はじめに
皆さんは「バイオミミクリ―」という言葉はご存知でしょうか？
動物の習性や構造を利用した発明や道具、いわゆる「バイオミミクリー」や「バイオインスパイアードデザイン」は、
人間が自然界から学び取る技術の一分野として注目されています。
自然界は何億、何十億年もかけて進化し、環境に適応する為の最適化された構造や行動を持つ生物を生み出してきました。
これらを観察し、模倣することで、効率的で革新的な技術を開発することが可能となります。
我々がより賢く、環境に配慮した生活を送るために行われている活動とその技術について、まとめていきます。
バイオミミクリ―とは
そもそも、バイオミミクリ―とは一体何を意味する言葉なのでしょうか。
日本語では「生物模倣」とも呼ばれており、その言葉はbio（生物）とmimicry（模倣）という2つの英単語を組み合わせたものです。
バイオミミクリーと命名した、サイエンスライターでイノベーションコンサルタントでもあるジャニン・ベニュス（Janine Benyus）氏は、
1997年に出版された｢自然と生体に学ぶバイオミミクリー｣の中で、バイオミミクリーは持続可能なデザインを創造するために行うものであり、自然の形を模倣するだけでなく、
自然のプロセスや生み出されるまでの過程を研究し、生態系自体を模倣することが大切だとしています。
それらを踏まえたうえで、どのような動物たちが、どういった形で利用されているのか、
その例をひとつひとつみていきましょう。
鳥類がもたらす技術
私たちの近くでも見る事の出来る飛行機の翼の設計は、鳥の翼の構造を模倣しています。
鳥の翼は空気を効率よく利用し、揚力を得るための形状や羽毛の配列を獲得しています。
これを詳細に研究し、飛行機の翼に応用することで、より効率的な飛行が可能となりました。
また、ハチドリの羽ばたきからインスピレーションを得たドローンも開発されています。
ハチドリのように前後左右に素早く移動できるドローンは、狭い空間や障害物の多い場所での作業に非常に適しています。
鳥の翼により発展した技術は、「飛ぶ」ことだけではありません。
ヴォルテックス・ジェネレーターという技術は、ある鳥の羽の構造を模倣する事によって、様々な場面で用いられる事となりました。
その鳥はフクロウ。
フクロウの羽根にあるセレーションと呼ばれる構造は、飛ぶ際に音をほとんど発生させない効果があります。
これにより、フクロウは静かに獲物に近づき狩りを行うのです。その秘密の正体が、セレーションという小さなギザギザなのです。
この構造を利用する事で、新幹線にあるパラグラフ（屋根上にある架線から電気を得るための装置）からの騒音が3割も削減されたとか。
この他にも、航空機、スピードスケートで選手が着用する帽子、ブーツなどで使われています。
また、翼だけでなくくちばしを使った技術も。
カワセミは魚を捕る際、急激な抵抗をものともしないスピードで水面に向かいます。
それを実現させていたのがくちばしだったのです。
その鋭いくちばしを参考に完成した新幹線は、従来のモデルと比較して空気抵抗を3割も減らすことに成功しました。
そして走行スピードは向上し、逆に消費電力量は減ったうえ、トンネル突入時の揺れも軽減されたのです。
空を飛ぶ姿が注目されがちな鳥類ですが、翼だけでなく、様々な部位が、様々な技術に使われていることが分かりました。
彼らの持つ身体が、いかに無駄のない構造をしているかが窺えますね。
昆虫がもたらす技術
昆虫の世界も、様々な技術の源となっています。
昆虫の持つ複眼は、数百～数千もの眼が集まって出来ています。
その中でも蛾は特殊な複眼を持っており、表面には無数の突起が存在しているのです。
その突起には外部の光を神経細胞に伝える働きがあり、これにより蛾は夜間でも活動する事が可能となっています。
これをヒントにしたのが無反射フィルムなのです。
また、ハチの巣の六角形の構造は、材料の無駄を最小限にしながら強度を最大化するデザインとして知られています。
その理由は隙間なく並べる事の出来る効率性にあります。
しかも他の多角形よりも面積が大きく、圧力を分散させられる為強度も高く、必要な材料も少なく済むのです。
この構造は、軽くてかつ丈夫な素材が求められる建築材や家具、サッカーのゴールネット等に利用されています。
昆虫によって生み出されたものはまだあります。
帝人株式会社によって開発された「モルフォテックス」という技術は、モルフォチョウの羽根を参考にしています。
彼らは一見すると青く輝く羽根を持っていますが、本来は褐色なのです。
羽根の表面の溝、その中にあるヒダの間隔が、青色の波長を強める長さとなっているのです。
こういった、形によって色を変える現象を構造発色といい、モルフォテックスはその現象を利用した技術です。
屈折率の異なる素材同士を合わせる事によって生まれた層で、繊維を発色。
さらに層の厚みを調整する事で異なる色の繊維も作りだすことが出来るのです。
さらに、昆虫の行動や社会構造も技術開発に影響を与えています。
アリのコロニーの効率的な作業分担や情報共有のシステムは、物流やネットワークシステムの最適化に貢献しています。
アリのコロニーは、個々のアリがシンプルなルールに従って行動することで、全体として非常に効率的なシステムを構築しています。
このような分散型のシステムは、インターネットのトラフィック管理やロボットの協調動作においても応用されています。
植物がもたらす技術
ハスの葉とその上に乗った水玉。
当たり前のように見ていた風景の中にも、実は驚くべき仕組みが隠されています。
ハスの葉の表面にある小さな凹凸は水を汚れを弾く特性を持っており、その結果水玉ができるのです。
この「ロータス効果」を利用した防水素材が開発されています。
これにより、レインコートやテーブルクロスなど、従来のものより汚れや水を簡単に弾く製品が生まれました。
これによって生み出された製品の利点は、掃除やメンテナンスの手間がかからない事です。
構造が保たれている限りはその撥水性は失われないため、コーティングしたものより管理が容易で、かつ従来の撥水加工よりも耐久性が高いといわれています。
皆さんも馴染みのあるマジックテープ。
あれにも植物による特性がインスピレーション元となっています。
それはゴボウやオナモミなどの植物の実や種。ひっつき虫という俗称で知られていますね。
その名の通り服にひっつき、中々離れないものですが、ひっつき虫を拡大して見ると、先端がフック状に曲がっています。
これがひっつき虫の秘密です。
これが繊維にひっかかることでくっつき、そして取れにくくなるように働いているのです。
これを模倣する事で作られたのが面ファスナー、いわゆるマジックテープなのです。
海にいる生き物がもたらす技術
海の生き物たちにも、私たちの生活に利用できる技術が生まれ、注目されています。
シャークスキン（サメの皮膚）の表面には、抗菌性や低抵抗性を持つ特殊な微細構造があります。
この構造を模倣した素材は、水中での摩擦を減少させるだけでなく、細菌の付着を防ぐ効果も持っています。
そのため、船体の塗料や病院の表面材として応用され、衛生管理やエネルギー効率の向上に寄与しています。
また同様に、マグロの皮膚から着想を得て開発された低摩耗防汚塗料も存在します。
仕組みは解明されてはいないものの、マグロの皮膚の表面にある粘膜には水との摩擦抵抗を減らしているのではないかと考えられています。
日本ペイントマリン株式会社は、独自のヒドロゲルを配合することで、マグロの持つ粘膜と同じような効果を生み出すウォータートラッピング技術の開発に成功しました。
これによって船体と海水との摩擦抵抗を少なくすることに成功し、同時に燃料消費量と二酸化炭素（CO2）排出量も削減することができました。
さらに、水中での移動に関しては、魚のヒレやイルカの体型もヒントを提供してくれています。
イルカの体型は水の抵抗を最小限に抑えるように進化しており、その形状を模倣した船や潜水艦は、より少ないエネルギーで高速移動が可能となります。
また、魚のヒレの動きを再現したロボットは、水中での調査や探索に役立っています。
このようなロボットは動物の自然な動きを模倣することで、他の生物に刺激を与え、驚かさずに近づくことができるため、生態系の研究や環境モニタリングにおいて大きな効果を発揮し、分野の発展を支えています。
その他の動物がもたらす技術
他にもコウモリのエコーロケーションを模倣したソナー技術は、船舶や潜水艦の航行を安全にするだけでなく、洞窟探査や考古学的調査にも応用されています。
コウモリは超音波を発し、その反響を利用して周囲の環境を把握する能力を持っています。
この原理を応用したソナーシステムは、水中や暗闇の中でも高精度な探査を可能にします。
またカンガルーのジャンプ力の源である、バネのような足の構造を応用した義足やスポーツ用具は、効率的なエネルギー利用と高い跳躍力を実現しています。
カンガルーの足は、着地時に蓄えたエネルギーを次のジャンプに活用するため、非常に効率的で負担の少ない移動を可能としています。
このメカニズムを人間の技術に応用することで、状況によっては人体を超えるほどのポテンシャルを秘めた製品が生みだされています。
まとめ
このように、自然界に存在するさまざまな生物の特性や行動を学び、これを技術に応用することで、より持続可能で効率的な解決策が見いだされているのです。
バイオミミクリーは、単なる模倣に留まらず、自然の知恵を取り入れて新たな発見や革新を生み出すための重要な手段となっています。
自然界の無限の可能性を探求し続けることで、私たちの生活を豊かにし、持続可能な社会を実現するための技術が次々と生み出されることでしょう。
ペット愛葬社 岡島
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