Il bio inspired design

Ispirati dalla natura

Ogni volta che un'architettura, un sistema, o anche oggetti di uso quotidiano sono realizzati grazie all'osservazione della natura, parliamo di design bio-ispirato.


Un design è un piano o una specifica per la costruzione di un oggetto o di un sistema o per la realizzazione di un'attività o di un processo, o il risultato di tale piano o specifica sotto forma di prototipo, prodotto o processo. Il verbo to design esprime il processo di sviluppo di un progetto. Il design, nelle sue diverse forme, può essere ampiamente applicato, come disciplina, a vari campi quali l'arte, l'ingegneria e i processi di produzione.

I principi intorno ai quali esso si articola variano a seconda del campo di applicazione. Ad esempio, nel graphic design esistono regole che un designer deve seguire per creare una composizione efficace e attraente. Enfasi, equilibrio e allineamento, contrasto, ripetizione, proporzione, movimento e spazio vuoto sono alcuni dei parametri da considerare e bilanciare nella creazione di una grafica. Nel product design, i cardini del processo partono dall’utilizzo, e non solo dalla fruizione estetica, del prodotto finale. Pertanto si procede con in mente l’esperienza che l’utente farà del prodotto, la sua funzionalità ed efficacia, il facile inserimento in azioni ed ecosistemi esistenti. Nel process design, partendo dagli obiettivi di un processo, si disegnano e implementano prestazioni e flusso di lavoro impiegando le soluzioni tecnologiche e fonti di dati più adatte, prestabilendo sistemi di controllo e una integrazione scorrevole con i processi preesistenti.

Volendo trovare un presupposto comune e trasversale a questi principi guida, osserviamo che, con finalità a volte diverse, il design gioca intorno alla relazione tra forma e funzione. Negli articoli precedenti, si è esplorato come anche i sistemi viventi possano essere considerati rispetto alla relazione esistente tra i loro aspetti strutturali e funzionali. Inoltre, si è accennato come i processi evolutivi risultino nella generazione di forme e funzioni che poi vengono selezionate e, per così dire, affinate, risultando nella ottimizzazione di certe funzionalità, e nella generazione di pattern strutturali e funzionali complessi.

Da qui nasce l’analogia tra i processi evolutivi e i processi di design: entrambi ricercano forme e funzioni in relazione tra loro per raggiungere un risultato ottimale. Al contrario dei processi evolutivi, che sono emergenti, cioè risultano dall’interazione complessa di numerosi sottoprocessi e non sono guidati dall’alto, i processi di design sono determinati dalle volontà e dai mezzi del designer stesso. I processi evolutivi suggeriscono un modello mediante tanti tentativi di implementazione; i processi di design si concentrano sulla creazione di un modello, e poi lo implementano in modo diretto, organizzando le sottoparti dall’alto. I due processi si incontrano al momento della creazione di un modello, anche se vi giungono da due percorsi in qualche modo speculari. In particolare, il design ha molto da imparare dai processi biologici, perché questi sono affinati da millenni di evoluzione. E questo è il presupposto del design ispirato alla biologia.

Il design bio-ispirato considera la possibilità di imparare dai sistemi naturali come una strategia di innovazione. In particolare, si propone di traslare principi funzionali, performativi ed estetici dalla biologia alla tecnologia umana. Guidata da uno scambio interdisciplinare tra ingegneria, biologia, medicina, arte, architettura e business, la progettazione biomimetica interessa numerosi settori del design e della tecnologia.

Ecco alcuni esempi:


L'aerodinamica del famoso treno giapponese Bullet è stata ispirata dalla forma del becco di un uccello.


I treni passeggeri ad alta velocità in Giappone erano una volta un vero e proprio grattacapo, perché il modo in cui erano progettati causava fortissimi boati, quando passando nei tunnel un treno spingeva fuori l'aria. Ma l'ingegnere capo della West Japan Railway Company era un birdwatcher, e aveva osservato come una specie di uccelli locale si tuffava in acqua creando a malapena uno schizzo. Partendo da questa osservazione, usando un approccio biomimetico, insieme al suo team creò una forma simile al becco di un martin pescatore da montare sulla parte anteriore del treno, così che al suo passaggio questo separi l'aria piuttosto che comprimerla, e risolvendo il problema del boato.

L'Eastgate Centre, in gran parte in calcestruzzo, ha un sistema di ventilazione progettato imitando questo intricato ed efficiente sistema di termoregolazione.


I termitai fungono da nidi per i loro abitanti, che patirebbero, altrimenti, le fluttuazioni ambientali. L'architettura dei terminal di diverse specie è un adattamento alle condizioni ambientali locali, con l’obiettivo comune di mantenere condizioni ottimali all’interno. Le termiti in Zimbabwe costruiscono giganteschi cumuli all'interno dei quali coltivano un fungo che è la loro principale fonte di cibo. Il fungo deve essere mantenuto ad una temperatura esatta e costante, mentre le temperature esterne subiscono enormi variazioni tra il giorno e la notte. Le termiti riescono a mantenere la temperatura costante aprendo e chiudendo costantemente una serie di bocchette di riscaldamento e raffreddamento nel corso della giornata. Con un sistema di correnti convettive accuratamente regolate, l'aria viene aspirata nella parte inferiore del tumulo, attraverso reticoli con pareti fangose, e risale attraverso un canale fino alla cima del termitaio. Le termiti scavano laboriosamente nuove bocchette e tappano quelle vecchie per regolare la temperatura. L'aria esterna che viene aspirata all'interno viene riscaldata o raffreddata dall'edificio a seconda di quale dei due è più caldo. Viene poi ventilata nei pavimenti dell'edificio e negli uffici prima di uscire attraverso i camini in cima. Il velcro è uno dei materiali più utili per fare aderire due superfici. L'idea del velcro è nata tramite un processo biomimetico.


Alcune piante hanno strutture in grado di ancorarsi a tessuti e pellicce animali.

George de Mestral, osservandole, ha notato come le proprietà adesive della pianta derivino da numerosissimi piccoli ganci. Il velcro, che imita questa microstruttura, è oggi uno dei materiali più utilizzati per far aderire due superfici.

 

Questi sono solo alcuni dei numerosi esempi di applicazione della biomimetica, o design bio-ispirato, a processi di design e tecnologici. Per accedere ad una fonte vastissima di esempi di questo tipo, ti invito a visitare il sito ​https://toolbox.biomimicry.org/​ , che li raccoglie e organizza per facilitare processi di design biomimetico.

C'è ancora un altro modo in cui i sistemi naturali possono contribuire ai processi di progettazione, e il prossimo articolo tratterà questo aspetto.


Roberta Bardini è una ricercatrice nell'ambito della biologia  computazionale e dei sistemi. Lavora attualmente presso il Sysbio Group,  Politecnico di Torino, dove ha conseguito il dottorato di ricerca. Si  occupa di sviluppo di organismi pluricellulari, e della loro valorizzazione in ambito imprenditoriale
 

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