Das Zauberwort „Bionik“

Der menschliche Schöpfergeist kann verschiedene Erfindungen machen (…),
doch nie wird ihm eine gelingen,
die schöner, ökonomischer und geradliniger wäre als die der Natur,
denn in ihren Erfindungen fehlt nichts, und nichts ist zu viel.
Leonardo da Vinci, Künstler und Universalgelehrter

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Der Lotus-Effekt (Computergrafik)
CC – Autor: William Thielicke

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Abstract
Die Bionik beschäftigt sich mit dem Übertragen von Natur-Phänomenen auf die Technik.
Das älteste bekannte Beispiel dafür ist Leonardo da Vincis Idee, den Vogelflug auf Flugmaschinen zu übertragen. Das gängigste Beispiel aus dem modernen Alltag ist der von Kletten inspirierte Klettverschluss.
Der Bionik liegt die Annahme zugrunde, dass die belebte Natur durch evolutionäre Prozesse optimierte Strukturen und Prozesse entwickelt, von denen der Mensch lernen kann.
Als interdisziplinäres Forschungsfeld zieht die Bionik Naturwissenschaftler und Ingenieure, Architekten, Philosophen und Designer an. Der Bionik geht es um systematisches Erkennen von Lösungen der belebten Natur; sie grenzt sich damit von der zweckfreien Naturinspiration ab.
Ihr Ziel ist stets ein von der Natur getrenntes technisches Objekt oder Verfahren. Damit unterscheidet sich die Bionik von Wissenschaften, die biologische Prozesse nutzen und erweitern, wie die Bioinformatik, Biophysik oder Biochemie.

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Seit vier Milliarden Jahren existiert der Planet Erde. In dieser Zeit hat die Natur unzählige Antworten auf die Herausforderungen des Lebens gefunden, zum Beispiel wie man sich am besten fortbewegt, an Nahrung kommt, Partner findet und sich an Extreme aller Art anpasst.
Zu Anfang war auch der Mensch nur Teil der atemberaubenden Artenvielfalt, doch dann verhalf ihm sein großes Gehirn zu einer Sonderstellung.
Als einzige Spezies musste er sich nicht länger an die Natur anpassen, sondern formte sie nach seinen Bedürfnissen. Technik war das Werkzeug dafür — und das oft im Widerspruch zur Natur. Je weiter der Mensch sich von der Natur entfremdete, umso erfolgreicher wurde er — auf Kosten des Planeten. Doch jetzt, zu Beginn des dritten Jahrtausends, steht der Mensch am Anfang einer Revolution.
„Bionik“ ist das Zauberwort — eine Denkweise, die Natur und Technik zusammenführt.
In der Wildnis ist fast jedes technische Problem bereits gelöst. Der Mensch muss nur das Genie der Natur erkunden.

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Folge 1:
Die Evolution hat viele trickreiche Methoden entstehen lassen, mit denen sich Tiere effizient fortbewegen können — sei es im Wasser, auf dem Land oder in der Luft. Vor allem das Fliegen hat die Menschen seit jeher fasziniert, immer wieder nahmen sie sich die Vögel zum Vorbild, um selbst in die Luft abzuheben. Doch gelungen ist es ihnen erst vor gut 100 Jahren, als sich geniale Forscher wie Otto Lilienthal und die Brüder Wright im Detail für den Vogelflug interessierten und ihre Flugapparate konstruierten. Heute schaut die Forschung nicht nur Vögeln, sondern vor allem auch Insekten beim Fliegen zu, um daraus neue Konstruktionspläne abzuleiten.

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Folge 2:
Im Mittelpunkt des zweiten Teils steht die Vielfalt der Materialien, welche die Natur im Lauf der Evolution entwickelt hat — hart und doch elastisch, flexibel oder formstabil. Erst aus nächster Nähe und mit Hilfe von Elektronenmikroskopen betrachtet, verraten die Werkstoffe der Natur, woher ihre unglaublichen Eigenschaften stammen. Die Haut von Haien, die Flügel eines Morphofalters oder die Innenverkleidung eines Schneckenhauses sind Beispiele dafür, wie die Evolution mit verblüffender Kreativität Materialien kombiniert, um sie perfekt schlagfest, strömungsgünstig oder selbst reinigend zu machen.

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Folge 3:
Der dritte Teil rückt die Themen Energie und Kommunikation in den Mittelpunkt, Solarzellen gelten in Wissenschaftlerkreisen bereits als veraltete Technologie, heute experimentieren Forscher mit künstlichen Blättern, die mit Hilfe von Sonnenenergie Wasserstoff herstellen. Oder sie erproben, ganze Städte nach dem thermischen Vorbild eines Termitenbaus zu klimatisieren.
Inspirationen aus der Natur könnten vielleicht auch die Energieprobleme der Menschheit lösen. Und selbst die Informations- und Computertechnologie setzt auf bionische Forschung, denn die Organisation von Informationsflüssen ist nirgendwo so effizient wie in der Natur.
Beobachtungen von Ameisenstaaten, Weißschwanzgnu-Herden und Arbeitsbienen zeigen, wie sich die Kommunikationsabläufe der Natur immer wieder aufs Neue den jeweiligen Gegebenheiten anpassen.

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ARTE-DOKU – BIONIK

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weiterführende Informationen zu Bionik und BioÖkonomie

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Bionik-Kompetenznetz

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Was ist BioÖkonomie?
Die Bioökonomie ist die wissensbasierte Erzeugung und Nutzung biologischer Ressourcen, um Produkte, Verfahren und Dienstleistungen in allen wirtschaftlichen Sektoren im Rahmen eines zukunftsfähigen Wirtschaftssystems bereitzustellen.
Die Bioökonomie findet zur Zeit insbesondere Anwendung in der Land- und Forstwirtschaft, der Energiewirtschaft, der Fischerei- und Aquakultur, der Chemie und Pharmazie, der Nahrungsmittelindustrie, der Industriellen Biotechnologie, der Papier- und Textilindustrie sowie im Umweltschutz.
Mit ihren vielfältigen Möglichkeiten kann die Bioökonomie einen wichtigen Beitrag zur Lösung globaler Probleme leisten. Darunter fallen die Gesundheit und Ernährung einer wachsenden Weltbevölkerung, deren nachhaltige Versorgung mit Energie, Wasser und Rohstoffen sowie der Boden, Klima- und Umweltschutz.
Deutschland stellt inzwischen entscheidende Weichen auf dem Weg zu einer Wirtschaft, die sich an natürlichen Stoffkreisläufen orientiert. Das Ziel der Bundesregierung ist es, mit Forschung und Innovation einen Strukturwandel von einer erdöl-basierten hin zu einer nachhaltigen biobasierten Wirtschaft zu ermöglichen, der mit großen Chancen für Wachstum und Beschäftigung verbunden ist.
Bioökonomierat

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Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie der Bundesregierung
Auf dem Weg zur Bioökonomie sind hochinnovative Nutzungsansätze gefragt. Die Bioökonomie berührt dabei eine Vielzahl von Branchen wie Land- und Forstwirtschaft, Gartenbau, Fischerei und Aquakulturen, Pflanzenzüchtung, Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie sowie die Holz-, Papier-, Leder-, Textil-, Chemie- und Pharmaindustrie bis hin zu Teilen der Energiewirtschaft. Biobasierte Innovationen geben auch Wachstumsimpulse für weitere traditionelle Sektoren, beispielsweise im Rohstoff- und Lebensmittelhandel, in der IT-Branche, im Maschinen- und Anlagenbau, in der Automobilindustrie sowie in der Umwelttechnologie.

Milliarden für die BioÖkonomie-Forschung

Zwischen 2010 und 2016 werden im Rahmen der „Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030“ der Bundesregierung 2,4 Milliarden Euro für Forschung zur Umsetzung einer wissensbasierten Bioökonomie zur Verfügung gestellt. Das Ziel der Bundesregierung ist es, mit Forschung und Innovation einen Strukturwandel von einer erdöl- hin zu einer bio-basierten Industrie zu ermöglichen, der mit großen Chancen für Wachstum und Beschäftigung verbunden ist. Zugleich soll auf diesem Wege international Verantwortung für die Welternährung, die Rohstoff- und Energieversorgung aus Biomasse sowie für den Klima- und Umweltschutz übernommen werden. Für die weitere Entwicklung zu einer wissensbasierten, international wettbewerbsfähigen Bioökonomie werden daher mit der Forschungsstrategie fünf prioritäre Handlungsfelder gesetzt:

• weltweite Ernährungssicherheit
• nachhaltige Agrarproduktion
• gesunde und sichere Lebensmittel
• industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe
• Energieträger auf Basis von Biomasse

Um Zielkonflikte zwischen diesen Handlungsfeldern aufzulösen, sind ganzheitliche Ansätze gefordert, die ökologische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Belange gleichermaßen berücksichtigen und im Sinne nachhaltiger Lösungen integrieren. Dabei muss die globale Ernährungssicherheit vor industriellen und energetischen Nutzungsformen Vorrang haben. Um die Ziele in diesen Handlungsfeldern zu erreichen, werden neue Impulse notwendig sein, die durch Interdisziplinarität, internationale Zusammenarbeit, Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft sowie den ständige Dialog mit der Gesellschaft gezielt gefördert werden.

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BioÖkonomie-Politikempfehlungen für die 18. Legislaturperiode
BioÖkonomieRat – PDF [4 Seiten]

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Menschliche Exoskelette
Eythor Bender von Berkeley Bionics bringt zwei faszinierende Exoskelette mit auf die Bühne, HULC und eLEGS — roboterähnliche Erweiterungen, die es einem Menschen eines Tages ermöglichen könnten, 200 Pfund ohne Ermüdungserscheinungen zu tragen, oder es für Rollstuhlfahrer möglich zu machen, zu stehen und zu gehen. Wir erleben eine eindrucksvolle Demo auf der Bühne, mit Implikationen für menschliches Potenzial jeglicher Art.
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TED-Videovortrag – Original-Sprachversion mit deutschen Untertiteln – [6.24 Min]

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Ein Roboter, der wie ein Vogel fliegt
Viele Roboter können fliegen – aber keiner wie ein richtiger Vogel. Jedenfalls bis Markus Fischer und dessen Team von Festo den SmartBird bauten, einen großen, leichtgewichtigen Roboter nach dem Vorbild einer Seemöwe, der mit Flügelschlag fliegt. Eine hochfliegende Vorführung bei TEDGlobal 2011.
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TED-Videovortrag – Original-Sprachversion mit deutschen Untertiteln – [6.20 Min]

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Ich freue mich über Ihr Interesse an diesem hochspannenden Themenkomplex. Weitere Inhalte hierzu sind in Vorbereitung.

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Ihr Oeconomicus

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