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Biomimetica
Ispirazione per l’innovazione
La vita stessa crea condizioni per la continuità della vita.
Il termine biomimetica letteralmente significa imitazione della vita,“bios”. Ma per quale motivo aspiriamo ad imparare dalla vita?
E che cosa esattamente vorremmo imparare?
La vita grazie alla sua continuità si è dimostrata un meccanismo di successo, in quanto l’assenza di vita è un segnale che questo ha fallito.
Tale meccanismo è un sistema complesso composto da determinate condizioni che a loro volta richiedono altri presupposti per esistere. Frattanto è la vita stessa che riesce a creare queste condizioni e garantire la propria continuità. È un sistema aperto ed interconnesso, ovvero un sistema dove un successo locale potrebbe portare ad un successo globale, anche quando apparentemente non ne vediamo la connessione.
Noi stessi siamo parte di tale sistema e le nostre azioni influenzano il suo funzionamento. Ecco perché dovremmo rientrare nel meccanismo della vita, seguire le sue regole e garantire la continuità.
Questo capitolo riporta uno studio ed analisi della vita come sistema di riferimento. Per capire i principi da seguire si andrà innanzitutto a capire cosa si intende per vita. Successivamente si indagherà la tipologia di sistema e quali sono le dinamiche e le correlazioni in un sistema così complesso. In fine verranno riportati i principi della vita semplificati in uno strumento di riferimento e di valutazione per il design.
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Biomimetica
Ispirazione per l’innovazione
In biologia la vita è la condizione propria della materia vivente, che la distingue dalla materia inanimata.
“….Il definire la natura dell’entità chiamata “vita” è stato uno dei maggiori obiettivi della biologia. La questione è che “vita” suggerisce qualcosa come una sostanza o forza, e per secoli filosofi e biologi hanno provato ad identificare questa sostanza o forza vitale senza alcun risultato.[...] In realtà, il termine vita, è puramente la reificazione del processo vitale. Non esiste come realtà indipendente...” 1
Per definire che cos’è la vita e che cos’è un organismo vivente bisognerebbe innanzitutto capire che un organismo vivente è in grado di contenere informazioni. Il fisico Erwin Schrödinger ha mostrato che l’unico modo in cui la struttura base di un organismo (gene) può mantenere l’informazione è una molecola di un “cristallo aperiodico” ovvero una struttura stabile e replicabile, fatta di elementi ripetuti, ma aperiodica, cioè non totalmente ordinata e prevedibile, bensì basata su una sequenza variabile, tale da poter codificare le informazioni ereditarie per i diversi organismi. Questo cristallo è quello che oggi definiamo DNA.
Schrodinger definisce un sistema vivente come “un sistema termodinamico aperto, in grado di mantenersi autonomamente in uno stato energetico di disequilibrio stazionario e in grado di dirigere una serie di reazioni chimiche verso la sintesi di se stesso”2 Gli organismi viventi devono essere in grado di prelevare energia
dall'ambiente per sostituire l'energia che perdono. Questo è ciò che in biologia è stato riconosciuto nei fenomeni di metabolismoeomeostasi.
La definizione di Schrodinger non è ancora del tutto accettata dalla scienza; Ma non vi è un altra definizione più precisa. Bensì vi sono alcune caratteristiche che indicano la presenza di vita ma non sono indispensabili per definirla: Omeostasi: la tendenza naturale al raggiungimento di una relativa stabilità interna delle proprietà chimico-fisiche.
Metabolismo: trasformazione di materia che varia la condizione energetica.
1 Ernst Mayr, “The Nature of Life : Classical and Contemporary form Philosofy and Scienc: What is the meaning of “Life”?”, Cambridge University Press, 2010
2 Erein Schrodinger cit.in, “Che cos’è la vita”, Adelphi, Milano, 1995 Giorgio Grasselli, Dipartimento di Biologia, Università di Roma “Tor Vergata”eIstituto di Neuroscienze Sperimentali, Fondazione Santa Lucia, IRCCS, Roma
2.1
Bios
Crescita: sfruttare energia accumulata in sviluppo.
Integrazione con l’ambiente: risposta appropriata agli stimoli provenienti dall’esterno.
Riproduzione: generazione di altri individui della stessa specie.
Adattamento: se viene applicato lungo delle generazioni costituisce il fondamento dell’evoluzione.
Queste caratteristiche mostrano come la vita per definizione è in grado di creare condizioni per la vita e dare una continuità di evoluzione. Infatti grazie a questi meccanismi la vita sulla Terra si è evoluta e sopravvissuta più di 3.8 bilioni di anni. La vita e un sistema complesso che la scienza continua a studiare ed analizzare. Ma una cosa è certa; è un sistema di funzionamento eccezionale testato dal tempo. Questo è il principale motivo per la nascita della biomimetica. “La vita è per noi un mentore, modello e riferimento”. 3
3 Dayana Baumeister Ph.D. With Rose Tocke, Jamie Dwyer, Sherry Ritter, Janine Benyus, “The Biomimicry Resource Handbook- a seed bank of best practices”, Biomimicry Institute ,2013, Missoula , MT
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Biomimetica
Ispirazione per l’innovazione
Per ottenere una biomimesi, occorre innanzitutto analizzare e capire il funzionamento del sistema della vita.
Se le sei caratteristiche presentate precedentemente (Omeostasi, Metabolismo, Crescita, Integrazione con l’ambiente, Riproduzione, Adattamento) stabiliscono la presenza di vita, con la finalità di ottenere criteri per la progettazione, o più specificamente per la biomimesi, bisognerà definirli dal punto di vista metodologico, rifacendosi alla similitudine con il ciclo di vita di un manufatto.
Per iniziare, basandosi sulla Teoria Generale dei Sistemi di Ludwig Von Bertalanffy, definiamo la vita come un sistema aperto ovvero un sistema che istituiscono scambi ed interrelazioni con l’ambiente circostante. Per Von Bertalanffy un sistema è un complesso di parti le quali, dotate di determinate connotazioni, istituiscono tra loro relazioni, tale che il comportamento di ciascuna di esse risulta contraddistinto dal legame in cui è coinvolto e viceversa. Tutte insieme conferiscono al sistema delle proprietà del tutto originali, ovvero diverse dalla somma delle singole parti.
Ne deriva che il singolo elemento di un sistema, va esaminato in riferimento al comportamento di tutti gli altri e quindi a quella dell’intero sistema. Per cui la variazione introdotta in una componente influenza il funzionamento di tutto il sistema quanto il comportamento delle componenti. Pertanto i sistemi sono generalmente composti da altri sottosistemi strutturati in relazione gerarchica fra di loro.
Ludwig Von Bertalanffy, definisce 4 principali proprietà che caratterizzano i sistemi aperti in generale e la vita in particolare; 4
• La “Totalità”: Ogni parte di un sistema è in rapporto tale con le parti
che lo costituiscono, che qualunque cambiamento in una parte causa un cambiamento in tutte le parti e in tutto il sistema.
• “Non-sommatività”: Un sistema non è la somma delle sue parti. Pertanto
l’analisi di segmenti isolati non porterebbe alla comprensione dell’intero sistema.
4 Secondo Von Bertalanfft L., “Teoria generale dei sistemi. Fondamenti, sviluppi, applicazioni”, ILI, 1968