, которые сейчас оказались под угрозой.

Кожа змеи и подошвы обуви

Некоторые модели обуви неустойчивы на скользких покрытиях, отполированном камне или тротуаре с наледью. А это грозит падением и серьезными травмами. Но и тут тоже природа смогла вдохновить на изменения. Исследователи создали специальную металлическую накладку на подошву обуви. Главная особенность этой накладки — рельеф, имитирующий кожу змеи. Так, при движении стопы накладка то становится идеально гладкой, то выпускает «шипы», обеспечивающие лучшее сцепление с полом.

Зимородок и скоростной поезд

В 1989 году скоростные поезда могли развивать действительно впечатляющую для тех времен скорость — 270 км/ч. Но при всех свои плюсах поезда имели довольно солидный недостаток: во время движения в туннелях они сильно повышали давление воздуха, что приводило к страшному грохоту на выезде. А это часто было в жилых районах. И решать эту проблему как-то нужно было.

Повезло, что главный конструктор поезда был страстным орнитологом. И как-то раз он обратил внимание на зимородка, который мог резко нырнуть в воду, не произведя ни малейшего всплеска. Инженеры решили переделать переднюю часть поезда в соответствии с формой клюва зимородка, так же вдохновившись совами и пингвинами. Так поезда стали более тихими и начали потреблять на 15% меньше энергии при движении.

Паутина и безопасное для птиц стекло

Птицам довольно опасно жить в городе — они могут случайно врезаться в окна. Чтобы этого больше не происходило, ученые изучили паука-кругопряда и его паутину. Дело в том, что в ходе эволюции эти пауки научились хорошо защищать свою паутину от птиц, производя особый вид шелка, который отражает УФ-лучи. Так птицы хорошо видят, что перед ними препятствие и облетают паутину.

Вот исследователи и решили воспроизвести подобные нити при изготовлении стекла, безопасного для птиц. Для людей стекло выглядит прозрачным, а вот птицы видят имитацию паутины. Исследования показали эффективность этого изобретения: птицы действительно распознавали такое стекло.

Глаза мотылька и улучшенная камера для изучения космоса

Вселенная скрывает великие тайны, но мы мало что можем увидеть сквозь облака и скопления газа, рассеянные по всему космосу. Поэтому ученые и озаботились созданием инструмента, улавливающего поляризованный свет. За поиском решения они обратили свой научный интерес в сторону ночных мотыльков, а именно их глаз. Благодаря крошечным коническим выступам свет направляется непосредственно к глазу мотылька, а не отражается.

Такую же технологию применили при создании широкополосной бортовой камеры высокого разрешения. Этой камерой уже оснащена стратосферная обсерватория. С этим оборудованием ученые могут не только изучать ранние стадии формирования звезд и планет, но и исследовать магнитные поля вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.

Предлагаем заглянуть и в другие наши статьи, посвященные стремительно развивающейся науке, женщинам-ученым и даже случайностям, благодаря которым были совершены некоторые изобретения:

• 6 доказательств того, что наука развивается стремительнее, чем мы думали
• 11 женщин, которые изменили науку, несмотря на преграды и стереотипы
• 11 изобретений, которые появились на свет благодаря счастливому случаю