Dalam bidang biomimikri yang berkembang pesat, di mana para jurutera, penyelidik, dan arkitek melihat dunia biologi untuk mendapatkan jawapan kepada masalah reka bentuk yang biasa, 2014 berkembang sebagai tahun yang kaya untuk inovasi dalam robotik, teknologi hijau, dan perubatan. Para saintis dan jurutera secara rasmi menyedari nilai menerapkan sifat terpilih secara evolusi terhadap cabaran reka bentuk yang sukar dan mengembangkan sebilangan besar teknologi baru yang diilhamkan oleh organisma hidup. Dari gurita robotik hingga sel surya rambang mata, biomimikri membentuk cara menangani cabaran kejuruteraan, yang menjanjikan janji besar untuk masa depan teknologi.
Melihat ke alam untuk inspirasi reka bentuk bukanlah konsep baru. Semasa Renaissance Itali, penemu Leonardo da Vinci mempelajari pelbagai haiwan terbang dalam usahanya untuk membuat mesin untuk penerbangan bertenaga manusia. Terinspirasi oleh sayap kelawar yang membran dan pergerakannya yang unik, Leonardo menggayakan sayap "ornithopter" miliknya dengan menggunakan bingkai pinus yang ditutupi sutera halus; sayapnya berpusing ketika mereka mengepak. Walaupun alat tidak pernah terbang, reka bentuk Leonardo jelas merupakan usaha untuk meniru prestasi alam yang sangat dia amati. Begitu juga, jurutera Switzerland, George de Mestral, yang mendapat inspirasi pada tahun 1941 pada lubang yang kuat yang tersangkut di jaket pemburunya dan mantel anjingnya. Mekanisme penyambungan yang cekap pada burr akhirnya menyebabkan penciptaan sistem pengikat cangkuk dan gelung yang dikenali sebagai Velcro.
Biomimikri moden dimungkinkan oleh evolusi - mekanisme di mana alam menyusun dan menguji banyak prototaip untuk mencari penyesuaian yang sesuai untuk populasi organisma tertentu. Tekanan selektif meletakkan setiap variasi sebagai ujian utama: kelangsungan hidup. Sekiranya sifat tidak membolehkan organisma bersaing, mengeksploitasi sumber daya, dan berkembang biak, ia disingkirkan dari populasi. Oleh itu, ahli biologi Janine Benyus mencipta istilah biomimikripada tahun 1997 untuk idea bahawa manusia boleh dan harus meminjam reka bentuk yang diuji yang disediakan oleh dunia semula jadi. Biomimikri membolehkan jurutera dan penyelidik memanfaatkan kejayaan evolusi dan menerapkannya untuk memenuhi tuntutan persekitaran manusia. Alih-alih berusaha menyelesaikan cabaran reka bentuk dari awal, para saintis dapat melihat hasil ciptaan dan idea semula jadi untuk idea.
Biomimikri dalam Perubatan.
Biomimikri membolehkan beberapa perkembangan menarik dalam bidang perubatan. Penyelidik di University of Texas di Austin melihat mekanisme pendengaran lalat parasit Ormia ochracea untuk mengembangkan alat pendengaran hipersensitif kecil pada tahun 2014. Dilengkapi dengan telinga khusus, O. ochracea dapat mengikuti suara kicauan kriket untuk mengasah. individu untuk melakukan parasit. Pada manusia bunyi tiba di satu telinga sedikit sebelum tiba di telinga yang lain, memungkinkan otak untuk mengetahui arah dari mana suara itu dipancarkan. Telinga lalat begitu kecil dan sangat dekat, namun, suara kedengaran di kedua telinga hampir pada waktu yang sama. Untuk mengimbangi, gendang telinga O. ochraceadihubungkan oleh struktur yang serupa dengan teeter-totter, yang memperkuat perbezaan kecil pada waktu kedatangan bunyi dan dengan itu membolehkan serangga itu dapat mencari mangsanya dengan tepat. Para penyelidik menyalin mekanisme teeter untuk membuat alat kecil yang dapat digunakan pada alat bantu dengar generasi berikutnya atau membuat mikrofon adaptif yang memfokuskan pada suara atau perbualan tertentu.
Parasit juga menjadi inspirasi untuk pembedahan mikro baru yang digunakan untuk memasang cantuman kulit. Mirip dengan kepala Pomphorhynchus laevis , cacing usus parasit, hujung jarum kecil membengkak ketika bersentuhan dengan air. Ciri itu membolehkan cacing dan jarum melekat pada tisu lembut dengan kerosakan minimum dan menimbulkan sedikit trauma pada tisu ketika mengempis dan memisahkannya. Para saintis mendapati bahawa mikroneedles mudah dibalikkan dan bahawa mereka memberikan lekatan tiga kali lebih kuat daripada staples pembedahan konvensional.
Biomimikri juga digunakan untuk memerangi peningkatan bakteria tahan dadah di hospital dan kemudahan perubatan lain. Setelah memerhatikan bahawa jerung kurang rentan terhadap tongkang dan ganggang daripada banyak organisma laut lain, para penyelidik mendapati tekstur mikroskopik pada kulit hiu yang secara signifikan menghalang pertumbuhan organisma tersebut dan, secara mengejutkan, bahawa terdapat pelbagai bakteria yang bertanggungjawab untuk jangkitan yang diperoleh di hospital. Para penyelidik menyalin tekstur tersebut untuk membuat kulit hiu sintetik yang dapat digunakan pada berbagai permukaan, mulai dari alat perubatan hingga papan kekunci komputer, untuk mencegah pertumbuhan bakteria berbahaya.
Biomimikri dalam Robotik.
Biomimikri menyebabkan pengembangan sejumlah bentuk robotik yang inovatif. Pada tahun 2014 sekumpulan penyelidik Itali memulakan proses mempatenkan robot multi-senjata fleksibel yang diilhamkan oleh sotong. Secara tradisinya, robot dibatasi oleh bentuk sudut dan badan kerasnya, faktor yang mengurangkan fungsi mereka. Gurita robot, yang dapat berenang dan merangkak di sekitar rintangan, bertubuh lembut dan menampilkan enam lengan fleksibel yang dapat digenggam dan dimanipulasi objek. Untuk berenang, beberapa pelengkap fleksibelnya memberikan daya dorong sementara yang lain memberikan kestabilan. Dengan pengembangan lebih lanjut, robot tersebut dapat digunakan dalam eksplorasi laut dalam dan operasi mencari dan menyelamat.
Begitu juga, jurutera di University of Virginia sedang membangun "Mantabot," robot berenang dengan tubuh lembut yang diilhami oleh ikan pari dan sinar manta. Sinar adalah perenang yang kuat dan dapat meluncur untuk jarak jauh untuk menjimatkan tenaga. Mantabot, dilengkapi dengan sirip seperti sayap fleksibel yang terbuat dari silikon dan plastik, dibentuk dari sinar cownose yang sebenarnya. Berenangnya yang cekap meniru sinar nyata dan dapat digunakan untuk mengumpulkan data laut untuk para saintis atau melakukan pengawasan bawah laut untuk tentera.
Biomimikri dalam Teknologi Hijau.
Teknologi hijau juga mendapat keuntungan dari peningkatan aplikasi biomimikri. Pada tahun 2014 penyelidik Switzerland menerbitkan sebuah makalah yang mengumumkan jenis sel suria baru yang diilhamkan oleh mata rama-rama pelbagai jenis kebun. Untuk melihat pada waktu malam dan mengelakkan perhatian pemangsa, mata rama-rama sangat cekap pada penyerapan cahaya. Dengan menggunakan zarah-zarah oksida tungsten yang ditutup dengan oksida besi, para saintis dapat meniru cara di mana mata rama-rama menyerap hampir semua cahaya yang terjadi dan dengan itu membuat sel suria yang sangat efisien. Dengan menyerap cahaya yang dipancarkan sel suria lain, sel suria yang diilhami rama-rama itu berpotensi besar untuk memajukan teknologi suria.
Dalam usaha untuk mengurangkan sejumlah besar burung yang dibunuh oleh tabrakan dengan tingkap yang memantulkan langit terbuka, para saintis biomimikri mencari jaring labah-labah untuk mendapatkan inspirasi. Sutera labah-labah bersifat reflektif ultraviolet (UV), dan walaupun ciri itu hampir tidak dapat dilihat oleh manusia dan banyak serangga, ia berfungsi sebagai pencegah yang berkesan kepada burung dan dengan demikian melindungi jaring dari hancur. Para saintis meniru ciri itu untuk membuat kaca yang selamat untuk burung yang disisipkan dengan jalur bahan reflektif UV dalam corak yang menyerupai jaring labah-labah. Dengan dianggarkan 100 juta hingga satu milyar burung mati setiap tahun di Amerika Syarikat akibat tabrakan tingkap, kemampuan kaca yang selamat untuk burung dapat secara dramatis mengurangi kematian burung yang dijanjikan sebagai penembusan yang ramah lingkungan.
Memandangkan kepelbagaian hidup yang luar biasa, para penyelidik biomimikri mempunyai bekalan organisma dan penyesuaian yang nampaknya tidak berkesudahan untuk menarik inspirasi. Biomimikri menghasilkan koleksi kemajuan teknologi yang luar biasa, mulai dari botol air yang mengisi diri yang meniru kumbang gurun hingga cat membersihkan diri yang diilhami oleh daun teratai hidrofobik. Dengan andaian bahawa manusia dapat memelihara keanekaragaman hayati yang mendorong biomimikri, bidang ini berjanji untuk terus menghasilkan penyelesaian inovatif. Dalam melihat ciri-ciri evolusi yang telah diuji dengan ketat selama ribuan tahun, biomimikri membolehkan para jurutera dan saintis untuk "belajar dari penatua kita" dan menggunakan kejayaan alam untuk memberitahu reka bentuk dan teknologi.
Melissa Petruzzello
