Cibermitanios

Biomímesis, tecnología inspirada en la naturaleza

El arte de estudiar e imitar a la naturaleza, de inspirarse en ella para crear nuevas tecnologías... y algunos de los mejores ejemplos.
Pensaba en esta frase de Pascal, y recordé a la Biomímesis, que es el arte de estudiar e imitar a la naturaleza, de inspirarse en ella para crear nuevas tecnologías. Lo cierto es que como parte de la naturaleza no podemos hacer otra cosa que imitarla, por más que quisiéramos hacer algo distinto. Cito algunos ejemplos para demostrar que la naturaleza siempre irá por delante de nosotros...


Introducción


la simplicidad es el primer paso de la naturaleza y el último del arte
Cuando digo que sólo podemos imitar a la naturaleza, no me refiero solamente a lo tecnológico. Primero, que como seres naturales que somos, todo cuanto podamos hacer es natural o, en otras palabras, no podemos hacer algo que escape a la naturaleza. Sin embargo, podemos creer lo contrario. Y es ahí donde nacen los conflictos.

Si nos atuviéramos a pensar de un modo natural, dejando los artificios sólo para el arte, tendríamos acceso a la sabiduría infinita que yace en cada átomo de la naturaleza. No sólo inventaríamos cosas mejores, sino que nos despojaríamos de conceptos irreales y de dilemas que no tienen solución. Esta simple premisa lo resume todo, como ya lo ejemplificó brillantemente Baruch de Spinoza más o menos así:

Todo lo que hay en la naturaleza son cosas o acciones. Ahora bien, el bien y el mal no son cosas ni acciones. Luego, el bien y el mal no existen en la naturaleza.

Quiero decir que la naturaleza se adelanta a nosotros no sólo en las formas, sino también en los pensamientos, en las abstracciones. Todas las respuestas están ahí. Nuestras mentes funcionan de acuerdo a los principios de la naturaleza y esto no puede ser de otra forma. Esto, por muy extraño que suene, es un intento por explicar que la naturaleza "piensa", y que piensa mejor que nosotros. Sus ideas son simples, perfectas y, además, hermosas, e imitarlas es garantía de éxito.

Ahora sí, veamos algunos ejemplos concretos...


Velcro


Sólo podemos dominar la naturaleza si la obedecemos.
Comencemos por algo simple, tan simple que parece estúpido: el Velcro es el ejemplo más simple de imitación de la naturaleza, inspirado en los cardos que se adhieren a las medias y a los cachorritos. El inspirado fue George de Mestral, quien luego de sacar el último cardo del pelo de su perro y proferir la última palabrota que no me animo a reproducir, decidió mirarlo con un microscopio (al cardo, no al perro) para saber cómo se enganchaba tan tenazmente a la mascota.

El diseño que encontró era tan perfecto que hasta da la sensación de aferrarse con voluntad propia (¿quién no le ha dicho a un cardo las mismas cosas que de Mestral?). Sin embargo, bajo el microscopio y detrás de esa aparente maldad, se encuentra una maravilla tecnológica: simples agujas con cientos de ganchos infinitesimales.

Reproducir esa simpleza mediante una copia artificial le tomó nueve años al susodicho (y muchos gruñidos de su perro, supondremos), e introducirla en el mercado, aún más. La industria textil lo veía como algo demasiado barato y fuera de la moda... hasta que la NASA decidió utilizarlo (o, más bien, tuvo que hacerlo por ser la única alternativa) en los trajes espaciales.

Hasta el día de hoy no hay un reemplazo efectivo para el Velcro, y seguramente nunca lo haya, porque es simplemente perfecto, perfectamente simple. Cosas así de simples se nos escapan a cada segundo, pero este y los siguientes ejemplos son una prueba de que si abrimos los ojos, podemos hacer nuestra esa sabiduría natural.


Refrigeración pasiva


Jamás dice una cosa la naturaleza y otra la sabiduría.
En Zimbabue hay unas termitas que construyen rascacielos. Pero no así no más, no. Como en África suele hacer calor, crearon un sistema de refrigeración que mantuviera constante la temperatura interna del edificio. Los ingenieros sextúpedos lo lograron abriendo pequeñas compuertas que crean corrientes de aire y ventilan la totalidad de la estructura, permitiendo que el aire frío entre por abajo y dejando salir el aire caliente por diminutas chimeneas en la parte superior.

Esto puede parecer lógico, y lo es, pero durante miles y miles de años al Ser Humano no se le ocurrió... hasta que observó a estos arquitectos africanos. Al no utilizar ventiladores ni nada que requiera de un motor, este sistema que actualmente revoluciona nuestra ingeniería sólo consume el 10% de la energía que usábamos hasta ahora en aire acondicionado. Es una prueba de todo lo que nos pasa desapercibido: lo simple, lo natural, lo que siempre estuvo allí.

Hay otras cosas que podríamos adoptar de las termitas, hormigas y abejas: la organización social. Estos insectos tienen sus propias fuerzas policiales incorruptibles, saben convivir mejor junto a las diferentes especies, construyen sus hogares con determinada capacidad para mantener estable la temperatura interna, y, a pesar de tener castas, todos los individuos tienen los mismos derechos (y se cumplen). Este es un tema que desarrollaré en algún otro momento.


Cinta Gecko


Hay un libro abierto siempre a todos los ojos: la naturaleza.
Otro ejemplo similar al del Velcro es el de un tipo de adhesivo relativamente nuevo que fue inspirado por los Lagartos Gecko. Estos animalitos tienen la peculiaridad de poder trepar por cualquier superficie, independientemente de su material y textura, gracias a que sus patas poseen millones de ganchos atómicos. Lo curioso es que no utilizan sustancias pegajosas ni nada similar; es simple física: el fenómeno se conoce como Fuerzas de van der Waals, y hace referencia a las atracciones naturales entre átomos de acuerdo a la orientación de los mismos.

Sin necesidad de utilizar productos químicos, las Fuerzas de van der Waals ayudarían, por ejemplo, a crear un calzado que permita a una persona caminar por el techo. Aplicaciones como estas aún se están estudiando, pero ya existen cintas adhesivas con un increíble nivel de adherencia basadas en esta tecnología natural. Las cintas así son reutilizables tantas veces como sea necesario, a diferencia de las que usan pegamento.

Las potenciales aplicaciones de este material son alucinantes, especialmente por su reutilización indefinida: desde un reemplazo para los imanes de la heladera, pasando por equipos de alpinismo, hasta una nueva forma de caminar en el espacio, todo es posible. Y vuelvo a remarcar que es este un mérito de la inteligencia de la naturaleza, que tuvo millones de años para adelantar toda posible ficción humana.


Efecto Loto


Ninguna acción natural puede abreviarse, pues la naturaleza genera del modo más breve posible.
Si bien el agua es esencial para la vida, el Hombre siempre se empeñó en inventar cosas para mantenerla alejada: acero inoxidable, tejidos impermeables, pintura antióxido, etc. Pero la solución más natural (es decir, la más simple) siempre estuvo ahí: la flor de Loto.

Las hojas de esta planta no sólo son impermeables, sino que también limpian a escala nanométrica las impurezas del agua que cae sobre ellas. Las gotas de agua se deslizan sobre la hoja como gotas de mercurio, y en el proceso se llevan el polvo y otras impurezas que puedan perjudicar a la fotosíntesis del organismo.

El sistema es sencillo, como siempre: las hojas poseen millones de bellos vellos microscópicos que sostienen y hacen rodar al agua, aunque sean gotas de rocío del tamaño de una molécula. Las gotitas más pequeñas se van juntando con un efecto "bola de nieve", arrasando con toda la suciedad.

Lo que veremos en un futuro próximo es multitud de superficies autolimpiantes. Nos olvidaremos de la cera y otros productos para limpiar el auto: con sólo tirarle un poco de agua, la pintura autolimpiante lo dejará como nuevo (¡y completamente seco!). Ese es el Efecto Loto, que se comienza a aplicar en plásticos, cerámicas, metales y casi cualquier producto imaginable. Es cuestión de tiempo para que lavar los platos sea una tarea divertida. Hasta quizá pueda combinarse con el siguiente ejemplo...


Fotosíntesis artificial


Ser natural es una pose demasiado difícil.
Sabemos que la fotosíntesis es lo que hacen las plantas al convertir agua, CO2 y luz en oxígeno y carbohidratos, mediante un proceso espectacularmente simple y digno de un alquimista. Pero nosotros, los complicados, no tenemos una forma simple de fabricar estos elementos fundamentales... Hasta ahora, que abrimos los ojos ante la simpleza de una flor...

La fotosíntesis artificial aún debe perfeccionarse mucho, pero la idea es esta: por medio de la luz solar, se separan los componentes del agua, y como resultado el oxígeno sale para ser envasado o distribuido por medio de una red, y el hidrógeno sale puro y listo para ser usado como refrigerante o combustible de cohetes (o autos del futuro). Ahí termina el proceso artificial, que es la que le interesa a las grandes compañías.

Pero si observamos atentamente la fotosíntesis natural veremos que por el mismo precio podemos ganar mucho más. Las plantas hacen lo mismo hasta este punto, pero en una segunda fase convierten el CO2 en glucosa (azúcar). Estamos intentando imitar esta segunda fase, no porque queramos glucosa, sino porque no queremos dióxido de carbono. Una fotosíntesis artificial completa y a escala industrial significaría una reducción drástica del calentamiento global.

Imagina millones de fábricas succionando CO2 y liberando oxígeno a la atmósfera, creando combustibles ecológicos como el hidrógeno y hasta alguna que otra golosina. Y todo esto sólo con la energía del Sol. Parece un cuento de hadas, pero es perfectamente posible, y con un poco de suerte (o mucha) podremos ver esta utopía hacerse realidad, incluso en nuestras casas. Hay mucha gente trabajando en ello. Nunca es tarde para imitar a la naturaleza.


Metamorfosis


En la naturaleza están todos los estilos futuros.
Buscando la inspiración en aves y peces, los investigadores descubrieron que pueden hacer que los objetos cotidianos cambien de forma, y no sólo por una cuestión estética. Los aviones, por ejemplo, ya se están beneficiando de alas que pueden cambiar de forma instantáneamente, como las de un pájaro, dependiendo de la velocidad y duración del vuelo y de factores externos como el viento y la temperatura.

Estas alas poseen un estructura interna casi idéntica a las de las aves, y están revestidas por escamas móviles como las de los peces. Con un ala que puede cambiar de forma se reduce significativamente la fricción con el aire, y, en consecuencia, se utiliza muchísimo menos combustible, así como las aves ahorran energía durante el vuelo.

Pero los aviones no son los únicos beneficiarios. BMW también está experimentando con un auto que cambia de forma, gracias a que en lugar de metal tiene una piel plástica que se extiende sobre un esqueleto metálico. Por si fuera poco, esta piel es traslúcida, para que los faros puedan iluminar desde dentro de la carrocería.

De manera tangencial, los movimientos de la naturaleza también podrían influir en la vestimenta, como lo prefigura este video. Este es un ejemplo un poco extremista, y quizá sirva para demostrar también que por muy simple que sea la naturaleza, no es fácil imitar su economía y eficiencia.


Un futuro más natural


El hombre es la naturaleza que toma conciencia de sí misma.
Además del desinterés, hay una explicación de por qué tardamos tanto en adoptar los modelos que la naturaleza nos regala: primero debemos dominar la técnica. Por ejemplo: al principio obtuvimos fuego de un rayo, luego lo creamos frotando ramitas, después inventamos el encendedor, más tarde descubrimos el fósforo (sí, en ese orden), y así seguiremos haciendo cosas cada vez más complejas hasta que aprendamos a dominar la simpleza del rayo original. Somos lentos, pero vamos bien; es importante saberlo. Y, además, ideas no nos van a faltar... Hay siempre una inspiración aguardando en la naturaleza:

24 comentarios

  1. Felicitaciones por el post, no tendrás alguna fuente o ejemplo de la gente que esta trabajando en el tema de la fotosíntesis artificial?
    Muchas gracias ^.^

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  2. Claro: hay un artículo breve en Wikipedia, aunque recomiendo la versión en inglés, que tiene varios links de donde saqué información. No hay mucho más que lo que figura ahí, todo en inglés.

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  3. Felicidades por el post. Me ha parecido muy interesante, sigue así ;) .

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  4. .
    Uhm, perdona que lo diga, pero todas las tecnologías que colocaste a modo de ejemplo no tienen ni un pelo de "simplicidad". Ni es para menos, a la naturaleza le ha llevado millones de años de complejidades. No es recién hasta hoy en día con escalas nanométricas que es más factible imitar la naturaleza, y quien sabe, superarla el día de mañana [y pasado mañana]. Tengo la firme conviccion que la unica manera de que nosotros sobrevivamos es que manipulemos de manera inteligente a la naturaleza, sin destruirla. Será como armar una silla con palitos de fosforo.

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  5. Respeto y entiendo parcialmente tu opinión sobre la simplicidad, aunque deduzco justamente lo contrario: simple significa natural. Quizá en otro universo regido por otras leyes la simplicidad fuera más adecuada a tu idea de simple, pero en este las cosas simples son así, dada su naturaleza. Simple es un planeta esférico que se mantiene en equilibrio respecto del Sol, dada la fuerza de gravedad. Simple es que los cardos se enganchen a las patas de los animales, dado que no tienen patas propias. Simple es que las hormigas se dividan en castas, dado que individualmente no pueden cumplir con todas las acciones para sobrevivir. Pero simple no es fácil ni rápido.

    Sobre la hipotética superación de la naturaleza por parte del Hombre, quiero decir que ésta es imposible. Cuando hablo de la naturaleza, incluyo al Hombre, como es lógico pensar. La naturaleza no es una cosa que está allá afuera; es una misma naturaleza la que gobierna a los hombres, a la termitas y al rayo. Que alguien o algo supere a la naturaleza equivale a que la naturaleza cambie, no a que sea dominada. Todo lo que puede hacer el Hombre es entender la naturaleza.

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  6. PD: la naturaleza toma caminos muy largos para llegar a lo más simple; que sus procesos nos parezcan (o sean) inaccesibles debido a nuestras limitaciones, especialmente temporales, no revoca la simplicidad de las cosas.

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  7. Simplemente impresionanate la manera en que la naturaleza hace las cosas.

    saludos

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  8. Muy interesante el post, comparto tu opinión respecto a que la naturaleza nos lleva por mucho la delantera.

    El hombre realmente lo único que ha hecho con cada una de sus invenciones es imitar algo que ya existe en la naturaleza. Repito muy interesante post que motiva a seguir investigando al respecto.

    ............
    Un dia vagando en la web me tope con CIBERMITAÑOS (Banderas que hablan), lo guarde en mis favoritos y ahora que me he dado un tiempo para leer, me he dado cuenta de su excelente información. Seguire leyendo, dejando mis respectivos comentarios.

    Felicidades por este excelente lugar que invita a investigar, analizar y reflexionar.

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  9. felicitarte me suena muy impersonal, yo mas bien voy a abrazarte

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  10. Esto ya es acoso... ¿alguien quiere llevarse una dafne para su blog? La entrego con chocolates para una semana, después los gastos corren por cuenta propia.

    No, en serio, si me van a empezar a abrazar todos, viste, mejor no escribo más XD

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  11. Magistral que buenisima entradas haces ,simpre un placer leerte..

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  12. no pude evitar acordarme de Theo Jansen y sus animales mecánicos.

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  13. Hoy llegué a tu blog. Y no soy muy bloringuera :P
    Agradezco como muchos todo lo que nos compartes.

    Leí parte de: "Los Ingenieros y Las Torres de Marfil" en él entre otras cosas dice: que las personas encargadas de aducar tienen que desarrollar en sus alumnos la observación de la naturaleza. Por que en ella encontramos sabiduría.

    Desarrollaré más abajo...

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  14. Cito del Prólogo del traductor de: "Los ingenieros y las torres de marfil"

    "El hombre es cada vez menos íntegro, menos capaz de comprender los problemas en su forma amplia y completa; a medida que se estrecha más el campo específico en que ejerce, su visión es más angosta y limita."

    "Quien contempla un árbol, y medita como es capaz de resistir las fuerzas del viento, la erosión y la perenne acción de la gravedad, tiene a su alcance doctrinas sin límites sobre diseño y comportamiento estructural; ese árbol, tan dévil y flexible en sus hojas, aumenta en resistencia a medida que sus partes se acercan al tronco, se arraiga en la tierra, y al mismo tiempo que se extiende en ella para nutrirse, obtiene la estabilidad adecuada."

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  15. lo natural es lo mejor,
    (después de meses e notado que en al menos 5 post siempre que dafne comentaba tu inmediatamente contestabas y aventurero enseguida de ti y aveces se reía de tu comentario) "Kevin, fan from hell"

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  16. WOW!!! me salvaste muchas gracias!!! Heneal el blog n.n

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  17. hola
    me ha gustado todo mucho. pero te planteo un problema de la fotosíntesis artificial a simple vista podemos decir que redujera el cambio climatico porque habra menos CO2 contaminante pero la presencia aumentada del oxigeno producto a las industrias y casas que tuvieran este sistema provocarian un aumento del porcetaje de oxigeno een el aire conllevando con si un aumento de la facilidad de combustion o se produsca fuego, ya que el oxigeno es esencial en ese proceso y luego en un pasado los insectos eran no me acuerdo mbn ahora pero por lo menos 8 veces mas grandes a los actules debido a que habia un mayor nivel de oxigeno en el aire. luego si hicieramos eso podria volver a ver un nuevo a incrementar el tamaño de los insectos, las moscas ya son pesadas con su minusculo tamaño y son muchisimas imaginate que te molesten unas 8 veces mas grandes.

    bueno solo queria añadir inconvenientes de esa idea

    un saludo espero que leas esto

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  18. No, no existe ese riesgo. Los niveles de oxígeno no varían mucho. Y, de hecho, en la era de los dinosaurios había un 1% menos de oxígeno que ahora.

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  19. El hombre es la naturaleza que toma conciencia de si misma, ahora lo entiendo.

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  20. Sí, ese es el secreto de la vida.

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  21. No puedo creer hace 5 años leí esto. Parece que hubiese sido ayer. Es una idea que tengo siempre muy presente.

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  22. Será por eso que parece ayer :)

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  23. Podria ayudarme con IDEAS PARA GENERAR UNA INVESTIGACIÓN con este titulo:“Implementación y aplicación de metodologías para el Logro y Encauzamiento de Buenas Practicas Ambientales, direccionadas la Infraestructura Hotelera y a la comunidad de su entorno a partir de la Innovación por BIOMIMESIS

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