Resumen
Este documento trata acerca de como el hombre ha basado
gran parte de su desarrollo social y tecnológico en
aprender de la naturaleza. Diversos campos de la ciencia han
encontrado la solución a muchos problemas basandose en
modelos que la naturaleza ha solucionado. La naturaleza ha
evolucionado desde hace millones de años tratando de
adaptarse a condiciones nuevas, con esto ha creado organismos con
diseños espectaculares e ingeniosos, que el hombre ha
podido aprender. Pero no solo se ha limitado a lo que vemos; sino
tambien a modos de supervivencia, transporte, modo de defensa,
etc, de muchas especies naturales y de las cuales han sido
inspiración para los seres humanos.
Index
Terms—Biomímesis
I.
INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia la humanidad ha
inventado diversas máquinas, sustancias, materiales, etc,
que le ha sido útil y ha colaborado en el
desarrollo de la civilización. Pero muchos de estos
inventos han generado un impacto ambiental destructivo; y vemos
que hemos estado agotando los recursos naturales a un ritmo muy
acelerado. Pero en estas últimas décadas la
humanidad ha ido aprendiendo de la evolución de la
naturaleza; y como esta realiza sus procesos naturales sin causar
efectos dañinos en el ambiente. Hoy podemos observar que
las invenciones humanas son más ecológicas: por
ejemplo, a igual que las plantas, podemos obtener la
energía del sol para satisfacer nuestras necesidades
energéticas [1]
Hubo un intento desde la revolución industrial
hasta fina- les del siglo pasado para que los problemas
industriales se resolvieran con soluciones industriales. Algunas
soluciones industriales son tan malas que ya no nos sirven y hay
que reevaluarlas. Ya se está haciendo este proceso entre
las nue- vas generaciones; entre la gente joven hay más
sentimiento ecológico. Puede que se haya tomado conciencia
del cambio climático, de la necesidad de pararlo.
[17]
La naturaleza ha sido fuente de inspiración para
solucio- nar diseños de ingeniería, nos ha dado
soluciones prácticas, eficientes y sostenibles. La
biología ha ayudado a resolver diversos problemas; y por
eso nos damos cuenta que el hombre siempre ha aprendido y seguira
aprendiendo de la naturaleza. [2]
"La Biomimética, es la aplicación de los
métodos y sistemas naturales a la ingeniería y la
tecnología, ha desarrollado un número de
innovaciones muy superior al que la mente humana habría
concebido por sí sola. Esto se debe a que durante millones
de años de ensayo y error, la naturaleza ha producido
soluciones efectivas a los problemas del mundo real."
[3]
Durante millones de años animales, plantas y
microbios, a través de la evolución, han
desarrollado mecanismos biológi- cos para hacer frente a
los retos del entorno, con el único fin de sobrevivir.
[16]
Si hablamos de biomimética en un sentido
más amplio es de imitar la naturaleza a la hora de
reconstruir los sistemas productivos humanos, con el fin de
hacerlos compatibles con la biosfera. [11]
II.
DESARROLLO
II-A.
Biomimética
Figura 1. El hombre ha imitado muchos
diseños de la naturaleza
Cuando hablamos de biomimética (bios, que
significa vida y mímesis, imitación) nos referimos
a la implementación de sistemas naturales a la
ingeniería y la tecnología. Sistemas que la
naturaleza ha desarrollado durante años de ensayo error.
La biomimética ha sido aplicada a áreas que van
desde las cien- cias políticas y el diseño de un
coche hasta la computación. [3]
La biomimética aplicada al diseño, y a la
tecnología en general intenta conseguir beneficios a
través de modelos más semejantes a los que trabajan
en la naturaleza, para mejorar la calidad de vida.
[15]
En la naturaleza podemos encontrar gran diversidad de
ma- teriales, a estos los llamamos materiales biológicos,
los cuales tienen propiedades increíbles y han
desarrollado técnicas muy especiales y sofisticadas de
fabricación, de hecho muchas de ellas, van más
allá de lo que hace la tecnología más
actual. [13]
La biomimética está transformando la
manera en que vivi- mos en la tierra, literalmente, lo que nos
permite utilizar el mundo conocido para crear un nuevo mundo.
[20]
Muchísimos procesos, que siguen siendo una
utopía para los técnicos, ya se han materializado
de forma óptima en la naturaleza. [14]
"A partir de la biomimésis, del funcionamiento de
los ecosistemas, podemos sugerir cinco principios básicos
para la reconstrucción ecológica de la
economía:
1. Vivir del sol como fuente
energética
2. Cerrar los ciclos de
materiales
3. No transportar demasiado lejos los
materiales.
4. Evitar los
xenobióticos
5. Respetar la diversidad" [10]
La naturaleza y el universo le llevan al ser humano
millones de años de ventaja en cualquier campo; es por
ello que es más ventajoso copiarles, que intentar
superarlos; ya que evolutivamente hablando estas soluciones nos
han mostrado su efectividad. [12]
Después de millones de años de
evolución, los seres vivos han desarrollado soluciones
eficaces para resolver un gran número de problemas. Esto
ha hecho que los científicos se inspiren en la naturaleza
para resolver problemas mediante la unión de
tecnología y biología. Por ejemplo, algunos robots
han sido diseñados para imitar los movimientos de los
insectos o se han sintetizado materiales muy resistentes
basándose en la tela de las arañas. Inspirarse en
la naturaleza para resolver problemas de computación es
una estrategia que ha ido ganando importancia y que aún
tiene mucho que ofrecer. [7]
En general existen tres áreas en la
biología, a partir de las cuales se pueden modelar
soluciones tecnológicas:
Imitación de los métodos
naturales, en la producción de compuestos químicos
de plantas y animales.
Al igual que las plantas que producen su energía
a partir de la luz del sol, existe un prototipo de
vehículo de la empresa Shanghai Automotive Industry Corp.
(SAIC). Presentan al mundo un auto eléctrico que
-anuncian- será el primero en crear más
energía de la que consume. Es decir, no sólo
será pasivo, sino negativo en emisiones de carbono. El
auto nombrado Ye Zi (hoja) es capaz de recolectar la
energía del viento por medio de generadores en sus ruedas
y la del sol mediante sus paneles en el techo. [4]
Figura 2. Ye Zi
Figura 3. El "Ye Zi" obtiene su energía del sol
y del viento
Este auto refleja las técnicas que el hombre ha
obtenido de la naturaleza, aplicando un modelo natural para la
obtención de energía.
Además, el armazón
tendría componentes metales orgánicos
para absorber dióxido de carbono del aire. Este
sería con- vertido por células de combustible en
metano, que luego se utilizaría como combustible, creando
en el proceso oxígeno que se devolvería a la
atmósfera. Por otro lado, el auto tendría un
mecanismo para generar también la electricidad para su
iluminación. [4]
Imitación de procesos dinámicos y
mecánicos de la naturaleza.
Figura 4. El tren bala, su diseño
aerodinámico es inspiración del
Martín Pescador
Figura 5. Martín Pescador
* A finales de 1990, ingenieros japoneses modelaron un
tren bala inspirándose en un pajaro: el martín
pescador. Japón utiliza muchos trenes bala
rápidos. Se volvieron tan rápidos que el aire
acumulado en la parte delantera del tren ocasionaba un estampido
sónico. El ruido de este fuerte bum despertaba a la gente
y perturbaba la fauna y flora. Entonces, un ingeniero vio un
martín pescador entrando al agua de clavado. Se
preguntó si podría modelar la parte delantera del
tren bala inspirándose en el largo y estrecho pico del
pájaro. Probaron el nuevo diseño, el cual no
ocasionó ningún bum. Y además, ahorró
electricidad por ser tan aerodinámico. Este es solamente
un ejemplo de la biomimetica, la utilización de la
naturaleza para diseñar soluciones sustentables para la
humanidad. [5]
Figura 6. Diseño del pico del
tucán
El diseño del pico del tucán como
protección en accidentes de tráfico: Marc A.
Meyers, Yasuaki Seki y Matthew S. Schneider, investigadores que
analizaron la estructura del pico del tucán, se
sorprendieron al descubrir que su estructura "se comporta como un
sistema de absorción de impactos de alta energía",
según dijo Meyers. Indicó además que "los
paneles que imitan el pico del tucán pueden ofrecer una
mejor protección a los conductores implicados en
accidentes" [19]
Figura 7. Issus coleoptratus
Sistemas de Engranaje, ya existían en la
naturaleza: Ante- riormente creía que sólo el
hombre, un ejemplo natural de un mecanismo de engranaje de
funcionamiento se ha descubierto en un insecto común – que
muestra que la evolución desarrolló dientes
entrelazados mucho antes que nosotros. [9]
Uno de los descubrimientos
científicos más curiosos del año
que se nos acaba de marchar es precisamente otro ejemplo de
convergencia entre tecnología y naturaleza. Hablamos del
descubrimiento de engranajes en las patas traseras de un
pequeño insecto de la especie Issus coleoptratus. Se
trata de un descubrimiento realmente sorprendente,
puesto que los engranajes pertenecen a ese grupo de
tecnologías que siempre hemos considerado demasiado
humanas como para que estuvieran presentes en la naturaleza.
[8]
Figura 8. Flor de Loto
Flor de Loto: se mantiene limpia en el barro:
La flor de loto nace en el barro y se mantiene limpio.
Está compuesta de protuberancias, como muchas
montañas. El polvo y la suciedad se acumulan en los picos,
estas montañas, y cuando llueve o con viento, se eliminan.
Copia de esta idea se hizo una pintura que imita este proceso. Se
aplica en fachadas, con el viento y la lluvia, que está
limpio y tiene una vida muy larga y no de su nueva
aplicación es necesario. Una pintura de
auto-limpieza.[18]
Imitación de los principios de
organización social de organismos.
Figura 9. Las hormigas trabajan en equipo para
conseguir alimento
Casi todos los animales tienen alguna especie de organi-
zación social. Muchas de las relaciones sociales entre los
seres vivos tienen que ver con la supervivencia: comer o ser
comidos. Algunos animales, se agrupan o trabajan con el fin de
sumar sus esfuerzos y defenderse. Otros trabajan juntos,
generalmente con ventaja para todos. [6]
Un ejemplo lo constituyen las hormigas, que conviven en
colonias y se encuentran muy modificadas por su adaptación
a una vida social. Las hormigas viven en nidos formando grandes
sociedades, en la que existe una gran división de trabajo
entre varias castas especializadas. Existen más de seis
mil especies distintas y todas ellas son sociales, si bien
sus comunidades oscilan desde una docena de
individuos hasta varios millones. [6]
Su organización social es un
matriarcado, es decir que la que tiene el mando es
la madre. La cabeza de su organización es la reina,
generalmente única hembra desarrollada y fértil.
Los comportamientos de las hormigas en su sociedad, nos recuerdan
a los comportamientos de nuestras familias y de nuestra sociedad.
Por ejemplo, las hormigas obreras cuidan a las larvas, las
alimentan y las lavan. Las hormigas pueden comunicarse entre
ellas. Ellas pueden comunicar, entre otras cosas, direcciones
(dónde se halla la comida) y dar alarmas. [6]
Sistema de señales de las
hormigas.
Las hormigas utilizan un sistema de señales
basado en la huella de feromonas que van dejando sobre la ruta
que siguen. Aunque una única hormiga se mueve
aleatoriamente, cuando encuentra un rastro de feromonas en el
sendero hay una gran probabilidad de que decida seguirlo. Cuando
una hormiga encuentra una fuente de alimento, vuelve al
hormiguero, fortaleciendo su sendero de feromonas. Otras hormigas
en sus proximidades son atraídas por esta sustancia y
deciden seguir ese camino. Así, no sólo alcanzan el
objetivo de encontrar la comida, sino que fortalecen el rastro
para atraer más compañeras. Transcurrido un cierto
tiempo, los caminos más cortos entre dos puntos son
recorridos más veces por un mayor número de
hormigas que otros caminos más largos. Pronto, la gran
mayoría transitará sólo por el camino
más corto, y el problema habrá sido resuelto.
[7]
Figura 10. Algoritmo usado por una colonia de hormigas
para encontrar el camino más corto entre dos
puntos
III.
CONCLUSIONES
Muchas de las invenciones del hombre han creado de
alguna manera daños ambientales, pero la
biomimética es una de las soluciones para este problema,
mediante esta ciencia imitamos la manera de como la naturaleza ha
solucionado problemas similares; y sin daños al ambiente.
La biomimética ha aportado con muchas ideas para la
ingeniería y le debemos muchos diseños ingeniosos.
Esta ciencia es una herramienta para el progreso
tecnológico del hombre, brinda a los científicos
modelos de como la naturaleza a subsistido a lo largo de la
historia.
IV. CONCLUSIONS
Many of the inventions of man have somehow created
environmental damage, but biomimetics is one of the
solutions to this problem through this science as a
way to imitate nature has solved similar problems, and damage to
the environment. Biomimetics has provided many ideas for
engineering and we owe many ingenious designs. This science is a
tool for technological progress of man, gives scientific models
of how nature survived throughout history.
V.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Nicolas Boullosa/Biomimética: 10
dise- ños que imitan la naturaleza/Disponible en:
http://faircompanies.com/news/view/biomimesis-10-disenos-
que-imitan-la-naturaleza/
[2] Harun Yahya/El diseño en la
naturaleza/disponible en:
http://www.profesorenlinea.cl
[3]Rhett A. Butler/Biomimética, la
tecnología que imita a la naturaleza/Disponible en :
mongabay.com
[4]ExpokNews/Ye Zi: El primer auto que ahorra más
energía de la que consume/publicado 6 mayo 2010 en
Ambiental
[5]EarthSky/Cómo un martín pescador
inspiró un tren ba- la/publicado en: febrero del
2013
[6]Organizacion de las abejas y de las
hormigas/Disponible en:
http://www.taringa.net/posts/info/7959803/Organizacion-
de-las-abejas-y-de-las-hormigas.html
[7]Sergio Ciruela Martín/LA SABIDURÍA DE
LA NATURALEZA/Dpto. Ciencias de la Computación e
Inteligencia Artificial, Universidad de Granada,
España/Disponible en: www.cienciacognitiva.org
[8]Imanol
Oquiñena/Biomimética. Soluciones innovadoras
inspiradas en la Naturaleza/publicado en enero del
2014/Disponible en:
http://biomimetica.biomimetiks.com/
[9]University of Cambridge/Funcionamiento «artes
mecánicas" se observan en la naturaleza por primera
vez/investigación/http://www.cam.ac.uk/research/news/functioning-mechanical-gears-seen-in-nature-for-the-first-
time
[10]Jorge Riechmann/Un consejo esclarecedor, potente y
persuasivo para pensar la sustentabilidad BIOMIMESIS/El
Ecologista, n°36, verano 2003
[11]Beatriz Calvo Villoria/Biomímesis: la ciencia
que imita a la vida/Agenda Viva. Verano 2010/Disponible en:
http://www.agendaviva.com/revista/articulos/Al-
descubierto/Biom-mesis-la-ciencia-que-imita-la-vi
[12]Daniel Goldman/Introducción a Biomimesis-
Latecnología como mímico de la naturaleza/publicado
en: MODELOS, ESTRATEGIA Y MÁS, PSI – PENSAMIENTO
INNOVADOR
[13]karlarivaz/Trabajos Documentales: Biomiméti-
ca/septiembre 2013/http://clubensayos.com
[14]Janine
Benyus/BaseBiomimética/blog/http://basebiomimetica.blogspot.com
[15]HectorSandoval/Biomimética/Mi
Bitácora/Publicado el 26 mayo,
2011
[16]INNOVAHOME/Ingeniería
Verde/publicado 13 de octubre, 2011 en Energía por
automatizaT.
[17]Presente: Dennis Dollens, arquitecto
biomiméti- co/infonomia/Disponible en:
http://www.infonomia.com
[18] Equipe
BBel/Biomimética.Aprendendo com a natureza./agosto de
2008/disponible en: http://www.bbel.com.br
[19]UNIVERSIDAD PRIVADA
CUMBRE/BIOMIMETICA/junio de 2010/Publicado por EXPOTEK/disponible
en: http://expotek.blogspot.com
[20]Janine M. Benyus-Nueva York: William
Morrow, 1997/Biomimetismo: Innovation Inspired by
Nature/disponible en: http://innovationwatch.com
Autor:
Kevin Fabricio Calle
Urgilez
Universidad Politécnica
Salesiana
Electrónica Analógica
II