将自然风格的想法推向市场的三种方法

在过去的10年中，以生物启发的设计领域的研究与发展蓬勃发展，每两到三年的同行评审文章数量翻了一番，达到约3,000篇论文。仿生专利申请的数量也迅速增长，每年约100个。

这代表了很多活动，主要是在大学或公司实验室中，并且在机器人和材料科学领域中最强，现在可以将生物刺激称为主要范式。这项研究的潜在业务利益被认为是数亿美元。

这种生物学启发研究的复兴正在受到多种因素的影响，包括大大扩展的计算能力，如基于云的工具，高级调查技术，例如显微镜，纳米技术和3-D打印等制造业的新功能，以及仍在越来越多的印刷功能，以及仍在进行的。允许不同专业人员共享知识并共同解决复杂问题的信息网络。

这只是技术进步如何加速自然的研究和仿真的一个例子。

测量结构特性

由于成像方面的强大新技术，我们现在可以看到并理解越来越小的东西，例如在加利福尼亚理工学院开发的技术。最近，那里的研究人员能够使用所谓的4D电子显微镜辨别和测量DNA纳米结构的机械性能。

符合其名称的4D电子显微镜可以为空间和时间提供视图。它射击单个电子流，这些电子电子散射出物体以产生图像。电子被加速到皮仪的波长，或一万亿米。这些超细频率波长允许查看一个分辨率比纳米结构高的对象，并且具有时间秒或更长的时间分辨率-也就是说，以十亿秒为单位的百万分。

能够看到纳米结构并随着时间的流逝比较其形状和行为，这使研究人员首次判断诸如刚度之类的结构属性。这种新方法不仅在研究生活系统的行为，而且在设计纳米结构方面都很重要，因为了解结构特征是构建有效事物的关键。

生物启发的材料的棘手市场途径

尽管实验室的所有这些活动都令人兴奋，但这并不一定意味着所做的发现将成为新产品或服务的基础。两种最著名的生物启发产品，魔术贴和莲花涂料，由于发现这些现象的个人的漫长而艰难的努力，之所以成功。此外，尽管努力超过10年，但公众并未从可靠的壁虎胶带中受益，研究了蜘蛛丝绸-尽管具有令人印象深刻的特性-没有导致市场上的单一产品。为了公平地说，她启发的许多优势根本不是品牌产品，而是嵌入日常物品中的结构，过程或系统仿真。

将任何新想法推向市场的不确定性令人生畏，但对生物启发的创新似乎尤其如此。我认为这很大程度上是因为有时需要进行双重翻译。我们不仅必须将一个想法转化为有形的材料，而且还必须将外星世界观抽象成我们所熟悉的方法和材料。

例如，计划产品以部分分解的时间分解，这并不是想成为新推出的维护策略的想法。然而，在自然界中，这是一直这样做的。它被称为凋亡或定时的细胞死亡，这是保持生命闪亮和明亮的关键。尽管这可能是令人兴奋的范式转变的基础，但很难转化为产品。

仿生探究领域是强大的，但是，就像绿色运动现象一样保罗·霍肯（Paul Hawken）在“有福的动乱中描述，“它散布在所有方面且难以绘制。它也可以被视为非常有生产力但通常是不可预测的复合物的一部分，这是产品开发行业的一部分。但是，随着该领域的成熟，几个小组已经形成了用于调整Bio的模型- 对我们指导的资本主义市场的机遇和限制的创新。这是三个截然不同的模型。

这哈佛大学Wyss研究所是一家研究所，集中于生物探索，并参与公共和私人学术机构，医院和公司的研究人员，临床医生，工程师和科学教师的扩展网络。这些合作使研究所能够组成一系列目标项目的跨学科团队。此外，该研究所通过与私人公司合作进行测试和应用程序开发来支持将基础研究创新转化为商业世界。知识产权投资组合可用于许可。

该研究所的独特之处在于它最初被认为是跨学科和基于自然的，而不是临时进入该领域。此外，该研究所在2009年有1.25亿美元的捐赠基金，能够进行高风险研究。实际上，研究人员负责做出突破性的发现，而不是逐步改进。该研究所的目标是开发可转化为有用且希望具有变革性产品的能力技术。

这些支持技术分为六个领域：自适应材料技术，预期的医疗和细胞设备，生物启发机器人，合成生物学，仿生微生物系统和可编程纳米材料。结果令人震惊，从不违背冰和污渍的超级滑层材料到生物医学药物输送系统，到自组织和自我修复材料，到纳米结构的构建块，芯片上的肺以及整本书编码一条DNA。

这人工光合作用中心是美国能源部开发清洁能源解决方案的五个资金能源创新中心之一。该计划的总体目的是减少我们国家对石油的依赖并提高能源安全。在每个枢纽，大型科学家和工程师的跨学科团队都合作，专注于共享的清洁能源目标。在JCAP，目的是使用可持续过程直接从阳光下产生燃料。

政府资金为五年的1.22亿美元将支持由加利福尼亚理工学院和劳伦斯·伯克利国家实验室领导的公立和私立大学的教师和研究人员的努力。这与单一公司政府赠款和贷款担保是完全不同的方法，如命运不佳的Solyndra所示。它与ARPA-E基金计划也有所不同，在ARPA-E基金计划中，特定实验室的有希望的单一创新被开发为工作原型阶段。

人造光合作用可能是有史以来最具破坏性的技术，但是它会模仿的自然过程非常复杂。太阳在一个小时内用足够的能量袭击地球，以助长一年的所有人类活动。尽管人类尚未学会有效地利用这种能源，但自然界却有。植物，蓝细菌，真菌，藻类甚至一些动物能够将阳光，水和二氧化碳从大气中转化为可直接用于食物或建筑材料的糖。

研究人员已经工作了数十年，试图理解和复制这一日常奇迹的各个方面：光收集，催化，储存，膜，光学。潜在的好处是巨大的：二氧化碳和氢富含且免费的氢，并且可以以液态氢或甲醇的形式提供便宜，干净，几乎无法取之为易于使用的燃料。不需要开采，钻探或收获；只是来自太阳的能量，来自空气的碳和水的氢。

能够观察，分析和复制这些自然过程对于进步至关重要，并且必须对这种方法和新材料进行基础研究。认识到这一点，DOE已经将JCAP组织到了八个基础区域中，所有这些都朝着工作模型的共同目标而不是简单地发现现象。例如，光捕获是光合作用过程中的基本步骤，并且是由植物叶子内的叶绿体完成的。复制这种工业意味着要找到耐用，高效且便宜的金属半导体。反过来，这意味着对大自然甚至没有用于成功的材料中的电导率和光腐蚀等性能进行仔细的测试。

该中心已经能够构建至少两个可以从阳光下产生燃料的设备的工作原型，但不能以大规模或可接受的成本产生燃料，因此工作将继续进行，可能会持续很多年，然后才能达到共同的解决方案。但是，这将得到一个组织和一致的目的，应加快其成功。

这生物学中心在圣地亚哥动物园（San Diego Zoo）是最近建立的营利性孵化器模型，它将试图利用动物园的知识分子资本为私人客户提供生物启发的技术转移。它是圣地亚哥动物园全球的一个实体，该组织是运营动物园，野生动物园公园和保护研究所的伞组织。该计划是为付费客户提供非正式的公司教育，咨询和构想的结合，以及为可能的市场开发产生和发展内部想法。典型的创新将进入“概念证明”阶段，并将进一步的商业化留给客户。

该中心的核心服务将是提供生物启发的创新思想，也是通往专利的结构性道路的第一步。典型的客户将支付教育研讨会，构想和专家发展费用，该付款将用于许可和特许权使用费，以了解中心的发展和客户所需的任何想法。

研发的专业知识将来自动物园的100多名生物学专家，以及来自世界各地的科学家干部。该中心与圣地亚哥的桥梁联盟结盟，并与该市的五所私立大学和公立大学建立了联系。该中心目前正处于开发和筹款的早期阶段，目标是2000万美元。当前客户包括Sprint，该Sprint正在与包装概念的第一阶段与中心合作。

桥接死亡山谷

这三种模型桥接死亡谷，即一个好主意和可销售的产品或服务之间打哈欠的鸿沟都大不相同。第一个是一个私人学术机构集群，它支持高级教师的现有研究，并将其发现加速到主流意识和市场。就他们而言，他们有一些解决方案可供出售。

第二个是由政府部门领导的偏远私人和公共学院的联邦融资财团，专注于国家优先事项。就他们而言，他们有一些问题要解决，只有政府才能进行扩展。

第三个是私人咨询业务，该业务雇用了私人和公共机构的专家，为企业客户开发市场机会。就他们而言，他们有一些服务要出售。

所有人都在努力将基础研究与应用技术相结合。所有人都在研究自然现象，以促进创新和创造财富，所有这些都将成为朝着更受生物启发的技术世界发展趋势的一部分。