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Biomimética y bioinspiración

Biomimética y bioinspiración

Los humanos siempre hemos hecho esfuerzos para imitar los «inventos» de la naturaleza, utilizándolos como modelo para la innovación y la resolución de problemas para mejorar nuestras vidas.

Estos esfuerzos se vienen intensificando en los últimos años, y se están haciendo estudios sistemáticos de la naturaleza para comprender mejor y aplicar capacidades más sofisticadas.

Biomimetica

El estudio y la imitación de la naturaleza como un área especializada de la ciencia y la ingeniería es ahora ampliamente conocida como biomimética.

Los investigadores están buscando reglas, conceptos y principios de la biología para inspirar nuevas posibilidades, incluyendo materiales, mecanismos, algoritmos y procesos de fabricación. Algunos de los beneficios de estos estudios son estructuras mejoradas, actuadores, sensores, interfaces, control, software, drogas, defensa, inteligencia y muchos otros.

A través de la evolución, la naturaleza ha sabido encontrar soluciones efectivas para sus desafíos, y estas fueron mejoradas a lo largo de millones de años. La naturaleza es efectivamente un laboratorio gigante donde se realizan experimentos de ensayo y error, y a través de la evolución los resultados se implementan, se mantienen y evolucionan continuamente para enfrentar los desafíos cambiantes. Estos experimentos involucran a todas las áreas mayores de la ciencia y la ingeniería, y condujeron a un enorme conjunto de «inventos».

El proceso de evolución varió en escala desde lo nano y micro (por ejemplo, virus y bacterias) hasta los macro y mega tamaños (por ejemplo, nuestra escala de vida y los animales gigantes prehistóricos como los dinosaurios). Aunque todavía no se sabe con certeza cuál es la causa de la extinción de las criaturas terrestres gigantes, se puede argumentar que los experimentos de evolución con la mega escala terrestre fracasaron. Es decir, a diferencia de las grandes criaturas marinas (por ejemplo, las ballenas) que sobrevivieron para vivir en nuestra época, las mega criaturas extintas ahora sólo pueden encontrarse en excavaciones y museos de historia natural.

 

biomimesis

Los organismos y criaturas de la naturaleza son bastante capaces, pero sus sistemas no necesariamente funcionan de manera óptima porque lo único que es crítico para su supervivencia como especie es vivir lo suficiente para reproducirse. El código de «software» que dicta el funcionamiento de los sistemas vivos se archiva en los genes de la especie al tamaño de una fracción de una célula, y se transmite de generación en generación a través de la autorreplicación.

Un algoritmo genético es un ejemplo de un algoritmo de inspiración biológica – imita la supervivencia de un organismo, y se utiliza ampliamente para la optimización de las funciones matemáticas. Los investigadores que persiguen la optimización de la modelización biomimética han estado observando muchos otros aspectos de la naturaleza e incluso han desarrollado métodos que se basan en las actividades de las colonias de hormigas, así como en el proceso de recolección de semillas de las palomas. No todas las capacidades de la naturaleza son factibles de imitar utilizando la tecnología actual, y uno de los numerosos ejemplos incluye la imitación de la estructura celular de los sistemas biológicos.

trompa biomimetica

Esa capacidad futurista de producir estructuras permitirá construir sistemas con tolerancia a las fallas, autorreparación, autocrecimiento, autorreproducción y muchos otros, que caracterizan a los sistemas biológicos. Las nanotecnologías emergentes y la autorreparación de estructuras poliméricas, así como otras, permiten cada vez más el potencial de esas capacidades. Además, algún día podría llegar a ser posible diseñar sistemas que funcionen de manera similar y que al mismo tiempo tengan características personales/individuales, pero sin tener que ser idénticos con tolerancias de fabricación estrictas, como las que se necesitan para fabricar sistemas hoy en día. Es decir, podríamos tener coches de varios tamaños y con un rendimiento similar y bastante eficaz aunque estén lejos de ser iguales.

gusano biomimetico

A lo largo de los años, los seres humanos aprendieron mucho de la naturaleza y el conocimiento y la experiencia desarrollados ayudaron a sobrevivir a las generaciones y continúan asegurándonos un futuro sostenible. Imitar a la naturaleza se puede hacer copiando la apariencia y el rendimiento completo de algunas criaturas.

 Podemos encontrar muchos ejemplos en las tiendas de juguetes, que cada vez más se llenan de imitaciones simplistas de perros que caminan y ladran, ranas nadadoras y otros. Aunque hemos copiado o adaptado muchos de los inventos de la naturaleza, todavía hay un enorme conjunto de capacidades que siguen siendo un misterio que debe ser desentrañado.

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