Wat is bionica?
Bionica, oftewel bio-geïnspireerde techniek, is gebaseerd op het feit dat de natuur al veel van de problemen waar we dagelijks mee te maken hebben, heeft opgelost. De organismen en ecosystemen waar we mee te maken hebben, staan voor veel van dezelfde uitdagingen als wij. Ze moeten bijvoorbeeld eten, warm blijven, veilig blijven, gehydrateerd blijven, energie besparen, enz.
En ze moeten dit doen zonder hun eigen omgeving te schaden.
De oplossingen van de natuur zijn in de loop van miljoenen jaren geoptimaliseerd door de evolutie op het gebied van energie-efficiëntie, lichtgewicht constructie, functie-integratie, enz. Ingenieurs over de hele wereld leren van en worden geïnspireerd door de natuur. Dit wordt gedemonstreerd door de uitvinding van ongelofelijke robots, energiezuinige auto’s en vliegtuigen en innovatieve materialen.
Omdat de natuur de potentie heeft om inspiratie te bieden voor technologie, kunnen we op twee manieren naar bionica kijken: een tool voor het vergroten van de creativiteit of een tool voor het gestructureerd oplossen van problemen.
Energie-efficiëntie
De natuur laat ons op allerlei manieren zien hoe we met een minimaal energieverbruik een maximaal rendement kunnen bereiken. Pinguïns hebben bijvoorbeeld een uitstekende natuurlijke isolatie en kunnen dankzij hun lichaamsvorm de hoeveelheid energie die ze gebruiken verminderen, zodat ze kunnen overleven in de koude wateren van Antarctica.
Festo gebruikte de energiezuinigheid van pinguïns als inspiratiebron voor de AquaPenguin (hier afgebeeld) en de AirPenguin.
Lichtgewicht constructie en functie-integratie
De natuurwetten zijn ook van toepassing op de techniek: hoe minder gewicht er moet worden verplaatst, hoe minder energie er wordt verbruikt. Trekvogels, die lange afstanden moeten vliegen, hebben een extreem licht skelet. Vanuit een technisch perspectief bespaart lichtgewicht constructie niet alleen energie maar ook grondstoffen, omdat er minder materiaal nodig is om het ontwerp te produceren. Het vermogen van één element om meerdere functies uit te voeren vermindert ook het gewicht, het energieverbruik en de materiaalkosten.
De lichtgewicht constructie is een kenmerk van veel van Festo’s prototypes, waaronder de Bionic Handling Assistant en de SmartBird (hier afgebeeld), waarvan de vleugelslag de weg vrijmaakt voor de functionele integratie van lift en voortstuwing.
Leren en communiceren
Een van de belangrijkste optimalisatiestrategieën die de natuur heeft ontwikkeld in de loop van haar ontwikkeling is het vermogen van organismen om met elkaar te communiceren (waardoor ze bijvoorbeeld informatie over voedselbronnen en hun kwaliteit kunnen uitwisselen). Degenen die leren hoe ze het beste voedsel kunnen vinden, hebben een voordeel als het gaat om natuurlijke selectie.
Net als hun natuurlijke rolmodellen werken de BionicANTs (hier afgebeeld) samen onder duidelijke regels. Ze communiceren met elkaar en coördineren hun acties en bewegingen. Elke mier maakt zijn beslissingen autonoom, maar is daarbij altijd ondergeschikt aan het gemeenschappelijke doel en speelt daarmee zijn rol bij het oplossen van de betreffende taak.
Laat ideeën vliegen met bionisch denken – Toespraak op TEDxAmsterdam
Omdat we willen leren van de natuur, niet kopiëren, vraagt ons team van het Bionic Learning Network voortdurend: “Wat kan de natuur ons leren?”. Laten we eens kijken naar wat we hebben geleerd en hoe we deze informatie hebben toegepast.