INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
CAMPÜS MONTERREY
DIVJSION DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
TECNOLÓGICO DE MONTERREY
BIOMETODO A-P-F: B1OMIMICA ORIENTADA AL DISEÑO CONCEPTUAL DE PRODUCTOS
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN DISEÑO INDUSTRIAL E INNOVACION DE PRODUCTOS
SICHEM RIZO ALVAREZ
MAYO 2006
MONTERREY, NUEVO LEÓN
A Naoko, Janine y Dayna;
por su enseñanza y dedicación.
AGRADECIMIENTOS
A mis padres Estrella y Sichem quienes siempre me han brindado su apoyo incondicional y me han animado para continuar con optimismo y dedicación.
A mis amigos Andrés, Alejandros, Démian, Ireri, Miguel, Verónica y Yelile por su cariño y paciencia constante que nunca faltaron; por acompañarme y compartir todos esos momentos.
A Verónica y Marisela por su valiosa ayuda durante el proceso final de esta tesis.
A la Dra. Naoko Takeda, por su guía en el desarrollo de esta investigación. A mis sinodales MDI Janitzio Egidoy al Dr. Martín Bremer por sus recomendaciones para concluir este trabajo. A Janine Benyus y a Dayna Baumeister por su asesoría durante el curso en Costa Rica. A mis profesores Alejandro Martínez y Susan Anderson por sus consejos. Al Ing. Pedro Orta y al Dr. Ricardo Ramírez por su apoyo y comprensión durante el curso de mi postgrado.
RESUMEN
Este trabajo presenta un método alternativo y adicional para generar conceptos de diseño durante la fase de conceptualización en el proceso de diseño industrial. El Biométodo A-P-F a través del enfoque sustentable que propone la biomímica, se inspira en la vida para crear conceptos de productos basados en la exploración de formas, funciones y comportamientos distribuidos a lo largo de la inmensa biodiversidad. Es un primer acercamiento, una guía para el diseñador industrial de cómo y dónde buscar en la naturaleza para poner en práctica la biomímica; es una herramienta para establecer analogías entre las características del problema o reto de diseño y aquellas presentes en los organismos vivientes.
Mediante la extrapolación de esa valiosa información en términos de creatividad, se han de proponer conceptos de productos orientados hacia un enfoque por preservar el medio ambiente, donde la naturaleza sea valorada, respetada, y no vista como una fuente inagotable de recursos y soluciones.
PALABRAS CLAVE: biomímica, diseño conceptual, creatividad.
BIOMETODO A-P-F: BIOMIMICA ORIENTADA AL DISEÑO CONCEPTUAL DE PRODUCTOS
CONTENIDO
índice de Figuras i
Capítulo I: Introducción 1
¿Biónica, biomímica o biomimética? 2
Antecedentes históricos 3
Definición de la investigación 6
Justificación 7
Objetivos 7
Pregunta de investigación 8
Método 8
Capítulo II: Esquema de fundamentos 9
El proceso de diseño de productos 10
Desarrollo sostenible y diseño para el medio ambiente 12
La naturaleza y la biología 13
Evolución unidad y diversidad 18
La naturaleza hacia el diseño e ingeniería 19
Consideraciones para el estudio de sistemas vivientes 19
Métodos y procedimientos 21
Clasificación y jerarquía 23
Teoría en proceso 26
Los principios de la vida del Biomimicry Guild 26
Capítulo III: Biométodo A-P-F 32
Procedimiento del Biométodo A-P-F 36
Etapa 1: Enlistado de elementos 36
Etapa 2: Exploración en bloques interconectados 37 Etapa 3: Generación de la matriz de combinaciones 48
Etapa 4: Creación de híbridos y quimeras. 49
Etapa 5: Evaluación y juicio a través de los principios de la vida 50
Aplicación del Biométodo A-P-F 54
Etapa 1 54
Etapa 2 54
Etapa 3 y 4 57
Etapa 5 60
Capitulo IV: Discusión 65
Capitulo V: Conclusiones 67
Capitulo VI: Recomendaciones 70
Referencias bibliográficas 72
Anexos 76
Sección A
índice de categorías y subcategorías de bloques interconectados 77 Sección B
Fichas de bloques interconectados 81
Sección C
Guía A-111 89
Sección D
Cuestionario de reflexión evaluativa 127
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Hacha para hielo "Piccozza Woodpecker" por Franco Lodato 22
Figura 2. Mapa Biomimético de J. Vincent 23
Figura 3. Círculo Cromático 40
Figura 4. Concepto Rojo y Concepto Azul 59
Figura 5. Concepto Azul con Biométodo y Concepto sin Biométodo 59
INTRODUCCIÓN
CAPITULO I
"Aunque la ingenuidad humana pueda crear varios inventos que, con la ayuda de diversas máquinas que respondan al mismo fin, jamás podrá dejar un legado de invenciones ni más hermosas ni más simples que la manera en que la naturaleza lo hace; porque en sus invenciones, nada se está deseando y nada es superfino, y ella no requiere de contrapesos cuando crea las extremidades apropiadas para el movimiento de los animales. "
- Leonardo Da Vinci (1975, p. 298) -
El diseño de productos es una actividad mediante la cual se condensan diferentes conocimientos, experiencias, habilidades y una serie de procesos mentales que junto con la capacidad de observación logra resolver de una manera creativa los problemas relacionados con la actividad diaria del hombre. Desde el diseño de un asiento hasta la complejidad de un vehículo, el diseñador busca siempre fuentes de inspiración que se convierten en la chispa creativa que activa los mecanismos descritos anteriormente para resolver las cuestiones que involucra el concepto y desarrollo de un producto. Esa inspiración puede ser encontrada en una canción, en un recuerdo, en una historia, en una experiencia del pasado o en un sueño futuro. Sin embargo, se olvida que la naturaleza contiene una inmensa diversidad de formas, colores, texturas, y funciones entre muchas otras características, resultando así "una fuente rica en soluciones a problemas de diseño; la clave radica en observar y extrapolar creativamente" (Vanden 2000) la información biológica.
¿Biónica, biomimética o biomímica?
Aunque en la siguiente sección denominada antecedentes se profundizará en estos términos, se comenzará exponiendo la razón del enfoque de la biomímica en esta investigación.
Básicamente, los tres vocablos contienen el mismo fundamento: tomar soluciones, ideas, principios y conocimientos de la naturaleza para ser aplicados en la solución de los retos de diseño e ingeniería propios del ser humano. Janine Benyus, quien acuñó el tercer término en su libro publicado en 1997 expresa que la "biomímica es la emulación consciente del genio de la vida: innovación inspirada por la naturaleza" (p. 2). Y es aquí donde radica la diferencia de la biomímica contra las otras definiciones; esa emulación consciente hace referencia a
"agradecer" a la naturaleza por ese conocimiento, esa enseñanza, esa guía, a través de la concepción de productos, materiales, innovaciones y tecnologías que luchen por el futuro sostenible del planeta, reuciendo su impacto en el medio ambiente. No sólo se trata de extraer formas, funciones, procesos y comportamientos, sino que esa emulación consciente se logra mediante la imitación y el aprendizaje de la manera en que la naturaleza trabaja, tomando en cuenta que "funciona mediante la energía del sol, utiliza solamente la energía que necesita, ajusta la forma a la función, recicla todo, recompensa la cooperación, cuenta con diversidad, demanda pericia local, controla los excesos desde dentro, rosa el poder de los límites"
(Benyus 1997, p. 7), por mencionar sólo algunos principios de la vida.
"Hoy en día, los diseñadores pueden hacer más para frenar la degradación ambiental que los economistas, los políticos, las empresas, e incluso que los ecologistas" (Fuad-luke 2002, p. 15). Esa destrucción masiva de vida ocasionada por materiales y procesos tóxicos, por desperdicios, por el uso ineficiente de energía, por productos que día a día terminan acumulándose en basureros en vez de estar concebidos para que sus componentes sean reciclados y/o re-usados, puede ser catalizada poco a poco mediante conceptos innovadores y creativos que busquen mejorar el futuro de la Tierra en vez de contaminarla aun más.
Debemos recordar que como seres humanos no estamos exentos a las leyes que rigen la vida, formamos parte de un delicado ciclo al que están ligadas el resto de las criaturas de este planeta, nuestras acciones hacia el medio ambiente son también hechos que nos afectan a nosotros mismos y a nuestro futuro como especie.
Lo que busca esta investigación a través del principio sostenible de la biomímica, es desarrollar un método para el diseño conceptual de productos mediante el cual, además de generar un mayor número de conceptos y alternativas enfocadas hacia reducir la huella que dejan en el medio ambiente, cree consciencia del impacto de las acciones y decisiones tomadas en la concepción de productos.
ANTECEDENTES HISTÓRICOS
"El hombre crea todo lo que configura su entorno artificial" (Ricard 2000, p. 11). Desde la era paleolítica, el hombre primitivo creó los primeros productos -herramientas- mediante la
observación, la imaginación y la imitación de otros seres en la naturaleza. Cabe destacar que
"la capacidad de crear distingue al hombre de los demás seres vivos" (Salinas 2001, p. 20) en el sentido de hacerlo concientemente y no por instinto; y gracias a ello, el hombre prehistórico logró sobrevivir y hacer su vida más fácil con la creación de objetos que solucionaban sus problemas comenzando a dominar su entorno, la naturaleza.
Con el paso del tiempo el hombre fue perdiendo la capacidad de asombro y admiración por el mundo natural conforme se iba alejando del campo, acercándose a las primeras urbes. Sin embargo, existe evidencia que durante el Renacimiento uno de los grandes inventores en la historia del mundo, Leonardo Da Vinci, se basó en la observación de la naturaleza para desarrollar muchos de sus productos; siendo el primer hombre en extrapolar información de la naturaleza para la concepción de ideas y diseño. Para el desarrollo de su máquina voladora, Da Vinci realizó un estudió a fondo de las alas de los murciélagos; aunque su idea nunca fue construida (Vanden 2000).
Después de Da Vinci no fue sino hasta finales del siglo XIX que nuevamente ingenieros y constructores buscaron soluciones en los principios funcionales de la naturaleza.
Alexander Graham Bell observó las hojas plegables de plantas para desarrollar estructuras espaciales reticuladas. El constructor de invernaderos Joseph Paxton analizó las estructuras de las venas en las hojas flotantes del lirio Victoriana Amazónica para erguir en 1851 el Palacio de Cristal en Londres, un edificio efímero de marcos metálicos y enormes paneles de vidrio.
Por otro lado, el arquitecto español Antonio Gaudí estudió estructuras de plantas para la solución de los soportes interiores de sus edificios y fachadas que asemejan hojas, flores y tallos, el sello orgánico distintivo de la época del Art Nouveau (Vanden 2000). Otro ejemplo clásico es el velero del inventor suizo George de Mestral, quien en 1940 tras analizar y estudiar las semillas enredadas en el pelaje de su perro, propuso un sistema de sujeción a través de una analogía con la función de los diminutos ganchos de la semilla que se anclaban en los filamentos del animal.
Sin embargo, de acuerdo con Vanden (2000) no fue sino hasta 1960 cuando surgió el término que describía la actividad de observar a la naturaleza para encontrar soluciones a
problemas de diseño. La biónica nace oficialmente en la Fuerza Aérea de los Estados Unidos definida por el mayor Jack E. Steele como la "ciencia de encrucijada que agrupa a biólogos, físicos, ingenieros y matemáticos, con la intención de aplicar el conocimiento de los sistemas vivientes en la resolución de problemas técnicos" (Vanden 2000, p.12). Mediante la biónica, se estudió la manera en que algunos animales se comunicaban debajo del agua o en el aire para desarrollar el sonar y el radar, la aerodinámica e hidrodinámica de aves y peces para la forma exterior de los aviones, etc. En 1969 se manifestó en una publicación científica el término biomimética, concebido en el mismo país por el Dr. Otto Schmitt definido como "el acercamiento a los problemas de la ciencia biológica utilizando la teoría y tecnología de las ciencias de la física" (Vincent 2006, p. 1); sin embargo no fue sino hasta en 1974 cuando apareció por vez primera en el Diccionario Webster definiéndose como "el estudio de la formación, estructura, función de sustancias y materiales producidos biológicamente y de mecanismos y procesos biológicos, especialmente con el propósito de sintetizar productos similares mediante mecanismos artificiales que imitan los naturales" (Harkness 2001).
Después de varios años, ante la alarmante degradación constante del medio ambiente, Janine Benyus publica un libro en 1997 que cambiaría el sentido de los términos expuestos anteriormente. Al igual que la biónica y la biomimética, la biomímica además de estudiar los modelos, procesos y diseños de la naturaleza para resolver problemas; sin embargo, "utiliza un estándar ecológico para juzgar lo correcto de nuestras innovaciones; después de 3,800 millones de años de evolución, la naturaleza ha aprendido que funciona, qué es apropiado y qué dura" (Benyus 1997). Para Benyus, la biomímica es una nueva manera de ver y valorar a la naturaleza: como modelo, medida y mentor; introduce una era basada no en lo que podemos extraer del mundo natural sino lo que podemos aprender de él.
Gracias a ese nuevo enfoque de no sólo tomar a la naturaleza como fuente de inspiración, se han creado centros de investigación tanto en institutos educativos como en empresas para la aplicación y desarrollo de la biomímica hacia un futuro sostenible.
DEFINICIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Ante la constante necesidad de actualización y de búsqueda de inspiración requerida por los diseñadores industriales para desarrollar nuevos y mejores conceptos de productos, la presente investigación basándose en el principio de la biomímica -tomar a la naturaleza no nada más como modelo sino como medida y mentor- pretende crear un método que utilice a la diversidad de la vida como herramienta creativa y fuente de inspiración para el diseño conceptual de productos.
Dicho método, al que a partir de este momento se hará referencia como Biométodo A- P-F debido a que tomará inspiración de la vida, podrá ser aplicado como herramienta auxiliar en la fase creativa o conceptual de cualquier proceso de diseño de producto. Funcionará a manera de un primer acercamiento del diseñador al mundo de la biología a través de una serie de pasos y consideraciones que lo guiarán en esta aplicación de la biomímica. Una vez obtenidos, los conceptos se juzgarán mediante los principios de la vida a manera de reflexión sobre su posible impacto en el medio ambiente, creando conciencia en sobre la importancia de pensar no sólo en el usuario para el que está destinado el producto. El biométodo contará con tres grandes bloques interconectados denominados forma, función y comportamiento (vistos a través del diseño), donde se encontrarán distribuidas las diferentes características de la biodiversidad (Ej. la forma esférica de un armadillo, la función plegable de una hoja o el comportamiento de advertencia de una serpiente de cascabel), cualidades útiles para extrapolar información y crear así analogías para la solución de los conceptos de producto a diseñar.
Las siglas A-P-F significan Animalia, Plántete, Fungí, los nombres en latín para tres de los reinos de la vida: el reino animal, el reino de las plantas y el reino de los hongos respectivamente. Para acceder a ellos a través del biométodo se crearán tres guías denominadas A-l 11, P-l 11 y F-l 11. Son tres bases de datos con información de 111 especies claves de cada reino donde habrá una breve descripción de la criatura. Sin embargo, cabe aclarar que por cuestiones de tiempo, sólo se completará la Guía A-l 11 para esta investigación.
JUSTIFICACIÓN
La inquietud por desarrollar el biométodo surge a raíz de la dificultad de acercarse a la naturaleza siendo diseñador industrial y sin contar con la formación de un biólogo. A pesar de que existen distintos métodos relacionados con la biomímica, biónica o biomimética, se encuentran bastante generalizados desde mi punto de vista. Expresan la manera de cómo vincular la naturaleza al diseño en general, pero aún falta esa guía de cómo y dónde buscar o un primer acercamiento; lo que se pretende desarrollar con el biométodo a través de las especies seleccionadas y distribuidas entre los bloques interconectados, independientemente de que se profundice más en algunas de ellas como podrían sugerirlos los métodos actuales.
El biométodo propone crear quimeras, híbridos, tomar lo mejor de distintas criaturas. Esta investigación va dirigida a los diseñadores industriales, para que mediante el biométodo puedan comprender lo valiosa y rica que es la naturaleza en su diversidad de formas, funciones y comportamientos que pueden ser aplicados en la creación de conceptos creativos de diseño; y que además aquellos conceptos seleccionados tomen en cuenta el impacto que tendrán en los ecosistemas y en el medio ambiente.
OBJETIVOS
Mediante esta investigación se busca crear un método que utilice el principio de la biomímica para desarrollar diversos conceptos de productos, más creativos e innovadores, basados en la exploración y extrapolación de información biológica.
Como objetivos particulares se plantean los siguientes:
• Recopilar información referente a la biomímica.
• Configurar los bloques interdependientes: forma, función, comportamiento.
• Orientar hacia el diseño de productos los principios de la vida del Biomimicry Guild - instituto fundado por Janine Benyus y Dayna Baumeister, PhD-.
• Establecer la Guía del reino animal A-111.
• Crear conciencia en el diseñador sobre la importancia y el valor de la naturaleza; no nada más como fuente de inspiración, sino en la fragilidad de su equilibrio y la interdependencia como especie hacia ella.
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿Cómo puede ser orientada la biomímica para crear un método de diseño conceptual de productos?
MÉTODO
Primeramente se hará una investigación sobre los conceptos de la biomímica y sobre los aspectos de la biología que servirán como base para facilitar la comprensión y la aplicación del Biométodo A-P-F tanto en la biblioteca digital del ITESM, en la biblioteca del ITESM Campus Monterrey, colección propia, como en la Internet. Posteriomente se revisarán metodologías de diseño de productos al igual que los métodos y procedimientos existentes que relacionen a la naturaleza con el diseño y la ingeniería. Por otro lado se intentará asistir a cursos relacionados con la bionica, biomimética o biomímica. Se generará una base de datos con 111 especies del reino animal como resultado de una búsqueda en libros especializados y en bases de datos virtuales. Una vez contando con la información estructurada se desarrollará el nuevo método. Finalmente se ejemplificará el uso del Biométodo A-P-F con el desarrollo de un concepto de producto. Se realizarán las conclusiones y la presentación de resultados para comprobar la aportación de conocimientos.
ESQUEMA DE FUNDAMENTOS
CAPÍTULO II
"Los métodos de diseño son todos y cada uno de los procedimientos, técnicas, ayudas o herramientas para diseñar. Representan un número de clases distintas de actividades que el diseñador utiliza y combina en un proceso general de diseño".
-Nigel Cross (1999, p.43) -
El esquema de fundamentos de este trabajo se desarrolló a través de cuatro apartados:
- El proceso de diseño de productos.
La naturaleza y la biología.
- La naturaleza hacia el diseño e ingeniería.
- Los principios de la vida del Biomimicry Guild.
Mismos que se presentan a continuación.
EL PROCESO DE DISEÑO DE PRODUCTOS
Se comenzará con la aclaración de que el diseño de un producto o diseño industrial es sólo una parte de un proceso interdisciplinario denominado desarrollo de producto donde intervienen tanto procesos administrativos y de mercadotecnia como de manufactura y de diversas ramas de la ingeniería entre otros. De acuerdo con Ulrich y Eppinger (2000, p. 9) en el proceso de desarrollo de producto intervienen distintas fases: "planeación, desarrollo conceptual, diseño a nivel sistema, diseño a detalle, prueba y refinamiento, y la rampa de producción".
Para Bürdek (1999, p. 117) el diseño es una actividad que se relaciona con las nociones de creatividad, fantasía, inventiva e innovación técnica; todo objeto de diseño se ha de entender como resultado de un proceso de desarrollo, cuyo rumbo está marcado por diversas condiciones -no sólo creativas- , así como por decisiones. Por otro lado, la Sociedad Americana de Diseñadores Industriales (IDSA por sus siglas en inglés) define al diseño industrial como el servicio profesional de crear y desarrollar conceptos y especificaciones que optimizan la función, el valor y la apariencia de productos y sistemas para el beneficio mutuo del usuario y el manufacturero (Ulrich y Eppinger 2000, p. 212). Ese servicio de diseño
puede estar presente como departamento dentro de una empresa, ofrecido por una firma o buró de consultoría, o bien por un diseñador que preste sus servicios por su cuenta.
Ulrich y Eppinger (2000, p. 219-220) exponen que el proceso de diseño industrial puede estar consistido por las siguientes etapas :
1. La investigación de las necesidades del consumidor.
2. Conceptualización.
3. Refinamiento preliminar.
4. Refinamiento adicional y selección del concepto final.
5. Planos técnicos
6. Coordinación con ingeniería, manufactura y ventas.
Es en esa etapa de conceptualización es donde el diseñador implementa los procesos mentales relacionados con la creatividad y la experiencia propia, donde busca fuentes de inspiración basándose en una serie de restricciones, elementos, requerimientos y características que tendrá el producto. La habilidad y pericia del diseñador consistirá en saber conjugar sus ideas para crear un número de conceptos que sean candidatos a la solución del problema o reto de diseño. Cabe mencionar que aquellas ideas se encontrarán influenciadas por "las transformaciones sociales y culturales, el contexto histórico y las limitaciones de la técnica y la producción, [...] los requisitos ergonómicos, sociales o ecológicos, [...] los intereses económicos o políticos, o las aspiraciones artísticas" (Bürdek 1999, p. 117).
Aunque no sólo mediante bosquejos y/o modelos tridimensionales, un concepto de producto es una descripción breve de la manera en que el producto va a satisfacer las necesidades del consumidor; arroja una noción aproximada de la tecnología, los principios funcionales y la forma que lo constituirán. "La generación de conceptos no representa un costo alto y puede ser desarrollada relativamente en corto tiempo comparada con el resto del proceso de desarrollo del producto" (Ulrich y Eppinger 2000, p. 108). El Biométodo A-P-F entra en esta fase de conceptualización como herramienta creativa, de inspiración y de
1 Traducidas tal cual del texto original en inglés.
exploración de posibilidades basándose en la diversidad de formas y funciones encontradas en la biodiversidad.
Desarrollo sostenible y diseño para el medio ambiente.
Siendo uno de los objetivos de esta investigación el crear conciencia en el diseñador sobre la importancia y el valor de la naturaleza; se expondrán a continuación dos conceptos que son fuente de inspiración para guiar los resultados que se obtendrán al utilizar el Biométodo A-P-F hacia un enfoque en común: la lucha por remendar el constante daño del planeta.
En 1967 durante la Conferencia Intergubernamental de la UNESCO para el Uso y Conservación Racional de la Biosfera se propuso por primera vez el concepto de desarrollo ecológicamente sostenible (Fuad-luke 2002, p. 8). Sin embargo, su definición como "un desarrollo que satisfaga las necesidades del presente sin poner en peligro la capacidad de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades" fue empleada por primera vez en 1987 en la Comisión Mundial del Medio Ambiente de la ONU según el Centro de Información en-línea de las Naciones Unidas.
El Biométodo A-P-F considera sólo el componente ambiental en el marco del desarrollo sostenible. Es importante resaltar este concepto debido a que el resultado de las creaciones e ideas concebidas de un diseñador industrial tendrán cierto impacto en el medio ambiente, que por lo general es negativo y devastador. En él está el papel y el reto de aminorar esas consecuencias negativas mediante propuestas que tomen en cuenta el ciclo de vida completo del producto, hacia un enfoque no nada más de re-uso o reciclaje de sus componentes y materiales, sino de su transportación, embalaje y proceso de manufactura involucrando así a ingenieros y a quienes forman parte del proceso de desarrollo del producto a formar parte de esa lucha por un futuro sostenible. Si el diseñador logra crear un buen concepto tomando en cuenta lo expuesto anteriormente, y lo sabe comunicar y vender al resto del equipo, creará debate entre el equipo y habrá dado un gran paso, entrando en el campo del diseño por el medio ambiente2. "Este reto como todos, constituye una exigencia y al mismo tiempo frece una oportunidad: la de enfocar el debate hacia esquemas de producción y
2
También conocido como eco-diseño o diseño verde.
consumo más sostenibles" (Fuad-luke 2002, p. 8). Para dar una idea aproximada de la importancia de las decisiones del diseñador de producto, "el Consejo Nacional de Investigación de EEUU [National Research Council] estima que el 70 por ciento o más del costo del desarrollo de un producto, manufactura y uso son determinados durante la etapa inicial de diseño" (Kurk y McNamara 2006, p.3).
Así, el diseño para el medio ambiente es un camino para diferenciar los productos mediante la suma o la integración de un diseño natural3 (Kurk y McNamara 2006, p.3); un nicho para involucrar el concepto y principio de biomímica propuesto por Benyus, la base del Biométodo A-P-F. La integración del diseño para le medio ambiente en el desarrollo de productos es una tendencia emergente, esencial para manufactureros que desean distinguirse por si mismos en el mercado global mediante la excelencia en el diseño; además, con esas características de reducción del impacto ambiental durante el ciclo de vida de sus productos, ocasionan esa distinción que buscan como empresa socialmente responsable, les genera ahorros significativos en costos y energía facilitando el proceso de manufactura mediante la reducción de desechos y la reutilización de componentes (Kurk y McNamara 2006, p.3).
Por último, para cerrar esta sección a manera de reflexión, habrá que recordar que
"cada uno de los millones de productos que empleamos para <mejorar> la calidad de nuestras vidas produce un impacto negativo en el medio ambiente. Algunos de ellos repercuten en escasa medida, pero otros consumen recursos finitos en grandes cantidades (Fuad-Luke 2002, p.8). ¿De quién o quiénes fue la idea de concebir ese producto? ¿Qué se puede hacer como diseñador industrial para cambiar eso? ¿Cuántos productos banales, ineficientes e inútiles, que ni siquiera se utilizan existen a nuestro alrededor esperando ser desechados? "Si observamos con detenimiento, encontraremos que todos nuestros inventos han aparecido en la naturaleza"
(Benyus 1997, p. 6); la diferencia radica en la manera en que ella realiza la manufactura de esos inventos, no genera despedicios, no se daña a sí misma.
LA NATURALEZA Y LA BIOLOGÍA
Un diseño que procure reducir su impacto en el medio ambiente.
A continuación se explicarán una serie de conceptos esenciales para comprender los temas de la biología que serán de utilidad en el uso del Biométodo A-P-F.
De acuerdo con el diccionario de la Real Academia de la Lengua Española, la naturaleza se define como el conjunto, orden y disposición de todo lo que compone el universo. Está constituida por elementos, fuerzas, leyes y principios que rigen tanto a cada una de las cosas que nos rodean como a nosotros mismos. Puede ser abordada desde distintos campos y ciencias, como la química, la física, la geología y la biología -la cual es de particular interés para esta investigación- entre otros.
Además del concepto universal que define a la biología como el estudio de la vida, Campbell, Reece y Mitchell (1999, p.l) exponen que ésta se encuentra enraizada en el espíritu humano -por ejemplo, la gente cría mascotas, cultiva plantas, visita zoológicos y reservas naturales- siendo una extensión científica de una tendencia del hombre por sentirse conectado y curioso sobre toda forma de vida, una ciencia para mentes aventureras que nos lleva personalmente o indirectamente hacia selvas, desiertos, mares y otros entornos donde una variedad de formas de vida y sus alrededores físicos se encuentran entretejidos en complejas redes llamadas ecosistemas.
De los distintos campos de la biología, los que son de particular interés para el Biométodo A-P-F son: la zoología, estudio de animales; la botánica, estudio de plantas; la micología, estudio de los hongos; y áreas auxiliares como la anatomía, estudio de la estructura, situación y relaciones de las diferentes partes del cuerpo de los animales o de las plantas; la ecología, que estudia la relación de los seres vivos entre sí y con su entorno; y la taxonomía, que trata los principios, métodos y fines de clasificación para la ordenación jerarquizada y sistemática, con sus nombres, de los grupos de animales y vegetales.
La diversidad es el sello de la vida; actualmente alrededor de 1.5 millones de especies han sido identificadas y nombradas: más de 260,000 plantas, al menos 50 000 vertebrados y más de 750 000 insectos. Cada año son identificadas miles de especies nuevas, y un estimado total de la diversidad de la vida fluctúa entre alrededor de 5 millones y 100 millones de
especies (Campbell, Reece, Mitchell 1999 p. 9). Existiendo tanta pluralidad de vida, los biólogos las han ido clasificando y agrupando según ciertas características que tienen en común.
"Tradicionalmente las especies se definen como grupos de organismos vivientes que comparten un conjunto de características y que son capaces de aparearse en estado salvaje o natural" (Burnie 2003, p. 18). El esquema de clasificación utilizado actualmente su nombramiento fue creado por el botánico sueco Carolus Linnaeus (1707-1778) en el siglo XVIII; quien mediante vocablos latinos formó designaciones compuestas que asemejan al apellido (familia a la que pertenece) y nombre (individuo) de una persona. La primera palabra del nombre científico de un organismo incluye el grupo de especies emparentadas, llamado género mientras que la segunda identifica una especie en particular (Burnie 1991, p.24). Por ejemplo, Equus burchelli, que es el nombre científico de la Cebra de Burchell indica que pertenece al género de los équidos -caballos, asnos y cebras.
El diseñador interesado en entrar a la esfera de la biología deberá estar familiarizado con algunos términos4, ya sea para profundizar en alguna especie o tema consultando material especializado o mediante la entrevista con algún científico. Gracias a Linnaeus con su clasificación universal y a la taxonomía, científicos de diversos países pueden comunicarse y ubicar especies sin necesidad de traducir nombres comunes al lenguaje nativo. Por eso razón es de gran importancia exponer al diseñador ante los principales grupos taxonómicos o niveles dentro de una jerarquía utilizados hoy en día, y para comprender al mismo tiempo sus definiciones se ejemplificarán con la especie del tigre (Burnie 2003, p. 18).
REINO
Un reino es una división general que contiene organismos que operan de formas básicamente similares.
FILUM
Un filum es una subdivisión mayor de un reino, contiene una o más clase y sus subgrupos.
CLASE
Una clase es una subdivisión mayor de un filum,
ANIMALIA
El reino Animalia incluye organismos multicelulares que obtienen su energía al ingerir alimentos. La mayor parte de los animales tiene nervios y músculos, y son móviles.
CHORDATA
El filum Chordata incluye animales con un bastoncillo de refuerzo o notocorda que corre a lo largo de su cuerpo durante toda su vida.
MAMMALIA
La clase Mammalia incluye cordados que son de sangre caliente, tienen
' Se recomienda consultar el glosario de un libro de biología.
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contiene una o más órdenes y subgrupos.
ORDEN
Un orden es una subdivisión de una clase, contiene una o más familias y sus subgrupos.
FAMILIA
Una familia es una subdivisión de un orden, contiene uno o más géneros y sus subgrupos.
GENERO
Un género es una subdivisión de una familia, contiene una o más especies y sus subgrupos.
ESPECIE
Una especie es un grupo de individuos similares capaces de cruzarse en estado natural.
pelo y amamantan a sus crías. La mayoría de ellos da luz crías vivas.
CARNÍVORA
El orden Carnívora incluye mamíferos que tienen dientes especializados para morder y romper. Muchos de ellos, incluido el tigre, viven principalmente de carne.
FELIDAE
La familia Felidae incluye carnívoros con cráneos cortos y mandíbulas bien desarrolladas. En la mayoría de los casos las mandíbulas son retráctiles.
PANTHERA
El género Panthera incluye a los gatos grandes que tienen una laringe especializada con ligamentos elásticos. A diferencia de los demás gatos, ellos pueden rugir y ronronear.
PANTHERA TIGRIS
El tigre es el único miembro del género Panthera que tiene una piel a rayas cuando es adulto. Hay diversas variedades o subespecies.
Cabe aclarar que Burnie (2003, p. 18) declara que para muchos otros animales, como insectos o serpientes, la jerarquía se vería diferente en el sentido de que tendría uno o más niveles adicionales debido a que los animales no siempre coinciden de manera pura en las categorías que los científicos diseñan y se deben crear niveles intermedios, como superclase o subórdenes, para acomodar ciertos grupos.
Tal como se había mencionado en el capítulo anterior de esta investigación, las siglas A-P-F del Biométodo hacen referencia a tres de los Reinos de la vida o dominios en los que los biólogos han clasificado a los organismos5. Las criaturas que pertenecen a cada reino son semejantes tanto en sus formas básicas como en su composición celular o en el modo de adquirir energía. Los cinco reinos de la vida los comprenden los animales, plantas, hongos, protistas y moneras (Burnie 2003, p. 14). Sin embargo existe un sistema de clasificación propuesto recientemente con el que quizás se encuentre el diseñador a través de su investigación en la ciencia de la vida. Dicho sistema propone "tres dominios o superreinos:
Arqueobacterias, Eubacterias y Eucariotas. El primero y el segundo de éstos reflejan diferencias químicas y físicas entre las bacterias, mientras el tercero contiene los organismos vivientes que, a diferencia de las bacterias, tienen células complejas: protistas, hongos, plantas
' Durante la explicación del Biométodo A-P-F se utilizarán los términos criatura, especie y organismo como sinónimos.
y animales" (Burnie 2003, p. 14). Pero para no confundir al diseñador, el Biométodo se apega a la clasificación tradicional.
Aunque sólo se trabajará con tres de los cinco reinos, conviene hacer referencia a todos mediante una breve descripción que Burnie (2003, p. 14) hace de cada uno:
- Reino Animalia: Animales, organismos multicelulares que obtienen energía por la ingesta de alimentos. Son capaces de mover al menos algunas de sus partes y muchos pueden trasladarse de un lugar a otro.
- Reino Plantae: Plantas, organismos multicelulares que crecen al aprovechar la energía de la luz mediante un proceso llamado fotosíntesis. Usan esta energía para formar materia orgánica a partir de materiales simples y crean la mayor parte del alimento del cual dependen los animales.
Reino Fungí: Hongos, la mayoría multicelulares, obtienen energía de materia orgánica que no ingieren, sino descomponen externamente usando filamentos microscópicos que esparce sobre su alimento. Muchos de ellos son demasiado pequeños para verlos a simple vista, pero algunos forman grandes órganos productores de esporas.
- Reino Protista: Protistas, organismos unicelulares que habitualmente viven en el agua o en hábitats con humedad permanente. Sus células son más grandes y complejas que las de las bacterias. Algunos protistas se comportan como las plantas y obtienen su energía de la luz del Sol; otros, conocidos como protozoos, se parecen más a los animales y adquieren su energía por la ingesta de alimento.
Reino Monera: Moneranos o bacterias son los organismos vivientes independientes más simples. Sus células son procarióticas, lo cual significa que carecen de organelos, esto es, son las células más complejas con estructuras especializadas usadas para realizar diferentes tareas. Las bacterias obtienen energía de diversas fuentes, entre las que se incluye materia orgánica e inorgánica, y la luz solar.
En el capítulo introductorio, se habló sobre las Guías A-P-F que contienen la información biológica, y se hizo la aclaración que por efecto de tiempo, este documento solo presentaría la Guía A-lll correspondiente al reino Animalia, donde se podrá encontrar información más detallada sobre especies de dicho reino y un diagrama de los principales grupos taxonómicos que lo comprenden. La Guía A-lll se localiza en la sección C de anexos.
Evolución, unidad y diversidad
Para concluir esta sección, se hablará sobre la razón de la diversidad de la vida: la evolución.
En el apartado anterior se explicó la manera en que la biología a través de la taxonomía clasifica mediante grupos jerarquizados la gran biodiversidad. Sin embargo, dentro de esa gran pluralidad existen rasgos de unidad que comparten los organismos entre sí a distintos niveles estructurales6. Por ejemplo, tanto un organismo unicelular como las células que componen el tracto respiratorio del ser humano poseen cilios -filamentos de locomoción que en el primer caso ayudan a la célula a desplazarse en un líquido mientras que en el hombre funcionan en conjunto para mantener limpios los pulmones desplazando el moco hacia la garganta (Campbell, Reece, Mitchell 1999, p. 10).
La diversidad se logra a través de la evolución, y hablar de ello involucra citar el trabajo de Darwin. Para él, la vida evoluciona a través de un mecanismo de éxito reproductivo diferencial, inferido mediante la conexión de dos observaciones:
1) "Variación individual. Los individuos en una población de cualquier especie varían en distintos rasgos heredables.
2) Lucha por la supervivencia. Cualquier población de una especie tiene el potencial de producir muchas más crías que aquellas que el entorno puede sustentar con comida, espacio y otros recursos. Esta sobreproducción crea una inevitable lucha por existir entre la variante de los miembros de una población.
Inferencia: Éxito reproductivo diferencial. Aquellos individuos con los rasgos heredados mejor adaptados al entorno local generalmente dejan un gran número desproporcionado de crías sobrevivientes, fértiles. Este éxito reproductivo diferencial de ciertos individuos sobre otros significa que ciertos rasgos heredables -aquellos portados por los individuos mejor
1 Moléculas -> organelos -> células -> tejidos -> órganos -> sistemas -> organismo
adaptados- son más comunes de aparecer en cada nueva generación" (Campbell, Reece y Mitchell 1999, pp. 12-13).
"Metafóricamente puede decirse que la selección natural está buscando cada día y cada hora por todo el mundo las más ligeras variaciones; rechazando las que son malas;
conservando y sumando las que son buenas, trabajando silenciosa e insaciablemente, cuando quiera y dondequiera que se ofrece la oportunidad, por el perfeccionamiento de cada ser viviente en relación con sus condiciones orgánicas e inorgánicas de vida" (Darwin 1997, p.
178).
LA NATURALEZA HACIA EL DISEÑO E INGENIERÍA
Tal como se había expuesto en el primer capítulo, la biónica, biomimética y la biomímica consisten en abstraer información y conocimientos de los sistemas y organismos de la naturaleza para la solución de problemas que enfrenta el hombre. Acercar la biología al diseño y la ingeniería no ha sido una tarea fácil. A continuación se hace una breve presentación del esfuerzo de distintos autores por establecer un puente entre ambas disciplinas; desde una serie de consideraciones iniciales para acercarse en primera instancia a encontrar soluciones en la naturaleza y métodos sugeridos, hasta clasificaciones y jerarquía de la biónica, biomimética y biomímica.
Consideraciones para el estudio de sistemas vivientes
Tanto Ripley, Buechner como Offner ofrecen una serie de recomendaciones sobre áreas de la naturaleza dónde pueden encontrarse fuentes de inspiración:
En 1967, Ripley y Buechner, citados tal cual por Vanden (2000 p. 150) advierten los siguientes puntos de vista como análisis formal de un sistema de la naturaleza:
• Los componentes del sistema: partículas subatómicas, células, órganos, etc.
• La estructura y morfología: la organización de los "componentes" (al tratarse de una entidad), la organización social (sistema) entre individuos de una especie, entre diferentes especies.
• Funciones y procesos: fisiología del sistema, incluyendo sistemas de regulación en organismos vivientes, a cualquier nivel de organización.
• Distribución del tiempo, cambios en el sistema a través del tiempo, en los individuos así como en la especie.
• Distribución espacial: zoogeográfica, fitogeográfica7, etc.
• Relación con el medio ambiente: influencia del medio sobre el sistema y viceversa.
• Clasificación: taxonomía, clasificación de ecosistemas, etc.
Años más tarde, en 1974 el Dr. David Offner, citado tal cual por Vanden (2000, pp. 149- 151) afirma que la obtención de datos más formales puede ser efectuada y posteriormente clasificada con base en el esquema definido por las grandes funciones, aquellas que son comunes en la mayoría de los organismos y los sistemas naturales:
• Protección y estructura.
• Intercambios con el medio.
• Crecimiento y desarrollo.
• Locomoción.
• Control y coordinación.
• Comunicación.
• Reproducción.
Sin embargo, Vanden citando a Offner (2000, p. 151) aclara que no es un proceso lineal, dando pie a la especulación y la experimentación con modelos creativos, propuestas y posibles aplicaciones al traducir el tema o los elementos que presentan el mayor interés a un lenguaje técnico. También menciona tal cual, una clasificación de los organismos y sistemas derivada de las características básicas de su medio ambiente operativo:
o In situ: "objetos" estáticos o restringidos a un medio reducido, como los vegetales.
o Agua.
o Tierra.
' Distribución geográfica de las plantas.
o Sistemas, donde establece un esquema complementario de categorías funcionales para los temas de estudio, facilitando así el establecimiento de analogías:
• Sistemas de repartición de material -problemas estructurales, distribución de material intentando optimizar la repartición de cargas-,
• Sistemas de transferencia de información -sensores, detectores, mejoría o extensión de los sentidos humanos-.
• Sistemas de control -problemas de organización, coordinación, sincronización, etc).
• Sistemas de transferencia de energía -transformación de un tipo de energía a otro, eficiencia energética, etcétera-.
Métodos y procedimientoso
A pesar de haber sido creados en distintos años y que algunos estén más enfocados al área o disciplina de quien lo concibió; los métodos propuestos por Yeang en 1974 (Vanden 2000, pp.
152-153), Vanden en 2000 (p. 148), Vakili y Shu en 2001 (pp. 2-4), y Égido en en el marco de su curso denominado Biodiseño -impartido en la Universidad Nacional Autónoma de México en noviembre de 2005; coinciden en los siguientes aspectos:
• Selección de un sistema biológico cuyas funciones coincidan con elementos del problema de diseño o ingeniería.
• Estudio y análisis del sistema biológico extrapolando información y estableciendo analogías entre él y el objeto de diseño o ingeniería.
• Implementación de los resultados.
También en 2005, el diseñador industrial Franco Lodato (p. 59) publica un método orientado a la integración del biodiseño, dividiéndolo en cuatro etapas:
1. Seleccionar características de un organismo viviente que excedan capacidades tecnológicas actuales.
2. Derivar los principios y procesos responsables de su superioridad.
! Los pasos de los métodos son citados tal cual aparecen en las fuentes.
3. Desarrollar modelos y métodos que describa los sistemas biológicos en términos útiles para los diseñadores.
4. Demostrar la vialidad de traducir este conocimiento en herramientas dependientes y eficientes.
Hacha para hielo "Piccozza Woodpecker'' por Franco Lodato
Figura 1
Se abrirá un paréntesis aprovechando la exposición del método de Lodato para mostrar un producto diseñado por él mediante la aplicación de la biónica (ver figura 1). "Esta hacha consiste en un centro interno de titanio, en el cual es insertado un filo ajustable de aluminio.
Ambas partes son unidas por una bisagra inspirada en las dos valvas de un molusco. Atención especial fue dedicada a la forma del mango, cuya figura es curva en lugar de recta, de la misma manera en que el cuerpo del pájaro carpintero es curvo en vez de recto. Esto mejora la eficiencia del hachazo. La herramienta también es ligera a manera de conservar la energía del usuario " (Lodato 2005, p. 60). La razón por la cual Lodato escogió al pájaro carpintero como modelo biológico se debe al hecho de poseer una excelente aptitud para cincelar la madera de un árbol, logrando 25 golpes por segundo con una fuerza de 25km/mm2. El animal se encuentra especialmente diseñado para realizar ese movimiento. Al apoyarse sobre su cola a manera de resorte toma ventaja de su centro de masa y de la configuración de su esqueleto para absorber estrés considerable al realizar los impactos (2005, p.60). El hacha es fabricada por la compañía italiana CAMP, dedicada a la manufactura de equipo deportivo.
Traducido del inglés tal cual aparece en la fuente.
En marzo de 2006, en el curso Biomimicry and Design [biomímica y diseño] -impartido en Costa Rica durante una semana- Janine Benyus y la Dra. Dayna Baumeister del Biomimicry Guild10 expusieron el método para orientar la biomímica al diseño, definiéndolo como un proceso en espiral que cuenta con las siguientes fases:
1. Identificar -desarrollar un sumario del reto a diseñar.
2. Traducir -traducir el sumario de diseño en términos biológicos.
3. Descubrir -descubrir modelos biológicos que cumplan con el sumario de diseño.
4. Emular -desarrollar soluciones basadas en los modelos biológicos 5. Evaluar -revisar las soluciones contra los principios de la vida.
6. Identificar -desarrollar un sumario de diseño basado en el reto previamente analizado.
Clasificación y jerarquía11
A pesar de que la biónica, la biomimética y la biomímica tienen el mismo trasfondo, han sido clasificadas de diferente manera según los siguientes autores:
El Dr. Julián Vincent, del Centro de Biomimética y Tecnologías Naturales de la Universidad de Bath en el Reino Unido jerarquiza en niveles a la biomímica de la siguiente manera (ver figura 2):
Mapa Biomimético de J. Vincent
B:OLOGÍA INGENIERÍA
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\ / ,
l'-'ecár;:a I
li-sp-acó" 1
Figura 2
Gremio de biomímica, perteneciente al Instituto de Biomímica en Montana de Benyus y Baumeister.
11 Las clasificaciones han sido traducidas del ingles tal cual aparecen en el texto original.
De acuerdo con Vincent, entre más abajo se localice la transferencia de información biológica, hacia el nivel de inspiración, más fuerte será el vínculo y el acercamiento a la ingeniería, donde tanto la mecánica como la física dan pie a optimizaciones e innovaciones tecnológicas. Esta es una clasificación más enfocada a la ingeniería y al desarrollo de materiales.
Por otro lado, Lodato (2005, p.58) clasifica a la biónica bajo cinco categorías principales:
1. Mímica total: un objeto o material o estructura química que es indistinguible del producto natural. Ej. los primeros intentos de construir máquinas voladoras.
2. Mímica parcial: una versión modificada del producto natural. Ej. madera artificial.
3. Analogía no biológica, mímica funcional. Ej. el uso de superficies de sustentación en los aviones modernos.
4. Abstracción: el uso de mecanismo aislado. Ej. el refuerzo de fibras de compuestos.
5. Inspiración: utilizado como mecanismo de acción para la creatividad. Ej. el diseño del Palacio de Cristal en Londres, inspirado por un lirio acuático.
Es interesante notar la coincidencia de cuatro de estás categorías con los niveles de Vincent. Observando las dos propuestas, se puede inferir que la inspiración es la mejor vía para la innovación y la creatividad.
Tal como se había expuesto en la introducción de esta investigación, Benyus (1997) a través de tres apartados explica y clasifica la biomímica tomando en cuenta a la naturaleza como:
1. Modelo: imitando o tomando inspiración de su enorme biodiversidad.
2. Medida: tras 3.8 billones de años de evolución, se ha aprendido qué funciona, qué es apropiado, qué dura; las fallas son fósiles.
3. Mentor: dónde no nada más se extrae conocimiento o soluciones; se valora y se aprende de ella, se toman acciones y enfoques hacia la cuestión ambiental del desarrollo sostenible.
Y la última clasificación presentada en esta sección es una propuesta hecha por Lidwell, Holden & Butler (2003, p. 132) para definir la mímica12 en términos de diseño13: donde se refiere a la copia de propiedades de objetos familiares, organismos, o entornos para mejorar la usabilidad, preferencia, gusto o funcionalidad de cualquier objeto. Los autores hablan sobre tres tipos de mímica en el diseño:
1. Mímica de apariencia: hacer que un diseño se parezca a algo más. Al imitar los aspectos de apariencia de un objeto familiar, el diseño implica (por su apariencia familiar) la forma en que funcionará o pueda ser utilizado. Ej. el icono de bote de basura en la pantalla de escritorio de Windows.
2. Mímica de comportamiento: hacer que un diseño actúe como algo más. Ej. el famoso perro robot Aibo de Sony. De acuerdo con los autores este tipo de mímica útil para mejorar la preferencia y el gusto; sin embargo, debe ser utilizada con precaución al imitar comportamientos complejos. Por ejemplo, al imitar el comportamiento de una sonrisa, se provocan respuestas positivas, pero pudiera dar la impresión de ser artificial o ser engañosa si es inconsistente con otras señales. Ej. una muñeca que sonríe al ser tocada, pero que también sonríe al recibir un golpe.
3. Mímica de función: hacer que un diseño trabaje como algo más. Es útil para resolver problemas mecánicos y estructurales. Ej. la imitación del teclado de una calculadora en el teclado de un teléfono. Mediante la mímica de soluciones existentes y analogías de diseño un progreso rápido y significante puede ser logrado. Sin embargo, este tipo de mímica deberá ser utilizada con cautela ya que quizás los principios físicos que rigen la función no puedan ser transferidos de un contexto a otro o de una escala a otra. Ej. los primeros intentos por volar del hombre mediante el movimiento de "alas".
Aunque esta última clasificación no se encuentra bajo el esquema de la biónica, biomímica o biomimética, se ha considerado de gran importancia para el desarrollo del Biométodo A-P-F. En el siguiente capítulo se entrará más en detalle.
12 Nótese que no se refiere la biomímica, biónica o biomimética.
Principalmente enfocados hacia la usabilidad, una rama de la ergonomía que mide la efectividad, eficacia y satisfacción del usuario al relacionarse con un producto.
Teoría en proceso
Cabe mencionar que aunque no existe ni se ha desarrollado en sí una teoría general para la biomimética. Sin embargo, el Dr. Julián Vincent y su equipo de colaboradores del Centro de Biomimética y Tecnologías Naturales de la Universidad de Bath en el Reino Unido, están trabajando en el establecimiento de un primer acercamiento a una teoría sobre biomimética a través de un marco lógico utilizando el modelo ruso de la Teoría de la Solución de Problemas de Inventiva (TRIZ). TRIZ es una colección de herramientas y técnicas que aseguran una definición precisa de un problema a un nivel funcional mediante la provisión de indicadores o contradicciones que impiden su solución partiendo del hecho de que cualquier problema nuevo cae en 40 categorías que tienen sus propias contradicciones ya resueltas. Esas categorías o principios de invención son el resultado de haber examinado y analizado más de tres millones de patentes. Vincent argumenta que el TRIZ es un método viable para identificar funciones y transferirlas de la naturaleza a la ingeniería, afirmando que al igual ésta, la naturaleza debe enfrentarse al reto de resolver problemas técnicos. El trabajo de su equipo ha consistido en analizar alrededor de 500 fenómenos biológicos, cubriendo más de 270 funciones al menos 3 veces cada una a distintos niveles de jerarquía llegando a un total de 2500 conflictos analizados en conjunto con sus soluciones en la biología, clasificados en distintos niveles de complejidad (Vincent et al. 2006).
LOS PRINCIPIOS DE LA VIDA DEL BIOMIMICRY GUILD
Benyus (1997, p. 7) menciona que en conjunto, los seres vivientes mantienen una estabilidad dinámica, conjugando recursos sin generar desperdicios. De los diarios y apuntes de biólogos y ecologistas que a lo largo de décadas han estudiado minuciosamente los sistemas interconectados de la vida, se han comenzado a comprender esas similitudes ocultas que estructuran el gran ciclo de la vida donde todos los organismos del planeta se encuentran conectados, incluyendo al hombre. Gracias a esa dedicación, se han ido derivando una serie de cánones y leyes naturales, estrategias y principios que rigen la vida en el planeta: los principios de la vida que Benyus y Baumeister citan.
El Biomimicry Guild o gremio de biomímica, ayuda a comunidades y compañías a consultar a la naturaleza para crear productos, procesos y políticas que estén bien adaptados
en conjunto con la vida del planeta14. Como se había mencionado, Benyus y Baumeister han desarrollado una propuesta metódica para poner en práctica la biomímica. En marzo de 2006, durante el Curso de biomímica y diseño, Benyus y Baumeister expusieron esos principios de la vida como una manera de evaluar el resultado de la aplicación de la biomímica. Estos principios se encuentran conectados entre sí. A continuación se enlistan y se incluye la traducción del inglés de una breve descripción tal como fue explicada en el curso:
• La vida construye de abajo hacia arriba.
La vida está organizada en jerarquías de niveles estructurales, comenzando a construir desde antes de la célula, de lo contrario, la ir de arriba hacia abajo se generan desperdicios. El resto de las características de la vida emergen a partir de la compleja organización de un organismo mediante un orden (Campbell, Reece y Mitchell 1999, p.5).
• La vida es modular.
La vida es flexible, adaptable e intercambiable. Posee componentes que se ensamblan juntos. Detecta rupturas y las replaza o repara. El alcance modular de las células se une para dar propiedades, construyendo así desde un nivel inferior hacia arriba.
• La vida construye para la forma, sin desperdicios.
En la naturaleza la forma se adecúa a la función, es crítica a nivel celular. Se construye exactamente la forma que se necesita, evitando así desperdicios.
• La vida a través de afinidades naturales se auto-ensambla.
La naturaleza toma ventajas de la atracción molecular, construyendo con base en intereses mediante tres tipos de afinidades: basándose en la forma, la propiedad hidrofílica e hidrofóbica, y por la atracción de cargas positiva/negativa. Vakili y Shu (2001, p.2) citan a Bond et al. 1995, para definir esa propiedad de auto-ensamble como la forma en que los sistemas biológicos automáticamente crean y regeneran
14 Para obtener mayor información sobre las actividades del gremio diríjase a http://www.biomimicry.net
tejidos, organismo y ecosistemas a través de mecanismos como la síntesis, la reproducción y la sucesión.
• La vida crea la forma para la función.
En la naturaleza la manera en que un dispositivo funciona está relacionada con su estructura: la forma corresponde a la función; en la anatomía de la vida en sus distintos niveles estructurales. El análisis de una estructura biológica da una pista sobre su función y cómo trabaja (Campbell, Reece y Mitchell 1999, p. 7).
• Para la vida, la forma es más barata que el material.
La naturaleza diseña de una manera tan precisa la forma que sólo utiliza la cantidad correcta de material. Juega con las formas en vez de agregar más cantidad de materiales.
• La vida optimiza en lugar de maximizar.
Unas cosas por otras; la naturaleza optimiza una función para que realice su trabajo de la mejor manera en lugar de maximizar incorporando muchas funciones para un mismo trabajo.
• La vida es cíclica (procesos) y recicla (recursos materiales).
Un proceso cíclico puede adaptarse a los cambios con mayor facilidad que un proceso linear. Además del gran ciclo de la vida, dentro de la naturaleza existen otros: el ciclo lunar, el ciclo del día y la noche, las estaciones, el ciclo de la circulación sanguínea, el círculo de intercambio molecular, etc. Por otro lado, recicla; existen muchos componentes entrecruzados en un mismo ciclo, lo que es desecho de unos es alimento para otros. La vida es ambientalmente sostenible, tanto los ecosistemas como sus sistemas biológicos sobreviven al reciclar materiales y energía.
• La vida se adapta localmente y es ingeniosa.
Utiliza materiales y energía que encuentra dentro de un mismo entorno. Los organismos y sistemas biológicos se encuentran totalmente adaptados para interactuar y sobrevivir en el entorno al que pertenecen.
• La vida utiliza energía gratuita.
Los sistemas biólogos toman la energía y la transforman en muchos tipos de trabajo utilizándola eficientemente. La fotosíntesis que toma la energía del sol es un ejemplo de esto; también se puede obtener energía del viento, del agua, del sonido, de las mareas, del calor de la Tierra o al aprovechar el movimiento de otros organismos. De acuerdo con Vakili y Shi (2001, p.9) la menor cantidad de energía que requieran les facilitará sobrevivir.
• La vida cuenta con materiales abundantes.
La naturaleza utiliza materiales abundantes que se encuentran en el entorno; por ejemplo, el cuerpo humano está constituido básicamente por los materiales que se localizan a su alrededor: C, O, N, H, etc.
• La vida detecta retroalimentación.
La vida responde al medio ambiente y a su entorno a través de estímulos. Detecta retroalimentación del habitat local mediante pistas proporcionadas en términos de la forma ideal para sobrevivir en él; y de las condiciones del medio ambiente ya sea a escala geográfica (Ej. diferencia en las orejas de la liebre del ártico con la de la pradera) y de los cambios de estaciones (Ej. el cambio de pelaje de la liebre dependiendo de la estación).
• La vida se adapta y evoluciona.
La variación entre individuos propicia la selección natural a través del éxito reproductivo. La evolución es un proceso constante debido a que el medio ambiente esta en continuo cambio.
• La vida propicia un comportamiento adecuado hacia el aprendizaje y la imitación.
Los cambios en el comportamiento de los organismos llevan a un aprendizaje e imitación de acciones que propician la adaptación en su entorno.
• La vida poliniza al cruzarse y muta.
La polinización cruzada o reproducción genera variación, la razón de la continuidad de la vida. Es una forma de manejar disturbios. Los organismos reproducen su misma especie. La vida muta debido a que no es un sistema perfecto, cabe aclarar que no toda mutación es mala. Ej. animales albinos en la región ártica.
• La vida adopta diversidad y redundancia.
Teniendo en cuenta tanta diversidad, la vida posee una habilidad para adaptarse y proporcionar un marco donde los organismos coexisten y se relacionan con su entorno.
Mediante la redundancia, la vida utiliza y aprovecha eficientemente energía y materiales. Por un lado está el ejemplo de la estrella de mar que pierde uno de sus brazos para escapar; con los otros cuatro puede seguir viviendo mientras se regenera el que perdió voluntariamente. Y por otro el gran número de hojas en un árbol, quien no necesita de todas ellas para obtener energía pues en ocasiones algunas de ellas son ocultas por sombras; y a pesar de ello el árbol continúa obteniendo energía con el resto.
• La vida crea condiciones conductivas a la vida.
La vida crea vida. La vida sólo viene de vida, axioma denominado biogénesis (Campbell, Reece y Mitchell 1999, p. 7). Un estanque formado después de un día lluvioso puede generar condiciones para que exista vida en él.
• La vida utiliza materiales amistosos.
Construye con elementos químicos benignos y no destructivos: C, H, N, O, Ca, Mg, P, K, Na, S, S, Co, etc.
• La vida manufactura benignamente.
La vida construye dentro o fuera del cuerpo de un organismo a cierto nivel de temperatura, requiriendo energía mínima, mecanismos y control. De acuerdo con Campbell ,Reece y Mitchell (1999, p.7) mediante la homeotasis, un organismo puede mantener su cuerpo regulado para permanecer estable dentro de los límites tolerables sin importar las condiciones del ambiente exterior. Mecanismos reguladores aseguran un balance dinámico en los sistemas vivientes.
• La vida utiliza agua como solvente.
Debido a que todo en la vida depende de agua, la vida la utiliza como solvente.
• La vida mejora la biosfera.
No sólo no se hace daño a si misma, sino que se mejora. Una criatura da hogar a otras, otra proporciona alimento o es comida, otra sombra, otra procesa nutrientes, etc.
• La vida coexiste en un marco de cooperación: interconexión e interdependencia.
Para que el sistema general de la vida funcione es necesario que todos los organismos vinculados a él colaboren de cierta manera entre ellos mismos sin importar su especie y/o con el entorno; todos nos encontramos interconectados. También existe la interdependencia, donde un conjunto de seres vivos dependen entre si para existir. Ej.
las hormigas que cortan trozos de hojas para llevarlos al hormiguero, donde cultivan un hongo que sobrevive gracias a una sustancia en la cabeza de las hormigas que evita que adquiera una bacteria que lo mata, las hormigas por su parte sólo se alimentan de ese hongo en particular.
A través de un enfoque de estos principios de la vida hacia el diseño conceptual de productos, el Biométodo A-P-F los toma como estándares para evaluar los conceptos que se generen a manera de reflexión sobre su posible impacto en el medio ambiente al tomar como ejemplo el sistema en que la vida se auto sustenta.
BIOMETODO A-P-F
CAPÍTULO III