向生物學習設計跟解決方案! Janine Benyus shares nature's designs

不管是自然界的生物或是人類所面臨的都是同一個物理世界, 所以許多人類面對的技術跟設計問題自然界的生物早已處理過並找出了好方法. 比較自然生物跟人類處理跟製造物品最大的不同是人類幾乎都是利用破壞環境跟產生多數廢物的方式製造少數有用的東西, 就像是電子產品的生產總是伴隨著有毒物的排放.而生物的解決方案總是幾乎沒有廢棄物考且不會破壞週遭的環境, 因為這樣才能確保自身種族的生存. 以這觀點來看, 人類的科技比起大自然的方案還處在很初階的階段. 講者以貝殼生長控制為例, 說明簡單的蛋白質釋放控制就可以調節貝殼結晶的成長跟終止, 說明大自然早就處理了很多工程物理問題. 生物科學的在未來不僅是了解生物做了什麼, 還要能從中找出邏輯利用生物的解決方案來引導人類找到更合理更跟環境相容的工程設計技術. 裡面列舉了12個最有可能改變目前技術的仿生技術,分別是:自主裝,CO2固定作用與光能利用, 生物力學外型設計, 光子晶體與自潔表面, 水氣凝聚, 礦物分離, 綠色化學, 可控制分解結構, 乾燥與修復保存, 感知與反應, 生產且肥沃土地, 環境友善技術等. 對每種技術都提出可能的應用的構想,期許一個新的仿生物方案的新工程典範.


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連接生態與醫學新典範的互動裝置! Natalie Jeremijenko: The art of the eco-mindshift

傳統的醫學在解除治療人的病痛,所以窮究人體的生理跟藥物機轉, 希望找出控制的方式. 不過現在人們開始注意到, 人的健康其實跟周圍環境跟生活型態有很密切的關係. 像是很多精神疾病, 慢性疾病或是代謝疾病(憂鬱,癌症, 氣喘, 肥胖, 糖尿病..等等)都不再只是人體的問題, 而是人處在一個什麼樣的環境. 當然這樣問題不是單一作為能夠解決的, 這個演講是介紹一些目前試圖喚醒人們對這樣健康概念所做的實驗性嘗試. 一個跟環境有關的問題裡包含了科學問題, 也包含了喚醒人們注意的問題, 演講人所採取的方式是利用把互動裝置加入環境的概念, 讓一些原本不容易被注意到的問題能被注意到並同時希望能加以改善. 例子包括了都室的污水與綠化, 跟動物的互動, 生態建築等. 雖然不一定都有實用性, 不過利用互動科技把原本跟跟人類無法互動的物體變成可以互動的對象, 近而擴展了人對環境的認識, 讓環境是生活的一部分, 是健康的一部分的概念能被推廣.


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Willie Smits 修復雨林

透過複雜的生態學，生物學家Willie Smits發掘一個重新植林的快捷方式，在婆羅洲救回了許多棲息於當地的紅毛猩猩，進而創造出一個得以修復脆弱生態系統的藍圖。

http://www.ted.com/talks/lang/chi_hans/willie_smits_restores_a_rainforest.html
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追蹤垃圾! Tracking trash

怎麼有效利用資源是未來生活的一大問題. 垃圾的處理跟回收在這過程中扮演了很重要的角色. 現在利用將改裝的手機放入垃圾中, 利用手機的定位模組科學家可以詳細的追蹤每樣垃圾的處理流向. 這樣的技術或許有機會可以帶來更好的資源利用!

相關學術文獻
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小蘚苔大功效! COOL MOSS

一般在我們腳下的蘚苔或許在將來的生活會扮演更重要的角色! 日本一家公司利用人工培養的蘚苔類做為建築頂端的覆蓋材料. 因為蘚苔類有很強的吸水保濕功能, 比較有蘚苔類覆蓋跟沒有蘚苔類覆蓋的建築, 建築頂部溫在陽光下可以降低2-30度, 這樣一來可以大幅減低空調的需求, 二來也可以綠化環境. 類似的技術還有種番薯之類的植物, 很多都正在開發中. 日本這家公司主要的改良是蘚苔類的培養技術, 可以將2年的生長週期縮短為四個月. 另外這種綠化覆蓋也可以用在其他地方, 相信善用這樣的技術對節能跟綠化都會很有幫助的喔!


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廢紙進去 衛生紙出來! Office Paper to Toilet Paper

怎麼再生回收利用資源是未來的一大課題, 看看這台日本最新展出的紙類回收機! 只要將不要的廢紙放進去, 機器自動就會將紙切碎分解然後跟水混後乾燥, 最後自動變一捲衛生紙! 大約40張A4的紙花可以變成一捲, 轉換時間約三十分鐘, 過程只要加水就好了. 也許原理上都不難, 可是要做成一台機器讓人可以方便使用就展示出了創意跟技術力! 或許價格上還不到經濟的範圍, 但是總是給未來多一點的可能性, 希望更多這樣的對環境友善的創意跟技術能繼續被開發出來!


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重複列印無墨水印表機! Prepeat inkless and tonerless rewritable printer

曾經一度人們以為電腦會讓無紙的社會實現, 只是現在大家知道電腦的方便使用只會讓人列印更多的資料出來. 一家日本公司最近堆出了一種可以重複列印而且不需要墨水的印表機! 利用特殊熱感應的塑膠紙, 只要控制讀寫頭的溫度就可以對這種塑膠紙寫入資料或是抹去資料. 一張塑膠紙可以重複只用1000次. 想像以後如果報紙每天可以重複列印出來, 又不需要列印的紙跟墨水, 應該會是很有吸引力的應用也對環境很友善!

相關學術文獻
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生物分解廢水處理器! Microorganism Wastewater Treatment System

廢水處理一直是很多河川能否乾淨的重要問題, 很多地方並沒有下水道跟廢水處理場. 這影片介紹了一個利用微生物來處理廢水的裝置. 這裝置是由兩個看起來像管柱過濾器的東西而成組, 這兩個管柱其實是生物反應器, 細菌被固定在管柱內填充的發泡玻璃上, 其中一個固定的細菌是好氧菌類, 另一個管柱固定的是厭氧菌類. 把水通過兩種管柱的過程就可以用細菌分解的方式把廢水加以處理. 比起化學處理, 如加氯消毒, 這種種處理方式應該對環境跟人都更好. 這樣個裝置應該在很多場合可以被使用, 尤其是沒有衛生下水道或是單純處理水質的地方.


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向昆蟲建築師學習 ! Insect architectu

很多社會性的昆蟲都有築巢的行為. 不同於人類可以畫設計圖, 這些昆蟲建築師利用了演化帶來的威力, 只要依照簡單的規則就可以做出舒適的建築! 第一個介紹的例子是白蟻, Termites, 牠們可以做出很大的巢並利用孔洞的的設計來維持巨大巢內的溫度跟溼度. 這種通風的設計或許可以幫助人們建立更環保, 少些空調需求的建築. 另一個介紹的是胡蜂, paper wasps, 牠們會建立很有規則充滿六角形小房間的巢. 研究人員利用提供他們有顏色的紙來觀察建造的次序跟規則, 發現他們是觀察局部的情況來決定下一個建立小房間的位置, 這樣就可以實現多隻蜂一起工作的分工. 這種方式或許可以提供建立建築的時候另一種可能的進行方式.


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幫奈米溶液做透析! Green Nanotechnology

奈米材料漸漸的普及到各個領域, 尤其是奈米粒子, 不管適用於醫學的細胞標定還是用在材料上增加特定功能. 但是在製作的過程中, 常常會需要很多的有機溶劑來做反應或是回收純化產品. 這影片介紹一個比較綠色有效序的方式來完成這任務-利用血液透析的半透性膜來做奈米材料的回收純化. 透析機制是利用有選擇性的半透膜, 然後施壓讓不同大小的分子分離在膜的兩端. 這種方式用在醫藥上是可以幫助清除血液裡的代謝廢物或是毒物, 影片介紹的科學家想到同樣的技術可以用在分離純化奈米粒子. 因為這種分離方式跟膜的構造一直用在醫學, 都已經是成熟的技術, 所以利用這種技術只要很少量的溶劑就可以達到本來需要大量溶劑的效果. 希望這種技術有助於讓奈米粒子生產的過程更環保些!


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吸附原油的頭髮! Bio-inspiration - Hair Mats

目前在墨西哥灣的漏油很讓人心痛. 不知道已經傷痕累累的生態環境又要付出多少代價. 在這介紹一個之前有研究過的除油方式- 利用毛髮. 很多人都有這種經驗, 一兩天不洗頭, 頭髮上就沾滿了油. 這說明了動物的毛髮對油有很大的吸附力, 同樣的現像也可以在那些被油污沾滿全身的動物上發現. 因為毛髮上有很多細微的結構可以吸附油污, 收集毛髮, 然後裝入通透性的袋子或是直接編織成毯就可以做為除原油的吸附物. 吸附之後的處理也很重要, 因為毛髮雖然是天然物,　但是並不容易分解. 這影片介紹利用熱分解的跟生物分解的方式混合使用來分解吸附後的毛髮. 其實應該有更多更好的利用方式, 如果有大量同性質物質一定可以找到作為燃料或是原料的使用方法. 只是這類的研究以往重視程度並不大. 希望人可以記取教訓, 當擁有一項能力的時候也必須同時發展處理意外的能力!


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