Ο βιοεμπνευσμένος σχεδιασμός είναι ένας σχετικά νέος όρος. Πιο διαδεδομένοι όροι είναι η βιομιμητική και η βιομιμησία. Ο βιοεμπνευσμένος σχεδιασμός έχει χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη καινοτόμων τεχνικών λύσεων σχεδόν σε κάθε τομέα της μηχανικής. Όταν η ιδέα της συστηματικής ανάλυσης των βιολογικών συστημάτων εμφανίστηκε στα μέσα του 20ού αιώνα ως βιονική, η κύρια εστίαση ήταν στα συστήματα ελέγχου και επικοινωνίας (Keto 1960). Ο Keto (1960) πρότεινε την εφαρμογή βιοεμπνευσμένου ελέγχου και επικοινωνίας στα ηλεκτρονικά, την αεροναυπηγική και την πλοήγηση. Ωστόσο, ιστορικά παραδείγματα βιοεμπνευσμένου σχεδιασμού περιλαμβάνουν ήδη και άλλους τομείς εφαρμογής. Για παράδειγμα, η αεροδυναμική των βιολογικών συστημάτων συχνά θεωρούνταν πρότυπο για τη σύλληψη αλεξιπτώτων ή πρώιμων ιπτάμενων μηχανών (Nachtigall και Wisser 2015, σ.6). Σύγχρονα παραδείγματα βιοεμπνευσμένου σχεδιασμού εφαρμόζονται σε τεχνικούς τομείς όπως η μηχανολογία, η αρχιτεκτονική, ο βιομηχανικός σχεδιασμός, η μηχανική λογισμικού, η ρομποτική, η ιατρική τεχνολογία κ.ά.

Η ενσωμάτωση της επαυξημένης πραγματικότητας (AR) φέρνει επανάσταση σε αυτή τη διαδικασία, επιτρέποντας στους μαθητές να αλληλεπιδρούν με βιολογικά συστήματα σε καθηλωτικά τρισδιάστατα περιβάλλοντα. Οι μαθητές μπορούν να οπτικοποιούν βιομιμητικές διεργασίες, να προσομοιώνουν εφαρμογές του πραγματικού κόσμου και να συνεργάζονται σε καινοτόμα έργα χρησιμοποιώντας εργαλεία AR. Αυτός ο συνδυασμός τεχνολογίας και φύσης ενισχύει την κατανόηση, τη δημιουργικότητα και την επίλυση προβλημάτων στην εκπαίδευση STEM.

Παρά το υψηλό δυναμικό καινοτομίας, η εφαρμογή του βιοεμπνευσμένου σχεδιασμού παρουσιάζει προκλήσεις. Κύριες προκλήσεις είναι τα διεπιστημονικά εμπόδια, δηλαδή οι στόχοι, οι μέθοδοι εργασίας και το γεγονός ότι η γλώσσα της βιολογίας και της τεχνικής ανάπτυξης προϊόντων διαφέρουν θεμελιωδώς. Η βιολογία είναι φυσική επιστήμη· στοχεύει στην κατανόηση των ζωντανών συστημάτων. Η τεχνική ανάπτυξη προϊόντων, ή ο σχεδιασμός μηχανικών, στοχεύει στην ανάπτυξη τεχνικών συστημάτων. Η διαφορά μεταξύ του βιολογικού στόχου της κατανόησης και του τεχνικού στόχου της ανάπτυξης αντικατοπτρίζει τις διαφορετικές μεθόδους εργασίας βιολόγων και μηχανικών. Αυτή η σύγκρουση προκαλεί συχνά προβλήματα στον βιοεμπνευσμένο σχεδιασμό.

Πίνακας 1. 10 Εκπληκτικές Πτυχές του Βιοεμπνευσμένου Σχεδιασμού, (Hashemi Farzaneh,2019)

10 Εκπληκτικές Πτυχές του Βιοεμπνευσμένου Σχεδιασμού

Περιγραφή

Αφθονία Βιολογικών Λύσεων

Προσφέρει μια τεράστια δεξαμενή πιθανών λύσεων σε τεχνικά προβλήματα.

Ψηφιακές βάσεις δεδομένων παρέχουν πρόσβαση σε χιλιάδες βιολογικές εμπνεύσεις.

Βελτιστοποίηση

Όταν ένα βιολογικό σύστημα είναι βελτιστοποιημένο, ο βιοεμπνευσμένος σχεδιασμός είναι επίσης βελτιστοποιημένος.

Συνέργειες και Διεπιστημονικότητα

Η τεχνική βιολογία αποτελεί προϋπόθεση για τον βιοεμπνευσμένο σχεδιασμό

Ενσωμάτωση Υλικού, Σχήματος και Λειτουργίας

Το σχήμα ακολουθεί τη λειτουργία: Τα βιολογικά συστήματα συχνά υλοποιούν λειτουργίες σε πολλαπλές κλίμακες χρησιμοποιώντας τόσο σύνθετες ιδιότητες υλικών όσο και σχήματα.

Ανακαλύψεις Πέρα από το Ανθρώπινο

Πολλές βιολογικές λύσεις με υψηλό δυναμικό για τεχνική εφαρμογή

Ευελιξία του Βιοεμπνευσμένου Σχεδιασμού

Ευέλικτη προσέγγιση σχεδιασμού

Ευρύ φάσμα περιοχών εφαρμογής

Διαφορετικές μέθοδοι σχεδιασμού