, Ph. However, architects do not yet have the means to access these biomimetic methodologies neither to use them effectively. Figure 4.a : L’elytra du coléoptère du Colorado (Leptinotarsa decemlineata) et le scarabée-tortue vert (Cassida viridis). Cette démarche est celle où les connaissances en biologie influencent la conception humaine. 7, n° 1, 6 mars 2017, Basel, MDPI AG. This dissertation is based upon the conceptual understanding of structurally efficient biomimetic architectural applications, without much insight into the technological aspects of the same. Architects who design the space between nature and people, the places where people live, also benefit greatly from biomimicry. Figure 18. 45-59. Buildings 2017, 7, 32. These shelters represent environment sensitive designs that respond to the climatic conditions around, in order to create comfortable living conditions. 2016, p.296). the transfer of biological principles to building constructional elements, are scaling (different dimensions) and (at least for the botanic examples) the fact that different material classes constitute the structural basis for the functions of interest. Maria Rosa Cervera et Javier Pioz, Bionic Architecture : learning from nature, Barcelona, architect publications, 2015. 52Il s’agit ici d’un processus de conception biomimétique directe car il y a une collaboration effective entre architectes et biologistes, ces derniers accueillant avec grand intérêt l’idée de développer ce type de collaborations. Carl Hastrick developed a biomimicry spiral demonstrating a step-by-step process to turn natural strategies into creative design solutions: Identify – … NATURAL SHELTERS AND THEIR BIOMIMETIC TRANSLATION. How can computational technologies be used to transfer design and construction principles of nature to architecture and vice versa? The author’s research explains the other interpretations of biomimicry as aesthetic appeal and the designing of structures with biological inspiration in terms of engineering technology and stable structural design, quoting examples of architects Antonio Gaudi and Santiago Calatrava. 113-132. The conventional approach towards architectural design process is by constraining the solution space within the framework of already existing typology-based design ideologies that have been adapted over the years. 70Il existe plusieurs ontologies développées pour le biommimétisme, parmi lesquelles Ontology explorer, un outil Internet pour identifier les modèles biologiques et explorer une base de données biomimétique. al 2016, p.3). La méthode BioTRIZ est structurée de façon similaire à TRIZ avec une matrice de contradiction fondée sur seulement six grands principes : substance, structure, espace, temps, énergie et information, ce qui rend la méthode plus facile d’utilisation. Les pratiques bioniques de l’architecture donnent naissance à des nouvelles formes efficaces du point de vue fonctionnel et originales dans leur qualité esthétique, mais sans tenir compte des principes de la nature ni nécessairement du développement durable. Apart from the climatically adaptive properties, the shelters have also been studied according to their structural systems. , Barcelona, architect publications, 2015. Source : Chayaamor-Heil et Hannachi-Belkadi, 2017. These studies are then abstracted using simulation and modelling softwares in order to clearly understand the incorporation of the required principles into design. Present biomimetic architectural examples serve as a great inspiration for future development in the field. How can the interplay between the scales of hierarchically structured materials be analyzed and used for the development of new construction materials? It is important to develop a suitable connection method between the members, that does not affect the strength of the shell. The structural and functional efficiency of the honey comb cells teaches us the idea of optimum resource utilization. Glier et al., Methods for supporting bio-inspired design, 2011, ASME Conf Proc 2011 (54884) : 737–744, Doi : 10.1115/IMECE2011-63247. (a) Le coléoptère namibien Stenocara, (b) Le Centre hydrologique de l’Université de Namibie, conçu par Matthew Parkers de KSS Architectes. Julian Vincent, « Biomimetics : its practice and theory », Journal of the Royal Society Interface, 18 avril 2006, 3, pp. Camila Freitas Salgueiredo et Armand Hatchuel, « Beyond analogy : A model of bioinspiration for creative design », Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing. Biomimicry is an innovation method that derives inspiration through the study of natural designs, systems, and processes to resolve human problems. Structural configurations in nature inspire researches into the concept of light-weight architecture, which adopts a sustainable approach to material saving, and an enhanced understanding of aesthetics, structure-form-function relationships, and the adaptivity of structures to their environment. Architecture. Stefan Gulipac, « Industrial Symbiosis : Building on Kalundborg’s waste management experience », Renewable Energy focus, vol. Importance is given to the study of natural fibre-reinforced materials & fibre orientation in organisms for incorporation into strong, lightweight & stable construction. 10L’architecture biomorphique correspond à une conception directement influencée par les formes organiques des animaux, des végétaux et du corps humain (Feuerstein, 2002). Figure 17. Any opinions, findings, conclusions, or recommendations expressed in this dissertation are those of the authors and do not necessarily reflect the views of UKDiss.com. One example of such a research in progress is the ‘FlectoFold’ mechanism developed by pioneers at the University of Stuttgart. Julian Vincent, « Biomimetics : its practice and theory ». Cette base de données devra intégrer les différentes stratégies qui peuvent être associées à un élément de la nature. 27Toujours à Singapour, la conception de l’ArtScience Museum5 a été inspirée par la fleur de lotus (figure 5.c). On doit faire attention à ne pas effectuer d’interprétation trop directe (Pohl, 2015). 2016, p.295). 19, n° 1, avril 2016, William Miller. Il s’agit d’une démarche orientée solution (Bottom-up ou biology influencing design) (Biomimicry Guild, 2007). Natasha Chayaamor-Heil et Nazila Hannachi-Belkadi, « Towards a Platform of Investigative Tools for Biomimicry as a New Approach for Energy-Efficient Building Design ». Thus, there is a need for a specialized biomimicry-oriented research and knowledge transfer into architectural application. Imiter des principes d’un écosystème peut être incorporé dans la conception dès les premières étapes de la conception et utilisé comme un outil d’évaluation tout au long du processus de conception comme décrit dans la charte du biomimétisme 2007 et dans Zari (2007). Similar inspiration from root varieties and their stability against the self-weight and wind forces acting upon them can help develop new anchorage systems in building construction. The authors (Grun et al. But as a concept, it is often misunderstood. 55AskNature11 est une base de données en ligne destinée à inspirer les ingénieurs et concepteurs ainsi que d’autres innovateurs à la recherche d’informations issues de la biologie qui soient pertinentes pour leurs défis de conception (Deldin, 2014). ‘Biological organisms refined and developed by natural selection over a billion year research and development period can be seen as embodying technologies, functions, and systems that are solutions to the problem of surviving in nature’ (Rao 2014, p.101). Various researches have been conducted in the field, studying a multitude of paths that biomimetic architecture can take. Figure 6.b : Application du fonctionnement de la termitière à la ventilation naturelle de l’Eastgate Building. 57Functional modeling est un modèle développé par Nagel (Nagel et al., 2010), qui renferme la représentation de systèmes biologiques utilisant des modèles fonctionnels pour faciliter le transfert entre la biologie et l’ingénierie. Disclaimer: This dissertation has been written by a student and is not an example of our professional work, which you can see examples of here. Biomimetics in Architecture : Architecture of Life and Buildings, Biomimetics and its tool, ice publishing, Bioinspired, Biomimetic and Nanobiomaterials. Göran Pohl et Werner Nachtigall, Biomimetics for architecture and design : Nature → Analogies → Technology, Switzerland, Springer, 2015. An important issue for quantitatively understanding and describing these movements and for the transfer into bio-inspired technical solutions is the elucidation of movement patterns and of actuation principles and their interplay with the structural set-up of the mechanism because geometrical characteristics and material parameters are inseparably linked and similarly affect the motion behavior of the compliant mechanism (Poppinga et al. Le second intérêt des réseaux bayésiens est qu’ils peuvent être utilisés dans les deux directions : la propagation du bas vers le haut permettra aux utilisateurs de l’outil d’identifier des informations sur les domaines (isolation d’été ou d’hiver, la ventilation par exemple), pour lesquels une stratégie peut être utilisée, et éventuellement de s’informer sur les contraintes liées à ces stratégies ou les problèmes qu’ils peuvent susciter sur d’autres postes tel que le confort par exemple (figure 20). ‘Bio mimicry can be classified into three kinds – copying form and shape, copying process – such as photosynthesis in a leaf, and copying an entire ecosystem – such as building a nature-inspired city’ (Verma 2016, p.4). ‘Biomimicry is a method of sustainable architecture that emulates nature’s strategies into building design’ (Verma 2016, p.4). (Gruber, Imhof 2017). Increasingly, those on the leading edge are looking to nature as a source of inspiration. The new service is still in its beta-testing phase, and a few kinks need ironing out, but if you have any interest in approximating that living-room atmosphere on the Web, SnapJot is worth a try. Biomimicry; Biomimicry Posted on August 17, 2020. The scale of study also extends to large urban districts that take inspiration from ecosystems, leading to bio-inspired communities. This biomimicry often reveals fascinating social mechanisms. Being a highly research-oriented procedure, the analysis, abstraction, simulation and translation into architecture and its related technology involves a detailed research into the organism under consideration, development of computational softwares and algorithms for abstraction and modelling, and finally, a translation into construction taking into consideration, the scale of functionality. Atsushi Tero et al., « Rules for Biologically Inspired Adaptative Network Design », Sciences, 327, 439, 2010. 21À l’intérieur de chacun de ces trois niveaux, cinq dimensions supplémentaires d’imitation existent (figure 2). The authors’ contributions to the book focus on different biological organisms and their interesting features that could be incorporated into design. 2016) explain the need for understanding the ‘morpho-spaces’, or structural configurations of the biological role-models as a method of optimizing the skeletal structure. D. Thesis, Israel Institute of Technology, 5 novembre 2012. Par exemple, le projet de recherche piloté par le constructeur automobile Renault pour la génération de concepts de véhicules décarbonés vise dans un premier temps à mieux structurer l’utilisation de l’outil « biomimétisme » plutôt que de l’utiliser dans son approche actuelle (Salgueiredo, 2016). 2En effets, les espèces animales et végétales savent mettre en place des stratégies pour s’adapter à leur environnement et ses transformations formant avec lui un écosystème durable. Enfin, la traduction du phénomène naturel visé vers l’architecture peut poser d’encore plus grandes difficultés. Pierre-Emmanuel Fayemi et al. As discussed earlier, biological evolution is a subject matter of importance in biomimicry. Michael E. Helms et al., « M.Biologically inspired design : process and products », Design Studies, 30, 2009, pp. Cet algorithme est capable de trouver un chemin optimal dans un réseau et s’avère être plus efficace que les algorithmes classiques lorsque le nombre de nœuds du réseau est très important. Figure 5.c : l’Artscience Museum inspiré par la fleur de lotus. Building performance is mostly related to its resilience. It is speculative, but the mixing of straw with clay to produce bricks may simply been an imitation of the strong bond that grass roots form with the ground. Les deux transitions du biomimétisme en architecture : Identifier/Interpréter et Abstraire/Transférer les stratégies de la nature dans la conception. No plagiarism, guaranteed! Climatic adaptivity & structural innovations that enhance building stability are some of the aspects that take cue from the survival strategies seen in nature. Biomimicry Definition. 2305-2310. The shelters have been studied according to their properties of thermoregulation (temperature control in extreme climates), water management and drainage (survival in heavy rainfall/flood prone areas), ventilation systems (in closed environments such as underground habitats) for climatically suitable designs. have found their solutions from nature for incorporation into designing of spaces, building envelopes and structures. The process of biomimetic study is a rigorous, iterative research-based analysis that requires simulation and computational study of specific biological features for translation into design. Free resources to assist you with your university studies! With a unique configuration of chitin fibres organized around the pores, the exoskeleton inspires light-weight construction moduled on the stable configuration of hexagonal double-layered components reinforced by carbon fibre for strength. 159-170. 72Cet outil est basé sur les réseaux bayésiens (Naïm et al., 2007). 45-59. Copyright © 2003 - 2021 - All Answers Ltd is a company registered in England and Wales. Thus, biomimetic design doesn’t refer to a linear progression of ideas and a direct information transfer from the role-model to the design problem. Figure 19. 30, Special Issue 02, mai 2016, pp. For aiding the optimization of shell structures, evolutionary optimization algorithms have been developed to perform computer simulations. 2 L’élytre est une aile rigide qui sert de protection aux ailes souples des coléoptères volants. Biomimicry in interior architecture (technique not style) When an interior designer says that a design is influenced by nature, he or she is most likely talking about its appearance: it has an organic shape. Cette moisissure semble faire preuve d’intelligence et capable d’explorer son environnement afin de trouver les plus courts chemins vers des sources de nourriture (Nakagashi et al., 2004). Exemple des variations morphologiques des cactus comme réponse adaptative aux caractéristiques particulières de leur environnement. In architecture, biomimicry can be applied to improve the way the built environment is designed, through site work, construction, and daily operations, and to reduce the impact it has upon the natural environment through numerous strategies of reducing carbon emissions, waste and more. ‘Thus, for the fabrication of bioinspired structures, the interdependencies between design methods, material properties and fabrication techniques need to be considered in order to reproduce such material and structural distributions’ (Coupek et al. Biomimicry is about “innovation inspired by nature” (Rao 2014, p.101). Ideally, these systems exhibit flexibility during movement and develop an increased stiffness and strength when needed. 2305-2310. Cependant, pour surmonter les défis et faciliter le parcours des différentes étapes, des outils ont été développés dans divers domaines, comme l’ingénierie, l’informatique et la conception industrielle (Fayemi et al., 2016). Figure 11. La réalisation de ce pavillon démontre qu’il est possible de développer de nouvelles méthodes de fabrication écologique à partir de matériaux composites associant matrices polymères et fibres textiles. The authors (Betz et al. Figure 1. La conception peut être biomimétique par exemple en termes de à quoi ça ressemble (forme), en quoi c’est fait (matériau), comment c’est fait (construction), comment ça travaille (processus) ou qu’est-ce que ça fait (fonction) (Zari, 2007). Food Waste . Les plus utilisés sont AskNature, Functional modeling, Natural language analysis, IDEA-Inspire software, SAPPHIRE model, TRIZ et BioTRIZ. Figure 7.b : District 11, centre d’innovation de Skolkovo en Russie. Biomimicry or biomimetics is the examination of nature, its models, systems, processes, and elements to emulate or take inspiration from in order to solve human problems. Toutefois, certains comme AskNature par exemple sont encore trop génériques pour aider à déterminer la bonne stratégie adaptée à un domaine particulier comme l’architecture. 13L’objectif de l’architecture biomimétique ne consiste plus uniquement à donner forme et mesure à l’espace, mais aussi à développer des relations synergiques entre le construit et son environnement. La première part d’un besoin humain ou d’un problème de conception puis examine les façons dont des organismes ou écosystèmes présents dans la nature résolvent ce problème. All aspects predominantly revolve around the biomimetic methodology of enhancement of the performance of building systems, trying to make them structurally efficient, multi-functional, sustainable, adaptive and robust in accordance with the surroundings. ), Biologically Inspired Design, pp. Nous avons décrit les méthodes habituellement proposées pour le biomimétisme et, sur la base de cas d’étude, montré qu’il existe plusieurs postures possibles pour concevoir de l’architecture bio-inspirée : une approche indirecte selon laquelle l’architecte réutilise des outils conçus avec des méthodes biomimétiques, et une approche directe selon laquelle l’architecte participe à l’activité biomimétique en collaboration avec des biologistes. Utilisations possibles d’outils dans la pratique. Il s’agit des formaliser les connaissances entre la biologie et la conception architecturale selon leurs concepts communs et les phénomènes qui interagissent avec leurs conditions environnementales (figure 18). Thomas Speck, « Process sequences in biomimetic research », dans Brebbia (éd. Patrik Naïm et al., Réseaux bayésiens, Édition Eyrolles, 2007. Gretchen Hooker et Ethan Smith, « AskNature and the Biomimicry Taxonomy ». Toshiyuki Nakagaki et al., Otaining multiple separate food sources : behavioural intelligence in the Physarum plamodium, The Royal Society, 2004, 271, pp. Nature has a treasure of solutions to every problem faced by mankind. As man-made components of the ecological system, it is important for buildings to maintain an efficient system of functioning in order to remain a vital part of the built environment. Biomimicry in Architecture – Pickle or Sponge? Morphological- Where the biomemtric architecture project takes up the form of some nature-inspired insects, organism or plants. There aren't enough studies to conclude and devise solutions from nature to all areas of science and architecture. 3Certes, les architectes se sont toujours inspirés de la nature, c’est encore le cas aujourd’hui et ça le sera sans doute dans le futur, mais il faut distinguer une bio-inspiration principalement formelle à visée esthétique ou symbolique (Brayer et Migayrou, 2013) d’une bio-inspiration dont l’objectif est la durabilité. Every author explores that aspect which has inspired his curiosity in the subject. The grid network of the tower forms light shelves, inspired by the optic fibre-like network in the lattice of the organism. 31Il y a plusieurs cas d’imitation de la nature au niveau écosystème, mais la ville de Kalundborg au Danemark8, en tant que premier exemple de symbiose industrielle, en est une parfaite illustration (figure 8.a). 77Pour faciliter l’usage du biomimétique en architecture, nous proposons le développement d’une plateforme numérique de collaboration entre architectes, biologistes, ingénieurs et informaticiens mettant à disposition plusieurs outils d’assistance : des bases de données sur la biologie, des outils d’idéation et d’innovation basés sur des ontologies biomimétiques ainsi que des outils d’aide à la décision et à l’optimisation. Plants and animals have evolved a variety of linear systems capable of adapting their stiffness and of achieving deformations without the need of classical engineering-like joints (Betz et.al 2016, p.137). La matrice de contradiction développée dans TRIZ permet de découvrir quels principes innovants pourraient résoudre le problème. Learning from these role models helps in developing a sustainable approach to building design, since nature has already devised a set of principles that govern the survival of all its species. Biological evolution, thus serves as an inspiration for a new approach to the problem-solving methodology by taking inspiration for design exploration from the open-ended evolutionary design processes prevalent in nature. C’est le cas du Swiss Re Headquarter, construit par Foster & Partner’s3 (2003), dont l’Euplectella aspergillum, plus communément appelée Corbeille de fleurs de Vénus, a inspiré la conception (figure 5.a). The mimicry can be seen at three levels i.e. The article ‘Patterns of growth- biomimetics and architectural design’ (Gruber and Imhof 2017) focusses on the scope of biomimetic design in architecture, by taking inspiration from the growth processes of natural beings for innovative ideas and design solutions, mainly targeting adaptiveness, resource efficiency, etc. Thus, evolution and computational design do play a key role in architecture for exploring new and unique possibilities in the existing problem-solving techniques. Ivey Chiu, L.H. Structure Systems. 35Le problème est que la nature ne peut pas être directement copiée. This takes inspiration from some sea sponges which are conical in shape. It explores a multitude of paths within biomimicry, that have varied solution sets based on a certain problem. Figure 16. Knippers (2016) explains the limitations of narrowing down biomimetic study by focusing on specific aspects of organisms, instead of looking at the inter-dependency of all its features, and their co-relation to the external environment. Designers in the building industry are continually looking for new and innovative ways to create beautiful, livable spaces that are environmentally responsible and resilient. Adaptation comportementale (Badarnah, 2017). 22La section suivante présente pour chacun des niveaux des cas patents d’architecture biomimétique. Ses recherches se concentrent sur le développement d’outils pour la conception et l’évaluation des bâtiments durables et performants énergétiquement. Si ce type d’activité est concevable dans l’industrie et permet effectivement de créer des produits innovants, il est clair qu’elle n’est pas aujourd’hui directement applicable dans le temps du projet d’architecture ni dans son contexte économique et social. Dans ce cadre, nous suggérons l’implémentation de deux outils supplémentaires destinés à la phase d’identification des stratégies : une ontologie qui permettrait de structurer la connaissance entre architecture et biologie et un outil d’aide à la décision multicritères qui aiderait à choisir la stratégie de la nature à adopter. 17/1, janvie/février, Amsterdam, Elsviser, 2016, pp. Pour développer cette plateforme, il s’agit désormais pour nous d’expérimenter les différents outils susceptibles d’en faire partie afin d’en identifier les possibilités et les limites pour la conception architecturale et de les adapter si nécessaire. Le mouvement bionique se focalise sur le transfert des formes de la vie. Ce qui est concevable dans l’industrie pour fabriquer un nouveau produit l’est beaucoup moins en architecture, étant donné le temps généralement limité accordé à la conception d’un projet. The Water Cube, Beijing is a great example of energy-efficient designing that utilizes the properties of its building materials to make it sustainable. Figure 10.a : Le comportement du Physarum Polycephal observé dans une boîte de Pétri et le modèle mathématique bio-inspiré du comportement exploratoire du Physarum Polycephal. The qualities of multifunctionality, structural hierarchy and adaptivity have been the main sources of bio-inspiration, with the process of evolution of living organisms inspiring a resource-efficient sustainable approach to design. À partir de données fournies en entrée par l’architecte sur le climat du site du projet architectural, sur les fonctions souhaitées (isolation, protection solaire...) et sur leur fonctionnement (fixe, adaptatif...). La nature présente une telle multitude de phénomènes que le temps de recherche et de maturation d’une possibilité de transfert vers l’architecture est nécessairement très long. Shells housing different species have always inspired the construction of large-span roof structures. This is one way of biomimetic inspiration, where functionality under similar external conditions stimulates design ideas, with a special focus on structural innovations and climatic adaptivity. Werner Nachtigall, Bau-Bionik : Natur ← Analogien → Technik, Berlin, Springer/Auflage, 2003. 5Dans la visée du développement de telles plateformes, cet article a pour objectif de définir clairement ce qu’est une activité de conception architecturale biomimétique, de faire le point sur les productions architecturales biomimétiques ainsi que sur les méthodes et outils disponibles. État, méthodes et outils », Les Cahiers de la recherche architecturale urbaine et paysagère [En ligne], 1 | 2018, mis en ligne le 30 janvier 2018, consulté le 12 février 2021. Le biomimétisme inspire l’innovation dans différents domaines. Architectural design is a subjective topic, with a never-ending scope for improvement with the results obtained. 32Le biomimétisme est ici considéré comme un moyen d’accroitre la durabilité d’un projet architectural. The study of natural shelters is followed by case studies conducted by the author (Khandelwal 2012) on existing ‘nature-inspired’ construction. Camila Freitas Salgueiredo, « Modeling biological inspiration for innovative design », i3 Conference, 15 octobre, 2013, [en ligne] http://www.i-3.fr/wp-content/uploads/2016/05/Freitas__conferenceI32013.pdf, page consultée le 20 mars 2017. 15Si nous considérons le processus de conception biomimétique dans son ensemble, de l’idée initiale au produit final, deux démarches ont été identifiées (Speck et Speck, 2008 ; Helms et al., 2009). To understand the importance of biomimicry for the development of structurally efficient building systems. 17Les processus de conception biomimétique en architecture font apparaitre trois niveaux d’imitation possibles : le niveau de l’organisme, du comportement ou de l’écosystème (Zari, 2007). It is explained how the processes of evolution, adaptation and sustainable growth are displayed by the elements of nature’s ecosystems. Materials Chemistry. Cet article vise à identifier les principales caractéristiques de l’architecture biomimétique, au regard de l’architecture bio-inspirée et à travers un état des connaissances dans le domaine et une étude de cas significatifs. Company Registration No: 4964706. Figure 12 : Le projet « Peau Poreuse » fondé sur le contrôle des apports de lumière du jour et le contrôle de la température. Biomimicry uses an ecological standard to judge the sustainability of our innovations (Rao 2014, p.101). ‘The characteristics displayed by natural system namely, evolving, adaptive, and sustainable, are the exact same characteristics that we strive for in architecture’ (Verma 2016, p.1). D. Thesis, Israel Institute of Technology, 5 novembre 2012. 76Le caractère pluridisciplinaire de la méthode biomimétique, le temps que requiert la phase d’identification d’un phénomène naturel susceptible d’être transféré en architecture et les difficultés pour traduire ce phénomène dans l’architecture rendent une activité de conception biomimétique très chronophage.

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