Kretaivitási módszerek, gyakorlatok, mesék

 

Biomimikri ezer arca: madarak, vonatok

 

A japánok az 1964-es Olimpiai játékokra fejlesztették ki a Shinkansen nevezetű vonatjáratukat, hogy a nézőket nagyon gyorsan képesek legyenek az egymástól távol elhelyezkedő színhelyekre átszállítani. Ez akkoribban 217 km jelentett óránkénti sebességben, ugyanakkor, ugyanabban az időszakban az európai hasonlóan gyors vonatok alig érték el a 160 km/h végsebességet. A mai nap a vonatok  végsebessége 320km/h-ra növekedett a fejlesztéseknek köszönhetően. A turistákon kívül az üzletemberek is szívesen használták, hiszen elképesztően gyorsan és kényelmesen utazhattak országuk fő központjai között. Minden adott volt egy igazi sikersztori mögött, de egy nagy szépséghibája azonban volt ezeknek a gyors vonatoknak, ami miatt nálunk ma is falakat emelnek a vasút elé, a nagy zaj.

A zaj, amit a vonatok haladása közben keletkezett, akár 500 m-re is zavaróan eljutottot a környező településekre. Japán amúgy is egy kis ország sok emberrel, tehát sűrűn lakott településeken haladt át a jármű, elképesztő sebességgel, 70dB zajjal.  A keletkező zajnak három forrását analizálták a kutatók, ebből az elsőre könnyű megoldást találtak, míg a maradék kettő már igazi kreativitást igényelt. Mi most a harmadikkal a hangrobbanással foglalkozunk egy picit részletesebben. Amikor egy jármű egy alagútba ér, akkor a levegőt odanyomja a falnak, és nyomja maga előtt azt. Az alagutat szinte teljesen kitölti a vonat, és mint a metróban, érezzük a közelgő szerelvény szelét. Az autóknál nem lép fel a jelenség, mert méretükhöz képest az alagutak sokkal nagyobbak. A problémát a mozgó levegő okozza, ez összenyomódik egy lökéshullámba, ami a vonat sebességének függvénye. A levegő és a vonat találkozása okozza azt a nagy zajt, amit hallhatunk az alagútba érkezéskor. Ez volt az egyetlen limitáló tényezője a vonatok fejlesztésének, a sebesség terén. Osaka és Hakata között az út közel felét alagutak teszik ki, állandó zajforrásul szolgálva a környezetüknek.

1990-ben Seiichi Yajima a cég egyik tervező mérnöke egy madarakról szóló előadást hallgatott, a jégmadarakról. A jégmadár hatalmas sebességgel csapódik a vízbe, ami 800x sűrűbb anyag, mint a levegő, mégis a csőre formája miatt szépen, lágyan teszi ezt meg. A csőr formája, a hossza és az átmérője, ezek teszik sikeres halászó madárrá a jégmadarat, és ezek lettek a vonatok áttervezésének alapjai. Az eredmény magáért beszél, egy 15m-es orr és designos tervezés és a vonat ellenállása 30%-kal, a felhasznált energia is 13%-kal csökkent. Az eredmények nagyon biztatóak voltak, a zaj azonban még nem csökkent jelentősen, és elfogadható mértékben. A tovább haladáshoz ismét a madaraktól jönnek a jó megoldások. Minden madár repülése hangot generál, halljuk a kis rigókat, galambokat körözni felettünk. A baglyok már más tészták, ők csendes ragadozók, képesek hangtalanul megközelíteni a kis egérkéket. A szárnyuk vége csipkézett és emiatt ez megtöri a levegő folyását, lebontja kisebb egységekre, amely így nem kevésbé lesz turbulens, magyarán nem lesz zajos. Hallkan érkezik a halál.

Nakatu és tervezői csapata éveket töltött el, hogy újra gondolják és ennek eredményeként megalkossák a pantográfot, és a vonat zajcsökkenését elérjék. A bagoly szárnyának suhogása vezetett a vortex generátor feltalálásához, amit a vonaton kívül más jelentős területeken is kihasználják, a repülőgép szárnyakon, vagy éppen a korcsolyákon a profiknál. Az Adelie-pingvin a harmadik madár aminek a megfigyelésével további finomításokat végeztek a vonaton, ha egy üzlet beindul, nincs megállás. A madár testének formája képessé teszi, hogy vízben nagyon gyorsan és ügyesen kergesse a halacskákat, ezért ezt is beépítették a pantográfba, ahogy a képeken is látható. Mindezek az alkalmazások nem csak a zajt csökkentették, de jelentős energiát is megtakarítottak.

 

 

Három madár és egy vonat.

A biomimikri fenti alkalmazása a hagyományos módszerek közé tartozik, egy műszaki problémára a természetből hozzunk megoldást. Tengernyi irodalma van a témának, de ennél tágabban is értelmezhető a hasonlóságok, a metaforák keresése, a biomimikri alkalmazása, felhasználása. Mutatok egy másik példát, hogyan legyünk kreatívabbak a biomimikri segítségével.

1.      Válassz ki a természetből egy valamit, amit másolhatsz, ami téged inspirál, legyen az növény vagy állat, esetleg természeti képződmény, hegyek, folyók, vagy egy jelenség fagyás, olvadás stb.

2.      Az újra tervezésre szánt tárgyat bontsd elemeire, funkcióira.

3.      Tedd ugyanezt a választott természeti tárggyal, jelenséggel.

4.      Jelöld ki a fontos paramétereket, és gondold végig ezek hogyan befolyásolják a végső termék tulajdonságait.

5.      A természetben talált tulajdonságokat és funkciókat kösd össze ceruzával.

6.      Milyen javításokat újításokat tudnál átvezetni a természetből a tárgyra.

Elsőre nem tűnik bonyolultnak, hiszen hasonlóságókat keresünk eltérő környezetben, de lássunk egy példát, és remélem kitisztul a kép.

Az általam választott természeti képződmény a border collie kutyám Mogyi lesz, míg a tárgy, amit a segítségével áttervezünk az egy fogkefe. Szőrös szőrös, röviden. A kettes pont szerint bontsuk elemeire a fogkefét:

Van sörtéje a tisztításhoz. Mozgatás közben a sörték mozognak, és rugalmasan meghajolnak. Van fogantyúja, hogy lehessen fogni és kezelni a sörtéket. A sörték könnyedén beférnek a szánkba. Puhák, lágyak.

Mi a helyzet a kutyámmal ezekkel kapcsolatban, a hármas pont alapján: Vastag, dupla szőrzet. Gyakori vedlés, viszonylag hegyes fülek, éles fogazat, fogak mérete változó. Hosszú, bozontos farok, hosszú orr. Erős terelő ösztön, agilitás, beszédes nézés.

Most kezdődik a nehezebb rész a négyes ponttal, jelöld ki a fontos részeket és alkalmazd azokat:

Kicsi és agilis lefordítva a fogkefe feje kicsi, befér a szájba, az oldalsó részekbe is, szűk helyeken is dolgozhatunk vele.

Vastag dupla szőrzet lefordítva többrétegű sörte, a külső lehet hosszabb, a belső pedig rövid és lágyabb is. Hosszú, bozontos farok lefordítva kefefej meghosszabbítása.

Tulajdonságok összekötése és a lehetséges javítások, újdonságok kiszelektálása a következő feladat, ezt rábízom mindenki fantáziájára. Szerintem a kétrétegű, és eltérő lágyságú fogkefe egész jó ötlet, valószínűleg már kapható is a boltokban.

 

A természetben azonban a pici kis adaptív megoldások mellett rendszerek, hálózatok is működnek, és ezeknek lehetnek olyan átfogó tulajdonságaik, amelyek érdekesek lehetnek számunkra. A hálózatok korszakát éljük, mindenütt, mindenhol körbevesznek minket elektromos, víz és egyéb hálózatok, sőt nagyon soknak tagjai, elengedhetetlen részei vagyunk, lásd bizonyos közösségi csoportosulásoknak. Néha még csomópontok is lehetünk, ahol kritikus információk találkoznak. Az ember alkotta hálózatok rendkívül hatékonyak, gyorsan, akár hat lépésben elérhetünk egyik pontból egy tetszőleges másik pontba, bár manapság ez is csökkent, állítólag már 3-3,5 lépésre vagyunk bárkitől a Földünkön. A kereskedelmi és közösségi hálózatok kis világ mintázatot mutatnak, óriási előnyöket biztosítva a hálózat tagjainak. A hatékonyság magában hordozza a sérülékenységet, ha egy egy csomópont sérül, akkor borulhat a rendszer.

 Vajon a természetben milyen típusú hálózatok alakultak ki, azok is a hatékonyságukra összpontosítottak és ugyanolyan sérülékenyek, mint az általunk kifejlesztett hálózatok? A növényi levelek adnak egy kis bepillantást ennek a kérdésnek a megválaszolásához.  A levelekben található erek bonyolult hálózatnak tűnnek az első pillantásra, az egyik irányban vizet osztanak szét, ami a gyökérzeten keresztül jut el hozzájuk, cserébe ők az általuk gyártott cukrokat szállítják el a növény többi része felé. Dupla hálózat, hasonlóan az emberi vérrendszerhez, ami oxigént, tápanyagokat szállít a test sejtjeinek, és ellenirányban a salakanyagokat, szén dioxidot szállít onnan el. Léteznek főeres levelek, de például a fűféléknek párhuzamosan futnak a szállítói erei. A ginkgófa a legöregebb faféle a Földünkön, már a dinók mellett is élt, és öregedett meg változatlanul. Különleges, ósdi erezete nem engedi meg, hogy sokáig ellenálljon, elég egy harapás és a levél elpusztul, nincsenek ugyanis összekötő erei. A főerek szépen kifelé futnak, ha megszakad az egyik akkor bizony abban a levélben nincs további tápanyag és vízszállítás. Az erezet nem véd a támadásoktól. Ezt a sérülékenységet azzal próbálja kompenzálni a növény, hogy keserű molekulákat választ ki a levélben, hátha nem szeretik ezt a rovarok, és letesznek a további fogyasztásról. Valljuk be sikeresen, hiszen ez a faféle még mindig velünk él és virul. 250 millió éve egy nagy kihalási ciklus után a levelek erezetettsége elkezdett bonyolódni, összekötések jöttek létre, valószínűleg a rovarok nagy bummja miatt a keserű molekulák védelme már nem bizonyulhatott elegendőnek. Kisebb érhálózatok kötik össze a nagyobb ereket a juharfában például már, és ezek már nem kisvilág struktúrájúak, redudánsak, és zártak. Ezek nagy előnye, ahogy a megrágott káposztaleveleken is megfigyelhetjük, hogy a jelentős támadás esetén is képesek a tápanyagokat és vizet áramoltatni a levelekben. A rovarok szárnya, a korallok váza, a virágos növények erezete mind mind zárt láncú, hasonlóan a városok utcáira, amelyek szintén nem kisvilágúak. Az evolúció szép megoldásokat talált a rovarharapások, az esőzések és a széljárás változásainak világában. A beágyazott zárt rendszerek ellenállóvá teszik a leveleket a szitakötő szárnyát a külvilág támadásai közepette.

Az ember által kitalált és alkalmazott hálózatos rendszerek a ginkgó fa levelére hasonlítanak, olcsó, könnyű előállítani azokat, gyors, ugyanakkor nagyon sérülékenyek a támadások ellen.

 Az emberi világ vajon mikor fogja és hol alkalmazni a virágos növények levelének bölcsességét?