Cinco tecnologias humanas inspiradas na natureza

Sep 06, 2023

Professor de Sistemas de Engenharia Inteligente, Nottingham Trent University

Amin Al-Habaibeh não trabalha, consulta, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que se beneficiaria deste artigo e não revelou afiliações relevantes além de sua nomeação acadêmica.

A Nottingham Trent University fornece financiamento como membro do The Conversation UK.

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A natureza, ao longo de milhões de anos, desenvolveu soluções para se adaptar a uma série de desafios. À medida que os desafios enfrentados pela humanidade se tornam mais complexos, vemos cada vez mais a inspiração ser extraída da natureza.

Pegar processos biológicos e aplicá-los a problemas tecnológicos e de design é chamado de bioinspiração. Este é um campo em rápido crescimento, e nossa capacidade de copiar a natureza está se tornando mais sofisticada. Aqui estão cinco exemplos impressionantes em que a natureza guiou a inovação humana – e, em alguns casos, pode levar a descobertas ainda mais empolgantes.

Usando a ecolocalização, os morcegos são capazes de voar na escuridão total. Eles emitem ondas sonoras e de ultrassom e, em seguida, monitoram o tempo e a magnitude dos reflexos dessas ondas para criar mapas espaciais tridimensionais de seus arredores.

Os sensores que identificam obstáculos ao dar ré em muitos carros modernos são inspirados na navegação por morcegos. A direção e a distância de um obstáculo são calculadas pela emissão de ondas ultrassônicas que refletem os objetos no caminho do carro.

As tecnologias de navegação sensorial também foram propostas para melhorar a segurança das pessoas com visão restrita. Sensores de ultrassom instalados no corpo humano ofereceriam feedback baseado em som do ambiente de uma pessoa. Isso permitiria que eles se movessem com mais liberdade, eliminando a ameaça de obstáculos.

Os pica-paus batem na superfície dura das árvores para procurar comida, construir ninhos e atrair um parceiro. Ferramentas de construção, como martelos hidráulicos e pneumáticos portáteis, imitam a vibração do bico de um pica-pau usando uma frequência aproximadamente equivalente ao martelar de um pica-pau (20 a 25 Hz).

Mas a vibração dessas ferramentas elétricas pode danificar as mãos dos trabalhadores da construção. Isso pode, em alguns casos, causar vibração do dedo branco, uma condição em que os pacientes sentem dormência e dor permanentes nas mãos e nos braços.

A pesquisa agora está estudando como os pica-paus protegem seus cérebros do impacto da perfuração repetida. Um estudo descobriu que os pica-paus têm várias adaptações de absorção de impacto que outras aves não possuem.

Seu crânio é adaptado para ser resistente e duro, e sua língua envolve a parte de trás do crânio e se ancora entre os olhos. Isso protege o cérebro do pica-pau, suavizando o impacto do martelar e suas vibrações.

Pesquisas como esta estão orientando o projeto de amortecedores e dispositivos de controle de vibração para proteger os usuários desses equipamentos. O mesmo conceito também inspirou inovações, como estruturas de absorção de choque em camadas para projetos de construção.

As vieiras são moluscos com uma concha externa ondulada em forma de leque. A forma em zigue-zague dessas ondulações fortalece a estrutura da casca, permitindo que ela resista a altas pressões sob a água.

O mesmo processo é usado para aumentar a resistência de uma caixa de papelão, com material de papelão ondulado sendo colado entre as duas camadas externas de papelão. A introdução de uma superfície ondulada aumenta significativamente a resistência de um material, da mesma forma que dobrar um pedaço de papel em forma de zigue-zague permite que ele receba uma carga adicional.

A estrutura em forma de cúpula da concha de uma vieira também permite que ela suporte cargas significativas. Essa estrutura é autoportante, pois distribui o peso uniformemente por toda a forma de cúpula, reduzindo a carga em um único ponto. Isso melhora a estabilidade da estrutura sem a necessidade de reforço de vigas de aço e inspirou o projeto de muitos edifícios, incluindo a Catedral de São Paulo em Londres.

Os tubarões têm duas barbatanas dorsais que fornecem várias vantagens aerodinâmicas. Eles impedem que o tubarão role, enquanto seu formato de aerofólio cria uma área de baixa turbulência atrás deles e, assim, aumenta a eficiência do movimento para frente do tubarão.