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 35億年に及ぶ試行錯誤を繰り返した結果、大自然はくっついて重力に逆らう方法や糖質を使用して1世紀もの乾燥に耐える方法など、様々な発明品を作り出してきた。そうした自然のシステムからヒントを得て考案された科学技術は意外なほど多い。

 バイオミメティクス(biomimetics)とは、生体のもつ優れた機能や形状を模倣し技術開発やものづくりに生かすという言葉だが、ここでは自然を参考に生み出された10の科学技術を見ていくことにしよう。

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1. マジックテープ / ゴボウの実

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 1941年、スイスの電気技師ジョルジュ・デ・メストラルは犬を連れてアルプスに狩りに出かけた。そして帰宅してみると服や犬の毛皮に野生ゴボウの実が張り付いているのを発見する。この植物は通過する生き物に張り付いて、種を遠くまで運んでいた。これを顕微鏡で覗き込んだメストラルは、単純な作りのフックが繊維や毛皮の輪に引っかかっていることを発見する。

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 このヒントを得てから10年後、様々な素材で無数の実験を経た末に、マジックテープという新型のファスナーの特許が生み出された。


2. ゲッコーシール / ヤモリ

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 ヤモリが重力に逆らい壁に張り付いていられるヒミツは、指先のシーティーという極小の毛にある。ここに極小スケールでしか効かない、ファンデルワールス力が働き、張り付くことができるのだ。これは接着剤がなくともぴったりと張り付き、しかも剥がすこともできるという優れものだ。

 近年では、シリコンを使ってシーティーを模倣することに成功し、様々なヤモリ技術が開発されてきた。切り立ったガラスの壁を登れるガジェットや自重の数百倍もの重量の物体を持ち上げるロボットなどがその一例である。

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 また宇宙で修理を行うロボットもある。これはLEMUR(Limbed Excursion Mechanical Utility Robot = 四肢移動式メカニカル・ユーティリティ・ロボット)といい、国際宇宙ステーションの保守管理を担当する。その姿もヤモリそっくりだ。


3. 風力発電タービン / クジラの尾びれ

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 ボストンの土産物屋で、フランク・フィッシュという生物学者はザトウクジラの像の尾びれにコブが並んでいることに気がつき、像の製作者のミスに違いないと想像した。尾びれの後ろの縁ではなく、前側に突起が並んでいたからだ。しかし、それは制作者の間違えではなかった。尾びれの前にあるコブの列は小さな渦を作り、水中で尾びれを素早く動かせるよう助ける。これがザトウクジラが驚くほど機敏な理由だ。
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 この”小コブ効果”を研究したフィッシュは風力発電のタービンにコブの列を加えることで、ドラッグとノイズを減らし、効率を上げられることを発見した。ちなみにクジラは新型タービンブレードの形状のヒントを与えただけでなく、それを制作するカナダの会社の名前にまでなった。ホエールパワー・コーポレーションのことだ。


4. サメ肌 / サメ 

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 NASAが開発した船のドラッグ低減コーティングは、サメの皮に並ぶ極小の鱗を参考にして生み出された。これは1987年開催のヨットレースのアメリカズ・カップで星条旗号が優勝する原動力となった。その効果は不公平という批判が浮上するほど絶大なもので、一時的にだが使用が禁止されてしまった。鱗は常に動いているため、船体への微生物の付着を防ぎ、防汚剤の使用も減らすことができる。

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5. 新幹線 / カワセミ

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 高速鉄道がトンネルから脱出する際、フロントノーズが加えた空気圧によって轟音が発生する。1990年代、日本の技術者である仲津英治はカワセミが水の中に飛び込むとき、ほとんど飛沫を上げないことを発見した。カワセミのくちばしを参考にして設計された新幹線は、走行時の騒音を軽減するのみならず、空力特性を高め、パワーの効率化を図ることで、一層の高速化が実現されている。

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6. ドローン / カエデの種の飛行

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 プロペラのような形のカエデの種は回転しながら落下することで、遠くまで移動することができる。ロッキード・マーティン社はこのデザインを取り入れて、シングルロータードローン”サマライ”を開発した。そのシンプルな機体には可動部分が2ヶ所しかなく、容易に小型化することができた。このプロジェクトを引き継いだのが米国防高等研究計画局(DARPA)で、狭い空間向けの偵察ドローン開発を行っている。


Lockheed Martin 30cm-span Samarai 'maple seed' UAV


7. あしながロボット / チーター

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 山の中や火星などのデコボコした地面など、車輪では進めない場所も、足なら探索を続けることができる。DARPAが開発した4本足のロボットはチーターをモデルとしており、戦場に物資を迅速に輸送することを目的としている。

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 他方、NASAではATHLETE(All-Terrain Hex-Legged Extra-Terrestrial Explorer = 全地形用六足式地球外探査機)の開発を進めている。ATHLETEは各足の先端に車輪を装備しており、なだらかな地形ではこれで走行する。しかし障害物などに阻まれると、これをヒョイっと跨いでしまう。


. ハイブマインド送電網 / ミツバチ

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 ミツバチは誰に命令されるでもなく、本能に従ってその役割を果たす。その判断は、巣の中にいる場所と周囲の仲間が何をしているかという単純な要因に基づいている。

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 アメリカのリジェン・エナジー社は”スワーム(群れ)ロジック”というものを採用し、送電網の効率改善を図った。電力を管理する中央集権システムの代わりに、各地域に制御装置を設置し、通信回線を通してそれぞれの電力需要を判断させるのだ。


9. 糖衣ワクチン / クマムシ

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 クマムシは水中に生息する8本足のずんぐりとした小さな生物である。水のない環境では乾燥して、100年以上も生存するというとんでもない能力を発揮する。これを可能にするのが、DNAとタンパク質などの分子機構を糖質によってコーティングするメカニズムだ。

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 ここに着想を得たのが、アメリカ、バイオマトリカ社やイギリス、ノヴァ・ラボラトリーズ社などのバイオテクノロジー企業である。彼らは生体ワクチンにクマムシの生態を応用し、砂糖のフィルムでワクチンを包むという方法を開発した。こうして冷凍することなく生きたワクチンを6ヶ月保管することが可能となった。


10. 蟻塚ビル / シロアリ

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 アフリカのシロアリは、昼には40度、夜には2度という寒暖の差が激しい環境において、温度をほぼ一定に保つ巧みなデザインの蟻塚を作る。その受動的な冷却システムは上部と側面に開いたいくつもの通気口によって機能する。地下の部屋から通気口を通して届く風が熱い空気を追い出してくれるのだが、シロアリはさらに通気口を塞いだり、開いたりすることで空気の流れをコントロールしたりもする。

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 建築家のミック・ピアースはジンバブエのオフィスビル、イーストゲートセンターにこれを真似た構造を取り入れた。ビルの屋上には煙突が並んでおり、地下から冷たい空気が流れ込むと同時に暖かい空気が上から逃げるようになっている。こうしてエアコンなしでも快適な温度が保たれ、同じサイズの従来型ビルに比べて、エネルギー使用量を10分の1に減らすことに成功した。

via:10 technologies inspired by nature・translated hiroching / edited by parumo

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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 20:45
  • ID:QvEDNSnK0 #

生態学とメカのオタクとしてはこういうのホントわくわくする

2

2. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 20:46
  • ID:Mh27ldre0 #

鯨の尾びれのコブ、
ボルテックス・ジェネレータ(乱流翼)って呼んだりするね。

3

3. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 20:53
  • ID:KpPpOOrV0 #

最後のアパートの冬が気になる…閉じれば良いのかなあ

4

4. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 20:57
  • ID:8aXMOQ3C0 #

まだまだ自然大先生には頭が上がらんね、ヒトは

5

5. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 21:00
  • ID:I7QZt.cs0 #

最近のヨーグルトのくっつかない蓋はな、水を弾く蓮の葉をヒントにして作られたんじゃよ

6

6. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 21:13
  • ID:I7QZt.cs0 #

昆虫の羽のたたみ方を、人工衛星の太陽光パネルの収納・展開に応用できるっていうのもテレビでやってたっけ
うろ覚えだけどその研究してる方が「我々の研究は数十年だが、昆虫ははるか昔から驚くべき仕組みを備えている。だから、昆虫に学ぶ必要がある」みたいなことを言っていた
自然って凄いね、ほんと

7

7. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 21:19
  • ID:DAVgiypp0 #

新幹線のパンタグラフがフクロウを参考にしているというのは聞いたけど、カワセミは知らなかった。

8

8. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 21:24
  • ID:27.abq8D0 #

モルフォ蝶のリンプン構造から
不思議な反射をするマジョーラ塗装とか、
コウモリの飛膜から産まれた、航空機のエンジンの
冷却をする為に翼内部に冷却水パイプを取り付けラジエーター等を用いず、空気抵抗を軽減させ、更に軽量化にも繋がった 翼面冷却システム とか、動物を参考にした物って結構有りますよね。

9

9. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 21:28
  • ID:ake.YVOG0 #

今、上野の科学博物館でバイオミメティックスの展示やってるね。

10

10. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 21:35
  • ID:9KcW7zGN0 #

糖衣と聞いて、正露丸思い出したwワクチンか。
クマムシの8本のかわいいおててにキュン死w。さらに乾燥した所を想像して・・・

11

11. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 22:15
  • ID:b4boSZY20 #

途方も無い時間における試行錯誤と自然淘汰の上に成り立つ最高の効率。
自然はやはり素晴らしいですね。
新幹線はカワセミじゃなくてカモノハシだと思ってた…

12

12. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 22:20
  • ID:HtGkTDBL0 #

2番でスーツつくれないかなw手だけで張り付くのは難しそうだけど

13

13. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 22:37
  • ID:VDVIxhSz0 #

モルフォチョウが無かった、、、

14

14. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 22:42
  • ID:kEFGkMLO0 #

カタツムリの殻の外壁も追加で。

15

15. 匿名処理班

  • 2016年05月03日 22:53
  • ID:s.6QxqKI0 #

※3
このビルが建ってる場所は熱帯だから問題ない

16

16. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 00:12
  • ID:iqAs3SFc0 #

※12
カワセミを参考にしたのって500系だったとおもうのよね
年代的にもあうとおもう。

17

17. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 00:54
  • ID:tASE6Xim0 #

※15
汚れが付きにくい外壁ですね

18

18. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 02:37
  • ID:1N115Ppx0 #

自分には7番のロボットがチーターのどこを参考にしたのかがイマイチよく分からない・・・

19

19. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 02:55
  • ID:KB.WAOxf0 #

切り立ったガラスの壁を登れるガジェットはミッションイン ポッシブルで出たやつか。
それと3番は零戦の翼でも似た話が無かったっけ

20

20. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 04:19
  • ID:rXbJg3UN0 #

「風力発電タービン / クジラの尾びれ」は胸びれのコトみたいですよ? クジラ写真に写っている胸びれのデコボコですね。尾びれのデコボコは後ろにあるので胸びれのデコボコもやっぱり後ろにあるはずじゃねえの?て土産物見て疑問に思ったのかなー
※19
写真はNASAなのです。ダーパのはBoston Dynamicsの「Cheetah」「WildCat」でしょうね

21

21. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 08:05
  • ID:93PuMI150 #

自然のメカニズムはすごいなあ
蟻塚ビルが一番興味深かった。エネルギー使用量10分の1はすごい!
あとは耐久性とメンテナンス性がどうかってとこかな〜

22

22. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 08:14
  • ID:KJOEcEqH0 #

※13
ヤモリ自体、本気出したら130kgの重さを支えられるそうだから、張り付くことはできると思う。ただ、人間の筋肉の構造が、四肢の先端をひっついたりはがしたりしながら移動する運動ができるのかどうかの方が疑問。

23

23. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 08:24
  • ID:zPj3PRKK0 #

新幹線のパンタグラフはフクロウの羽(鯨のひれはこぶだが、こちらは子羽)
玉虫の外羽構造を応用した塗装、蛾の目玉の構造(毛が生えてて光を内側に反射して捕らえる)を真似た真っ黒な布
いろいろあるよね

24

24. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 09:22
  • ID:H.W.yd230 #

※17
ググってみたら確かにカワセミを参考にしたのは500系のようですね、ありがとうございます

25

25. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 09:52
  • ID:W40c.6e20 #

やはり生物の機能美は素晴らしい

26

26. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 10:15
  • ID:Q7SJCKMw0 #

チーターの写真くっそカッコイイ

27

27. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 10:23
  • ID:8F2rr0P00 #

国立科学博物館でこんなのやってましたな

28

28. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 10:53
  • ID:XCMatkJI0 #

蚊のあごを参考にした、ギザギザで痛みの少ない採血針
一日に何度も血液検査が必要な糖尿病患者にはとても有り難い品

29

29. みあきち

  • 2016年05月04日 13:37
  • ID:VOyWtn.K0 #

※21 そうだよ…書き込み開始前に画像検索で見回したが、やはり胸ビレにしか思えなかった。「土産の像の全景」も併せて載せて欲しかったな。
「胸びれ」と「尾びれ」で瘤の前後の位置関係が違う理由までは解らず、水流でなく気流だが※8・※24コメでも言及している、フクロウの羽にも「櫛のような縁」で気流を整える効果があったな。
サントリー世界愛鳥基金の記事= ttp://ur0.work/tF9tが適当だろうか。
「付着生物の防止」を主旨と勘違いしそうになったが、サメの微細な鱗にも、整流の効果は水着にも採用されていたな。

30

30. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 16:06
  • ID:lchTZ6np0 #

しぜんの ちからって すげー!
マジでそう思う

31

31. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 16:16
  • ID:Bar4Jtn90 #

※8
たぶん3番のクジラの尾びれと同じ原理だよね

32

32. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 16:24
  • ID:2clywwqT0 #

※20
ビルの壁は吸盤では?
ヨットのサメ肌は、サメ肌水着にも応用されてますね。

33

33. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 17:41
  • ID:adSZQybA0 #

収斂進化のなせる業なのです。
種を超えて生息地域に適したフォルムを得てしまう。
人間は手近の道具の発展に胡坐をかいていたようですね?
自然の模倣からすべての技術は出発していて
その技術が最先端が新たな自然のフォルムを発見している
かもしれませんけど!?w

34

34. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 18:01
  • ID:tASE6Xim0 #

※20
強風(後の紫電)で、翼に機銃を付けようとしたら予想外に出っ張った為にカウルを付けたら、却って旋回性能が向上した、とか瑞雲改のフロート支軸にフクロウの羽根を参考にした低騒音型減速ブレーキフラップ板を付けた話とか、鳥の隼が急降下時に翼を小さくして空気抵抗を減らす様子から産まれた可変翼機能(F14トムキャットとかミグ26とか)、航空機は本当、動物参考の物が多いですよね

35

35. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 18:11
  • ID:tASE6Xim0 #

※7
研究家が出した様々な案よりも確実、かつシンプルな方法で(たった1本の空気シリンダーで展開が可能だったそうで)巨大なパネルが、いとも簡単に開いたそうですね(笑)

36

36. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 20:24
  • ID:FKuU.PYK0 #

神「お前はなんでも知ってるな。」
生物「なんでもじゃないわ、知ってることだけ。」

37

37. 匿名処理班

  • 2016年05月04日 23:09
  • ID:jLjkT5xy0 #

自然が創り、人間が真似る。
人間が創り、自然が真似た例なんてあるのかな。

38

38. 匿名処理班

  • 2016年05月05日 00:57
  • ID:LEHO9wmP0 #

※33
ゴーストプロトコルで出て来た手袋は吸盤って感じじゃなかったよ

39

39. 匿名処理班

  • 2016年05月05日 15:54
  • ID:rC2hqVcg0 #

※34
テストの解答欄にはそれでいいかもしれない。でも
時代の論説に着地して満足してしまうと君の世界はそこで終わりだ

40

40. 匿名処理班

  • 2016年05月05日 22:15
  • ID:3wG65FXm0 #

※38
道具を使うチンパンジーとかアスファルトに貝を落として割るカラスとか「おかえりー」と喋る黒猫のしおちゃんとか(笑)

41

41. 匿名処理班

  • 2016年05月05日 23:03
  • ID:vYDdiTSW0 #

英語でやった人挙手

42

42. 匿名処理班

  • 2016年05月06日 07:52
  • ID:AvPJRn440 #

何年か前に蜘蛛の糸を参考に作った高性能な糸を開発中って話を聞いたことがあるが、今どうなっているのだろうか

43

43. 匿名処理班

  • 2016年05月06日 08:47
  • ID:lXOIoxzc0 #

人間の強みの一つは真似ること、だから人間はなんにだってなれる
無論、新しく生み出すことも得意だけど、それはまだまだ未熟
ミクロレベルからマクロレベルまで、「構造」の可能性は無限大やな

44

44. 匿名処理班

  • 2016年05月06日 11:15
  • ID:lal2uJcH0 #

考えてみたらコピーして進化するって創作における恐ろしい敵あるあるそのものだ

45

45. 匿名処理班

  • 2016年05月06日 17:14
  • ID:tayJl8oN0 #

地球の生態系がとてつもない時間の経過と偶然によって作り出した最適レベルの事象を、それらと比べて容易く真似て我が物とするヒト種はやはり地球の支配種族だ。それが良いのか悪いのかはともかく。

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46. 匿名処理班

  • 2016年05月08日 17:06
  • ID:gUJ5SaSr0 #

5.元記事での写真の注釈「東京駅に到着するJR東海の新幹線。その形状はカワセミに基づいている。」
違うっちゅーの。
カワセミに基づいているのはJR西日本の500系新幹線!
写真はN700系!
一方、仲津英治氏の名前を正確に表記したところ、訳者さんはGJですね!

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