Innovieren durch Nachahmung der Natur E-Book

Rafael Aparicio

• Herausgeber: via tolino media
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Veröffentlichungsjahr: 2024

Beschreibung

"Innovieren durch Nachahmung der Natur" ist ein wegweisendes Werk auf dem Gebiet der angewandten Bionik und stellt eine unverzichtbare Lektüre für alle dar, die sich für nachhaltige Innovationen und naturinspirierte Technologien interessieren. Die Autoren beleuchten, wie biologische Prinzipien und Mechanismen, die in der Natur über 3,8 Milliarden Jahre hinweg perfektioniert wurden, genutzt werden können, um innovative und nachhaltige Lösungen für die Herausforderungen unserer Zeit zu entwickeln. Dies reicht von der Ingenieurwissenschaft über Design und Architektur bis hin zur Materialwissenschaft. Das Buch führt den Leser durch eine Vielzahl von Fallstudien und Praxisbeispielen, die veranschaulichen, wie die Analyse natürlicher Strukturen, Prozesse und Verhaltensweisen in technologische und gestalterische Innovationen umgesetzt werden kann. Ob es sich um ultraresistente Materialien, inspiriert von der Struktur von Muschelschalen, oder um Energietechnologien, die die Photosynthese nachahmen, handelt – "Innovieren durch Nachahmung der Natur" zeigt das transformative Potenzial der Bionik. Mit einem interdisziplinären und praxisorientierten Ansatz richtet sich das Buch an Ingenieure, Designer, Architekten, Unternehmer und Wissenschaftler. Es fordert dazu auf, die Natur nicht nur als ästhetische Inspiration, sondern als Gebrauchsanweisung für revolutionäre Innovationen zu betrachten. Zudem unterstreicht das Buch die ethische und nachhaltige Dimension der Bionik und appelliert an die Dringlichkeit, Lösungen zu entwickeln, die mit den natürlichen Kreisläufen im Einklang stehen. "Innovieren durch Nachahmung der Natur" ist nicht nur eine wissenschaftliche Abhandlung, sondern auch ein Manifest für nachhaltige und zukunftsorientierte Innovationen, die unser Verhältnis zur Natur und zur Technologie grundlegend verändern könnten. Diese Beschreibung unterstreicht die wissenschaftliche und praktische Relevanz des Buches sowie seinen Fokus auf Bionik und nachhaltige Innovationen.

Leseprobe

Innovieren durch Nachahmung der Natur

© Rafael Aparicio Sánchez

INNOVIEREN DURCH NACHAHMUNG DER NATUR

DECEMBER, 2024.

Copyright © 2024 Rafael Aparicio Sánchez.

Titelbild mit Dall-e generiert und vom Autor nachbearbeitet. Der Inhalt dieses Dokuments wurde vollständig ohne Unterstützung künstlicher Intelligenz erstellt und ist das Ergebnis von mehr als sechs Monaten Forschung im Bereich der Bionik.

Impressum

Rafael Aparicio Sánchez (Autor, Herausgeber, Übersetzer).

Kontaktdaten: [email protected]

Inhaltsverzeichnis

Prolog

1. Einführung.

Reiseplan

Mitwirkende und Danksagungen

2. Die Suche nach den Mustern der Natur.

3. Die Pioniere: Leonardo Da Vinci.

4. James Bell Pettigrew und das "Design in der Natur".

5. Theodore Andrea Cook.

6. D'Arcy Wentworth Thompson und das Wachstum und die Form.

7. Ernst Haeckel und die Symmetrie.

8. Viktor Schauberger und das Wasser.

9. Projektive Geometrie, Edwards, Ghyka, Marquardt.

9.1. Lawrence Edwards und "The vortex of life"

9.2. D. Francisco Torrent-Guasp

9.3. Projektive Geometrie

9.4. Marquardt und der Goldene Schnitt.

9.5. Matila Ghyka

9.6. Weitere Quellen

10. Die Architektur von Gaudí.

11. Der Modulor von Le Corbusier.

12. Ramón Margalef, Thermodynamik und Kybernetik.

13. Howard Thomas Odum und Emergie.

14. Blaue Wirtschaft, Biomimetik und verwandte Themen

15. Janine M. Benyus: Der Moment ist jetzt.

Zwölf große Ideen aus der Biologie

16. Gunter Pauli und die Blaue Wirtschaft

16.1. Introducción a Gunter Pauli

16.2. Blaue Wirtschaft: Konzept und Ursprünge

16.3. Grundprinzipien der Blauen Wirtschaft

16.4. Beispiele für Innovationen in der Blauen Wirtschaft

16.5. Auswirkungen und Anwendung der Blauen Wirtschaft

16.6. Herausforderungen und Kritik

17. Franco Lodato und die Bionik.

18. Emergenz, Computation und Imitation.

19. Andere Ressourcen zur Nachahmung der Natur.

19.1. Michel Pawlyn nutzt das Genie der Natur in der Architektur.

19.2. Robert Full, wie Ingenieure von der Evolution lernen.

19.3. Das Design in der Natur von Harun Yahya

19.4. Design by Nature von Maggie Macnab

19.5. Design und Natur, Vergleich von Designs mit Wissenschaft und Technik.

20. Gewinnung und Behandlung natürlicher Morphologien.

21. Computerunterstützte Design- und Fertigungsprogramme.

22. Beispiel für Design: Die "Flamenco"-Turbine.

22.1. Innovation Inspiriert von der Natur: Die bidirektionale wellenbetriebene Turbine.

22.2. Strömungstests.

23. Beispiel für Intelligenz im Schleimpilz.

24. Werkzeugdesign.

24.1. Schaufel.

24.2. Specht, Aufprallschutz und Hammer.

24.3. Die Kiefer des Lebens.

24.4. Weitere Ideen für Werkzeuge.

25. Schauberger-Turbine.

26. Ameisen, Notfälle, Management und Raupen.

26.1. Ameisen und Notfälle.

26.2. Produktionsmanagement und Raupen

26.3. Ein Schritt weiter.

27. Das Problem, zu wenig oder zu viel zu idealisieren.

27.1. Das Problem, zu stark zu vereinfachen.

27.2. Das Problem, zu perfektionistisch zu sein.

28. Der Paradigmenwechsel.

29. DIN-, VDI- und ISO-Normen im Zusammenhang mit der Biomimetik

DIN ISO 18457:2018

DIN ISO 18459:2016

VDI 6220 Serie

VDI 6224

ISO/TR 18401:2017

ISO 18458:2015

Normen im Zusammenhang mit der Biomimetik

VDI-Normen

DIN-Normen

ISO-Normen

Über den Autor

Danksagungen

Prolog

Dieses Dokument ist die Zusammenfassung von mehr als einem Jahr Arbeit, in dem ich von der "Flamenco-Turbine" besessen war. Alles begann mit einer Ausstellung über die "Mimesis der Kunst" an der Universität Salamanca im Rahmen des Studiengangs Advanced Studies of Philosophy. Als ich nach "Mimesis" suchte, stieß ich zufällig auf ein Video von Janine Benyus und war sofort von der "Biomimesis" fasziniert. Ich sagte mir: "Das will ich lernen, und ich will etwas inspiriert davon machen." Also las ich zwanghaft alles, was ich zu diesem Thema finden konnte, ließ mich "inspirieren" und dann kam mein Moment des funktionalen Wahnsinns. Ich wollte etwas wie ein Werkzeug schaffen, und die besten Werkzeuge sind die Schnäbel der Vögel (wie Darwin auf den Galápagosinseln bewiesen hat). Als ich verschiedene Schnabeltypen beobachtete, fiel mir einer besonders auf, weil er neben all den Funktionen, die alle Schnäbel haben, noch eine zusätzliche hatte: Er fungierte als Pumpe! Im Inneren dieses Schnabels gab es Formen, die wie eine Pelton-, Francis-, Turgo-Turbine resonierten... aber es gab sie schon, bevor wir Menschen sie erfunden hatten. So wollte ich herausfinden, wie der Schnabel des Flamingos von innen aussah, und wurde zu dieser Zeit wahrscheinlich der beste "Flamenco-Schnabelologe" der Welt.

Ich fand im Digimorph die Magnetresonanzbilder eines Flamingoschnabels und wollte sie haben. Also machte ich zunächst Screenshots und später mit den Daten, die mir Timothy Rowe von der Universität Texas zur Verfügung stellte (ein Terabyte an Magnetresonanzbildern), konnte ich sie in ein veterinärmedizinisches Programm einfügen, um den Schnabel von innen zu sehen und besser zu verstehen. Ich erinnere mich, dass ich zu dieser Zeit nur vier Stunden am Tag schlief und mit derselben Kleidung ins Bett ging und aufstand, nur um zu sehen, ob das Programm die Magnetresonanzbilder verarbeitet hatte. Glücklicherweise verstand meine damalige Partnerin meinen Traum und ließ mich 24 Stunden am Tag träumen. In den Videos aus dieser Zeit, in denen ich mein Startup Biomival bewarb, kann man sehen, dass ich Augenringe hatte, aber lächelte.

Eines Tages wachte ich nach meinen nur vier Stunden Schlaf auf und sah... auf dem Bildschirm... den Schnabel des Flamingos in 3D! Ich konnte in ihn eintauchen, ihn verstehen und begreifen.

Danach entdeckte ich, dass er, genauso wie er zum Pumpen und Ausstoßen von Wasser verwendet wurde, wodurch Wellen erzeugt wurden, auch als Wellenenergieerzeuger dienen könnte... Also machte ich mich daran, eine Wellenturbine zu entwerfen, d. h. die Biomimikry auf etwas Physisches anzuwenden, nicht nur Georges de Mestral und den Klettverschluss oder Eiji Nakatsu und den japanischen Hochgeschwindigkeitszug zu erwähnen. Ich wollte es selbst machen.

Und so war es, dass mir eines Tages in Madrid der beste Biologe/Biomimetiker Spaniens (nach mir, haha) eine kleine 3D-gedruckte Turbine in die Hände legte, und wie er sagte, zitterten meine Hände, als würde ein Vater zum ersten Mal sein Baby in den Armen halten. Es war eine faszinierende Zeit, in der ich außergewöhnlich glücklich war, einer intellektuellen Abenteuer nachzugehen.

Dies ist kein professionell veröffentlichtes Buch, es ist selbstveröffentlicht. Es ist kein Buch mit einem Team von Leuten, die alles korrigieren. Es ist die Arbeit vieler Jahre autodidaktischen Studiums dieser Disziplin der Biomimikry und die Beobachtung, wie die Zeit meine Intuitionen bestätigte, indem sie Normen schuf, die meine Vermutungen bestätigten.

Die Turbine gewann den Sacyr-Preis für technologische und umweltfreundliche Innovation, den IDEAS-Preis der Polytechnischen Universität Valencia, war Finalist bei Climate-KIC Valencia, Finalist bei der Fundación Repsol, Finalist beim South Summit Spain Startup (wo S.M. Felipe V uns fragte, ob die Turbine wirklich von einem Flamingo inspiriert sei und wie). Wir haben mit Marketing den CBRE Emprende-Preis gewonnen... und eine Zeit lang waren wir "die neuen Rockstars", wie man Unternehmer nennt.

Und es wäre schade, wenn diese (glücklichen) biomimetischen Nächte "wie Tränen im Regen" vergingen. Also möchte ich sie teilen. Ich hielt lange Zeit einen kostenlosen Blog im Internet, aber man kann nicht von Luft leben, also verwandelte ich diese Dokumente in dieses Buch. Ich denke ernsthaft darüber nach, ein weiteres, viel praktischeres Buch über das Design biomimetischer Strukturen ohne Computer, effizienter als die bestehenden und 100% recycelbar, zu schreiben. Das wird ein anderes Buch sein. Mehrere meiner Arbeiten wurden bereits in Abschlussarbeiten verwendet, wie das Design eines OP-Tisches (für Krankenhäuser) und einige andere inspirierten Designs. Ich hoffe, es wird dir nützen.

Die Arbeit wurde ursprünglich 2012 erstellt, ich habe nur einige Absätze bearbeitet, die auf nicht mehr existierende Links verwiesen, einige kleinere Fehler verbessert und einige Adressen entfernt, die nicht mehr existieren. Aber die Arbeit bleibt original. Ich habe eine Erwähnung der Normen eingefügt, die NACH dieser Arbeit erschienen sind.

Mit freundlichen Grüßen.

Rafael Aparicio Sánchez, 2012, 2024

​1. Einführung.

Es gibt viele Begriffe, um die Nachahmung der Natur zu bezeichnen:

Innovation durch Nachahmung der Natur,

Innovieren durch Nachahmung der Natur,

Biomimikry,

Biomimesis,

Biomimetik,

Ökologische Ingenieurwissenschaften,

Innovieren mit Analogien der Natur... usw.

Aber alle basieren darauf, die Natur zu beobachten, zu überprüfen, wie sie Probleme gelöst hat, bevor wir es taten, und sie im Rahmen unserer Möglichkeiten anzuwenden. Wir haben es "Innovieren durch Nachahmung der Natur" genannt, um uns keiner der von uns untersuchten Begriffe anzuschließen und einen allgemeinen Überblick über alle zu geben. Das Wichtigste in unserem Fall ist, dass wir versucht haben, es nicht nur bei einer theoretischen Darstellung zu belassen, sondern auch nach praktischen Anwendungen mit einfachen Beispielen gesucht haben.

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VIELE BILDER VERLINKEN zu externen Videos (YouTube). In anderen Fällen kann das Bild vergrößert werden. Klicken Sie auf das Bild oder den Text, um ein Bild in 3D-Stereo zu sehen (wenn Ihr Gerät kompatibel ist). Andere Bilder können in 3D mit einer Rot-Cyan-Brille betrachtet werden.

Wenn Sie keine Internetverbindung haben, geben wir unter jedem Link die Adresse an, damit Sie sie später zu Hause, auf Ihrem Laptop oder Desktop-Computer ansehen können:

http://www.youtube.com/watch?v=rBgPtfkLHR4

Die Videos können in zwei Dimensionen angesehen werden, aber viele von ihnen sind so konfiguriert, dass sie mit den genannten Brillen in drei Dimensionen betrachtet werden können. Zum Beispiel können Sie ein Bild der Erstellung einer dreidimensionalen Geometrie und deren Ansicht in einem Programm sehen, wie im folgenden:

DORT KÖNNEN SIE EIN dreidimensionales Bild eines Vogelschnabels sehen. In anderen Videos, wie im folgenden, können Sie Farben sehen, die so gestaltet sind, dass sie mit den genannten Brillen dreidimensional betrachtet werden können (die Sie für sehr wenig Geld erwerben können):

http://www.youtube.com/watch?v=8VvlyctrLog

ES IST INTERESSANT, auf diese Weise zu beobachten, da ein Teil der Forschung und Analyse natürlicher Formen durch Bilder dreidimensionaler Objekte erfolgt, die transparent sind (wie auf einem normalen Bildschirm), und ein anderer Teil, indem man "durch" diese Formen in drei Dimensionen navigiert, um zu verstehen, wie sie funktionieren. Im vorherigen Beispiel können Sie die Tiefe des Schnabels, die Drehung im Inneren usw. verstehen. Ebenso zeigen andere Bilder dreidimensionale Wachstumsmuster, die in Fotografien nicht zu erkennen wären. Ziel dieses E-Books ist es, interaktiver und proaktiver als passiv zu sein.

Ein paradigmatisches Beispiel für "Innovationen inspiriert von der Natur" findet sich auf der Seite von Janine M. Benyus: asknature.org, auf der das Designproblem der Ingenieure der Japanese Railroad West, einem japanischen Unternehmen, das den Hochgeschwindigkeitszug Shinkansen entwarf, gezeigt wird. Das Hauptproblem war, dass sie den Lärm, der die Umweltstandards überschritt, nicht reduzieren konnten. Die Lärmquelle war eine Druckwelle, die an der Vorderseite des Zuges erzeugt wurde und beim Durchfahren eines Tunnels eine Druckwelle erzeugte, wenn er herauskam.

Shinkansen Hochgeschwindigkeitszug der J.R. West  

Link: http://www.youtube.com/watch?v=Bro1-GEDZzk  

Eiji Nakatsu, Ingenieur bei J.R. West, war ein begeisterter Ornithologe (Vogelkundler) und sah oft, wie der Eisvogel ins Wasser eintauchte, ohne praktisch ein Geräusch zu machen (im Vergleich zu der Explosion, die durch die Druckänderung des Zuges verursacht wurde), und dabei von einem Medium ins andere wechselte, ohne ein Geräusch zu verursachen. Der Schnabel des Eisvogels war die Lösung für sein Problem: Er war die ideale Form für den Druckwechsel. Der Schnabel vergrößerte seinen Durchmesser von der Spitze bis zum Kopf allmählich, wodurch der Aufprall verringert wurde und das Wasser eher floss als verdrängt wurde.

Link: Eisvogel, inspirierende Morphologie für die Nase des japanischen Hochgeschwindigkeitszuges.

http://www.youtube.com/watch?v=AL8hTLGPRDA

Da der Zug mit dem gleichen Problem konfrontiert war, entwarf Nakatsu die Front des Shinkansen in dieser Morphologie, was nicht nur dazu führte, dass er leiser wurde, sondern auch 10% schneller fuhr und 15% weniger Strom verbrauchte.

Dies ist ein Beispiel, das das zu verfolgende Verfahren deutlich veranschaulicht, ergänzt durch die Tatsache, dass die Natur viele unserer Probleme Tausende und Millionen Jahre vor uns gelöst hat. Derzeit gibt es viele Unternehmen, die von den Prinzipien dieser Disziplin profitieren, die, wie bereits erwähnt, viele Bezeichnungen hat, sich aber letztlich auf die Nachahmung der "Designs" und "Innovationen" der Natur stützt. Beispiele für solche Unternehmen sind das deutsche Unternehmen Festo, das japanische Unternehmen Teijin, das amerikanische Unternehmen Whalepower und andere.

Reiseplan

IM LAUFE DIESES BUCHES werden wir vom Paradigma des 21. Jahrhunderts ausgehen. Wir werden eine Reise in die Vergangenheit unternehmen, um die Wurzeln der Nachahmung der Natur zu finden, beginnend bei Leonardo Da Vinci, und dabei diejenigen hervorheben, die versucht haben, gemeinsame Merkmale der Lebensformen (wie logarithmische Spiralen) zu finden, wie James Bell Pettigrew und einige mathematische Elemente, die in vielen dieser Formen vorkommen und vorkamen. Wir werden auch sehen, wie die Ideen einiger Ökologie-Forscher in den Arbeiten von Margalef und Odum, die sich bemühten, die Ökologie zu einer physischen oder thermodynamischen Wissenschaft zu machen, Widerhall finden. Dasselbe kann man in den Werken von D'Arcy Thompson sehen, der versuchte, die Gesetze der biologischen Formen auf Biomathematik und Physik zu reduzieren. Wir werden feststellen, dass viele der gemeinsamen Punkte dieser Autoren sich historisch wiederholen und bis heute Bestand haben.

Nachdem wir diese Hintergründe betrachtet haben, werden wir über die Beziehung zwischen Mathematik und Natur sprechen, um anschließend die Muster zu zeigen, die extrahiert und für Designs und Innovationen genutzt werden können. Wir werden einige grundlegende Designs vorstellen, die mit diesen Verfahren erhalten wurden, über Kreativität sprechen und darüber, wie man die vorhandenen Datenquellen nutzen kann, um zu analysieren, wie ein realer Innovationsprozess von der Natur ausgeht, mit praktischen und originellen Beispielen.

Dieses Werk ist die Zusammenfassung jahrelanger Forschung in den Bereichen Reverse Engineering, Ergonomie, CAD/CAM/CAIO/CAO/SKO, Mimesis mit Schwerpunkt auf Philosophie, Produktzulassung, alles zusammengefasst. Dennoch ist es nur eine Einführung in ein so umfangreiches Thema. Dieses E-Book ist so konzipiert, dass es auf verschiedenen Plattformen unterstützt wird und hofft, dass der Text nur der Vorwand ist, um die Quellen in den Links zu suchen und das Interesse an dieser wunderbaren Disziplin oder "neuen Ingenieurwissenschaft" zu steigern.

Mitwirkende und Danksagungen

FÜR DIE ERSTELLUNG dieser Informationen haben wir mit mehreren Zentren zusammengearbeitet:

Die Universität Salamanca

(Philosophische Fakultät), von der die Frage der Mimesis der Natur ausgeht, nach den Studien des Masterstudiengangs Advanced Studies in Philosophy.

Die Universität Texas

über

Digimorph

, die uns darüber informierten, wie sie die Formen von Tierarten durch nicht-invasive Methoden ermitteln, mit besonderem Augenmerk auf Dr. Timothy Rowe.

Die Polytechnische Universität Valencia

, verschiedene Abteilungen, die Stadt der Innovation, die uns im Design- und Herstellungsprozess beraten haben.

Das Optik-Technologiezentrum AIDO

, das die Simulationsarbeit eines der in diesem Buch gezeigten Prototypen erstellt hat.

Das CEEI

, Zentrum für Europäische Innovative Unternehmen in Valencia.

Das Netzwerk EmprendeVerde

, für ihre bedingungslose Unterstützung, Mentoring und Freundschaft.

Climate-KIC Valencia

, für die Hilfe, Biomival (das Startup) zu maximalem Erfolg zu führen, Teilnahme am South Summit Spain Startup, Gewinn des SACYR Innovationspreises, des IDEAS-Preises und vieles mehr.

Es gibt viele Organisationen, in denen einige der Arbeiten, die in diesem Werk reflektiert sind, entwickelt wurden.

Universitäten und Institutionen, die uns ihre Unterstützung gewährt haben:

ARTIKEL VERÖFFENTLICHT in Alkaid Ediciones, Nr. 14, 2012:

DAS PROJEKT ÜBER DIE "Flamenco"-Turbine war Finalist beim South Summit Spain Startup, wo wir die Ehre hatten, es persönlich S.M. König Felipe VI. zu erklären.

2. Die Suche nach den Mustern der Natur.

Die Nachahmung der Natur ist eine so alte Tätigkeit wie die Menschheit selbst. Im "Buch der Wandlungen", I Ching, gibt es Kommentare zur Nachahmung der Natur. In vielen anthropologischen Studien beobachtet man die Gewohnheit, Tierhäute zu tragen, um deren Stärke zu erlangen. Im Alten Ägypten sieht man Mischwesen zwischen Tieren und Menschen, die an den Schamanen auf der anderen Seite der Welt erinnern. Le Corbusier konnte feststellen, dass im klassischen Ägypten sowohl menschliche Proportionen als auch die Fibonacci-Reihe verwendet wurden. Diese Beziehung zwischen Natur, Mensch (als Maßstab) und Mathematik ist eine Konstante, die wir bei verschiedenen Autoren im Laufe der Zeit immer wieder sehen werden und die wir deshalb mehrfach wiederholen werden:

IN DIESER HISTORISCHEN Zeit basierte die Nachahmung der Natur auf Mythen, nicht so sehr auf Wissenschaft oder Technologie. In Griechenland offenbarte der Mythos von Ikarus, dass man dem Menschen Flügel wie die Vögel geben musste, um ihn zum Fliegen zu bringen. Die Gebrüder Wright taten dies, indem sie den Flug der Geier beobachteten, und die deutsche Firma Festo stellte kürzlich den "smartbird" her, der die Bewegung einer Möwe bionisch nachahmt.

DAEDALUS WAR DER MYTHOS des Technikgenies, das Puppen herstellte, die sich bewegten, Statuen, die von selbst webten, und so weiter. Es ist logisch, dass wir, wenn wir eine Lösung finden wollen, unser eigenes Genie verwenden, insbesondere wenn man die Errungenschaften und das Vertrauen berücksichtigt, das uns die Industrielle Revolution gegeben hat: die Dampfmaschine, der automatische Webstuhl, den Aristoteles zweieinhalbtausend Jahre zuvor erdacht hatte, die Vereinheitlichung des elektrischen und magnetischen Feldes durch Maxwell, der Gleichstrom und die Glühbirne durch Edison, der Wechselstrom und der Generator durch Tesla, das Genie von Einstein... all das gab uns den Eindruck, dass man für Fortschritte ein „Genie“ brauchte. Aber heutzutage kann keine Person das Wissen auch nur einer beliebigen wissenschaftlichen Disziplin vollständig erfassen.

Diese Reihe von Ereignissen führte zu dem „Glauben“, dass der Mensch die Natur „beherrschen“ könne, anstatt mit ihr zu leben oder von ihr zu lernen. Häuptling Seattle hinterließ einen Text, der die Sichtweise des 21. Jahrhunderts in Bezug auf die Natur vorwegnahm. Der „ökologische“ oder „futuristische“ Text ist im Brief von Häuptling Seattle an den Präsidenten zu finden (Links auf YouTube):

http://www.youtube.com/watch?v=su-TfW_Aasg

http://www.youtube.com/watch?v=XIVImFJzrhA

Eine andere Version:

http://www.youtube.com/watch?v=SOCCjpjq_XE

Die Nachahmung der Natur findet sich in der Antike, über die Studien von Leonardo Da Vinci und führt uns zur Arbeit von Howard Thomas Odum und seiner ökologischen Ingenieurwissenschaft, über Ökosysteme, Energie und andere Themen; in Ramón Margalef, der ein Pionier war und dessen Werk heute eine Referenz in ökologischen Fragen und deren Reduktion auf physikalische Gesetze ist; in der Arbeit von Viktor Schauberger, der ein großer Liebhaber und Beobachter der Natur war und sie studierte sowie als Mentorin betrachtete, wobei er viele Fragen vorwegnahm, die heute untersucht werden (wie der Lachs oder die Forelle sich bewegen, um hydraulische Energie zu gewinnen, oder die Wirbel, usw.). Kürzlich haben wir die Bezeichnung Biomimikry von Janine M. Benyus und die Bionik von Franco Lodato unter anderen Bezeichnungen.

Wir beginnen mit denen, die Muster in der Natur suchten und die Allgegenwart der „Spirale“ erkannten, ohne zu verstehen, warum.

DIE „SPIRALEN“ FANDEN sich überall in der Natur. Viele ihrer Formen haben die Anmut einer einfachen Komplexität. Andere erkannten, dass es „etwas“ in der Spirale gab, das in vielen Spezies, sowohl belebten als auch unbelebten, vorhanden war. Zum Beispiel finden wir Illustrationen wie diese, die Wachstum, Leben und die Spirale als ein „Gesetz“ der Natur assoziieren:

DIESES BILD KÖNNEN wir in Seemuscheln, Schnecken und sogar in Foraminiferen, einzelligen Mikroben (Protisten), sehen. Diese kleinen Kreaturen sind die vielfältigste Gruppe bekannter Meeresorganismen mit mehr als 60.000 anerkannten ausgestorbenen und existierenden Arten. Foraminiferen findet man weltweit in den Ozeanen, sowohl auf dem Meeresboden als auch an der Wasseroberfläche. Die amöboide Zelle einer Foraminifere enthält ein hartes Gehäuse, und das Innere ist in Kammern unterteilt, ähnlich wie in einigen Blumen wie einer Mohnblume oder Pflanzen wie einer Artischocke.

Man kann sie in einer virtuellen Nachbildung in Bewegung sehen:

http://www.youtube.com/watch?v=uAvH3FtsOL4

IM VIDEO SIEHT MAN, wie es einige Ausstülpungen gibt, bei denen man nicht genau erkennt, was sie sind. In einem transparenten Bild sieht man, dass es sich um eine wachsende „Spirale“ handelt:

(Dieses Bild kann mit einer Rot-Blau-3D-Brille betrachtet werden).

WAS MAN IM BILD SIEHT, ist eine Spirale, die zusätzlich in Längsrichtung wächst und sich wie eine Spirale in der Ebene „ausdehnt“. Wir können diese Form auch in einer Blume wie einer Tulpe sehen:

http://www.youtube.com/watch?v=xZfTGezEi7o

DARIN KANN MAN ETWAS sehen, worauf wir später noch eingehen werden, die „allgegenwärtige“ Form des Eiform-Herzens und die Spirale. Diese intuitive Suche wurde auch von Theodore Andrea Cook untersucht, der diese Fragen ebenfalls vertiefte und auch die Arbeiten von Da Vinci studierte.

Theodore Andrea Cook

DIESE BEZIEHUNG FINDEN wir auch in der Arbeit von James Bell Pettigrew und reicht bis zu D'Arcy Wentworth Thompson.

D'Arcy Wentworth Thompson

DURCH Felix Klein und die projektive Geometrie konnte man mathematische Formulierungen erhalten, die zeigten, warum Mathematik in natürlichen Formen so wichtig ist, da das Leben zunächst im „ständigen Fluss“ ist, wie man in der Arbeit von Lawrence Edwards sieht, der nach der Beschreibung anderer Geometrien jenseits der euklidischen Geometrie arbeitete.

http://www.youtube.com/watch?v=AwZDJNvQEf4

3D-Bild einer Turbidae.

DESHALB WIRD DER NÄCHSTE Schritt eine rigorosere Analyse der Beziehung zwischen Mathematik und Natur sein, um später auf die Arbeiten von zwei großen Analytikern der Art und Weise, wie die Natur ihre Energie rationiert (Odum und Margalef), und ihre Beziehung zum exponentiellen Wachstum, zum Zipf'schen Gesetz, zur Informationstheorie, Kybernetik und zu den Theorien der Komplexität einzugehen.

Der nächste Schritt besteht darin, zu zeigen, welche Werkzeuge wir heute (2012) verwenden können, um Informationen über die Morphologien der Natur zu erhalten. Dazu wird angegeben, welche Methoden am interessantesten und möglichst am wenigsten störend für die Arten sind, insbesondere wenn viele von ihnen geschützt sind. Die erhaltenen Morphologien müssen ebenfalls verarbeitet werden, daher wird beschrieben, wie Design-, Fertigungs- und integrierte Assistenzprogramme sowie Reverse Engineering und integrierte Technik verwendet wurden (eine kurze Übersicht), damit der Designer die Fähigkeiten dieser Werkzeuge versteht, insbesondere wenn es darum geht, Formen oder Strukturen zu erstellen. Anschließend werden mehrere praktische Fälle mit relativ niedrigen Kosten gezeigt, die mit Morphologien zu tun haben, andere völlig unterschiedliche, die mit emergenten Phänomenen im Bewusstsein und in der KI (wir erinnern uns, 2012) zusammenhängen, andere im Zusammenhang mit Management- und Organisationsthemen, um zu zeigen, wie die Natur uns lehren kann, auf originellere Weise in sehr unterschiedlichen Bereichen zu denken.

3. Die Pioniere: Leonardo Da Vinci.

MAN KANN NICHT ÜBER Innovationen durch Nachahmung der Natur sprechen, ohne auf die Pioniere einzugehen, die versuchten, ihre Geheimnisse zu entdecken. Wir sprechen von Leonardo Da Vinci, James Bell Pettigrew, Theodore Andrea Cook, D'Arcy Wentworth Thomson und Viktor Schauberger, um nur die wichtigsten in Bezug auf das Thema zu nennen. Wir beginnen mit Leonardo Da Vinci.

Die umfangreiche Arbeit von Leonardo Da Vinci würde für ein ganzes Buch reichen. In dieser Arbeit vereinen sich eine präzise Beobachtungsgabe mit einem wissenschaftlichen Denken, das seiner Zeit weit voraus war, sowie eine mehr als offensichtliche Multidisziplinarität. In seinen Zeichnungen versuchte er, das Wesen der Natur einzufangen, und beschäftigte sich häufig mit den Bildern von Wirbeln:

In diesem Bild kann man sehen, wie er auch in den Details des Haares Wirbel studierte

UND DAS STUDIUM DER Art und Weise, wie das Haar fällt, oder das Studium der Wasserströme:

Man kann sehen, dass die Spirale für Da Vinci ein überall präsentes Element war.

MAN KANN SEHEN, WIE er die durch einen Wasserfall erzeugten Wirbel analysierte:

ODER IN ANDEREN FLÜSSIGKEITEN:

ODER DIE KURVEN, DIE in pflanzlichen Formen zu sehen sind:

EBENSO SEHR FORTSCHRITTLICHE anatomische Studien seiner Zeit, wie ein entwickelter Fötus in der Schwangerschaft:

UND SEINE HALTUNGEN im Mutterleib:

ODER ZWEI MENSCHEN beim Geschlechtsverkehr:

EBENSO SEHR DETAILLIERTE anatomische Studien:

ENTHÄLT ZUM BEISPIEL eine Zeichnung des Herzens, die viele Jahre früher angefertigt wurde und ein höheres Maß an Präzision aufweist als die von James Bell Pettigrew. Hier ist die von Da Vinci:

UND HIER DIE VON PETTIGREW:

ODER DIE VON THEODORE Andrea Cook:

MAN KANN AUCH SEHEN, dass die anatomischen Studien von Leonardo Da Vinci präziser waren als die der späteren Autoren wie die folgenden:

Leonardo Da Vinci

James Bell Pettigrew

OBWOHL WIR ÄHNLICHE Studien später finden werden, werden wir diese fast fotografische Präzision von Formen, Größen, Volumen, Texturen usw. nicht finden. Aber er beobachtete nicht nur, sondern war auch in der Lage, beeindruckende Maschinen zu entwerfen, basierend auf dem, was er sowohl aus der Lektüre (was er von Menschen lernte) als auch aus der Natur lernte. Dazu gehörten Verteidigungsmechanismen, Flugmaschinen usw.

ER SCHENKTE SPEZIELLEN Mechanismen "schraubenförmig" besondere Aufmerksamkeit, wie den folgenden:

...VON SEINER BEOBACHTUNG der Natur sowie von Vitruvios Werk, das er kannte, wie einige Schrauben zur Wasserbewegung, die er in seinem Werk widerspiegelte (Vitruv):

EBENSO WIE ANDERE, um Wasser "aufwärts" zu bewegen (ebenfalls von Vitruv):

WIR FINDEN AUCH EIN Projekt, das er nicht beendet hat und das es ermöglichen würde, einem Pferd einen Eisenschild aufzusetzen:

DARIN FINDEN SICH AUCH verschiedene Entwürfe von Verbindungen, Überlappungen, Hebeln, Riemenscheiben, Getrieben, mechanischen Elementen, Hydrodynamik, Fallschirmen, Flugmaschinen usw. Die Menge und Qualität seiner Werke sind unzählbar. Es ist äußerst interessant, seine Notizbücher und Aufzeichnungen zu lesen, die er wahrscheinlich hauptsächlich für sich selbst schrieb.

Das Beste, was man tun kann, um diesen Naturimitator kennenzulernen, der diejenigen inspirieren kann, die die Natur beobachten und von ihr lernen möchten, ist, seine Werke zu durchstöbern. Sehr empfehlenswert ist das Werk von Taschen (Leonardo da Vinci. 2 Bände, Frank Zöllner, Johannes Nathan) mit allen seinen Zeichnungen und Gemälden. Auch seine Notizbücher. Es ist umfangreich, aber es geht zunächst nicht so sehr darum, das gesamte Werk zu lesen, sondern es mit der Absicht zu konsultieren, seine Annäherung an die Natur, seine Analyse von Kurven, Pflanzen, wie er Objekte entwarf und von dem inspiriert wurde, was er beobachtete, zu verstehen. Zum Beispiel wurde einer seiner Mechanismen, die sich durch Luft drehen lassen, mit einem ähnlichen in einem Patent von Schauberger verglichen, und es ist ähnlich wie eine Wells-Turbine, wobei die Unterschiede in jedem Fall beachtet werden müssen, mit tropfenähnlichen Formen. Die heilige Geometrie und der goldene Schnitt sind zu finden, der erste als Detail einer seiner Zeichnungen, was zeigt, dass er diese Geometrie kannte, die die platonischen und pythagoräischen Körper umfasst, und der zweite in vielen seiner Entwicklungen, darunter der berühmte vitruvianische Mensch. Leonardo Da Vincis Arbeit zeigt, wie er akribisch die Naturphänomene untersuchte.

Zum Beispiel machte er mehrere Studien und Skizzen von der Beobachtung von Flügeln von Tieren:

VON DENEN WIR IN DEN Arbeiten anderer Autoren viele "Resonanzen" im Studium des Fliegens finden werden, wie in der Arbeit von James Bell Pettigrew:

DIESE FÜHRTEN (DA VINCI) zu originellen Entwürfen wie diesem pedalgetriebenen Fluggerät. Es ist bemerkenswert, dass viele Jahre später die Gebrüder Wright dank der Beobachtung von Geiern und ihres Wissens über Fahrräder fliegen konnten:

ES SIND EINIGE ZEICHNUNGEN beigefügt, die seine breite Perspektive, seine Analyse- und Synthesefähigkeit zeigen. Außerdem versuchte er, eine Flugmaschine zu entwerfen, die die Flugweise von Vögeln nachahmt. Es hat lange gedauert, bis die deutsche Firma FESTO sie in Form eines Roboter-Vogels, der genau so fliegt, wie Leonardo es sich vorgestellt hat, erschaffen hat. Der Link zu dem wunderbaren mechanischen Vogel ist beigefügt. Man kann aber auch seine anatomischen Studien sehen, die zumindest einen enormen Eindruck hinterlassen.

http://www.youtube.com/watch?v=nnR8fDW3Ilo

EINIGE VON DA VINCIS Aussagen verteidigen die Wissenschaft auf sehr interessante Weise, wie er sie sah. Er sprach sehr eindringlich über Mathematik, wie als er sagte: “Wer nicht Mathematiker ist, soll mich nicht lesen, denn ich bin es immer in meinen Prinzipien”, was uns irgendwie an die platonische Aussage "Es soll niemand hereinkommen, der nicht Geometrie versteht" erinnert, und dies in Platons Timaios und seiner Erwähnung durch die modernen platonischen Mathematiker in der Quantenphysik. Da Vinci sprach über die Natur, als er sagte: „Das Verhältnis zwischen der menschlichen Arbeit und der Natur ist dasselbe wie zwischen dem Menschen und Gott.“ Für ihn hatte die Wissenschaft dieselbe Beziehung zur göttlichen Natur wie seine Werke zu den Werken der Natur. Er betrachtete auch, dass der Künstler vollständige Harmonie mit der natürlichen Welt finden sollte (Harmonie im griechischen Sinne), indem er versuchte, die äußeren Formen der Natur zu durchdringen und zu verstehen, was sich darin befand. Eine andere seiner Aussagen war, dass "Wasser der Träger der Natur ist", sowie dass die Natur mit der Ursache beginnt und mit der Erfahrung endet, und daher sollten wir den entgegengesetzten Weg gehen, die Erfahrung verfolgen und die Ursache finden, ein Vorläufer der "induktiven" Methode, die später die Grundlage der Wissenschaft werden würde. Für ihn war die Notwendigkeit das Thema und der Erfinder der Natur.

Es gibt viele Dokumentationen über das Leben von Leonardo Da Vinci im Netz. Ein Beispiel für eine interessante ist die folgende:

Biographie von Leonardo Da Vinci 1/5

http://www.youtube.com/watch?v=VAm3RP0bjVc

Biographie von Leonardo Da Vinci 2/5

http://www.youtube.com/watch?v=DNfoy7HC1N8

Biographie von Leonardo Da Vinci 3/5

http://www.youtube.com/watch?v=JmBHIXZEHbQ

Biographie von Leonardo Da Vinci 4/5

http://www.youtube.com/watch?v=itiK0wvKZY0

Biographie von Leonardo Da Vinci 5/5

http://www.youtube.com/watch?v=y7Yd8w4M2Ow

Eine interessante Galerie finden Sie hier:

http://www.leonardoda-vinci.org/

http://www.leonardoda-vinci.org/

Eine der wichtigsten Fragen in Da Vincis Werk ist die Wiederentdeckung der Proportionen und des goldenen Schnitts der Fibonacci-Folge. Ein Beispiel zeigt seinen berühmten "vitruvianischen Menschen", in dem er die Proportionen des menschlichen Körpers mit den von Vitruv genannten Referenzen zeigt, einige Fragen korrigiert, die nicht ganz genau waren, wie die Tatsache, dass der Nabel und die Genitalien sich bei einer Änderung der Körperhaltung verschieben:

WENN WIR DEN TEXT LESEN, steht er auf Italienisch und lautet über dem Bild:

Vetruvio, architecto, mecte nella sua op(er)a d'architectura, chelle misure dell'omo sono dalla natura disstribuite inquessto modo cioè che 4 diti fa 1 palmo, et 4 palmi fa 1 pie, 6 palmi fa un chubito, 4 cubiti fa 1 homo, he 4 chubiti fa 1 passo, he 24 palmi fa 1 homo ecqueste misure son ne' sua edifiti. Settu ap(r)i ta(n)to le ga(m)be chettu chali da chapo 1/14 di tua altez(z)a e ap(r)i e alza tanto le b(r)acia che cholle lunge dita tu tochi la linia della somita del chapo, sappi che 'l cie(n)tro delle stremita delle ap(er)te me(m)bra fia il bellicho. Ello spatio chessi truova infralle ga(m)be fia tria(n)golo equilatero

Und unter der Abbildung:

Tanto ap(r)e l'omo nele b(r)accia, qua(n)to ella sua alteza. Dal nasscimento de chapegli al fine di sotto del mento è il decimo dell'altez(z)a del(l)'uomo. Dal di socto del mento alla som(m)i-tà del chapo he l'octavo dell'altez(z)a dell'omo. Dal di sop(r)a del pecto alla som(m)ità del chapo fia il sexto dell'omo. Dal di sop(r)a del pecto al nasscime(n)to de chapegli fia la sectima parte di tucto l'omo. Dalle tette al di sop(r)a del chapo fia la quarta parte dell'omo. La mag(g)iore larg(h)ez(z)a delle spalli chontiene insè [la oct] la cuarta parte dell'omo. Dal go-mito alla punta della mano fia la cuarta parte dell'omo, da esso gomito al termine della isspalla fia la octava parte d'esso omo; tucta la mano fia la decima parte dell'omo. Il menb(r)o birile nasscie nel mez(z)o dell'omo. Il piè fia la sectima parte dell'omo. Dal di socto del piè al di socto del ginochio fia la cuarta parte dell'omo. Dal di socto del ginochio al nasscime(n)to del memb(r)o fia la cuarta parte dell'omo. Le parti chessi truovano infra il me(n)to e 'l naso e 'l nasscime(n)to de chapegli e quel de cigli ciasscuno spatio p(er)se essimile alloreche è 'l terzo del volto

Die Übersetzung lautet:

Vitruv der Architekt, sagt in seinem Werk über Architektur, dass die Natur die Maße des menschlichen Körpers wie folgt verteilt: Wenn du deine Beine so weit öffnest, dass deine Körpergröße um 1/14 sinkt und die Schultern so weit streckst und hebst, dass die Finger auf Höhe des oberen Randes deines Kopfes sind, dann wisse, dass der geometrische Mittelpunkt deiner getrennten Gliedmaßen im Nabel liegt und dass der Raum zwischen den Beinen ein gleichseitiges Dreieck bildet. Die Länge der ausgestreckten Arme eines Menschen ist gleich seiner Körpergröße. Vom Haaransatz bis zur Kinnspitze beträgt ein Zehntel der Körpergröße eines Menschen; von der Kinnspitze bis zum oberen Ende des Kopfes ein Achtel der Körpergröße; von der oberen Brust bis zum Ende des Kopfes ein Sechstel eines Menschen. Von der oberen Brust bis zum Haaransatz beträgt ein Siebtel des gesamten Menschen. Von den Brustwarzen bis zur Oberseite des Kopfes beträgt ein Viertel des Menschen. Die größte Breite der Schultern enthält ein Viertel eines Menschen. Vom Ellbogen bis zur Fingerspitze beträgt ein Fünftel des Menschen; und vom Ellbogen bis zur Achselhöhle beträgt ein Achtel des Menschen. Die gesamte Hand beträgt ein Zehntel des Menschen; der Beginn der Genitalien markiert die Mitte des Menschen. Der Fuß ist ein Siebtel des Menschen. Von der Fußsohle bis unterhalb des Knies beträgt ein Viertel des Menschen. Von unterhalb des Knies bis zum Beginn der Genitalien beträgt ein Viertel des Menschen. Die Entfernung von der Unterseite des Kinns zur Nase und vom Haaransatz zu den Augenbrauen ist jeweils gleich und entspricht einem Drittel des Gesichts.

Ein Absatz, den die Zeichnung von Leonardo Da Vinci vereinfacht. Dieser ist von anthropometrischen Notizen von Leonardo begleitet. Der Grund, warum er in einem Kreis und einem Quadrat eingeschrieben ist, hat mit der Darstellung des Menschen als Mikrokosmos zu tun, als Verbindung des Himmels (der Kreis) mit der Erde (das Quadrat) und steht im Zusammenhang mit dem wiederkehrenden Thema der "Quadratur des Kreises" in esoterischen Kreisen. In Atalanta Fugiens von Michael Maier gibt es auch die Einschreibung eines Mannes und einer Frau auf einem Kreis, die das „alchemistische Werk“ darstellt, das im lateinischen Motto zusammengefasst wird: Fac ex mare & faemina circulum inde quadrangulum, hinc triangulum, fac circulun & habebis Lap[idem] Philosophorum oder „Mache einen Kreis aus einem Mann und einer Frau, dann ein Quadrat, dann ein Dreieck und schließlich einen Kreis, und du wirst den Stein der Weisen haben“, denn für die Alchemisten bestand die Quadratur des Kreises auch darin, eine mikrokosmische Kugel zu nehmen, die das Quadrat war, und die „vier Elemente“, Erde, Feuer, Luft und Wasser:

DIESER TEXT VERWEIST in gewisser Weise auf Platon, auf die esoterische Tradition, die auch das Wissen um das „Geheimnis der goldenen Zahl“ mit Ägypten verbindet. In der Studie, in der Da Vinci die Proportionen des menschlichen Körpers anhand der Texte von Vitruv analysiert, ist das Quadrat auf die Genitalien zentriert und der Kreis auf den Nabel. Das Verhältnis zwischen der Seite des Quadrats und dem Radius des Kreises wäre der goldene Schnitt.

---ENDE DER LESEPROBE---