Biomimética: criatividade inspirada na natureza

Biomimética (imitação da vida) é o ramo da ciência dedicado a entender os princípios usados pela natureza e usá-los como estímulos para inovações. As inovações da natureza, que têm sido desenvolvidas a aperfeiçoadas continuamente por milhões de anos, fornecem um estoque inesgotável de ideias e soluções engenhosas. Além das contribuições às inovações tecnológicas, estas ideias têm contribuído também para a causa da proteção ambiental.

Muitos dos conceitos inovadores que os engenheiros e cientistas estão adotando da natureza correspondem ao princípio da sustentabilidade. A natureza sempre alcança seus objetivos com economia, com um mínimo de energia, conserva seus recursos e recicla completamente seus resíduos. Pesquisadores de diversas áreas estão estudando as soluções encontradas pela natureza e procurando adaptá-las na solução de seus problemas e na inovação de seus produtos.

Em artigo anterior, Desvendando os segredos dos grandes inventores, vimos dois exemplos de inovações baseadas nas lições da natureza, as invenções do velcro e da máquina de descaroçar algodão. Um exemplo mais recente é o projeto do carro biônico da Mercedes-Benz. O projeto deste carro se inspira no pequeno Peixe-Cofre (Ostraction Meleagris). A despeito de seu corpo em forma de cubo, este peixe tropical apresenta uma aerodinâmica extraordinária. Ele é também um exemplo único de combinação de rigidez e leveza. Sua pele consiste de numerosas placas ósseas hexagonais que resultam em máxima resistência e peso mínimo que protegem efetivamente o animal.

Os pesquisadores da Daimler Chrysler examinaram esta estrutura biônica e transferiram este princípio para o projeto do carro. Os resultados foram notáveis:

• mais de 40% de aumento da rigidez no painel externo da porta em relação aos resultados que se consegue com os métodos convencionais;
• o peso total da carroceria reduzido em torno de um terço, sem diminuir a resistência e a segurança no caso de colisões;
• os testes revelaram uma aerodinâmica equivalente aos melhores resultados já obtidos nas pesquisas da indústria automotiva.

Outras interessantes pesquisas realizadas para estudar as soluções da Mãe Natureza e adaptar seus princípios na melhoria de produtos e métodos:

• o nariz dos golfinhos é o modelo para uma protuberância em forma de pêra na proa do navio, que possibilita cruzar os oceanos com menor resistência da água e redução do consumo de combustível;
• os engenheiros do Airbus copiaram a áspera pele do tubarão para desenvolver uma lâmina que cobre a asa do avião, resultando uma redução superior a seis por cento na fricção e considerável economia de combustível;
• superfícies auto limpantes baseadas nas folhas do lótus.

Nós, os humanos, temos usado os recursos naturais de forma totalmente ineficiente e perdulária, com elevados custos ambientais. A biomimética nos oferece um caminho para aprender com os seres vivos como resolver nossos problemas de forma sustentável.

Se estiver interessado em conhecer mais sobre a biomimética, recomendo a leitura do livro Biomimética: Inovação inspirada pela natureza, de Janine Benyus.

Criatividade: o acaso somente favorece aos espíritos preparados

O ditado popular diz que a oportunidade é um cavalo arriado que passa uma única vez. Se estiver atento, você consegue montá-lo, caso contrário continuará sua jornada a pé, chegando em último lugar, ou mesmo não chegando a lugar nenhum.Vivemos numa época de grandes oportunidades geradas pelas mais diversas situações, seja pelos avanços tecnológicos e mudanças sociais e econômicas, seja pelos problemas que nos afligem e que pedem soluções inovadoras. Enxergar e aproveitar essas oportunidades exige uma combinação de conhecimentos, curiosidade, flexibilidade mental e a disposição para experimentar e correr riscos. Vamos ilustrar este ponto com algumas histórias.

Os especialistas tendem a resistir às novidades

Ò conhecimento em um determinado campo é um fator essencial para a geração de ideias inovadoras. Não se pode esperar que alguém totalmente ignorante em química possa vir a criar um medicamento revolucionário. No entanto, o conhecimento especializado pode nos cegar sobre o potencial de uma nova ideia. Com muita frequência, as autoridades em determinado campo falham em perceber e aceitar a inevitabilidade da mudança. Alguns exemplos:

• Em 1899, Charles H. Duell, diretor do Escritório de Patentes dos EUA, aconselhou o Presidente McKinley a fechar o escritório de patentes, afirmando: “Tudo que podia ser inventado, já foi inventado”.
• Em janeiro de 1909, um artigo no Scientific American dizia que o automóvel tinha praticamente atingido seu limite de desenvolvimento, pois nenhuma melhoria radical tinha sido introduzida no ano anterior.
• Em 1927, o jovem engenheiro DeForest procurou Harry Warner, um dos fundadores do estúdio Warner Brothers. DeForest tinha desenvolvido um meio de sincronizar imagem e som, que poderia trazer o som aos filmes mudos da época. A resposta de Harry Warner: “Você está louco? Quem quer ouvir um ator falar?”
• Até 1970 o mercado de computadores era definido em termos de mainframes. Mesmo quando a possibilidade de computadores pessoais se tornava uma realidade técnica, os líderes do mercado falharam em perceber o novo potencial. Em 1977, Ken Olsen, fundador e presidente da Digital Equipment Corporation, afirmou: “Não há razão para um indivíduo ter um computador em sua casa”. Os grandes fabricantes só entraram neste mercado quando perceberam o sucesso de jovens empreendedores como Steve Jobs e Bill Gates.

A sorte só favorece a quem está acordado

Por outro lado, aqueles que mantêm uma atitude de curiosidade e de experimentação, percebem com clareza e agilidade as oportunidades que surgem à sua frente. Vejamos alguns exemplos simples mas esclarecedores.

A casquinha de sorvete foi inventada num verão quente em 1904, quando um vendedor de sorvetes, Charles Menches, ficou sem pratinhos de papel que ele usava para vender sua mercadoria. Sem querer perder fregueses, ele olhou em sua volta procurando uma solução. Ele viu uma massa enrolada semelhante a um wafer que um negociante vizinho usava para vender melado. Pediu emprestado um pouco da massa, e a usou como um copo para vender sorvete. Os clientes gostaram da ideia de comprar sorvete num copo que também podia ser comido. E assim surgiu a casquinha.

O Band-Aid da Johnson & Johnson foi inventado por um de seus funcionários que vivia preocupado com sua esposa, uma pessoa muito propensa a sofrer acidentes. Com muita frequência, ela se cortava com as facas de cozinha. Depois de atender a esposa ferida por várias vezes, ele teve a ideia de cortar uma fita em pequenas tiras e prender um pedaço de gaze no meio de cada tira. Assim, cada vez que sua esposa se cortava, o curativo podia ser colocado em apenas trinta segundos. Quando ele falou sobre sua invenção, a Johnson & Johnson percebeu imediatamente o seu potencial e lançou o Band-Aid.

John Dunlop, o inventor do pneu, era um veterinário. Quando seu filho recusou a passear de bicicleta devido ao desconforto das trepidações, ele começou a pensar numa solução para tornar as bicicletas mais confortáveis. Até então, não havia uma proteção em torno das rodas, que tocavam direto na estrada. O contato da roda metálica com o solo tornava o passeio muito penoso; as bicicletas eram conhecidas como “chacoalha ossos”. Um dia, enquanto trabalhava no seu consultório, ele teve a ideia de fixar tubos cirúrgicos em volta da roda, enchê-los de ar e vedá-los. Isto funcionaria como um colchão e reduziria as trepidações. As pessoas lhe disseram que não iria funcionar, mas ele foi adiante e inventou o pneu.

Nestes três casos, vimos que a criatividade resultou de uma combinação de curiosidade, flexibilidade mental, mostrada na combinação ou na procura de novos usos para objetos conhecidos, e a disposição de enfrentar opiniões contrárias e fazer experiências.

Criatividade: mente aberta, olhos e ouvidos atentos

Nem sempre a criatividade resulta de um esforço intencional para se criar algo novo, como nos casos da lâmpada elétrica e do telefone. Uma invenção, ou a solução de um problema, pode nascer da observação de um evento fortuito, inesperado. Nestes casos, a criatividade surge de uma mente atenta e aberta, capaz de perceber e extrair do evento fortuito um conceito novo e original.

O exemplo clássico é o de Arquimedes (287 a.C. – 212 a.C.), matemático, engenheiro e inventor grego, ao resolver o problema da coroa do rei de Siracusa. Conta o historiador Vitrúvio que o rei mandou fazer uma coroa de ouro. Para isso, contratou um artesão que, mediante uma boa quantia de dinheiro e a entrega do ouro necessário, aceitou o trabalho.

Na data prevista o artesão entregou a coroa executada na perfeição, porém o rei, desconfiado que o artesão pudesse ter trocado parte do ouro por prata, pediu a Arquimedes que verificasse se a coroa era realmente de ouro puro. Arquimedes tinha o peso da coroa, mas não tinha como calcular seu volume e verificar se o peso especifico da coroa era igual ao do ouro puro.

Um dia, enquanto tomava banho, Arquimedes observou que, à medida que seu corpo mergulhava na banheira, a água transbordava. Concluiu, então, como poderia determinar o volume da coroa e, de tão contente que estava, saiu da banheira e foi para a rua gritando: “Eureka, Eureka!”, que em grego quer dizer descobri, achei, encontrei. Arquimedes descobrira que um objeto mergulhado na água desloca uma quantidade de água equivalente ao seu volume.

Assim, pegou um vasilhame com água e mergulhou uma peça de ouro do mesmo peso da coroa, registrando o quanto a água tinha subido. Fez o mesmo com uma peça de prata. Efetuou o mesmo registro e comparou-o com o anterior, concluindo que o ouro não fez a água subir tanto como a prata.

Por fim, mergulhou a coroa na água. Esta elevou o nível da água mais do que o ouro e menos do que a prata. Arquimedes constatou, então, que a coroa havia sido feito com uma mistura de ouro e prata. Pôde-se assim desvendar o mistério da coroa e desmascarar o artesão.

Um exemplo não tão importante, mas mais atual, é a invenção do brinquedo Mola Maluca. Em 1943, enquanto trabalhava num estaleiro de navios de guerra, o engenheiro Richard James esbarrou numa mola torcida. A mola caiu da prateleira sobre uns livros, depois sobre a mesa e em seguida no piso, onde ficou a balançar como esperando novas instruções. Ele disse a sua esposa: “Acho que podemos fazer um brinquedo desta mola”. O casal tomou um empréstimo de US$ 500 para fabricar o primeiro lote de 400 unidades. Desde então foram vendidas mais de 300 milhões de unidades.

Muitas vezes, as melhores ferramentas de criatividade são uma mente aberta e olhos e ouvidos atentos.

Conversar faz bem à criatividade

Dois artigos que li recentemente ressaltam um importante aspecto no desenvolvimento das habilidades criativas: a criatividade como uma atividade social, uma interação com a comunidade a que pertencemos.

O primeiro artigo, de Michael Michalko, menciona importante observação feita pelo físico David Bohm, quando pesquisando as vidas de Einstein, Heisenberg, Pauli e Nils Bohr. Estes notáveis cientistas tiveram um hábito em comum: realizar reuniões com seus colegas para troca de ideias sobre seus trabalhos e descobertas. Eles conversavam num clima de camaradagem, trocando ideias sem tentar mudar as atitudes uns dos outros e sem argumentações agressivas. Eles se sentiam à vontade para propor o que lhes vinham à cabeça e prestavam atenção às opiniões dos outros, estabelecendo um extraordinário clima de camaradagem profissional. Esta liberdade de dialogar sem riscos e constrangimentos resultou em notáveis avanços científicos.

Por outro lado, muitos outros cientistas promissores que, por ciúmes, desconfiança ou insegurança, se envolveram em controvérsias menores com seus colegas, acabaram por não produzir nada de importante.

Einstein e seus colegas ilustram o enorme potencial do pensamento colaborativo, a noção de que uma colaboração aberta e honesta ajuda o desenvolvimento do raciocínio inventivo. Para ser eficaz, esta conversa deve seguir três princípios adotados desde a época de Sócrates:

Estabeleça o diálogo: realize um intercâmbio de ideias sem tentar mudar a mente da outra pessoa. As regras básicas do diálogo são: Ouça atentamente, não discuta e não interrompa.

Clarifique seu pensamento: suspenda todas as suposições não testadas e tente manter uma perspectiva imparcial. A tomada de consciência e a suspensão de suas suposições possibilitam que seu pensamento flua com mais liberdade, sem bloqueios.

Seja honesto: diga o que você pensa, mesmo que suas ideias sejam controversas.

O outro artigo, de Leslie Evans, trata do trabalho de Lawrence Lessing, professor da Universidade de Stanford, sobre a necessidade mudanças no conceito de copyright na era digital. Lessing observa que Mickey Mouse e outras famosas criações de Walt Disney são adaptações criativas de personagens e contos que já existiam. Ele define o que chama de Criatividade Disney: a habilidade de pegar a cultura em sua volta, juntar a ela seu esforço criativo e gerar algo valioso para os outros. É a expressão da criatividade pela construção de algo baseado na cultura coletiva.

Em resumo, a criatividade é uma atividade eminentemente social. A inovação não resulta de um ato individual e isolado, mas da interação do indivíduo com a sociedade, extraindo dela sua cultura, seus conhecimentos e seus ensinamentos. Neste processo, o diálogo num ambiente de camaradagem tem um papel fundamental na geração e maturação das ideias inovadoras.

Artigo relacionado: Compartilhar para crescer – o valor da reciprocidade.

Desvendando o segredo dos grandes inventores

Os inventores são pessoas que combinam duas habilidades fundamentais. A primeira é a de identificar oportunidades nos problemas ou nas coisas que não funcionam bem e precisam ser melhoradas. Esta habilidade pode também funcionar no sentido inverso: a pessoa tem uma ideia e procura uma oportunidade para usá-la. A segunda habilidade é a de olhar a sua volta e identificar princípios que podem ser extraídos de eventos naturais ou de objetos existentes e aplicá-los à solução de problemas.

Examinemos duas importantes invenções, o Velcro e o descaroçador de algodão, para esclarecer o significado da habilidade de extrair princípios e aplicá-los à solução de problemas.

O Velcro foi criado George de Mestral (1907-1990), inventor suíço. Num dia de verão de 1948, Mestral fez um passeio pelo campo com seu cão. Os dois retornaram para casa cobertos de carrapicho, uma semente de arbustos que se prende no pelo de animais e na roupa. Curioso, Mestral examinou ao microscópio as sementes presas à sua calça para ver como elas se prendiam tão firmemente ao tecido. Ele viu que pequenos ganchos da semente se entrelaçavam com pequenos laços no tecido.

Desta observação Mestral teve a ideia de desenvolver um prendedor formado de duas partes: uma superfície com pequenos ganchos rígidos, como o carrapicho, e outra com pequenos laços flexíveis, como o tecido de sua calça. Assim nasceu o Velcro, para competir com o zipper. Com o tempo, esta invenção foi aperfeiçoada, suas aplicações diversificadas e a Velcro Industries se tornou uma multinacional presente em todos os continentes.

O que Mestral fez foi identificar o princípio em que se baseia o carrapicho para espalhar suas sementes: pequenos ganchos firmemente entrelaçados com pequenos laços. Em seguida procurou reproduzir este princípio, inventando o Velcro.

A invenção da descaroçadora de algodão por Eli Whitney (1765-1825) revolucionou a indústria de algodão. A descaroçadora de Whitney é uma máquina que automatiza a separação da semente e da fibra de algodão, resultando numa extraordinária redução de custo. Até a invenção de Whitney, a separação das sementes era manual, requerendo o uso intensivo de mão de obra. Whitney teve a ideia de sua máquina vendo um gato retirar penas de dentro de uma gaiola com sua pata.

Whitney também usou o mesmo método. Na ação do gato, ele identificou um princípio: pequenas garras para prender e retirar um objeto. Usou sua engenhosidade para reproduzir este princípio na retirada de sementes de algodão.

O gráfico abaixo ilustra de forma genérica o modelo usado pelos dois inventores, que aparece em muitas das invenções que conhecemos.

Da observação do mundo à sua volta, o inventor identifica um princípio que pode ajudá-lo na solução de seu problema. Isola este princípio e tenta desenvolver ideias que resolvam o problema. Testa essas idéias e seleciona as mais promissoras.
Neste modelo, e nos dois exemplos, podemos identificar a presença dos três princípios do Processo Criativo: Atenção, Fuga e Movimento.

Atenção: concentrar-se no problema e observar à sua volta para se inspirar e obter ideias.

Fuga: ir do particular, o evento observado, para o genérico, o princípio em que o evento se baseia.

Movimento: gerar soluções a partir do princípio identificado e testá-las.

O automóvel de da Vinci

Interessante reconstrução virtual e material do primeiro mecanismo que pode ser chamado de automóvel (que se move por si). Um sofisticado mecanismo inventado em 1495 pelo gênio italiano Leonardo da Vinci. Clique na tela para abrir o vídeo.

Leonardo Da Vinci Automovile (1495)

Quanto mais estudamos a vida de Leonardo da Vinci, mais admirados ficamos com sua genialidade e, principalmente, com a amplitude de seus interesses, conhecimentos e experimentos. Seus trabalhos e investigações vão desde a pintura até a medicina, passando pela escultura, arquitetura, física, mecânica, engenharia e outros. É o caso raro de uma mente que cobre quase todos os tipos de inteligências do modelo de Múltiplas Inteligências de Howard Gardner (veja o artigo Criatividade e Inteligência neste blog).

Quando examinamos as grandes invenções de Leonardo da Vinci, além de sua notável genialidade, devemos considerar também a época em que ele viveu, e como o ambiente social e cultural influiu sobre sua formação e sobre seu trabalho.

Leonardo viveu em plena Renascença, nos séculos XV e XVI, época de grande prosperidade econômica na Itália, conhecida como a época do Humanismo e que se caracteriza por enormes progressos nas artes, nas leis e nas ciências. A Igreja Católica e as ricas famílias como os Medici, Sforza e Borgia apoiavam financeiramente e estimulavam os artesãos e artistas. Os jovens talentosos como Leonardo, Rafael e Michelangelo tinham a oportunidade e o apoio para desenvolverem suas habilidades. Em resumo, a Renascença foi um momento de efervescência cultural; de retomada do interesse pelos grandes filósofos, escritores e artistas gregos; e pela valorização de novas ideias no campos das artes, arquitetura e filosofia.

O talento é fundamental, mas pode ser totalmente desperdiçado por um sistema escolar que inibe a imaginação e por um ambiente que valoriza a mesmice, teme as mudanças e bloqueia a criatividade.

Para sua reflexão: Leonardo era filho ilegítimo de Piero da Vinci, um jovem notário e de Caterina, uma camponesa. Quais seriam as chances de Leonardo se ele vivesse hoje? Se trabalhasse nas organizações que você conhece?

Anatomia das grandes invenções

Quando vemos uma grande invenção como a roda ou a lâmpada elétrica, tendemos a pensar que ela é sempre o resultado de um momento mágico, uma inspiração divina, um estalo da mente. É claro que no processo criativo há um momento final de inspiração, em que os elementos se combinam e a ideia se cristaliza. No entanto, normalmente este momento é precedido de um demorado e árduo trabalho de pesquisas, tentativas, fracassos e acertos. Antes da inspiração há muita transpiração, mas a história só dá destaque ao momento final, o ato mágico da criação, dando a impressão do brilho instantâneo. Tanto que a criatividade é normalmente representada por uma lâmpada acesa ou por um raio. Em muitos casos, a verdade é outra. Algumas invenções resultam de muita persistência por parte de uma pessoa ou de uma equipe. Outras resultam de sucessivas contribuições isoladas de muitas pessoas, ou seja, da acumulação de pequenos avanços ao longo de muitos anos, ou mesmo séculos. Vejamos dois exemplos para ilustrar este processo.

A invenção da roda

A roda é provavelmente a mais importante invenção mecânica de todos os tempos. Quase todas as máquinas contêm a aplicação do princípio de um componente simétrico girando em torno de um eixo. Das pequenas engrenagens de um relógio, às rodas de automóveis, hélices dos aviões e discos rígidos de computadores, o princípio é o mesmo.

A roda mais antiga conhecida foi encontrada na Mesopotâmia e, provavelmente, data de 3.500 AC. Acredita-se que foi feita pelos sumérios, usando-se pranchas de madeira. A figura abaixo ilustra os estágios de desenvolvimento da roda.

Estágio um: colocação de toras de madeira debaixo de objetos pesados, facilitando sua movimentação.

Estágio dois: invenção do trenó para facilitar o arrasto de cargas pesadas.

Estágio três: combinação do trenó com toras. O trenó corria sobre toras colocadas uma após a outra.

Estágio quatro: com o uso repetido, o trenó criava sulcos nas toras. Os povos antigos observaram que os sulcos profundos permitiam que o trenó avançasse uma distância maior antes que uma nova tora fosse necessária.

Estágio cinco: As toras foram alteradas para rodas. A madeira entre os sulcos foi retirada para formar um eixo que se apoiava em mancais de madeira presos ao corpo do trenó. O primeiro carro de madeira foi inventado.

Estágio seis: uma pequena melhoria foi feita no carro: a separação das rodas e do eixo. O eixo se encaixa no furo no centro da roda e passa através de furos no chassi do trenó.

Nos séculos seguintes, várias melhorias foram introduzidas pelos egípcios, indianos, chineses, gregos e romanos.

A invenção da lâmpada elétrica

O mundo moderno é um mundo eletrificado. A lâmpada elétrica, em particular, mudou profundamente a existência humana pela iluminação da noite, facilitando a realização de uma vasta gama de atividades noturnas e melhorando a segurança das cidades.

A lâmpada que hoje usamos foi inventada por Thomas Alva Edison em 1879. Desde 1910, ela é formada por um bulbo de vidro contendo um gás inerte e um filamento de tungstênio por onde passa a corrente elétrica. A energia elétrica faz com que o filamento atinja uma alta temperatura e se torne incandescente.

Embora Edison mereça o crédito, ele não foi a primeira nem a única pessoa a trabalhar na invenção da lâmpada incandescente. Desde 1809 vários pesquisadores tentavam desenvolver uma lâmpada eficiente, durável e econômica. O grande problema a resolver era conseguir um filamento que não se consumisse com o calor. Os primeiros filamentos testados eram de madeira ou papel carbonizado, duravam poucas horas, virando cinzas. Os de metal se derretiam rapidamente.

Entre 1878 e 1880 Edison e sua equipe testaram mais de 3.000 teorias para solucionar este problema. Tentaram milhares de materiais dos mais diversos tipos e origens. Ele reconheceu que o trabalho foi tedioso e muito exigente, especialmente para sua equipe. “Antes de chegar a uma solução,” ele lembrou, “eu testei nada menos de 6.000 espécies de vegetais, e revirei o mundo em busca do material mais apropriado.”

Em 1880 ele desenvolveu um filamento derivado de bambu carbonizado que durou 1.200 horas e deu início à sua comercialização. Em 1910, Willian David Coolidge inventou um método econômico para a produção de filamento de tungstênio, que substituiu os outros tipos de filamentos usados até aquela data.

Se você examinar outras invenções, como o telefone, o computador e a Internet, você encontrará histórias com enredos muito semelhantes: trabalho árduo e disciplinado; persistência; mente aberta e atenta e a capacidade de se recuperar de fracassos e seguir adiante.