ELYTRA: Paano hinuhubog ng kalikasan ang ating kinabukasan

Nitong tag-araw ay ginugol ko ang kabuuan ng Hunyo sa paglalakbay sa Europa. Ang karanasan ay tunay na isang ipoipo na pakikipagsapalaran, na nagbabago sa aking pananaw sa halos lahat ng aspeto ng kalagayan ng tao. Sa bawat lungsod, mula Dublin hanggang Oslo at Dresden hanggang Paris, patuloy akong tinatamaan ng mga makasaysayang kababalaghan na iniaalok ng bawat lungsod--ngunit ang hindi ko inaasahan ay ang makakita ng isang sulyap sa kinabukasan ng pamumuhay sa lungsod.

Habang bumibisita sa Victoria at Albert Museum (kilalang malawak bilang V&A Museum) sa isang mainit na araw, atubili akong pumasok sa open-air pavilion. Doon, nagulat ako nang makita ang isang eksibit na pinamagatang ELYTRA, isang malaking kaibahan sa mga makasaysayang at antropolohikal na eksibit sa loob ng V&A. Ang ELYTRA ay isang engineering innovation na mahusay, napapanatiling at malamang na hubugin ang hinaharap ng aming mga pampublikong libangan at arkitektura.

Ano ang ELYTRA?

Ang istraktura na tinatawag na ELYTRA ay isang bumibisitang robotics exhibit na binuo ng mga arkitekto na sina Achim Menges at Moritz Dobelmann sa pakikipagtulungan ng structural engineer na si Jan Knippers gayundin ni Thomas Auer, isang climate engineer. Ang interdisciplinary exhibit ay nagpapakita ng epekto sa hinaharap ng mga disenyong inspirasyon ng kalikasan sa teknolohiya, engineering, at arkitektura (Victoria at Albert).

Ang eksibit ay binubuo ng isang naka-deactivate na robot na nakaupo sa ilalim ng isang kumplikadong pinagtagpi na istraktura na itinayo nito. Ang mga heksagonal na piraso ng eksibit ay magaan, ngunit malakas at matibay.

Biomimicry: Ano ang kailangan mong malaman

Ang hexagonal na istraktura ng bawat piraso ng ELYTRA ay binuo at ginawang perpekto sa pamamagitan ng Biomimetic Engineering, o Biomimicry. Ang biomimicry ay isang larangan na tinukoy ng mga disenyo at adaptasyon na hango sa kalikasan.

Ang kasaysayan ng biomimicry ay malawak. Noong unang bahagi ng 1000 AD, sinubukan ng mga sinaunang Tsino na bumuo ng sintetikong tela na inspirasyon ng spider silk. Si Leonardo da Vinci ay kumuha ng mga pahiwatig mula sa mga ibon kapag nagdidisenyo ng kanyang sikat na flying machine blueprints.

Ngayon, ang mga inhinyero ay patuloy na tumitingin sa kalikasan upang makalikha ng bagong teknolohiya. Ang malagkit na mga daliri ng tuko ay nagbibigay inspirasyon sa kakayahan ng isang robot na umakyat sa hagdan at dingding. Ang balat ng pating ay nagbibigay inspirasyon sa mga aerodynamic na low-drag na swimsuit para sa mga atleta.

Ang biomimicry ay tunay na isang interdisciplinary at kaakit-akit na lugar ng agham at teknolohiya (Bhushan). Ang Biomimicry Institute ginalugad ang larangang ito at nagbibigay ng mga paraan upang makilahok.

Ang inspirasyon ng ELYTRA

Ang ELYTRA ay naging inspirasyon ng matigas na likod ng mga salagubang. Pinoprotektahan ng elytra ng mga salagubang ang maselan na mga pakpak at mahinang katawan ng insekto (Encyclopedia ng Buhay). Ang mga matigas na kalasag na ito ay naguguluhan sa mga inhinyero, pisiko, at biologist.

Paano magiging sapat ang lakas ng mga elytra na ito upang payagan ang salagubang na mag-barrel sa paligid ng lupa nang hindi nasisira ang kanilang mga kagamitan, habang sabay-sabay na sapat na magaan upang mapanatili ang paglipad? Ang sagot ay nasa istrukturang disenyo ng materyal na ito. Ang cross-section ng elytra surface ay nagpapakita na ang mga shell ay binubuo ng maliliit na fiber bundle na nagkokonekta sa panlabas at panloob na ibabaw, habang ang mga bukas na cavity ay nagpapababa sa kabuuang timbang.

Si Propesor Ce Guo mula sa Institute of Bio-Inspired Structures at Surface Engineering sa Nanjing University of Aeronautics and Astronautics ay naglathala ng isang papel na nagdedetalye sa pagbuo ng isang istraktura batay sa natural na mga phenomena ng elytra. Ang mga pagkakatulad sa pagitan ng sample ng elytra at ang iminungkahing istraktura ng materyal ay kapansin-pansin.

Ang mga benepisyo ng biomimicry

si Elytra ang nagtataglay"mahusay na mekanikal na katangian...tulad ng mataas na intensity at katigasan". Sa katunayan, ang paglaban sa pinsalang ito ang siyang dahilan kung bakit napapanatili ang mga biomimetic na disenyo tulad ng ELYTRA – kapwa para sa ating kapaligiran at ekonomiya.

Isang kalahating kilong timbang lamang na natipid sa isang sasakyang panghimpapawid ng sibil, halimbawa, ay magbabawas ng mga paglabas ng CO2 sa pamamagitan ng pagpapababa sa pagkonsumo ng gasolina. Ang parehong libra ng materyal na inalis ay magbabawas ng gastos sa sasakyang panghimpapawid ng $300. Kapag inilapat ang biomaterial na nakakatipid sa timbang na iyon sa isang istasyon ng espasyo, ang isang libra ay isinasalin sa mahigit $300,000 na matitipid.

Ang agham ay maaaring sumulong nang husto kapag ang mga inobasyon tulad ng Ang biomaterial ni Guo maaaring ilapat sa mas mahusay na pamamahagi ng mga pondo (Guo et.al). Sa katunayan, ang isang tanda ng biomimicry ay ang mga pagsisikap nito tungo sa pagpapanatili. Ang mga layunin ng larangan ay kinabibilangan ng "pagbuo mula sa ibaba, pagpupulong sa sarili, pag-optimize sa halip na pag-maximize, paggamit ng libreng enerhiya, pag-cross-pollinate, pagyakap sa pagkakaiba-iba, pag-adapt at pag-evolve, paggamit ng mga materyal at prosesong pang-buhay, makisali sa mga symbiotic na relasyon, at pagandahin ang biosphere."

Ang atensyon sa kung paano ginawa ng kalikasan ang mga materyales nito ay maaaring magbigay-daan sa teknolohiya na magkaroon ng mas natural na pag-iral sa ating mundo, at bigyang-pansin kung gaano napinsala ang ating mundo ng "hindi natural" na teknolohiya (Crawford).

Bilang karagdagan sa kahusayan at pagpapanatili ng ELYTRA, ang eksibit ay nagpapakita ng napakalaking potensyal para sa arkitektura at ang hinaharap ng pampublikong espasyo sa libangan, dahil sa kakayahang umunlad. Ang istraktura ay kung ano ang kilala bilang isang "tumutugon na kanlungan", na may maraming mga sensor na nakatali dito.

Ang ELYTRA ay naglalaman ng dalawang natatanging uri ng mga sensor na nagbibigay-daan dito na mangolekta ng data tungkol sa mundong nakapalibot dito. Ang unang uri ay mga thermal imaging camera. Ang mga sensor na ito ay hindi nagpapakilalang nakakakita ng paggalaw at aktibidad ng mga taong nag-e-enjoy sa lilim.

Ang pangalawang uri ng sensor ay optical fibers na tumatakbo sa kabuuan ng exhibit. Kinokolekta ng mga fibers na ito ang impormasyon tungkol sa kapaligiran na nakapalibot sa istraktura pati na rin ang pagsubaybay sa micro-climate sa ilalim ng exhibit. Galugarin ang mga mapa ng data ng eksibit dito.

Ang hindi kapani-paniwalang katotohanan ng istrukturang ito ay ang "lalago ang canopy at babaguhin ang pagsasaayos nito sa kurso ng V&A Engineering Season bilang tugon sa nakolektang data. Kung paano pinipigilan ng mga bisita ang pavilion sa huli ipaalam kung paano lumalaki ang canopy at ang hugis ng mga bagong bahagi (Victoria at Albert).”

Nakatayo sa loob ng pavilion ng Victoria at Albert Museum, malinaw na lalawak ang istraktura upang sundin ang kurba ng maliit na lawa. Ang simpleng lohika ng pagpapahintulot sa mga tao na gamitin ang espasyo upang matukoy ang arkitektura nito ay napakalalim.