Speaker A
في عام ١٩٨٩، قطار شينكانسن الياباني السريع كان به مشكلة. كان سريعًا، سريعًا جدًا مثل الاندفاع بسرعة ١٧٠ كيلو في الساعة، ولكن في كل مرة يخرج منها من النفق كان مزعجًا. كانت الضوضاء تأتي من مصادر مختلفة، ولكن كلما كان القطار
يستعرض الفيديو كيف ساعدت محاكاة الطبيعة في تحسين تصميم قطار شينكانسن الياباني ليصبح أسرع وأكثر هدوءًا وكفاءة.
Key Takeaways
- محاكاة الطبيعة توفر حلول تصميمية فعالة ومستدامة.
- تصميم قطار شينكانسن مثال ناجح على تطبيق محاكاة الطبيعة لتحسين الأداء والحد من الضوضاء.
- الطبيعة تقدم نماذج متطورة يمكن الاستفادة منها في مجالات متعددة مثل الهندسة، الطاقة، والصحة.
- الاقتصاد الدائري مستوحى من النظم البيئية الطبيعية ويعزز إعادة الاستخدام وتقليل النفايات.
- المصممون بحاجة إلى فهم أعمق للطبيعة للاستفادة من إمكانياتها في الابتكار.
Summary
- في عام 1989، كان قطار شينكانسن السريع يعاني من ضوضاء مزعجة عند الخروج من الأنفاق بسبب موجات الضغط الجوي.
- إيجي ناكاتسو وفريقه استخدموا محاكاة الطبيعة لتصميم قطار أكثر هدوءًا وكفاءة مستوحى من طيور مثل البوم، البطريق آديلي، وطائر الرفرف.
- تم تحسين شكل مقدمة القطار بناءً على منقار طائر الرفرف لتقليل الضوضاء ومقاومة الرياح.
- التصميم الجديد جعل القطار أسرع بنسبة 10% ويستهلك كهرباء أقل بنسبة 15% مع ضوضاء أقل من 70 ديسيبل.
- جانين بانيس قدمت مفهوم 'محاكاة الطبيعة' الذي يشمل تقليد تكوين، شكل، وعمليات الطبيعة في التصميمات الصناعية.
- محاكاة الطبيعة تشمل استلهام التصاميم من خصائص مثل أوراق اللوتس ذاتية التنظيف، تواصل النمل، والاقتصاد الدائري في النظم البيئية.
- الاقتصاد الدائري هو مفهوم صناعي مستوحى من الطبيعة حيث لا يوجد منتج ثانوي ويتم إعادة استخدام المواد باستمرار.
- محاكاة الطبيعة تساعد في تطوير منتجات وأنظمة مستدامة تشبه الطبيعة وظيفيًا.
- الحياة على الأرض منذ 3.8 مليار سنة توفر مصدرًا غنيًا للبحث والتطوير في التصميم.
- الفيديو جزء من سلسلة بالتعاون مع 99% إنفيزيبل التي تركز على قصص التصميم.
Chapters
- 00:00مشكلة ضوضاء قطار شينكانسن السريع
- 00:36استخدام مراقبة الطيور في التصميم
- 01:08تصميم القطار مستوحى من البطريق الرفرف
- 01:43نتائج إعادة التصميم وتحسين الأداء
- 02:32مفهوم محاكاة الطبيعة وابتكارات جانين بانيس
- 03:10طرق محاكاة الطبيعة: التكوين، الشكل، والعمليات
- 04:30الاقتصاد الدائري كمثال على محاكاة الطبيعة
- 05:20أهمية التعلم من الطبيعة في التصميم والابتكار
Full Transcript — Download SRT & Markdown
Speaker A
يسرع باتجاه النفق، كان يضغط موجات من الضغط الجوي إلى النهاية الأخرى منه. كان الهواء يخرج من النفق كإنفجار مدوٍّ يمكن سماعه من على بعد ٤٠٠ متر. في المناطق كثيفة السكان، كانت هذه مشكلة كبيرة. لذلك، طلب من فريق هندسي تصميم قطار أهدأ، وأسرع، وأكثر
Speaker A
كفاءة. وكان لديهم سلاحًا سريًا: إيجي ناكاتسو المدير العام في قسم التطوير التقني كان مراقبًا للطيور.
Speaker A
المكونات المختلفة للقطار السريع المعاد تصميمه كان مبنيًا على طيور مختلفة. البنتوغراف مستوحى من البوم، وهو الهيكل الذي يربط القطار بالأسلاك الكهربائية فوقه. ناكاتسو أعاد التصميم على غرار ريش البوم، مقللًا الضوضاء مستخدمًا أهدابًا مماثلة وانحناءات تمكنه من الانقضاض على فريسته.
Speaker A
البطريق آديلي، بجسمه الناعم الذي يساعده على السباحة والتزحلق بدون مجهود، استوحى منه العامود المدعم للبانتوغراف. أعيد تصميمه لتقليل مقاومة الرياح. ونعتقد أن أبرزهم طائر الرفرف. طائر الرفرف هو طائر يغطس في المياه ليصطاد فريسته.
Speaker A
الشكل الفريد لمنقاره يسمح له بأن يفعل ذلك مُصدرًا بالكاد أي اندفاع من المياه. أخذ ناكاتسو شكله إلى طاولة التصميم. أطلق الفريق أشكالًا مختلفة لمقدمة القطار على شكل رصاصة في أنبوب لقياس ضغط الموجات، وأسقطوها في المياه لقياس حجم اندفاع المياه.
Speaker A
أهدأ تصميم المقدمة كان للتصميم الأقرب لمنقار طائر الرفرف. عندما بدأت إعادة التصميم عام ١٩٩٦، كانت ١٠% أسرع، واستخدمت ١٥% كهرباء أقل، وظلت الضوضاء أقل من ٧٠ ديسيبل في المناطق السكنية. وقام بكل ذلك مستخدمًا ريش بوم، بطن بطريق، وأنف
Speaker A
طائر رفراف. هناك مسمى لتصميم مثل ذلك، إنه يسمى "محاكاة الطبيعة". الأشخاص الذين يصممون عالمنا في الغالب لم يحصلوا على دروس في الأحياء، صدق أولًا تصدق، لذلك هم مبتدئون في تعلم كيف يعمل العالم. هذه جانين بانيس. في عام ١٩٩٧، كتبت كتابًا ابتكرت فيه مصطلح "محاكاة الطبيعة".
Speaker A
كان يحكي قصة الابتكار في الحاسب، الطاقة، والصحة المستوحاة من تركيبات في الحياة الطبيعية: الالتصاق مثل البرص، الحساب مثل الخلية، حتى أن تدير نشاطًا تجاريًا مثل غابات السكويا. منذ ذلك الوقت عملت بانيس كمستشارة لشركات مختلفة محاولة أن تساعدهم أن يفهموا
Speaker A
كيف يأخذوا أفكار التصاميم من الطبيعة. هذا قد يعني أن ندرس جحور كلاب المراعي لبناء نظم تهوية أفضل، تقليد جلد سمكة القرش لصنع أسطح بلاستيكية مضادة للبكتيريا في المستشفيات، أو ترتيب توربينات الرياح على نفس النمط المقلل لقوة السحب الذي تعوم به مجموعات الأسماك.
Speaker A
المصممون يجدون إلهامهم من مصادر مختلفة، ولكن بانيس أظن أن كثيرًا منهم يمكنهم الاستفادة من النظر أكثر إلى الطبيعة. هناك الكثير من النظر فيما قام به أشخاص سابقون، وما يقومون به هو أنهم ينظرون إلى الآخرين، ويحصلون على الأفكار.
Speaker A
هذا ما يفعلونه حرفيًا. أعني، كثير من المصممين لديهم الكثير من المجلات التي ينظرون فيها، يمزقون منها أفكارًا، ويضعونها على لوحة الإلهام، ولكنهم ينظرون إلى تكنولوجيا بشرية أخرى. فكرتها كانت بسيطة: على المصممين أن يعتادوا أن يدعوا عالم إحياء
Speaker A
ويسمحوا لهم أن يساعدوهم بمحاكاة الطبيعة. هناك ثلاث طرق أساسية تساعدهم أن يقوموا بذلك. يمكنهم محاكاة تكوينها، أو شكلها. يمكنك صنع دهان لمبنى، عندما يجف، يكون له نفس هيئة أوراق النباتات ذاتية التنظيف، أوراق اللوتس. سمعتها عظيمة، فهي تدع مياه الأمطار تنظف
Speaker A
الأوراق لأنها تحتوي على هذه النتوءات التي تتدحرج، وتنظف معها الأوساخ. تأثير اللوتس هو تأثير مادي، ويمكنك أن تصنع تكوينًا ماديًا على السطح الخارجي لأي منتج. تخيل أن على السطح الخارجي لسيارتك، يمكن لمياه الأمطار أن تنظف سيارتك. هذا مثال لمحاكاة "التكوين".
Speaker A
ولكن هناك محاكاة للعملية، العمليات التي تحدث في عالم الطبيعة. يمكن أن تكون كيفية محاكاة تواصل النمل لإيجاد مصادر الأكل وأماكن جديدة ليعيش بها بكفاءة. وهذه العمليات، من تنظيم ذاتي، قاموا بمحاكاتها في البرمجيات، وفي أشياء مثل سيارات ذاتية التحكم وكيف ستتحرك
Speaker A
في المدينة في مجموعات وهي تتحدث لبعضها البعض. هذا محاكاة "لعمليات" الطبيعة. هناك كلمة شائعة هذه الأيام، وهي مثيرة حقًا، تسمى الاقتصاد الدائري، وهو أن الصناعة تقول إنه لا يجب أن يكون هناك شيء يسمى منتجًا ثانويًا.
Speaker A
الدائري، وهو أن الصناعة تقول إنه لا يجب أن يكون هناك شيء يسمى منتجًا ثانويًا في المنشأة الصناعية. يلقى في مدافن النفايات يجب أن يُستخدم في شيء آخر، وفي نهاية حياة المنتج، هذا المنتج يجب أن يعاد استخدامه في شيء آخر. هذا ما يسمى بالاقتصاد الدائري.
Speaker A
النظم البيئية تقوم بذلك حقًا، حقًا، حقًا، جيدًا. بمجرد دخولك أرض الغابة، هذه المواد التي تمتص داخل جسم الفطريات وتأكلها،
Speaker A
هذه المواد تنتقل إلى فأر. وهذا الفأر يأكله صقر... وإذا فكرت في هذه العملية، هذا ما نود أن نقوم به مع المواد المحلية أن تعاد استخدامها باستمرار.
Speaker A
كمثال، في مدننا دروس هذه النظم البيئية كبيرة جدًا بالنسبة إلينا. وهذا هو الهدف النهائي للتصميم محاكاة للبيئية، هو جعل المنتجات، الأنظمة، والمدن من الناحية الوظيفية لا يمكن تمييزها عن العالم الطبيعي. الحياة موجودة على الأرض منذ ٣.٨ بليون سنة، وما بدأ
Speaker A
أن يلاحظه المصممون أن هذا وقت كبير للبحث والتطوير. الأشخاص الذين يصممون عالمنا لديهم الكثير ليتعلموه من العالم الطبيعي، وكل ما عليهم هو أن يلقوا نظرة. شكرًا جزيلاً لكم على مشاهدتكم، هذا واحد من سلسلة فيديوهات نقوم بها
Speaker A
بالتعاون مع ٩٩% إنفيزيبل. هي إذاعة تقوم بنشر قصص كلها عن التصميم. لقد أعجبنا بالعمل معهم، ويجب عليك أن تلقي نظرة عليهم في أي تطبيق إذاعي أو 99pi.org.
Topics:محاكاة الطبيعةتصميم مستدامقطار شينكانسنإيجي ناكاتسوالاقتصاد الدائريتصميم مستوحى من الطبيعةالرفرفالبطريق آديليالابتكار البيئيجانين بانيس
