Decifrando a natureza…: Episódio 1

Nós, os jovens atuais, estamos muito bem familiarizados com o tipo de tecnologia moderna presente hoje. A industrialização e a globalização nos deram esse mundo moderno. Nada parece além dos limites da possibilidade, com o amplo espectro de soluções na tecnologia moderna. Começamos a perceber o potencial do nosso toque com um único dedo, que pode buscar informações de qualquer canto do mundo, fazer um robô funcionar para nós e o que não. Segundo os dados do banco mundial, o campo médico também testemunhou um crescimento proporcional, com a expectativa de vida média subindo de 55,35 anos em 1980 para 68,56 anos em 2016. A percepção e o impacto de várias doenças mudaram gradualmente ao longo dos anos.

Há um lado sombrio para tudo e qualquer coisa, que muitas vezes esquecemos de contemplar. Nós, seres humanos, que somos a principal razão de todos esses avanços tecnológicos, tendemos a ignorar o fato de que essa nossa bela casa não é apenas para hoje, mas para amanhã também. Continuamos a desenvolver e melhorar sem responder a uma pergunta de grande importância; queremos ser os parasitas que infectaram a natureza? Precisamos estabelecer uma relação simbiótica com nossa casa para o desenvolvimento sustentável.

"Examine profundamente a natureza e você entenderá tudo melhor", disse o grande cientista Albert Einstein. A natureza que evoluiu ao longo de milhões de anos através da seleção natural vem em nosso socorro. Evoluiu para ser uma sociedade sustentável. Inspirar-se na natureza pode nos ajudar a projetar sistemas eficientes e confiáveis. A biomimética é baseada nessa ideia de que nenhum modelo pode ser melhor que a natureza. A biomimética usa a natureza como modelo, padrão e consultor final. Essa percepção levou a muitas pesquisas sendo conduzidas nesse domínio.

Nós conhecíamos biomiméticos antes? Tivemos a realização? Sim, nós tínhamos. Costumamos usá-lo sem nosso conhecimento em nossa vida diária. Começando da forma de lâminas e machados inspirados nos dentes afiados de certos animais, até o 'pássaro voador' de Leonardo Da Vinci inspirado em pássaros e a tartaruga do general Yi Sun-sin, um navio de guerra projetado após tartarugas, fomos expostos ao gosto de biomimética.

Certas invenções espetaculares do passado transformaram artefatos habituais ao longo do tempo. Uma dessas invenções é o avião inventado pelos irmãos Wright, inspirado nas asas dos pássaros voadores. O velcro, que tomou seu lugar em qualquer lugar e em todos os lugares hoje, também nasceu de um homem que se perguntava sobre as sementes de bardana em seu casaco e cachorro depois de um passeio pela floresta. Então, estamos vendo biomiméticos pela primeira vez?

Esta era moderna está testemunhando muitas pesquisas em biomimética, mas onde encontramos a aplicação da biomimética. Um dos principais tópicos de pesquisa em biomimética é inspirar-se em como os animais controlam seus corpos e sistemas sensoriais. Isso levou a um crescimento no número de inovações sendo feitas através da aplicação de biomimética em robótica e controle. O que mais você acha que interessou aos pesquisadores? A visão em organismos naturais, as características específicas do colágeno - uma proteína encontrada na pele e em outros tecidos conjuntivos, características dos músculos e outras coisas. Inspirando-nos em muitas coisas ao nosso redor, nós, humanos, inovamos nos campos de materiais, polímeros etc.

Eel-Bot

Uma das pesquisas recentes em biomimética é o Eel-Bot, um bot inspirado na enguia. Ele está sendo desenvolvido por Caleb Christianson, um estudante de graduação da Universidade da Califórnia, San Diego. Ele está sendo desenvolvido para ajudar no propósito de estudar organismos subaquáticos sem perturbar seu ecossistema. Desenvolvido usando músculos artificiais, o bot é transparente e isso permite que ele se misture com o ambiente. Camufla-se passivamente e isso impede que os organismos fiquem confusos.

Uma invenção recente inspirada na mariposa-cometa de Madagascar (mariposa-da-seda selvagem) foi identificada com imenso potencial para causar um impacto significativo no campo da biomedicina. Ao explorar as propriedades ópticas da seda da mariposa, verificou-se que ela possui recursos excepcionais para refletir a luz solar e transmitir imagens e sinais ópticos. Pesquisadores da Columbia Engineering desenvolveram um método para girar fibras artificiais que imitam as propriedades da seda. Isso abriu uma nova avenida na pesquisa de materiais biocompatíveis para transmissão de sinal óptico e de imagem em aplicações biomédicas.

Micrografia eletrônica de varredura de fibras artificiais que emulam as propriedades ópticas das fibras do casulo da mariposa. Linha superior: seções transversais e longitudinais, respectivamente, de uma fibra sintetizada feita de seda regenerada contendo uma alta densidade de vazios de ar filamentosos. Linha inferior: Imagens correspondentes de uma fibra de PVDF (difluoreto de polivinilideno) contendo uma alta densidade de vazios filamentosos.

Em um dos laboratórios de pesquisa em biomimética, o laboratório de sistemas milimétricos da UC Berkeley, um projeto em Ornithopter está sendo trabalhado. Neste robô, para obter inteligência robusta para tarefas como pesquisa e navegação interna, a manobrabilidade do ornitóptero está sendo combinada com uma abordagem de aprendizado que faz suposições mínimas sobre a natureza de distúrbios e obstáculos. O vôo de agitação proporciona a alta manobrabilidade necessária para operação em um ambiente interno parcialmente estruturado.

Lançamento coordenado de um ornitóptero com um robô hexapedal

Nós, seres humanos, sendo um organismo natural, tivemos uma idéia muito interessante. Por que não nos imitar? Essa idéia de se inspirar nos seres humanos deu origem a muitos campos de pesquisa desafiadores. A robótica humanóide é um desses campos, que recebeu atenção significativa nos últimos anos e continuará a desempenhar um papel central na pesquisa em robótica e em muitas aplicações do século XXI. Espera-se que esses robôs ajudem os seres humanos e ajudem o homem durante desastres. A ciência e a tecnologia levaram ao desenvolvimento de sistemas mecatrônicos humanóides avançados, dotados de capacidades motoras sensoriais complexas e isso ajudou muito o desenvolvimento da robótica humanóide. Um dos maiores desafios enfrentados nesse campo é entender o processamento de informações e os mecanismos subjacentes do cérebro humano ao lidar com situações do mundo real.

A capacidade do sistema nervoso humano de aprender por conta própria e responder, a utilização eficiente de recursos, coordenação, reflexos e outras são algumas das características que podem gerar qualquer sistema. Isso levou a um grande número de pesquisas sendo conduzidas em biomimética através da neurociência.

Com pesquisas de tirar o fôlego, devemos muito a essa maravilhosa natureza, a nossa. Essa natureza, que nunca deixa de nos inspirar, ainda está por revelar muitos de seus segredos e nos surpreender. Sendo um amante da natureza, estou ansioso para abrir a porta para o maravilhoso mundo dos organismos naturais e seus segredos, não é? Fiquei atento para o próximo episódio para mergulhar no mundo dos neurônios. Até lá, aprecie a natureza, questione o desconhecido e entenda os mistérios!

REFERÊNCIAS

https://www.google.com/publicdata/explore?ds=d5bncppjof8f9_&met_y=sp_dyn_le00_in&hl=en&dl=en

https://engineering.columbia.edu/press-releases/comet-moth-fabric

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/04/180426102906.htm

https://people.eecs.berkeley.edu/~ronf/Ornithopter/index.html

- Escrito por Aradhana Mohan Parvathy, membro da Spider R&D