エリトラ: 自然が私たちの未来をどのように形作るか

この夏、私は6月いっぱいをヨーロッパ旅行に費やしました。この経験はまさに目まぐるしい冒険であり、人間の状態のほぼすべての側面に対する私の見方を変えました。ダブリンからオスロ、ドレスデンからパリに至るまで、どの都市でも、私はそれぞれの都市が提供する歴史の驚異に絶えず衝撃を受けました。しかし、私が期待していなかったのは、都市生活の未来を垣間見ることでした。

猛暑の日にヴィクトリア アンド アルバート博物館 (V&A 博物館として広く知られている) を訪れていたとき、私はしぶしぶ野外パビリオンに入りました。そこで私は、V&A 内の歴史的および人類学の展示とはまったく対照的な、ELYTRA というタイトルの展示を見て驚きました。 ELYTRA は、効率的で持続可能なエンジニアリング革新であり、公共のレクリエーション スペースと建築の未来を形作る可能性があります。

エリトラとは何ですか？

ELYTRAと呼ばれるこの構造は、建築家のアヒム・メンゲスとモーリッツ・ドーベルマンが、構造エンジニアのヤン・クニッパーズと気候エンジニアのトーマス・アウアーと協力して開発した訪問ロボット展示品です。 学際的な展示では、自然からインスピレーションを得たデザインがテクノロジー、エンジニアリング、建築に将来どのような影響を与えるかを示しています。 （ヴィクトリア＆アルバート）。

展示品は、ロボットが構築した複雑な織物構造の中心の下に座る停止状態のロボットで構成されていました。展示品の六角形のピースは軽量でありながら強度があり、耐久性があります。

バイオミミクリ: 知っておくべきこと

ELYTRA の各部分の六角形の構造は、バイオミメティック エンジニアリング (バイオミミクリー) によって開発され、完成されました。バイオミミクリーは、生物学にインスピレーションを得たデザインと自然由来の適応によって定義される分野です。

バイオミミクリーの歴史は膨大です。西暦 1000 年という早い時期に、古代中国人はクモの糸からインスピレーションを得た合成繊維の開発を試みました。レオナルド・ダ・ヴィンチは、有名な飛行機械の設計図を設計する際に鳥からヒントを得ました。

今日、エンジニアは新しい技術を生み出すために自然に目を向け続けています。ヤモリの粘着性のあるつま先は、ロボットが階段や壁を登る能力を刺激します。サメの皮は、アスリート向けの空気力学的低抵抗水着のインスピレーションです。

バイオミミクリーはまさに、 学際的で魅力的な科学技術の分野 （ブーシャン）。の 生物模倣研究所 この分野を調査し、参加する方法を提供します。

エリトラのインスピレーション

エリトラはカブトムシの硬くなった背中からインスピレーションを受けました。カブトムシのエリトラは、昆虫の繊細な羽と脆弱な体を保護します（人生の百科事典）。これらの硬い保護シールドは、エンジニア、物理学者、生物学者を同様に困惑させました。

これらのエリトラは、どのようにしてカブトムシが装備を損傷することなく地面を飛び回ることができるほど十分に強く、同時に飛行を維持できるほど十分に軽いのでしょうか?答えはこの素材の構造設計にありました。エリトラ表面の断面図は、殻が外面と内面を接続する小さな繊維の束で構成されている一方、開いた空洞が全体の重量を軽減していることを示しています。

南京航空航天大学バイオインスピレーション構造表面工学研究所のCe Guo教授は、エリトラの自然現象に基づいた構造の開発を詳しく説明した論文を発表した。エリトラサンプルと提案された材料構造間の類似点は驚くべきものです。

バイオミミクリーの利点

エリトラが所持しているのは「優れた機械的特性...高強度や靭性など実際、この損傷耐性は、ELYTRA のような生体模倣デザインを環境と経済の両方にとって非常に持続可能なものにしている理由でもあります。

たとえば、民間航空機の重量をわずか 2 ポンド削減するだけで、燃料消費量が減少し、CO300 排出量が削減されます。同じポンドの材料を除去すると、その航空機のコストが 300,000 ドル削減されます。この軽量化生体材料を宇宙ステーションに適用すると、XNUMX ポンドは XNUMX 万ドル以上の節約に相当します。

次のような革新があれば、科学は大きく進歩する可能性があります。 Guo の生体材料 資金をより効率的に分配するために適用できます (Guo et.al)。実際、バイオミミクリーの特徴は、持続可能性への取り組みです。この分野の目標には、「ボトムアップからの構築、自己組織化、最大化ではなく最適化、フリーエネルギーの使用、他家受粉、多様性の受け入れ、適応と進化、生命に優しい材料とプロセスの使用、共生関係を築き、生物圏を強化します。」

自然がその材料をどのように作り上げたかに注目することで、テクノロジーが地球とより自然に共存できるようになり、私たちの世界が「不自然な」テクノロジーによってどれだけ被害を受けているかに注目を集めることができます。クロフォード).

この展示は、ELYTRA の効率性と持続可能性に加えて、その進化能力による建築と公共レクリエーション空間の将来に対する計り知れない可能性を示しています。この構造は、多くのセンサーが織り込まれた「レスポンシブシェルター」として知られるものです。

ELYTRA には、周囲の世界に関するデータを収集できる 2 つの異なるタイプのセンサーが含まれています。 1 つ目のタイプは熱画像カメラです。これらのセンサーは、日陰を楽しむ人々の動きや活動を匿名で検出します。

2 番目のタイプのセンサーは、展示品全体を通る光ファイバーです。これらのファイバーは、展示物の下の微気候を監視するだけでなく、構造物の周囲の環境に関する情報を収集します。展示物のデータマップを探索する こちら.

この構造の驚くべき現実は、「収集されたデータに応じて、V&A エンジニアリング シーズン中にキャノピーが成長し、その構成が変化する」ということです。最終的に訪問者がパビリオンをどのように阻害するか キャノピーがどのように成長するか、新しいコンポーネントの形状を知らせます （ヴィクトリア＆アルバート）」

ヴィクトリア アンド アルバート博物館のパビリオンの中に立つと、この建物が小さな池の曲線に沿って拡張されることが明らかでした。空間を使用する人々がその建築を決定できるようにするという単純なロジックは、驚くほど奥深いものでした。