Sistemas Bioinspirados

(1)

(2)

Sistemas Biónicos

(definição popular)

super-poderes

geralmente associado à

Vamos primeiramente recordar a definição de “

Sistemas

Biónicos

” que já conhecemos (de capítulos anteriores):

(3)

biónico a. [f. bio- + eletrónico]

aquilo que possui em seu corpo partes

eletromecânicas, ou poderes sobre humanos

resultado disto.

Também, uso trivial: poderoso, energético.

Biónica?

Sistemas Biónicos

definição popular

biónico n.

o estudo e a construção de sistemas que

funcionam como (partes de) seres vivos.

(4)

Sistemas Biónicos

(outra interpretação)

(interpretação científica)

sistemas bioinspirados

geralmente associados à

e agora veremos

(5)

Sistemas Biónicos

interpretação científica:

bionic = βίον + ic.

biónica

,

biônica

:

s. f. Biol.

O estudo das funções, características e fenómenos

observados nos

seres vivos

_,

_{a fim de aplicar tais}

conhecimentos na

concepção de novas técnicas

e na

criação

de novos aparelhos e máquinas.

O termo biónico foi criado por Jack E. Steele em 1958 quando

trabalhava na Base Aérea de Wright-Patterson da força aérea

americana em Dayton, Ohio, Estados Unidos.

(6)

sistemas biomiméticos (

Biomimetics

₎

ou

sistemas bioinspirados

Quando a

ciência

_{se inspira na}

natureza

_{, seja}

1)

imitando os seus modelos,

ou

2)

valorizando os seus conhecimentos,

ou

3)

mudando o paradigma da extracção pura e simples

a)

pelo do aprendizado,

ou

b)

pelo fazer as coisas

à maneira da natureza

.

Sistemas Biónicos

(7)

Os benefícios do estudo dos sistemas

bioinspirados

podem ser

vistos em muitas aplicações, incluindo

aerodinâmica de veículos,

estruturas, materiais multifuncionais, drogas, robôs, etc., etc.

Sistemas bioinspirados

estão a tornar-se comum nos meios

científicos, e já está vinculado no trabalho de diversos cientistas

(

engenheiros

,

químicos

,

físicos

,

biólogos

, etc.) que procuram

copiar os processos biológicos

e aplicá-los em diferentes áreas

tecnológicas e científicas.

A ideia fundamental é:

“

se a natureza levou

milhões

de anos

para aprimorar os seus

próprios mecanismos,

por que

não copiá-los?”

(8)

Quando se fala em adaptar a forma à função, a

natureza

nos dá

inúmeros exemplos:

são duas vezes

mais duras que a cerâmica

produzida pela tecnologia actual

tecem fios (

teia

) que são

cinco vezes

mais

resistentes que o

aço

conchas marinhas (

marine shells

)

(9)

é uma

substância calcária de origem animal

, ‘

dura

’ e ‘

brilhante

’.

Ela é produzida principalmente por moluscos bivalves.

madrepérola ou

nácar (

mother of pearl

)

inspiração para:

cerâmica

mais

dura

já fabricada pelo homem

e

(10)

mesmo debaixo de água,

se grudam nas rochas

com uma

força

muito maior

que qualquer tipo de

cola

já inventado até então

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

Arctium lappa

,

or

spiny cocklebur

,

or

velcro weed

(16)

VELCRO

=

velours

+

crochet

[em francês]

(veludo)

(gancho)

• inventado por

Georges de Mestral

(

suíço

) em

1941

• patenteado

em

1951

Georges de Mestral

identificou o princípio usado por esta

planta para espalhar suas sementes (pequenos ganchos

que

se entrelaçam com

pequenos laços) e reproduziu-o no

(17)

(18)

(19)

(20)

radar

inspiração para:

(21)

(22)

A

água

escorre pelas micro ranhuras

reduzindo assim o

atrito

As

escamas

também inibem a adesão de algas

formada por

escamas

pele de tubarão (

shark skin

)

que dão-lhes vantagens

hidrodinâmicas

como reduzir a

turbulência

enquanto nadam

(23)

• material que é

rígido

sem ser

quebradiço

• reduz a quantidade de ‘

arrasto’ conforme o

tubarão

nada

• diminui o ‘

atrito

’ da água que flui

pelo corpo do

tubarão

• se livra das parasites

• minimiza a

área

na qual os ‘

organismos

’ (

mexilhões

) podem aderir

• o

tubarão

é dos peixe que se

locomove

de forma mais ‘

eficiente

’

(24)

• fatos de competição

para

natação

inspiração para:

pele de tubarão (

shark skin

)

(25)

• fatos de competição

para

natação

inspiração para:

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

• revestimentos para os

cascos

dos

navios

(

ship design

)

pele de tubarão (

shark skin

)

também

inspiração para:

(31)

• revestimentos para os

cascos

dos

navios

(

ship design

)

(32)

• revestimentos para os cascos dos

submarinos

também

(33)

pele de tubarão (

shark skin

)

• fatos de competição para a natação

• revestimentos para os cascos dos navios

• revestimentos para os cascos dos submarinos

• aviões militares

• revestimentos para carros

Toyota

claims

that it improves

gas mileage

by

18-20%

(34)

O

baixo coeficiente

de arrasto

ajuda o peixe-cofre

a ter

velocidade

equivalente a

seis vezes

o comprimento de seu corpo

por segundo

,

usando como

estabilizadores

as bordas da carapaça

em forma de

quilha.

peixe-cofre (

box fish

)

inspiração para:

(35)

O

fluxo de ar

do teste num

túnel de vento

comprova a

excelente

aerodinâmica

do

veículo.

Prevê-se um rendimento

superior a

30 km por litro

de

combustível

.

(36)

o

Mercedes-Benz Bionic

é um

conceito de carro introduzido

nos USA em 2005 com um

melhor performance de motor

,

estabilidade

e agilidade.

O design exterior do carro foi

modelado imitando um

peixe-cofre amarelo

(Ostracion

cubicus), uma espécie marinha

que vive em recifes de coral.

(37)

formigas (

ants

)

Bioinformática

também recorre a analogias com situações da

vida

e da

natureza

para resolver problemas humanos

usando ‘ciência da computação’,

como por exemplo:

o ‘controlo do tráfico’

(38)

o ‘controlo do tráfico’

(39)

(40)

sistemas natural de ventilação

casa das térmitas

(41)

Eastgate Centre

, Harare,

Zimbabwe

sistema natural de

ventilação

inspirado

nas

térmitas

(42)

sistema natural de ventilação

no

Eastgate Centre

(

Zimbabwe

)

o

primeiro edifício

no mundo a utilizar

arrefecimento natural

(43)

Parte interior

da asa

do

Airbus 380

tem um design

semelhante

aos

ossos das

aves

(

bird's

bones

)

(44)

bioinspired systems

Portanto:

Bionic Systems

(45)

Felippe de Souza

felippe@ubi.pt