A liberdade de perder a marca ideal abre uma ampla gama de novos designs ao longo do tempo.
Por Universidade Duke com informações de Science Daily.
A evolução é uma sequência de mudanças de design acontecendo por conta própria em uma direção discernível; nunca se une a um único ponto em uma prancheta. Um sistema ou animal em evolução é livre para simplesmente seguir o que funciona. Não tanto que seu desempenho sofra muito, mas o suficiente para abrir acesso a outras opções próximas ao chamado design ideal. Com os cientistas muitas vezes olhando para a natureza em busca de pistas para resolver desafios, eles também devem ficar livres para perder a marca ideal e abrir um espaço de design mais amplo ao longo do tempo.
Os cientistas geralmente são treinados para buscar a melhor solução absoluta para um determinado problema. Em um quadro de giz, isso pode parecer algo como desenhar um gráfico para encontrar o ponto mínimo ou máximo de uma função. Ao projetar um motor turbojato, isso pode significar ajustar os ângulos das pás do rotor em um pequeno grau para atingir um décimo de aumento por cento na eficiência.
Adrian Bejan, o JA Jones Distinguished Professor de Engenharia Mecânica na Duke University, estava ocupado demonstrando o primeiro para uma classe cheia de alunos quando um pensamento o atingiu: não é assim que a natureza opera. A evolução é uma sequência de mudanças de design acontecendo por conta própria em uma direção discernível; nunca se une a um único ponto em uma prancheta.
Com a ciência muitas vezes olhando para a natureza em busca de pistas para resolver desafios, Bejan se perguntou se ele poderia olhar para o lado oposto, para prever a natureza em em vez de olhar para ela. Se os solucionadores de problemas e construtores estivessem livres para perder a marca mais alta absoluta, quão maior seria a gama de projetos que eles consideram plausíveis?
Essa é a pergunta que Bejan coloca em um novo artigo publicado online em 16 de maio na revista Biosystems. Usando dois exemplos relativamente simples – passarelas transportando passageiros para fora de um trem e um pássaro batendo suas asas – ele descobre que a resposta é “bastante”.
“Na engenharia, design, teatro, arquitetura ou mesmo na organização desta universidade, qualquer forma de design se beneficia da capacidade de tomar decisões boas, mas imperfeitas, e da liberdade de seguir em frente e contemplar outras oportunidades de melhoria”, disse Bejan. “Se alguém está comprometido com a ideia do melhor absoluto, nada de novo jamais será criado.”
No jornal, Bejan analisa primeiro o exemplo de passageiros que chegam de trem e atravessam uma sala com muitos pontos de saída. Com a área total da sala permanecendo constante, mas o comprimento e a largura da sala livres para mudar, ele resolve a forma ideal da sala para levar todos os passageiros para onde estão indo mais rápido. Com as equações de solução em mãos, ele mostra que fornecer até 1% de margem de manobra para a imperfeição longe do melhor desempenho abre o espaço de design em 28%.
Em seu segundo exemplo, Bejan observa o movimento de bater asas dos pássaros em altitude e velocidade quase constantes. Considerando as várias forças envolvidas – arrasto durante o planeio, sustentação criada pelo tamanho da asa, velocidade e tamanho do corpo, entre outras – ele formula uma equação para o ritmo das asas necessário para manter a velocidade constante com o mínimo de esforço. Embora exista uma resposta ideal, Bejan mais uma vez mostra que permitir apenas 1% de imperfeição acima do esforço mínimo teórico abre o espaço de design em 20%.
Bejan diz que escolheu esses exemplos porque envolviam a mudança de apenas uma única variável, um único grau de liberdade – a forma de uma sala ou o ritmo de batida de uma asa. Em exemplos mais complexos que envolvem muitas variáveis, essas pequenas tolerâncias para imperfeições criam uma gama ainda maior de soluções “suficientemente boas”.
A lição aprendida é que a ciência agora tem uma ideia preditiva de como a natureza funciona. Concentrando-se menos em encontrar designs absolutamente ideais, os pesquisadores podem usar a liberdade de mover iterativamente em direção a conceitos de design totalmente novos que, de outra forma, não estariam à sua vista. Ele também dá projetos, métodos e campos inteiros de estudo a capacidade de se adaptar a um mundo em mudança.
“A doutrina de buscar o melhor design não ajuda”, disse Bejan. “O ensino da ciência deve andar de mãos dadas com a liberdade de atirar, acertar nas proximidades do alvo e seguir em frente. O objetivo final não é apenas acertar o alvo, mas manter mais flechas em sua aljava para continuar atirando por um longo período de tempo.”
Este trabalho foi financiado por uma bolsa da CaptiveAire Systems.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Duke University . Original escrito por Ken Kingery. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
Referência do periódico :
Adrian Bejan. Perfection is the enemy of evolution. Biosystems, 2023; 229: 104917 DOI: 10.1016/j.biosystems.2023.104917
