10 tiến hóa của loài vật mang lại cảm hứng công nghệ cho loài người

Thế giới tự nhiên kỳ diệu đã trải qua những tiến hóa tuyệt vời. Trong đó, nhiều loại vật có những khả năng mà con người có thể học hỏi, ứng dụng để giải quyết những vấn đề thực tế một cách hoàn hảo.

1. Từ mỏ chim bói cá đến tàu cao tốc Shinkansen (Nhật Bản)

Khi mới ra mắt, tàu cao tốc Shinkansen 500 khi chạy với tốc độ cao ra khỏi đường hầm đã tạo ra một làn sóng áp suất không khí khổng lồ, gây ra tiếng nổ lớn, rất ồn ào, khó chịu và tạo cảm giác bất an cho cộng đồng xung quanh. Vì vậy, các kỹ sư có nhiệm vụ phải khắc phục sự cố này mà không làm thay đổi tốc độ và tính hiệu quả của tàu. Thật bất ngờ, giải pháp đến từ … chiếc mỏ của chim bói cá.

Theo quan sát của kỹ sư trưởng Eiji Nakatsu, con chim bói cá có thể lao từ không trung xuống nước mà không hề làm bắn nước dù môi trường nước đặc hơn không khí rất nhiều. Bí quyết của loài chim này nằm ở chiếc mỏ dài và thon, giúp chúng có thể cắt qua các mặt phẳng với mật độ khác nhau với độ nhiễu tối thiểu. Do vậy, các kỹ sư đã thiết kế lại mũi tàu dựa theo mô phỏng mỏ chim bói cá để có thể giải bài toán kỹ thuật về tiếng ồn khi tàu ra khỏi đường hầm. Việc thay đổi thiết kế này đã được cho là đã làm tăng hiệu suất và tốc độ trong khi vẫn đáp ứng yêu cầu về tiêu chuẩn tiếng ồn.

2. Ứng dụng “bàn chân thằn lằn”

Theo các nhà khoa học, việc thằn lằn có thể bám chặt vào mọi bề mặt dù treo lơ lửng trên trần nhà hay trên mặt lá cây trơn trượt là một điều kỳ diệu. Sau nhiều năm nghiên cứu, họ đã phát hiện ra rằng nhờ những cấu trúc vi mô trên bàn chân, loài vật nhỏ bé này có thể nâng đỡ toàn bộ cơ thể trên mọi bề mặt. Theo đó, mỗi ngón chân thằn lằn được bao phủ bởi hàng triệu các sợi lông nhỏ li ti, mỗi sợi này lại phân nhánh thành hàng trăm sợi nhỏ hơn nữa. Điều kỳ diệu hơn là, thằn lằn có thể dễ dàng tách các lực bám bằng cách thay đổi góc bàn chân, khiến chúng có thể di chuyển vô cùng linh hoạt và nhanh chóng.

Ứng dụng cấu trúc vi mô từ bàn chân thằn lằn, các nhà khoa học đã tạo ra những “băng dính tắc kè” thử nghiệm có tác dụng chịu được trọng lực đáng kể mà không để lại cặn bám. Nguyên lý “bàn chân tắc kè” cũng được ứng dụng để phát triển các loại robot leo trèo để có thể kiểm tra các thiết bị ở vị trí khó khăn hoặc các thiết bị y tế cần gắn tạm thời mà không để lại cặn bám. Gần đây, các nhà nghiên cứu còn phát triển loại băng dính phẫu thuật có thể thay thế chỉ khâu nhờ nguyên lý này.

3. Cấu trúc da độc đáo của cá mập: Hàng rào tự nhiên ngăn ngừa vi khuẩn

Lấy cảm hứng từ cấu trúc da độc đáo của cá mập, kỹ sư Anthony Brennan đã phát triển một loại bề mặt có hoa văn với tên gọi là Sharklet, có tác dụng giảm sự xâm nhập của vi khuẩn và ngăn chặn sự bám dính trên bề mặt trơn nhẵn lên tới 85%. Bề mặt hoa văn này được sử dụng ở các bộ phận tay nắm, dụng cụ y tế và bàn di chuột trong các bệnh viện như một cách tự nhiên chống lại vi khuẩn.

Theo nghiên cứu, làn da cá mập được bao phủ bởi hàng triệu vảy nhỏ có hình chữ V, trông giống như những chiếc răng, tạo nên một bề mặt thô ráp có tác dụng ngăn ngừa các loại vi khuẩn, vi sinh vật và tảo bám vào. Do vậy, giống như một chiếc khiên tự nhiên, làn da này phá vỡ lớp nước mỏng có các loài loại vi khuẩn và vi sinh vật trú ngụ, khiến cho chúng dễ bị nước cuốn trôi.

4. Từ vây cá voi đến sản xuất năng lượng gió

Bạn có biết để sản xuất các tua-bin tạo ra năng lượng từ gió, kể cả khi tốc độ gió rất thấp, các nhà khoa học đã mô phỏng lại nguyên lý hoạt động của chân chèo, vây và đuôi cá voi? Theo quan sát, mặc dù cá voi gù có kích thước khổng lồ nhưng chúng có khả năng bơi lội vô cùng nhanh nhẹn và linh hoạt. Thậm chí, chúng có thể thực hiện những cú ngoặt gấp hay những cú lao mạnh mẽ để săn con mồi dễ dàng.

Để lý giải điều này, các nhà khoa học đã dành nhiều năm nghiên cứu và phát hiện ra rằng chính những những bướu hay còn gọi là gờ sần nằm dọc theo mép trước của vây cá voi đã giúp chúng kiểm soát cơ thể ngay cả ở những góc dấn tốc có thể gây mất thăng bằng. Sau phát hiện này, “hiệu ứng gờ sần” của vây cá voi, chân chèo và đuôi cong của chúng đã được ứng dụng vào các tua – bin gió, giúp các tua-bin này hoạt động êm ái hơn, giảm áp lực lên cấu trúc, đồng thời tránh “chết máy” khi áp lực gió giảm.