※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
バイオミメティクスは、関心のある研究開発アプローチを実際のアプリケーションに適用することであり、生物学的システムの分析から得た知識を使用して問題の解決策を見つけ、新しい発明と革新を生み出し、この知識を技術システムに移すことであると理解されています。生物学的原理を技術に移すという考えは、バイオミメティクスの中心的な要素です (バイオミメティクスの定義については、条項 3 を参照してください)
生物学的解決策を技術的応用に移す基本的な動機は、生物学的構造がそのニーズに合わせて最適化されており、重要で説得力のある応用の源になり得るという仮定です。現在までに、250 万種以上の異なる種が特定され、それらの特定の特徴とともに大部分が記載されています。したがって、バイオミメティクスに関して言えば、実際の問題を解決するために利用できる膨大な数のアイデアがあります。
歴史的に、バイオミメティクスの開発は次]段階に分けることができます[生物学的システムの原理を技術設計に移す。 1960 年頃、バイオミメティクスの 2 つの柱 (生物学と技術) は、サイバネティックスの影響により初めて言語的に結合され、共通の言語学的および方法論的基盤に置かれました。この基盤は、バイオミメティクスの分野の中心的な要素である知識の伝達の重要な基盤となりました。 1980 年頃から、バイオミメティクスもマイクロスケールやナノスケールにまで拡張されました (Lotus-EffectText ® など) [2] 。これらの拡張の鍵となったのは、測定および製造技術における新しい方法でした。 1990 年代以降、バイオミメティクスは、特にコンピューター サイエンス、ナノテクノロジー、メカトロニクス、およびバイオテクノロジーの関連分野における急速な技術開発により、さらに勢いを増しています。多くの場合、そもそも複雑な生物学的システムの移動を可能にするのは、これらの分野における新しい開発です[3] 。
今日、バイオミメティクスの分野は、製品や技術に数多くの革新をもたらした科学分野と見なされることが増えています。この非常に学際的な共同作業は、生物学、工学科学、および他の多くの分野の専門家を集めており、革新の可能性が特に高い[4] 。このため、バイオミメティクスは現在、多くの大学や学外研究機関で研究と教育の対象となっています。しかし、製造会社はまた、新製品を開発したり、既存の製品を最適化するために、バイオミメティック手法にますます注目しています。バイオミメティクスの分野で活躍する研究者やユーザーの数は増加していますが、生物学の分野から技術への知識の移転は、依然として複雑なプロセスであり、関係者に高い要求が課せられています。
自然には直感的に理解できる「独創的な解決策」が数多くあります。しかし、根底にあるメカニズムを説明すること、特にそれらがテクノロジーにどのように適用できるかを説明することは、めったに容易ではありません.この不一致は、バイオミメティクスの分野の現在および進行中の関連性の理由の 1 つであり、これは今後数十年も続くでしょう[5] 。
Introduction
Biomimetics is understood to be the application of research and development approaches of interest to practical applications and which use knowledge gained from the analysis of biological systems to find solutions to problems, create new inventions and innovations, and transfer this knowledge to technical systems. The idea of transferring biological principles to technology is the central element of biomimetics (see Clause 3 for a definition of biomimetics).
The basic motivation behind the transfer of biological solutions to technical applications is the assumption that biological structures are optimized to their needs and can be the source of significant and convincing applications. To date, over 2,5 million different species have been identified and described to a great extent together with their specific characteristics. In terms of biomimetics, there is therefore a gigantic pool of ideas available for solutions to practical problems.
Historically, the development of biomimetics can be divided into the following phases:[1] model-based biomimetics was introduced starting around 1950 primarily for use in the design and construction of aircraft, vehicles, and ships by deriving modelling rules based on similarity theory for transferring the principles of biological systems to technical designs. Around 1960, the two pillars of biomimetics (biology and technology) were combined linguistically for the first time due to the influence of cybernetics and placed on a common linguistic and methodical foundation. This foundation then became an important basis for the central element of the field of biomimetics: the transfer of knowledge. Since about 1980, biomimetics has also been extended down to the microscale and nanoscale (e.g. the Lotus-EffectText ®)[2]. New methods in measurement and manufacturing technology were the keys to these extensions. Since the 1990s, biomimetics has received further impetus, in particular due to the rapid technological development in the related fields of computer science, nanotechnology, mechatronics, and biotechnology. In many cases, it is new developments in these fields that enable the transfer of complex biological systems in the first place[3].
Today, the field of biomimetics is increasingly considered a scientific discipline that has generated numerous innovations in products and technologies. This highly interdisciplinary collaborative work, which brings together experts from the fields of biology, engineering sciences, and numerous other disciplines, possesses a particularly high potential for innovation[4]. For this reason, biomimetics has now become an object of research and education at numerous universities and extramural research institutions. However, manufacturing companies are also increasingly turning to biomimetic methods to develop new products or to optimize existing products. In spite of the increasing number of researchers and users active in the field of biomimetics, the transfer of knowledge from the field of biology to technology is still a complex process that places high demands on the people involved.
Nature has numerous “ingenious solutions” available that can often be understood intuitively. It is seldom easy, though, to explain the underlying mechanisms and in particular, to explain how they could be applied to technology. This discrepancy is one reason for the current and ongoing relevance of the field of biomimetics, which will also continue into the next decades[5].