Cinco tecnologias humanas inspiradas na natureza

Ao longo de milhões de anos a natureza desenvolveu soluções para que pudesse se adaptar a uma série de desafios. Na medida em que eles se tornam mais complexos para a humanidade, vemos cada vez mais a inspiração ser extraída da natureza. A aplicação de processos biológicos para a solução de problemas tecnológicos e de design é chamada de bioinspiração – campo em rápido crescimento e cuja capacidade de copiar a natureza está se tornando cada vez mais sofisticada. Veja a seguir cinco tecnologias humanas inspiradas na natureza e que são exemplos impressionantes de como ela guiou a inovação humana e de como, em alguns casos, isso pode resultar em descobertas ainda mais empolgantes.

1. Navegação

Usando a ecolocalização, os morcegos são capazes de voar em total escuridão, emitindo ondas sonoras e de ultrassom para, em seguida, monitorar o tempo e a magnitude dos reflexos dessas ondas e poder criar mapas espaciais tridimensionais de seus arredores.

Quando os carros modernos dão ré, seus sensores são inspirados na navegação dos morcegos para identificar obstáculos. A direção e a distância de um obstáculo são calculadas pela emissão de ondas ultrassônicas que refletem os objetos que estão no caminho de um carro.

Tecnologias de navegação sensorial também são propostas para melhorar a segurança de pessoas que apresentam restrição visual. Sensores de ultrassom instalados no corpo humano podem oferecer feedbacks baseados nos sons do ambiente em torno de uma pessoa. Isso permitiria a pessoa se mover com mais liberdade, eliminando a ameaça de obstáculos.

2. Equipamento de construção

Os pica-paus batem na superfície dura das árvores para procurar comida, construir ninhos e atrair um(a) parceiro(a). Algumas ferramentas de construção, como os martelos hidráulicos e pneumáticos portáteis, imitam a vibração do bico de um pica-pau usando uma frequência em torno de 20 a 25 Hz – equivalente ao martelar da ave.

Mas a vibração dessas ferramentas elétricas pode danificar as mãos dos trabalhadores da construção. Isso pode, em alguns casos, provocar uma condição em que os pacientes sentem dormência e dores permanentes nas mãos e nos braços.

Pesquisas agora estão focando em como os pica-paus protegem seus cérebros contra os impactos da perfuração repetida. Um estudo descobriu que os pica-paus têm várias adaptações de absorção de impacto que outras aves não possuem.

Seu crânio é adaptado para ser resistente e duro, e sua língua envolve a parte de trás do crânio e se ancora entre os olhos. Esse mecanismo protege o cérebro do pica-pau ao suavizar o impacto do martelar e das vibrações.

Pesquisas como esta estão servindo de guia para o design de amortecedores e dispositivos de controle de vibração capazes de proteger os usuários de tais equipamentos. O mesmo conceito também inspirou inovações, como as estruturas em camadas para a absorção de choques nas construções.

3. Design de construção

As vieiras (também conhecidas como scallops) são moluscos com conchas externas onduladas em forma de leque. A forma em zigue-zague dessas ondulações fortalece a estrutura da casca, permitindo que ela resista a altas pressões sob a água.

O mesmo processo é usado para aumentar a resistência de uma caixa de papelão, com material de papelão ondulado sendo colado entre as duas camadas externas. A introdução de uma superfície ondulada aumenta significativamente a resistência de um material, da mesma forma que dobrar um pedaço de papel em forma de zigue-zague permite que ele suporte uma carga adicional.

A estrutura em forma de cúpula apresentada pela concha da vieira também permite que ela suporte cargas significativas. Essa estrutura é autoportante, pois distribui o peso uniformemente por toda a forma da cúpula, evitando que a carga se concentre em um único ponto. Tal comportamento melhora a estabilidade da estrutura – sem a necessidade de reforço de vigas de aço – e tem inspirado projetos de muitos edifícios, incluindo a Catedral de St. Paul, em Londres.

4. Aerodinâmica no transporte

Os tubarões têm duas barbatanas dorsais que fornecem várias vantagens aerodinâmicas, dentre as quais: impedir que eles rolem e aumentar a eficiência de seu deslocamento em função do formato de aerofólio – o qual cria uma área de baixa turbulência atrás deles.

As barbatanas do tubarão foram replicadas no transporte motorizado. Por exemplo, os carros de corrida usam “barbatanas” para reduzir a turbulência quando estão em alta velocidade, além de melhorar a estabilidade nas curvas.

Muitos carros de passeio agora têm uma pequena “barbatana de tubarão” instalada no teto, útil para integrar sua antena de rádio. Isso reduz o arrasto em comparação com a antena de poste tradicional.

Também nos inspiramos na natureza para aumentar a eficiência do voo das aeronaves. As asas de uma coruja atuam como um sistema de suspensão; mudando a posição, forma e ângulo de suas asas, são capazes de reduzir o efeito de turbulência durante o voo. E a pesquisa sobre o voo da coruja pode abrir as portas para que no futuro possamos fazer viagens aéreas livres de turbulência.

5. Mecanismo de fixação

O mecanismo de fixação do velcro foi inspirado em sua capacidade de se prender à roupa humana, característica apresentada pelas rebarbas (tipo carrapicho) das plantas de bardana.

As plantas usam rebarbas para prender vagens de sementes a animais e pessoas que passam, cujo propósito é o de dispersar as sementes em áreas mais amplas. As rebarbas possuem pequenos ganchos que se entrelaçam com um material macio.

O velcro replica isso usando uma tira forrada com ganchos junto a uma tira de tecido. Quando pressionados juntos, os ganchos e os laços prendem-se uns aos outros.

O velcro é usado em uma grande variedade de produtos em todo o mundo. De acordo com a Nasa, o velcro foi usado no espaço durante as missões Apollo de 1961 a 1972 para prender equipamentos na gravidade zero.

Artigo original (em inglês) publicado por Amin Al-Habaibeh na The Conversation.

Sobre o autor
Amin Al-Habaibeh é professor de Sistemas Inteligentes de Engenharia na Universidade de Nottingham Trent. Sua pesquisa e ensino se concentram em vários tópicos multidisciplinares na vasta área do design de produtos e energia.

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Nota: O autor não trabalha, não é consultor, nem possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que se beneficie deste artigo, e não divulgou nenhuma afiliação relevante além da acadêmica.

A Nottingham Trent University fornece financiamento como membro do The Conversation UK.