Højteknologisk design efter naturens principper

Der findes en hel kategori inden for design og ingeniørkunst, som udtrykkeligt henter inspiration i naturens løsninger; den kaldes ”biomimicry” eller ”biomimetics”.

Et af de kendteste eksempler er designet af de japanske Shinkansen højhastighedstog. Hvis et tog kører ind i en tunnel med over 300 kilometer i timen, giver det et meget højt og ubehageligt brag. De japanske ingeniører hentede inspiration til at udforme spidsen af toget ved at studere næbbet af kingfisher-fuglen, der kan dykke ned i vand med stor fart med et minimalt plask.

En zoologisk have af bioniske robotter

Et af verdens førende robotvirksomheder, det tyske Festo, har igennem de sidste ti år udviklet en sværm af fascinerende robotter, der direkte henter inspiration i naturen:

Robotarme, opbygget på samme måde som en elefants snabel. Undervandsrobotter, hvis bevægelser er inspireret af rokkers vinger, koordinationen i flokke af gopler eller pingviners ekstremt effektive svømmestil. Droner inspireret af guldsmede og måger. Og springende robotter, der kan genanvende kraften i deres skridt på samme måde, som kænguruers ben kan være elastiske, når de hopper.

Ud af hele den zoologiske have af biomimetiske robotter, Festo har udviklet, er kommet to særlige greb, som er generelt anvendelige på Festos industrirobotter.

Det ene greb har fleksible fingre, inspireret af den måde, halefinnen i fisk fungerer. Med grebet kan robotter bedre samle uregelmæssige og sårbare objekter op uden at trykke dem for hårdt, for eksempel for at kunne håndtere frugt og grønt.

Det andet greb er inspireret af kamelæoners tunge. Tungen bruges til at fange insekter, og den kan lynhurtigt skydes ud af munden som en elastik. Lige før den rammer insektet, trækker det yderste af spidsen sig lidt tilbage, så der dannes en blød ring med et hulrum i midten.

Ved at styre, hvor langt spidsen skal trække sig tilbage, kan man kontrollere, hvor stort et objekt der kan omsluttes af hulrummet, og det giver særlige muligheder, når en robot skal sortere ting.

Ingen modsætning mellem natur og teknologi

For mig er biomimicry inspirerende, fordi det viser, at der ikke behøver at være en modsætning mellem teknologi og natur eller mellem skønhed og effektivitet.

Hvis jeg lige må svinge mig op i de højere filosofiske spekulationer, så virker det, som om et af menneskehedens største problemer er, at vi med vores teknologier har placeret os i modsætning til det økosystem, der omgiver os.

Videnskab har altid handlet om at aflure naturens mysterier og forvandle dem til forståelse og brugbare mekanismer.

Med den indsigt har vi skabt teknologi, men vi har, groft sagt, altid brugt teknologien til at bemægtige os naturen og sætte os ud over dens begrænsninger.

Vi har gang på gang valgt løsninger, der spiller mod naturen, og som leverer os mad, bekvemmelighed og underholdning ved at drive rovdrift på planetens ressourcer.

Det er gået hidtil, men det virker unægteligt, som om vi nu er nødt til at lægge strategien om, hvis det hele ikke skal kollapse, fordi økosystemet ikke længere kan understøtte en civilisation, der vokser ved at omgås og ignorere de mekanismer, den til syvende og sidst afhænger af.

Naturens spilleregler for innovation

Tankegangen i biomimetics kan være en vej videre. Naturen er et overflødighedshorn af elegante konstruktioner og materialer og stoffer med fantastiske egenskaber, som vi endnu ikke har opdaget. Men vi kan også lære mere generelt af naturens processer.

- Vores økosystemer er cirkulære. Affaldet fra en proces bliver til råmateriale i andre processer. Der er en mangfoldighed af skabninger, der er udviklet til at udfylde deres plads i de vidtstrakte strømme, der omdanner materialer og energi til stadigt skiftende former – og de er alle sammen vigtige for ikke at bryde kæden. 

- Naturens løsninger er betinget af de ressourcer og den energi, der er tilgængelige lokalt. De trives, hvis de er tilpasset og afbalanceret med forholdene omkring dem – ellers må de flytte eller dø.

- Naturen er modstandsdygtig – eller ”resilient”, som man også siger: Økosystemer kan komme igen efter svære tilbageslag, fordi de er udviklet gennem så lang tids skiftende forhold, at der er indlejret backups, der er dubletter, varianter og vidtstrakte forgreninger, så hele molevitten ikke bliver ramt på én gang. 

- Naturen udvikler sig gennem evolution. De gamle stumper kombineres, og nye variationer opstår. Dem, der passer bedst til de aktuelle forhold, får lov at reproducere og bliver udgangspunkt for atter nye varianter. Der fornyes til stadighed – på basis af det bedste af det eksisterende.           

Det kan virke som banaliteter og selvfølgeligheder, men det er jo netop, fordi vi sætter ud os over de principper, at vores teknologier og den livsstil, de muliggør, ikke er bæredygtige.

Man kan ikke vinde kampen mod naturen

Tankespringet er at koble forståelsen for naturens spilleregler sammen med vores ypperste og mest avancerede teknologi. Hvordan ville det se ud, hvis fremtidens smarte byer, energinet, fødevareproduktion eller fremstillingsindustri tager ved lære og tilpasser sig de økologiske realiteter?         

Får vi solceller, der ligner blade? Får vi bygninger, der producerer deres egen energi og konstant justerer og tilpasser sig årstiderne og vejret?

Får vi maskiner, der er autonome og minder om en slags husdyr? De kan selv styre, de kan finde energi og fortælle, når de har brug for hjælp eller pleje – hvad enten det er biler eller robotter eller landbrugsmaskiner.

Vil vores tøj kunne reparere sig selv, som sår, der heler, og gøre sig selv stærkere på de udsatte punkter?

Vil de genstande, vi bruger, være fremstillet lokalt af materialer, som uden videre kan bruges igen til nye produkter – eller komposteres?

Vil de digitale net være robuste og resiliente som økosystemer, fordi de er decentralt opbygget og har immunforsvar mod virus?

Medmindre menneskeheden fuldstændig kollapser, kommer vi ikke tilbage til en eller anden oprindelig tilstand uden teknologier. Tværtimod, de kommende år vil ikke kun være præget af endnu kraftigere computere og digital teknologi i alt, men også af bioteknologi og nanoteknologi.

Men jeg tror, vi kommer tilbage til naturen i den forstand, at fremtidens teknologier i langt højere grad vil handle om at spille med end mod naturen. Naturen er en formidabel medspiller og en kilde til endeløs opfindsomhed og opdagelse.

Vi kan selvfølgelig også fortsætte med at forsøge at spille mod naturen, men det bliver stadig sværere at se, hvordan man kan vinde den kamp i længden. 

Hvis vi skal udvikle teknologi og skabe systemer, der kan understøttes os i fremtiden, er det, så vidt jeg kan se, nærmest nødt til at bygge på den form for tankegang.