21.11.2009 13:40
Wie man schneller biologische Antworten auf technische Fragen findet
"BioPat" durchforstet die Forschungsliteratur nach existierenden Lösungen der Natur
Stuttgart - Die Bionik bedient sich des Erfindungsreichtums der Natur, um neue technische Modelle und Verfahren zu entwickeln. Allerdings gibt es dabei ein Kommunikationsproblem zwischen den Angehörigen der Biologie und Ingenieuren: "Ingenieure sind mit Biologie meist nicht so vertraut, da sie eine andere Sprache sprechen. Was in der Technik 'Detektion' heißt, bezeichnet die Biologie IAufspüren'", gibt Truong Le vom Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) ein einfaches Beispiel. Ein neues Tool soll da Abhilfe schaffen: Das als "BioPat" bezeichnete Tool übersetzt technische Fragestellungen in biologische und durchforstet die Forschungsliteratur nach existierenden Lösungen der Natur. Ist es bisher nur im internen Gebrauch, soll es eines Tages in der Forschung und Entwicklung sowie in der Industrie die Arbeit erleichtern.
Einfacher Grundgedanke
BioPat basiert auf einem Wörterbuch, das eine sauber formulierte technische Fragestellung in biologische Termini übersetzt und danach im Datenpool sucht. Mit Hilfe einer Clustering-Technik werden die Ergebnisse thematisch gruppiert, was die Suche nach natürlichen Lösungsansätzen beschleunigt. "Der kreative Prozess geschieht allerdings weiterhin beim Menschen. Das Tool kann nur so gut sein wie seine Anwender", so Le.
Ermöglicht wird das schnelle Auffinden durch die technische Kennzeichnung biologischer Schlüsselbegriffe, die der Computer vornimmt. "Die Temperaturregelung in einem Termitenhügel wird etwa mit dem technischen Begriff Klimatisierung verknüpft", erklärt der Forscher. Auf diese Weise konnten bereits mehrere Lösungsansätze identifiziert werden, unter anderem ein Verfahren zur Phosphatrückgewinnung aus Klärschlamm durch Enzyme und Mechanik, ein wiederverwertbares Plattenverbundmaterial oder die Energieeffiziente Trocknung von Naturfasern.
Riesiges Potenzial
Experten zufolge sind 95 Prozent des Ideenreservoirs aus der Natur noch nicht erschlossen - geht man erst über das Gebiet der Biologie hinaus. Für Le sind das besonders die Gebiete im kleinsten Maßstab wie etwa in Molekülen oder bei Nanoteilchen. "Große Zukunft hat etwa der Leichtbau, da sich Elektro- oder Hybridfahrzeuge langfristig nur durch wesentlich leichtere Materialien durchsetzen können werden. Derzeit sind die Fahrzeuge noch viel zu schwer." Um die erforderlichen Werkstoffe etwa aus Naturfaserverbund zu bauen, müsse man noch mehr über Kräfte auf Nanoebene lernen. "Es geht hier darum, wie man mit weniger Material die gleiche Festigkeit erhält. Die Natur bietet dafür intelligente Vorbilder", so der Forscher.
Weiteren Beispiele der bisher bekannten verwertbaren Raffinessen der Natur sind zahlreich, ergänzt Les Kollege Frieder Schnabel. Lichtleitungen könnten etwa durch die Technik der Korallen verbessert werden, die das wenig vorhandene Licht in tiefer See sehr effizient weiterleiten, um es zum Wachstum zu nutzen. Die Photovoltaik werde versuchen, die Photosynthese der Pflanzen noch stärker nachzuahmen, und auch die Klebstoffe würden sich im Vergleich zur Natur noch stark im Hintertreffen befinden. "Muscheln haften durch eine leicht abbaubare Substanz mit extrem hoher Klebkraft, die sich auch für aggressive Umgebungen eignet. Insekten gelingt es hingegen, sich in kürzester Zeit von der Haftung zu lösen, die sie auf senkrechten Flächen hält", so Schnabel. (pte/red)