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Tensegridad y biomimesis

Dymaxion_2003_animation_small1mapa planetario dimaxión de B.Fuller formando un icosaedro

El término tensegridad, del inglés tensegrity inventado por Buckminster Fuller viene de la contracción de tensional integrity (integridad tensional) y aunque otros también se atribuyen su autoría como Emmerich y Kenneth D. Snelson (wiki), las lecciones de Fuller, calaron y nos mostró que “la evolución da muchos primeros pasos”, y que la Naturaleza siempre ha evolucionado hacia formas de vida que son una solución óptima para las condiciones ambientales en las cuales se desarrollan. Fuller la definió como estructuras con formas estabilizadas por  tensión continua, o ‘integridad tensional’ en lugar de por compresión continua (como sería el caso de un arco de piedra). Tensegridad es una confluencia intrínsecamente no redundante de factores óptimos de eficacia estructural-esfuerzo y todas las estructuras, bien entendidas, desde el sistema solar hasta el átomo, son estructuras de tensegridad. Esto último Bucky (así le llamaban) no llegó a saberlo en vida. Para que lo entendamos bien: es el fundamento de las estructuras mínimas. Es un principio científico que describe la geometría natural en términos de vectores de compresión y tensión; explicando el orden de las estructuras a escala atómica, molecular y cósmica. En otras palabras: son estructuras contra-intuitivas tensadas y sin conexiones rígidas, de peso ligero excepcionalmente robustas y desplegables. ¿Se entiende mejor ahora …?

Centros como el Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering o el de Harvard Medical School, han utilizado este principio para explorar las maneras en la que las células se mueven y responden a su entorno. El modelo de tensegridad celular propone que la célula es una estructura en pre-tensión, aunque también es posible encontrar estructuras geodésicas dentro de las células a una menor escala como las cápsides víricas. También ha sido estudiada y aplicada en la arquitectura de los rascacielos de hoy, por ejemplo.

Kurilpa-Bridge-Brisbane-Tensegrity

algunos ejemplos de tensegridad y conceptualización (click para ampliar)

Fuller fue unos de los primeros diseñadores en la búsqueda soluciones sostenibles desde 1930 inventando automóviles de alta eficiencia (coche dimaxión), duchas de bajo flujo, casas eficientes, entre otros. También formó parte de una larga estela de pensadores que reconocían la belleza del diseño procedente de la Naturaleza frente a la baja efeciencia de los diseño humanos comparados con los naturales. Dedicó su vida a la búsqueda de la geometría fundamental de la Naturaleza. Publicó los resultados de su trabajo en dos volúmenes: Sinergética I y II  y gracias a Robert W. Gray podemos leerlos en una web con un detallado indice de los contenidos. Se describen la naturaleza de los sistemas, la forma fundamental del espacio y los principios universales que Bucky afirmaba aplican a todo diseño. La exploración de este material requiere tiempo y esfuerzo, dado el uso preciso que Fuller hace del lenguaje y la profundidad con la que aborda la temática. Podemos resumir que dedicó su vida a investigar el fundamento de las estructuras mínimas; a la aplicación de los principios profundos del diseño con la Naturaleza y a entender el sistema coordinado con la que se combinan materiales en la Naturaleza. Una joya aún por explorar.

bucky cúpula geodésica transportada por el ejercito; estructura de tensegridad; coche dimaxión; probando la resistencia de la geodésica y Bucky (de izda a dcha y arriba a abajo)

Un rasgo distintivo del Dymaxion es que no tiene una dirección que vaya hacia arriba. Fuller dijo frecuentemente que en el universo no hay arriba y abajo ni norte y sur, tan sólo dentro y fuera. Las fuerzas gravitacionales de las estrellas y los planetas crean dentro, que significa “hacia el centro gravitacional” y fuera refiriéndose a “lejos del centro gravitacional”. 

En su búsqueda encontró algunas respuestas como la tensegridad mencionada; los  domos geodésicos (como expresión de tensegridad), que se pueden utilizar para cubrir espacios de manera eficiente y para describir las estructuras de sustancias como el C60 (buckminsterfullereno) entre otros… La forma mínima que encierra un volumen es un tetraedro, que consiste de cuatro puntos. Dos puntos definen una línea; tres puntos un triángulo y cuatro puntos un espacio. Por tanto, cuatro puntos definen el sistema mínimo. Esto es un fundamento de la sinergética: todos los sistemas confinan espacio. En sí, toda estructura está basada en la triangulación. A mayor escala, la triangulación puede ser tan vaga que se disciernen otras figuras. A menor escala, sin embargo, la triangulación es clara. Estructuras como el cubo pueden parecer estables, pero cada una se hace estable por triángulos internos en el material del que están compuestos. Esto se puede confirmar fácilmente construyendo un cubo con lados rígidos y vértices flexibles. Se colapsará, a menos que se le agregue triangulación. El cubo se estabilizará si se le agregan dos tetraedros al interior, y esto representa una visión más realista de la estructura. Aunque este área de la sinergética se ha estudiado poco,  mas estudios de estos principios permitirán muchos nuevos descubrimientos…

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de las bases del tejido (tejer) a las bases de la tensegridad por K.Snelson

Para Fuller todas las formas de vida son sinérgicas y la definió como la condición en la que analizar las partes o subconjuntos de las mismas no ofrece ningún indicio acerca de la funcionalidad de la totalidad. Bucky insistió en que su “geometría energética-sinérgica” era ‘natural’ en el sentido de que ya estaba resuelta y definida, como un principio matemático que la Naturaleza utiliza para darle una ventaja óptima al sistema. Aunque no se adjudicó la invención, si afirmó haber sido el primero en reconocer sus ventajas. La palabra geodésico procede de la navegación y describe la línea más directa y energéticamente más eficiente entre dos puntos sobre la superficie de una esfera. ¿En dónde utiliza la naturaleza las estructuras geodésicas?. Nuestros propios ojos son estructuras geodésicas, un globo común o el huevo de una gallina o los huesos de un pájaro bajo un microscopio electrónico de barrido, verás el ensamblaje familiar de triángulos formando una red con aperturas triangulares lo suficientemente pequeñas para contener moléculas de aire y así como toda una variedad de componentes. La mayoría de los domos geodésicos utilizan una geometría pentagonal. Los pentágonos contienen muchos ejemplos de “la proporción aurea”, el mismo sistema proporcional que se piensa fue utilizado en la construcción del Partenón hace 2.400 años y que se presenta en muchas espirales naturales de Fibonacci (post espirales, vórtices…). Desde tiempos lejanos, esas proporciones han sido profundamente agradables a los ojos y a las mentes de los seres humanos. La abeja busca néctar o polen como alimento recolectando polen en el proceso. Este polen se transfiere a otra flor y se da la polinización. Este proceso beneficia tanto a la abeja como a la flor, representando un claro y bello ejemplo de biomimesis de transmisión de mensajes o comunicación entre sistemas.

Todo esto porqué?…, además de la bioinspiración y maestría de la Naturaleza que se extrae del post, las aplicaciones pueden ser infinitas. Fijaros por ejemplo como la propia NASA ha premiado el diseño de su próxima nave exploratoria “Super Ball Bot” en las superficies de nuevos planetas…… el resto os lo dejo a vuestra propia curiosidad exploratoria.

Podéis ampliar información aquí, en algunos diseños, y mucho mas, y con un libro de regalo de K.Snelson (34 páginas inglés)…. De gran ayuda ha sido el número 1 y 2 de la publicación Zygote Quaterly Journal (ahora en español también!), de la que me congratulo soy editor colaborador.

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Jerarquía en biomimesis

image sketch que muestra niveles jerárquicos de una estructura que emplea del 100% del material al 2% aligerandola, por Ed van Hinte y Adrian Beukers en wired.co.uk

Los residuos son un grave problema económico, social y ambiental en el presente siglo que en algunos casos, como el del plástico acompañara incluso a quienes aún no han nacido durante mucho mas tiempo, demasiado. La Naturaleza nos enseña que el residuo es el recurso de otro organismo y que de este modo se autoregula. Más del 90% del material vegetal caído (animal también) es finalmente descompuesto por bacterias, insectos, sus larvas, gusanos y hongos, que rompen el material devolviéndolo como nutrientes básicos al suelo y al ecosistema en los que todos se benefician. Pura economía colaborativa. Sin su presencia no podríamos dar ni un paso por un bosque pues el hedor de la materia putrefacta nos lo impediría, ya que se acumularía hasta cantidades impensables. El proceso bacteriano y fungico es fascinante, la materia orgánica se transforma en N, O2, C, H que nutrirán el suelo y al resto de los componentes del sistema. Una pequeña porción  de bosque puede albergar 200 especies diferentes de hongos. Las bacterias, difícil de cuantificar. El escarabajo pelotero, uno de esos componentes, es un rápido y eficaz reciclador que lleva durante largas distancias bolas de estiércol diseñadas por el mismo para nutrir a sus larvas y de paso al suelo que habita mediante microorganismos incluidos en dichas bolas. No dejéis de ver este maravilloso video de como trabajan estos coleópteros.

imagesección de  suelo con organismos descomponedores 

Podría este eficaz proceso ser transferido a escala humana?. Una de las claves, hay muchas, es el empleo de un tipo de material, el biológico, en los procesos industriales ya que los problemas de la química de la descomposición ya han sido resueltos por la Naturaleza. Así parece que lo ha entendido el proyecto ABLE “Del cartón al caviar” que en sus ya 12 años de andadura, continúan sus éxitos. La base es la siguiente: el cartón se recolecta de numerosos negocios y se transforma la celulosa en material para los lechos de las camas de los caballos, donde acumulara heces y pelo. Este material una vez se descarta, se aloja en tanques de producción de lombrices que compostan los restos. Los excedentes de lombrices se emplean como alimento vivo para la producción de esturiones que se genera como carne y algunos ejemplares maduraran hasta producir caviar. Cuantos más niveles se imbrican en el proceso, más gente podrá emplear toda la energía del proceso ampliando los beneficios y la resiliencia del proceso.

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Del cartón al caviar -close loop system- |creación propia|

Pocos son aún los negocios que siguen estos procesos (Kalundborg, Ecover en Mallorca, cerveceras,…) entre otras cosas porque muchos de nuestros materiales son biológicamente inertes debido a la introducción durante su manufactura de enlaces altamente energéticos desarrollados a elevadas temperaturas. Los materiales biológicos han evolucionado para poder ser reciclados y sus moléculas estabilizadas mediante enlaces que son suficientemente resistentes para su cometido específico así como a una temperatura y función mecánica determinada. Por tanto las proteínas de la mayoría de los animales empiezan a mostrar signos de rotura a 45C salvo aquellos que viven en las fumarolas o chimeneas oceánicas, que soportan muy altas temperaturas. Esto viene a decir que menos energía se requiere para digerir el material en los procesos digestivos y por tanto más energía disponible para otros aspectos como la búsqueda de alimento o la reproducción. Los materiales biológicos así como los procesos y las estructuras, son jerárquicos, es decir que se ensamblan desde un nivel molecular hacia otro mas complejo (post up·down). En estos casos las únicas fuerzas disponibles son las intermoleculares, que comparadas con los métodos industriales son muchos más débiles y de menor rango. Los ingenieros o arquitectos se pueden plantear la pregunta de porque es así y cual es el papel. Pero esa no es la cuestión pues los organismos emplean la jerarquía como única via posible para alcanzar estructuras más complejas de un modo intrínseco. Por ejemplo la rigidez o la fortaleza nada tiene que ver con el tamaño de sus componentes individualizados, si no mas bien en las cantidades y en las interacciones entre las fibras o los cristales que lo componen. En cambio en la resistencia a la fractura, especialmente en un material rígido, depende de modo relevante en la forma y el tamaño en cuyo caso las relaciones jerárquicas son significativas. Así areas o capas más blandas que el resto pueden afectar en gran medida al fallo de sus propiedades alargando  en el tiempo o evitando posibles futuras fracturas. Esto lo ha estudiado de modo sobresaliente el Dr Claus Matteck y lo muestra por ejemplo en su publicación Thinking Tools After Nature de fácil comprensión.

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algunas imágenes de triángulos de tensión analizados en la Naturaleza por C.Matteck 

Algunas especies de moluscos bivalvos como Haliotis spp.pueden construir sus conchas protectoras en agua de mar, a bajas temperaturas mediante materiales locales abundantes. Estas conchas llegan a ser 3.000 veces más fuertes que sus componentes que a su vez son 200% más fuertes que nuestros materiales cerámicos más duros de alta tecnología. Estos maestros constructores depositan capas elásticas de material orgánico proteíco entre el carbonato de calcio inorgánico rígido tipo “ladrillo y mortero” a una escala nanometrica que le proporciona una resistencia extraordinarias. Esto sin duda marca un cambio de rumbo en la ingeniería, la arquitectura, o el propio diseño así como en la fabricación de nuevos materiales ya que en un futuro las condiciones ambientales marcarán las decisiones y estos se adaptarán, responderán e incluso evolucionarán en función de un ambiente cambiante, en una mezcla de tecnología, física y biología. Pero esta es una proyección humana. En la naturaleza, no hay “arriba” o “abajo”, y no hay jerarquías. Sólo hay redes que anidan dentro de otras redes. Podeis profundizar mas en la materia una vez más con Tom McGeag que nos ilustra en su reciente artículo sobre las estructuras jerárquicas en la arquitectura, los materiales, la medicina y por supuesto el diseño.

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El bosque como sistema

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Visión tradicional y biomimética en torno a la Naturaleza. Manuel Quirós

Los árboles, figuras que buscan la luz del sol forman bosques, pilares de la Vida en la Tierra que una vez hace mas de 200.000 años nos acogieron antes de evolucionar hacia el bipedalismo. Liberan oxígeno y capturan CO2 en silencio y súper eficazmente, son verdaderos guardianes de la biodiversidad albergando mas un tercio de los organismos. Fabrican aire puro, generan energia solar, hacen tierra nueva y viva y la mantienen para que el aire y el agua no la disgreguen. Hacen manar manantiales, arroyos y ríos, respiran la niebla, atrayendo al agua del cielo para que se pose suavemente en sus copas y ofrecen sus frutos sin preocuparse de quién los recogerá. Los árboles son nuestro verdadero hogar y realizan servicios vitales para la vida en la Tierra. Las aves tienen un rol fundamental funcionando como sus alas, ayudando a sembrar semillas lejos de sus troncos, creando nuevos paisajes como hace el arrendajo y otras muchas aves frugívoras. Algunos insectos polinizadores también aseguran su descendencia fecundando las flores para que críen semillas abundantes, sanas y carnosas mediante frutos dulces y jugosos para alimentar a los pájaros, para que éstos siembren, para que el bosque recomience. La intima relación con el micelio fúngico y las raíces de los árboles con la trasferencia mágica de nutrientes, agua, vitaminas es global pues cada árbol posee una red y cada bosque la suya, por lo que hace crecer al organismo mas grande del planeta. La coexistencia evolutiva o coevolución, entre las flores y las especies polinizadoras fue una estrategia muy reciente, apenas posterior a la aparición de las aves, pues la competencia por dominar la tierra firme continua hoy en la actualidad. Continuando con los colaboradores de los bosques, los roedores aclaran las siembras demasiado espesas, alejando bellotas y frutos del árbol madre para que puedan germinar.  Algunos carnívoros como el lobo tienen una importante responsabilidad pues funcionan como sus patas controlando a roedores, ciervos y otros herviboros para que no acaben con todos los nuevos brotes y los retoños, modificando el paisaje incluido el cauce de los ríos… No dejes de ver este maravilloso mini video de 4 minutos. Gracias a esta correlación multiorgánica, los bosques representan los ecosistemas terrestres mas extensos cubriendo mas del 30% del planeta.

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Sequoia y algunas de las especies dependientes. fotos National Geographic. Web de Muir que ilustra la complejidad de las relaciones entre organismos vivos -cada extremo representa una especie-.

La visión biomimética sobre aprender de la Naturaleza y no tan solo sobre ella, abre unas perspectivas nuevas y profundas. Hemos de asumir que como especie no nos estamos ajustando a las leyes naturales y nos alejamos de ese ancestral proverbio indio “la Tierra no es nuestra, se la tomamos prestada de nuestros hijos…”. Un árbol pues ya no es solo madera, útil para una industria, un recurso alimenticio o farmaceutico. Los servicios de los bosques mas allá de su utilidad antropocéntrica, son numerosos y valiosísimos pues entre otras muchas razones, no tenemos sustitutos viables. La tecnología, creerme, está muy lejos de ser una posible sustituta de la Naturaleza. Pero como estamos anestesiados, entumecidos y maravillados por la tecnología, creemos, estamos convencidos de que no pasa nada. Hemos de reconectarnos al mundo natural, al que pertenecemos.

Os invito a esta pequeña presentación que impartí a diseñadores en un intento de que ampliaran la mirada clásica, algo mas poética e intrínseca sobre los valores de los bosques.

Hemos olvidado porque amamos a los arboles aunque algunos los abrazamos, y es que en un cierto momento de la evolución, decidimos bajar de ellos en busca de mas y nuevas oportunidades de éxito en la Tierra. Pero ese antiguo recuerdo homínido, permanece en nosotros como especie animal, en nuestra memoria antigua, lo que conocemos como biofilia (ver post). Lo que ocurre es que lo hemos olvidado. Hace cuanto no caminas descalzo sobre una superficie no tocada o diseñada por el Hombre?… Cada día desde hace años aparecen recursos para aprender e ir entendiendo la necesidad de esa re-conexión con la Naturaleza, como El bosque habitado de Radio 3 de RNE que no os dejará indiferentes, aquí podeis acceder a los podcasts. Una vez mas la radio televisión pública en el lugar que se merece. O 22 razones por las que los árboles en las ciudades nos resultan imprescindibles, aunque seguro que se olvidan una cuantas mas… El estudio de arquitectura HOK ha publicado un interesante informe sobre los biomas y su bioinspiración hacia el mundo de la arquitectura, aunque me quedo con el trabajo de Claus Matteck Thinking Tools after Nature, ideal para el pensamiento ingeniería bioinspirado. En otro orden cultural, imprescindible el trabajo de Thomas Pakenham, Arboles excepcionales del mundo  en el que contemplaréis bellísimas imágenes de majestusos ejemplares longevos resilientes… pero de esto hablaremos en otra ocasión….

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imagen de concienciaeco.com

No os perdáis este minivideo inspirador del ciclo anual de un bosque…mágico, cíclico, eterno…

Es viernes por la noche…debería estar con una cerveza fresca en vez de tecleando, pero la llamada natural es fuertemente adictiva…

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Que aprendemos de los picapinos en la protección


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Un jugador de fútbol americano recibe en una temporada unos 1.500 impactos en su cabeza. En diez años de vida profesional habrá sufrido mas de 15.000 golpes, sin contar los partidos universitarios o los del colegio. No solamente ocurre en este deporte, otros como el hockey, lacrosse, el ciclismo, el skate, el ski, o las carreras de motos y coches… están contribuyendo a una epidemia de lesiones traumáticas. Se estima que tan solo en los EEUU se producen cerca de 4 millones de conmociones cerebrales cada año debido solamente a la practica del deporte, incluyendo tanto a profesionales como a amateurs y a niños. El asunto no solo ha llegado al Senado sino que la propia NFL (organizadora de fútbol americano) y el fabricante de cascos Riddell,  se enfrentan a una serie de demandas en un litigio que puede tardar años en resolverse y que puede llegar a costar miles de millones de dólares. No en vano en 2006 el jugador estrella del Philadelphia Eagles, Andre Waters, se suicidó como consecuencia de una patología conocida como encefalopatía traumática crónica (CTE), una alteración en su cerebro que derivó en demencia, que fue causada por la repetición de impactos en la cabeza. (+info , artículo en inglés).

Recientemente se está estudiando la capacidad de los pájaros carpinteros (comúnmente llamados picos, pitos, picapinos, torcecuellos, etc.) para amortiguar los impactos. Este grupo de aves está formado por más de 200 especies (45 en América, 13 en Canadá y 11 en Europa), y aunque todos las conocemos, es mucho lo que aún ignoramos sobre ellas. Los Carpinteros son aves únicas debido a que con frecuencia se aferran a los troncos y “taladran” árboles, con tres propósitos distintos: 1) buscar alimento; 2) atraer a potenciales compañeros; y 3) construir nidos. El sistema de amortiguación del carpintero le permite absorber el impacto de picotear con fuerza y repetidamente (de 18 a 25 veces por segundo, 8.000-12.000 veces al día) sobre troncos de árboles, sometiendo a sus cerebros a fuerzas de desaceleración de 1.200 g con cada uno de estos golpes.  Esto es más de 100 veces lo que puede soportar un jugador de fútbol americano sin sufrir una conmoción cerebral, ¡98 g el máximo que resistieron!. A la vez, este sistema de amortiguación es sensible a lo que se mueve dentro de la corteza del árbol, lo que les sirve para detectar y obtener alimento. Fuerza y sensibilidad extraordinarias unidas para un objetivo común. Ninguna otra ave puede hacer esto. Si la fuerza resistida por un carpintero diariamente se aplicará al cráneo de cualquier otro pájaro, su cerebro se convertiría sencillamente en papilla. Pero si cualquiera de nosotros nos golpeáramos la cabeza tan dura y repetidamente contra un árbol, sufriríamos graves daños cerebrales, seguramente irreversibles. Esto fascina actualmente a la neurociencia,  y se están publicando numerosos artículos e incluso recientemente un libro sobre el tema.

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La anatomía de las aves actúa para proteger sus cerebros de cuatro maneras: 1) su pico es duro y resistente pero también elástico; 2) los huesos del cráneo son esponjosos; 3) hay muy poco espacio para que el líquido encéfalo raquídeo reduzca las vibraciones; y 4) el hueso hioideo forma una estructura especial, unida a la lengua, que también amortigua la vibración. Este  minivideo muestra algunas de las estrategias forma/función que la cabeza del ave y sus diferentes elementos ejercen como mecanismo de amortiguación.

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Elementos de la cabeza de un pájaro carpintero en la absorción de impactos

Las fuerzas implicadas en el martilleo de la cabeza suponen una tensión equivalente a mil veces la fuerza de la gravedad. Esto es más de 250 veces la fuerza al que es sometido un astronauta en un cohete durante el despegue. En la mayoría de las aves, los huesos del pico se unen a los huesos del cráneo, pero en el carpintero cráneo y pico están separados por un tejido esponjoso que absorbe el choque cada vez que el pájaro golpea su pico contra un árbol. Pero la propia posición en el árbol es especial en estas aves; las patas son cortas y musculosas, con garras agudas para un agarre vertical firme. En la mayoría de las especies dos dedos apuntan hacia adelante y dos hacia atrás, en forma de “x” (zygodactylos), una disposición perfecta para la escalada. Otra rareza en el grupo de las aves. Este mecanismo de “dedos yugo” le permite trepar con facilidad. Las plumas de la cola funcionan de apoyo, acentuando el apuntalamiento. Otra forma/función espectacular es su lengua. A menudo es hasta cinco veces más larga que el pico, y es tan delgada que puede alcanzar nidos de hormigas en árboles y suelo. También es pegajosa y rugosa y acaba con una punta de lanza, con cerdas apuntando hacia atrás que se unen por pequeñas fibras de colágeno, permitiendo la captura de pequeños insectos. Además, sus terminaciones nerviosas proporcionan al cerebro información sobre el tipo de material con el que está en contacto, permitiendo al carpintero saber si se ha asegurado alimento. El mecanismo para la estrategia en perfecto funcionamiento. Finalmente, el pico es un cincel capaz de penetrar hasta la más dura de las maderas y, a diferencia de las sierras fabricadas por el hombre, su filo nunca necesita afilado.

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El origen y la evolución de los carpinteros permanece confusa. Son muchas y muy diversas las especializaciones que convergen, pero no está clara la presiones ambientales que las han favorecido. Al menos no sabemos responder a ellas. ¿Necesitó en un cierto momento dejar de comer del suelo (algunos los siguen haciendo) para explorar nuevos nichos, como los árboles? Pero la longitud de la lengua, la robustez del pico y la anatomía podal y de la cola son rasgos fenotípicos cuya convergencia requiere mucho tiempo como para ser la respuesta a la exploración de nuevas fuentes alimenticias. ¿Cómo supo de la existencia de alimento bajo un material tan duro y exigente?. El hecho es que estas aves desafían el darwinismo.

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Fantásticas imagenes de Katrina van Grouw

La nueva tecnología MIPS (sistema multidireccional de protección de impactos), bioinspirada en el cabeza del carpintero para proteger la cabeza de los humanos, ya está en el mercado. Otras aplicaciones también empiezan a surgir fruto de la investigación de esta maravillosa ave. En la imagen aparece el piolet diseñado por Lodato (diseñador de Motorola) cuya ergonomía protege de los impactos al escalador. En palabras del diseñador:

1. Seleccionar las características de los organismos vivos que exceden las capacidades tecnológicas actuales; 2. Descubrir y derivar principios y procesos responsables de su superioridad;  3. Desarrollar modelos y métodos para describir sistemas biológicos en términos útiles para el diseño y 4. Demostrar la viabilidad de traducir este conocimiento en productos fiables y eficientes.

El briefing del piolet es toda una declaración: { Diseñar un instrumento multifuncional que pueda utilizarse en posiciones variables, ligero, muy resistente, con una estructura de agarre de gran alcance, teniendo que resistir altitudes y temperaturas extremas }. Lodato aplicó un mango ligeramente curvo, una vez más tomando el cuerpo del pájaro carpintero como modelo, mejorando así la eficiencia del golpe. Esta estrategia de diseño llevó a su cliente a cambiar su imagen, su línea de productos y la estrategia de marketing. Haciendo hincapié en el aspecto medioambiental del diseño a medida de los intereses de sus clientes y de hecho llegó a tener un impacto en todo el sector de la industria de la escalada profesional.

Pero además de la cabeza hemos subrayado que existen otras posibles estrategias que estas aves han adoptado y que presentan potenciales aplicaciones. ¿Cual será el próximo diseño bioinspirado en aparecer?.

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casco y piolet inspirados en el pájaro carpintero vistas en el post

Gracias a mi amigo Luís Barrios por sus correcciones y mejoras.

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¿Que nos enseñan las hojas sobre autolimpieza?

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Las hojas del loto simbolizan la pureza en el budismo. Además y al igual que tantas otras hojas que permanecen secas cuando llueve o son mojadas se han convertido en todo un icono  para los biomimetistas como un claro ejemplo de “forma igual a función”. Esta fascinante estructura del reino vegetal ademas representa como en tantas otras formas, multifuncionalidad. Ese es el modo que la Naturaleza nos enseña pues ademas de la “estanqueidad” son fundamentales para la fotosíntesis, captura de CO2, liberación de O2, etc (varias funciones bajo una misma forma) y además bajo un diseño a menudo simplemente bello. Las hojas en cambio se perciben como aburridas, estériles, inmóviles , pero ya en los año 70 empezó a estudiarse la enorme complejidad de su superficie gracias a los primeros estudios microscópicos de su capa mas externa. Se tardó mas de una década en descubrir su verdadera funcionalidad pues no se había investigado nada al respecto pues se consideraba estéril tal misión. Tal empeño mostró una función relativamente sencilla sin entrar en el campo de la estética. Así, la suavidad, lo liso aparente de la superficie mostró una doble estructura observable solo bajo la microscopía electrónica con células arqueadas de mayor grosor con otra mas fina en la parte superior.

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Si bien las hojas de loto se han convertido en un icono para superficies superhidrofóbicas  y de auto-limpieza dado lugar al concepto de “efecto loto “, muchas otras plantas también las presentan con ángulos de contacto similares aunque parece cierto que el loto muestra una mejor estabilidad y perfección en su repelencia al agua pues la epidermis superior ha desarrollado algunas optimizaciones inigualables. Varios son los motivos: la forma extraordinaria y la densidad de las papilas que son la base para el área de contacto [muy reducido entre la superficie y gotas de agua]; la excepcional densidad de la capa con muy pequeños túbulos de cera epicuticulares [resultado de su composición química única]; la robustez mecánica de las papilas y los túbulos de cera para reducir los posibles daños externos, son la base de esta perfección y durabilidad en la repelencia al agua, entre otros aspectos. Multifuncionalidad a escala nanométrica. En el camino para la optimización, los estomas se encuentran en la epidermis superior. Aquí, el impacto de la lluvia y la contaminación es mayor que en la epidermis inferior . Leer artículo científico.

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estructuras microcópicas de la superficie de varias especies de plantas (hojas)

Lo que sucede a esa escala nanométrica es que el agua o las partículas de suciedad literalmente no toca la superficie de la hoja. Además se ayuda de material ceroso que aisla y que también se repite como mecanismo en muchas otras especies. Si funciona porque no repetirlo?, parece decirnos la Naturaleza…Así podríamos hacer un análogo como el fakir tumbado en su lecho de pinchos con respecto a la suciedad, que es lavada por el agua… El Dr W.Barthlott de la Universidad de Bonn, pionero en la materia, nos muestra un sencillo video de este mágico efecto y una simulación para ver el proceso a una escala mas comprensible.

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En este momento el diseñador puede ya empezar a buscar inspiración con el objeto de encontrar posibles aplicaciones teniendo en cuenta los innumerables retos que nos asolan con la problemática del agua, las pinturas o la suciedad asociada a limpieza empleando químicos nocivos. Así, podría aplicarse en los baños de los aviones con el consiguiente ahorro de agua?; o en los coches de una ciudad contaminada como Madrid en la que la lluvia y la suciedad ni siquiera llegaran a tocar la carrocería, pues el vehículo permanecería seco. La industria inicialmente rechaza no solo a un naturalista adentrándose en el campo de los materiales, sino también al hecho de que una planta encuentre soluciones para un sector industrial, por ejemplo. También la aportación de medidas disruptivas, de ruptura con lo establecido, son realidad actuales… Pero cuando el profesor Barthlott patentó la idea y mostró las innumerables aplicaciones industriales, la situación cambió radicalmente. Se abre el horizonte a la eliminación de tantos detergentes nocivos no solo a escala industrial sino también en la doméstica (mira los iconos de las etiquetas en los limpiadores bajo tu fregadero); capas impermeables en el sector textil sin pvc, nylon u otros textiles sintéticos con base en el petróleo; reducción en la corrosión de numerosos metales,  junto con la reducción de los químicos empleados para ello…; o en la construcción para el mantenimiento de fachadas o tejados, cristales o paneles solares… y en el almacenamiento de agua en hábitas ultrasecos o degradados?; y en el sector sanitario que requiere de muchos productos y agua para alejar a los microorganismos patógenos?…. Todo ello solo observando y estudiando la superficie de las hojas. Te imaginas el futuro ampliando el catálogo de productos y servicios que la biodiversidad nos ofrece?. Biomimesis en estado puro.

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Mira este corto video que no te dejará inmóvil bajo el “paraguas” de TED. Unknown

La Naturaleza funciona bajo una economía de austeridad, económica buscando soluciones sencillas a bajo coste pero sin producir superficialidades. Y en este caso mediante el empleo de la física mas que de la química. Pero como vemos también nos aporta ideas y soluciones técnicas de enorme calado, barato de producir, sin costes añadidos, biodegradable, sin generar basura ni residuos peligrosos químicos y todo ello por no permitirse en el caso de las hojas permanecer sucios o húmedos pues simplemente bajaría su rendimiento fotosintético. Brillante. Ese es el camino del Cambio. Te apuntas?.

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Biomimesis y moda textil

La bioinspiración es paralela al Hombre desde que los primeros homínidos ya pintaran a la fauna que les acompañaba, hace mas de 40.000 años. La Naturaleza ha estado presente de modo constante en muchos de los ámbitos culturales del desarrollo de la humanidad y el diseño textil no ha sido ajeno a ello. El propio plumaje de las aves como adornos, la piel de mamíferos, colmillos, huesos, etc han formado parte y continúan formando inspiración en el diseñador de antes y en el actual.

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Pero mi aproximación durante el seminario que acabo de impartir a alumnos de último año de Moda va mas allá de la forma. El diseño ha de incorporar en la actualidad lo que hemos denominado “complejidad”. El sector es en sí complejo, además de local y global. Al analizar en un sencillo ejercicio, el ACV (análisis de ciclo de vida) de un producto o servicio, (refresca tu memoria en este artículo publicado “5 Reinos”) vemos los enormes impactos glocales (globales/locales) que el sector está realizando ahora mismo. Algunas empresas como Interface, Puma, H&M o Inditex ya están empezando a entender que sin Naturaleza no hay negocio (No nature, No business -video de la autora Amy Larkin del libro Environmental Debt). Otras como Patagonia, llevan casi 30 años en ello: bueno para la naturaleza, viable para las empresas y  beneficioso para las personas.

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Hoy la moda supera el 18% del sector industrial. Junto con la energía y la alimentación son los 3 sectores que la civilización emplea diariamente. Los dos últimos ya llevan una andadura hacia el desarrollo sostenible mediante la agricultura orgánica, el slow food por ejemplo, mientras que las energías renovables y la eficiencia energética como valores a potenciar. En cambio la moda aún no ha calado desde la perspectiva de la producción hasta en la etapa final de su eliminación y procesado, pasando por el consumidor. Ciertamente cuando nos vestimos , siguiendo el estilo de cada uno, no vemos lo que hay tras el perchero, la tecnología tras el corte, la fibra detrás de la tela, la tierra soportando la planta y las personas en la tierra… Complejidad frente a simplicidad. La moda es un sector complejo que requiere de mas de 400.000 millones de litros de agua anuales mucha de ella subterránea (agua fósil no renovable). Apenas empezamos a estudiar el verdadero impacto que conllevan las decisiones que tomamos sobre la ropa. La Naturaleza nos muestra que el concepto de basura no existe y que todo resíduo es considerado un recurso valioso. Ese es el camino.

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El alumno de moda ha de analizar este escenario como una oportunidad, como una estrategia para el cambio que necesitamos acometer. Además numerosos informes apuntan a que hay un cambio de tendencia en el consumidor que ve con bueno ojos lo relacionado con la protección ambiental en un producto y que llegaría a pagar mas por ellos.

Sin duda el siglo XXI tiene que consolidarse la reconciliación entre la estética y la ética como una prioridad para el diseñador sea del sector que sea. La funcionalidad conforma el ADN del nuevo diseño que necesitamos. INDEX, nos muestra el camino en una de sus premiaciones del año 2011 donde conectan la protección (ver post relacionado) mediante un casco invisible y el sector de la moda textil (click corto video en la imagen). Desarrollo de conexiones entre aspectos alejados, pura creatividad) y además salvando vidas y lesiones graves. El ciclista ante la obligatoriedad del empleo del caso, decide dejarla aparcada. Una vez mas biomimesis en acción mediante la colaboración (diseñadores, ingenieros, ciclistas, empresarios,…) en un tema que la naturaleza domina por doble acción: la protección y la no competitividad.

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El alumno de moda no percibe el cambio que el diseño esta tomando estos días. Diseño para un propósito; Diseño para mejorar la vida; Diseño para el cambioThink big, act small, System Design Thinking, Service Design, … son algunos lemas del cambio que se está desarrollando. El cambio es complejo y hace alejarse al novato, al no iniciado. El escenario empieza a mostrar signos de cambio pero el entorno, la cultura, la tribu no ayuda demasiado por lo que la actitud personal juega un papel fundamental. Todo un camino que recorrer.

Comparto con vosotros la totalidad del seminario y poder ampliar la aproximación en la temática entendiendo así la necesidad de promover el cambio para avanzar hacia el desarrollo sostenible.

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Salamanquesas y ciclismo BMX

Uno de los grandes temas para abordar desde cualquier ámbito del diseño, es la protección. Inicialmente supone un importante esfuerzo para acotar y definir lo que entendemos por protección. La naturaleza constantemente desde la escala celular hasta la del ecosistema, busca soluciones, estrategias para ello. Un gran tema pues para ser tratado desde la óptica de la biomimesis.  El alumno no iniciado a menudo se “colapsa” al analizar la complejidad de los procesos de pensamiento cuando de modo intencionado los alejo de lo simple, de lo evidente y literal. Tendemos hacia lo simple y la naturaleza camina hacia lo complejo hacia la totalidad. Cuesta pero merece el esfuerzo.

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El proceso con el que empezamos en grupo es centrarse en lo importante; contribuyendo con la propia experiencia (a menudo lo olvidamos!); escuchar para comprender y así profundizar en la visión; conectar, asociar ideas; dibujar, jugar y sobre todo divertirse. En definitiva un nuevo proceso de pensamiento en los múltiples y diversos procesos de diseño. Definimos entonces varias áreas en las que clasificamos ideas que debemos relacionar y asociar para finalmente obtener resultados. El grupo, una vez mas, funciona mejor que el individuo. No falla.

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