ELYTRA: Sut bydd natur yn siapio ein dyfodol

Yr haf hwn treuliais fis Mehefin cyfan yn teithio Ewrop. Roedd y profiad yn wir yn antur gorwynt, gan newid fy mhersbectif ar bron bob agwedd ar y cyflwr dynol. Ym mhob dinas, o Ddulyn i Oslo a Dresden i Baris, cefais fy nharo’n barhaus gan y rhyfeddodau hanesyddol oedd gan bob dinas i’w cynnig – ond yr hyn nad oeddwn yn ei ddisgwyl oedd gweld cipolwg ar ddyfodol bywyd trefol.

Tra'n ymweld ag Amgueddfa Victoria ac Albert (a adwaenir yn eang fel Amgueddfa'r V&A) ar ddiwrnod llawn poethder, fe es i mewn i'r pafiliwn awyr agored yn anfoddog. Yno, cefais fy synnu o weld arddangosyn o'r enw ELYTRA, gwrthgyferbyniad llwyr i'r arddangosion hanesyddol ac anthropolegol o fewn y V&A. Mae ELYTRA yn arloesi peirianyddol sy'n effeithlon, yn gynaliadwy ac a allai lywio dyfodol ein mannau hamdden cyhoeddus a'n pensaernïaeth.

Beth yw ELYTRA?

Mae'r strwythur o'r enw ELYTRA yn arddangosyn roboteg ymweld a ddatblygwyd gan y penseiri Achim Menges a Moritz Dobelmann mewn cydweithrediad â'r peiriannydd strwythurol Jan Knippers yn ogystal â Thomas Auer, peiriannydd hinsawdd. Mae'r arddangosyn rhyngddisgyblaethol yn dangos effaith dyluniadau wedi'u hysbrydoli gan natur yn y dyfodol ar dechnoleg, peirianneg a phensaernïaeth (Victoria ac Albert).

Roedd yr arddangosyn yn cynnwys robot wedi'i ddadactifadu yn eistedd o dan ganol strwythur gwehyddu cymhleth yr oedd wedi'i adeiladu. Mae darnau hecsagonol yr arddangosyn yn ysgafn, ond eto'n gryf ac yn wydn.

Bioddynwared: Beth sydd angen i chi ei wybod

Cafodd strwythur hecsagonol pob darn o ELYTRA ei ddatblygu a'i berffeithio trwy Beirianneg Biometig, neu Fiofecaniaeth. Mae bioddynwared yn faes a ddiffinnir gan ddyluniadau wedi'u hysbrydoli'n fiolegol ac addasiadau sy'n deillio o fyd natur.

Mae hanes biomenyddiaeth yn enfawr. Cyn gynted â 1000 OC, ceisiodd y Tseiniaidd hynafol ddatblygu ffabrig synthetig wedi'i ysbrydoli gan sidan pry cop. Cymerodd Leonardo da Vinci giwiau gan adar wrth ddylunio ei lasbrintiau peiriannau hedfan enwog.

Heddiw, mae peirianwyr yn parhau i edrych ar fyd natur er mwyn creu technoleg newydd. Mae bysedd traed gludiog Geckos yn ysbrydoli gallu robot i ddringo grisiau a waliau. Mae croen siarc yn ysbrydoli gwisgoedd nofio aerodynamig llusgo isel ar gyfer athletwyr.

Mae bioddynwared yn wirioneddol yn maes rhyngddisgyblaethol a hynod ddiddorol o wyddoniaeth a thechnoleg (Bhushan). Mae'r Sefydliad Bioddynwared yn archwilio'r maes hwn ac yn darparu ffyrdd o gymryd rhan.

Ysbrydoliaeth ELYTRA

Ysbrydolwyd ELYTRA gan gefnau caled chwilod. Mae elytra chwilod yn amddiffyn adenydd cain a chorff bregus y pryfyn (Gwyddoniadur Bywyd). Roedd y tariannau amddiffynnol caled hyn yn drysu peirianwyr, ffisegwyr a biolegwyr fel ei gilydd.

Sut gallai'r elytra hyn fod yn ddigon cryf i ganiatáu i'r chwilen gasgen o gwmpas y ddaear heb niweidio eu hoffer, tra'n ddigon ysgafn ar yr un pryd i gynnal hedfan? Yr ateb oedd dyluniad strwythurol y deunydd hwn. Mae trawstoriad arwyneb elytra yn dangos bod y cregyn yn cynnwys bwndeli ffibr bach sy'n cysylltu'r arwynebau allanol a mewnol, tra bod ceudodau agored yn lleihau'r pwysau cyffredinol.

Cyhoeddodd yr Athro Ce Guo o Sefydliad Strwythurau Bio-Ysbrydoledig a Pheirianneg Arwyneb ym Mhrifysgol Awyrenneg a Astronauteg Nanjing bapur yn manylu ar ddatblygiad strwythur yn seiliedig ar ffenomenau naturiol yr elytra. Mae'r tebygrwydd rhwng y sampl elytra a'r strwythur deunydd arfaethedig yn drawiadol.

Manteision biomeddygaeth

Mae gan Elytra "priodweddau mecanyddol ardderchog...fel dwyster a chaledwch uchelMewn gwirionedd, yr ymwrthedd difrod hwn hefyd sy'n gwneud dyluniadau biomimetig fel ELYTRA mor gynaliadwy - ar gyfer ein hamgylchedd a'n heconomi.

Bydd dim ond punt o bwysau a arbedir ar awyren sifil, er enghraifft, yn lleihau allyriadau CO2 trwy leihau'r defnydd o danwydd. Bydd yr un bunt o ddeunydd a dynnwyd yn lleihau cost yr awyren honno $300. Wrth gymhwyso'r biodeunydd arbed pwysau hwnnw i orsaf ofod, mae punt yn cyfateb i dros $300,000 o arbedion.

Gallai gwyddoniaeth symud ymlaen yn aruthrol pan fydd arloesiadau fel Bioddeunydd Guo gellir ei gymhwyso i ddosbarthu arian yn fwy effeithlon (Guo et.al). Mewn gwirionedd, nodwedd o fioddynwared yw ei hymdrechion tuag at gynaliadwyedd. Mae nodau’r maes yn cynnwys “adeiladu o’r gwaelod i fyny, hunan-gynulliad, optimeiddio yn hytrach na gwneud y mwyaf, defnyddio ynni rhydd, croesbeillio, croesawu amrywiaeth, addasu ac esblygu, defnyddio deunyddiau a phrosesau sy’n gyfeillgar i fywyd, cymryd rhan mewn perthnasoedd symbiotig, a gwella'r biosffer.”

Gall rhoi sylw i’r modd y mae natur wedi saernïo ei ddeunyddiau ganiatáu i dechnoleg gydfodoli’n fwy naturiol â’n daear ni, a thynnu sylw at faint mae ein byd wedi’i niweidio gan dechnoleg “annaturiol” (Crawford).

Yn ogystal ag effeithlonrwydd a chynaliadwyedd ELYTRA, mae'r arddangosyn yn dangos potensial aruthrol ar gyfer pensaernïaeth a dyfodol gofod hamdden cyhoeddus, oherwydd ei allu i esblygu. Y strwythur yw'r hyn a elwir yn “gysgodfa ymatebol”, gyda llawer o synwyryddion wedi'u plethu i mewn iddo.

Mae ELYTRA yn cynnwys dau fath gwahanol o synwyryddion sy'n caniatáu iddo gasglu data am y byd o'i amgylch. Y math cyntaf yw camerâu delweddu thermol. Mae'r synwyryddion hyn yn ddienw yn canfod symudiad a gweithgareddau'r bobl sy'n mwynhau'r cysgod.

Yr ail fath o synhwyrydd yw ffibrau optegol sy'n rhedeg trwy'r arddangosyn cyfan. Mae'r ffibrau hyn yn casglu gwybodaeth am yr amgylchedd o amgylch y strwythur yn ogystal â monitro'r micro-hinsawdd o dan yr arddangosyn. Archwiliwch fapiau data o'r arddangosyn yma.

Realiti anhygoel y strwythur hwn yw “bydd y canopi yn tyfu ac yn newid ei ffurfwedd yn ystod Tymor Peirianneg V&A mewn ymateb i’r data a gasglwyd. Bydd sut mae ymwelwyr yn atal y pafiliwn yn y pen draw hysbysu sut mae'r canopi'n tyfu a siâp cydrannau newydd (Victoria ac Albert).”

Wrth sefyll y tu mewn i bafiliwn Amgueddfa Victoria ac Albert, roedd yn amlwg y byddai'r strwythur yn ehangu i ddilyn cromlin y pwll bach. Roedd y rhesymeg syml o ganiatáu i'r bobl sy'n defnyddio'r gofod i bennu ei bensaernïaeth yn syfrdanol o ddwfn.