Paper Digest: Biomimikk bruker utformingen av biologiske organismer for å forbedre menneskets teknologi.
Emily Reeves; 25. oktober 2023. Oversatt herfra.

Bilde 1. Hjerte

I biologi har organismer elegante og sofistikerte pålitelighets- og sikkerhetsstrategier, som kan bli etterlignet for å produsere bedre menneskelige konstruerte systemer. Dette har vært et studieemne i mer enn 20 år. I 2002 publiserte ingeniørprofessor Stuart C. Burgess en gjennomgangsartikkel i Journal of Process Mechanical Engineering med tittelen "Pålitelighets- og sikkerhetsstrategier i levende organismer: Potensiale for biomimikk." -lenke. Han katalogiserer over 32 slike strategier blant organismer som spenner fra dyphavsfisk med sine kroppsstrukturer, til mennesker (og selvfølgelig andre skapninger) med sin selvhelbredelse av hud.

Hans artikkel utforsker utrolige mekanismer fra perspektivet til potensiell biomimikk. Intelligent Design (ID) er teori om at organismer er optimalisert av den intelligente sinnsprosessen. Følgelig, sammenlignet med evolusjonsteori, gir ID mer begrunnelse for å etterligne biologisk design. Derimot, har evolusjonær tenkning skrevet om et antall tilsynelatende dårlig design, som eksempel på evolusjon som fungerer som en ikke-styrt prosess som bare kan flikker på ting. Interessant nok har mange påstander om dårlig design - søppel -DNA -lenke, den menneskelige blindtarm -lenke, det menneskelige ankelleddet lenke, omvendt 'koblinbg' av det menneskelige øyet -lenke, GTP -hydrolysemediet mediert korrekturlesingstrinn -lenke og mer - har vist seg uriktige, når ingeniørbegrensninger plassert på disse systemene ble tatt i betraktning.

Tilbake til artikelen
Stuart Burgess har publisert mye innen biomimikk, og viser hvordan de komplekse designene vi finner i naturen kan bidra til å inspirere og forbedre menneskets teknologi. Gjennom denne artikkelen understreker han overlegenheten til naturlige systemer fremfor menneskekonstruerte:
Det menneskelige hjerte kan fungere som et selvvedlikeholdende delsystem i 75 år eller mer. I løpet av denne tiden slår det i størrelsesorden 2,5 milliarder ganger og pumper størrelser som 150 millioner liter blod. Denne ytelsen er overlegen enhver menneskeskapt pumpe som fungerer under lignende forhold, og det er faktisk veldig vanskelig å designe et menneskeskapt erstatningshjerte med noe i nærheten av samme evne som et levende hjerte.
Imidlertid er feilsikringssystemene i ingeniørarbeid relativt enkle, sammenlignet med de som finnes i naturen.

Bilde 2. Def. på biomimkk

Analoge systemer og prosess
Burgess begynner med å diskutere likheter mellom biologiske systemer og ingeniøresystemer. I artikkelen gir tabell 1 og 2 lister over analoge systemer og prosesser. For eksempel er hjerter som positive forskyvningspumper, muskler er som aktuatorer, og biologi og menneskelig konstruert teknologi inneholder ting som gassutvekslingssystemer eller datainnsamling og kontroll. Artikkelen vender seg så til pålitelighetsstrategier i naturen. Tabell 3 gir en liste over 17 slike strategier som brukes av både natur og ingeniørfag. For eksempel planlagt inspeksjon. For denne oppføringen inkluderer Burgess fjær Inspeksjon som det biologiske eksemplet og sprekk- eller sprekkdeteksjon som ingeniøreksempel. Burgess går gjennom alle de 17 strategiene, og begynner med de som ofte brukes i prosjektering og går videre til de som for øyeblikket ikke brukes i ingeniørfag. Han diskuterer også bruken av minimalt antall deler, eller enkelhet i prosjektering av organismer, for å redusere risikoen for å mislykkes. Han bemerker at "enkelhet er et designmål som må defineres nøye av designingeniører."

Deretter skisserer Burgess 15 sikkerhetsstrategier som brukes i naturen. Et eksempel han gir er visuelle advarsler. I biologi er det fargekoder som indikerer gift, og i prosjektering er det også advarselsskilt. Han bemerker:
"Siden mennesker er biologiske systemer, er det verdt å ta spesiell notis av advarselssignalene som brukes i naturen. De naturlige advarselsmønstrene og lydene som brukes i naturen, kan provosere en instinktiv og rask reaksjon hos mennesker. Hvis dette faktisk er tilfelle, kan advarselssignalene som brukes i naturen være mer effektive i ingeniøresystemer enn tilfeldig valgte advarselsskilt."

Uventede resultater for darwinistisk evolusjon
Målet med denne studien er å vise hvordan konstruerte systemer ligner biologiske systemer, og dermed å forbedre relasjonen til konstruerte systemer. Burgess nevner at den omfattende bruken av pålitelighetsstrategier i naturen støtter deres fortsatte og økte anvendelse i prosjektering. Han avslutter med å forutsi at etter hvert som ingeniørvitenskap utvikler seg, vil anvendelsen av biologisk pålitelighet og sikkerhetsteknikker sannsynligvis bli mer vanlig. Noen av teknologiene som brukes av biologiske organismer vil finne veien inn i menneskelige konstruerte design, - noe som fra et darwinstisk perspektiv ikke ville være å forvente.

Emily Reeves -Bilde 3

Emily Reeves er biologkjemiker , metabolsk ernæringsfysiolog og aspirerende Systembiolog. Doktorgradsstudiene hennes ble fullført ved Texas A&M University i biokjemi og biofysikk. Emily er for tiden aktiv i kliniken for metabolsk ernæring og ernæringsmessig genomikk ved Nutriplexity. Hun nyter å identifisere og designe ernæringsintervensjon for subtile innvendige metabolismefeil. Hun jobber også med Fellows of Discovery Institute og det større vitenskapelige samfunnet for å fremme integrering av ingeniørfag og biologi. Hun tilbringer helgene på å eventyr med mannen sin, brygger Kombucha og løper i nærheten av Puget Sound.