将自然启发的想法引入市场的三种方法
仿生设计领域的研究和发展在过去10年蓬勃发展，每两到三年，有关该主题的同行评审文章的数量就会翻一番，达到约3000篇。仿生学专利的申请数量也在迅速增长，每年大约增加100项。
这代表了很多活动，主要在大学或企业实验室，并在机器人和材料科学领域最强，生物灵感现在可以被称为一个主要范例。据估计，这项研究的潜在商业利益可达数亿美元。
这种受生物学启发的研究的复兴受到几个因素的影响，包括计算能力的极大扩展，如基于云的工具，先进的调查技术，如显微镜，新的制造能力，如纳米技术和3-D打印，还有仍在不断增加的信息网络，它允许不同的专业人士分享知识，共同解决复杂问题。
这只是一个例子，说明了技术的进步如何加速了对自然的研究和模仿。
测量结构属性
我们现在可以看到和理解越来越小的物体，这要感谢强大的成像新技术，比如加州理工学院正在开发的那些技术。最近，研究人员已经能够识别和测量DNA纳米结构的力学性质使用所谓的4D电子显微镜。
顾名思义，4D电子显微镜可以同时观察空间和时间。它发射一束单独的电子，散射物体以产生图像。这些电子被加速到皮米的波长，即一米的万亿分之一。这些超细的频率波长允许观察物体的分辨率比纳米结构高一千倍，时间分辨率达到飞秒或更久- - - - - -也就是说，以十亿分之一秒的百万分之一秒来衡量。
通过观察纳米结构并比较其随时间变化的形状和行为，研究人员首次能够判断像硬度这样的结构属性。这种新方法不仅在研究生命系统的行为方面很重要，而且在设计纳米结构方面也很重要，因为了解结构特征是建造出能工作的东西的关键。
仿生材料进入市场的艰难之路
虽然实验室的所有这些活动令人兴奋，但并不一定意味着这些发现将成为新产品或新服务的基础。两个最著名的仿生学产品，Velcro是一个粘扣带或魔术贴品牌的商标。Velcro®是Velcro BVBA的注册商标和Lotusan油漆由于发现这些现象的人们长期不懈的努力，他们的研究取得了成功。此外，尽管有超过10年的努力，公众并没有从一个可靠的壁虎磁带和蜘蛛丝的研究中受益- - - - - -尽管它的性能令人印象深刻- - - - - -没有一种产品上市。公平地说，她所启发的许多优势根本不是品牌产品，而是嵌入在日常用品中的结构、过程或系统模拟。
将任何新想法引入市场的不确定性令人生畏，但仿生创新似乎尤其如此。我认为，这很大程度上是因为有时需要双重翻译。我们不仅要把一个想法转化成有形的材料，还要把一种陌生的世界观抽象成我们所熟悉的方法和材料。
例如，计划一个产品随着时间的推移而部分分解，并不是在新推出时想到的维护策略。然而，在自然界中，这种情况一直在发生。这被称为细胞凋亡，或定时细胞死亡，这是保持生物有光泽和明亮的关键。虽然这可能是一个令人兴奋的范式转变的基础，但将其转化为产品是极其困难的。
仿生学研究领域是强大的，但是，就像绿色运动现象保罗·霍肯在《神圣的动荡》中描述的，它到处都是，很难绘制。它也可以被视为产品开发行业的一部分，这是一个非常多产但往往不可预测的复杂领域。然而，随着这一领域的成熟，一些群体已经形成了适应我国资本主义市场机遇和约束的生物灵感创新模式。这里有三种非常不同的模式。
的哈佛大学维斯研究所是一个以生物灵感为中心的研究机构，涉及来自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。这些合作使该研究所能够为一系列有针对性的项目组建跨学科团队。此外，该研究所通过与私营公司在测试和应用程序开发方面的合作，支持将基础研究创新成果转化为商业领域。知识产权组合可用于授权。
该研究所的独特之处在于，它最初被设想为跨学科和以自然为基础的，而不是发展到这个领域。此外，2009年，该研究所获得了慷慨的1.25亿美元捐赠，能够开展高风险研究。事实上，研究人员负责做出突破性的发现，而不是渐进式的改进。该研究所的目标是开发能够转化为有用的、有希望是变革性的产品的技术。
这些技术被分为六个领域:自适应材料技术、预期医疗和细胞设备、仿生机器人、合成生物学、仿生微系统和可编程纳米材料。研究结果是惊人的，从可以抵抗冰和污渍的超级光滑表面材料，到生物医学药物输送系统，到自组织和自愈合材料，到纳米结构构建块，芯片上的肺和DNA链上编码的一整本书。
的人工光合作用联合中心是美国能源部为开发清洁能源解决方案而设立的五个能源创新中心之一。该计划的总体目的是减少我国对石油的依赖，加强能源安全。在每个中心，由科学家和工程师组成的大型跨学科团队合作，专注于共同的清洁能源目标。在JCAP，目标是利用可持续的过程直接从阳光中产生燃料。
政府将为加州理工学院(California Institute of Technology)和劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)提供为期五年的1.22亿美元资助，以支持公立和私立大学的教职员工和研究人员的工作。这与单一公司的政府拨款和贷款担保截然不同，倒霉的Solyndra就是一个例子。它也不同于ARPA-E基金计划，后者在特定的实验室有希望的单一创新被开发到工作原型阶段。
人工光合作用可能是有史以来最具破坏性的技术，但它所模拟的自然过程是极其复杂的。太阳在一小时内给地球带来的能量足以为人类的所有活动提供一年的能量。虽然人类还没有学会有效地利用这种能源，但大自然已经学会了。植物、蓝藻、真菌、藻类甚至一些动物能够将阳光、水和大气中的二氧化碳转化为糖，这些糖可以直接用于食物或建筑材料。
研究人员已经工作了几十年，试图了解和复制这个日常奇迹的各个方面:光收集，催化，存储，薄膜，光学。潜在的好处是巨大的:二氧化碳和氢气储量丰富且免费，可以以液氢或甲醇的形式提供一种廉价、清洁、几乎取之不尽、用之不竭的随时可用和可储存的燃料。不需要采矿、钻探或采收;只有来自太阳的能量，来自空气的碳和来自水的氢。
能够观察、分析和复制这些自然过程是取得进展的必要条件，对这种方法和使用新材料的基础研究是必要的。认识到这一点，能源部将JCAP组织成八个基本领域，所有这些独立组织的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一个基本步骤，是由植物叶片内的叶绿体完成的。要想在工业上复制这种技术，就需要找到一种耐用、高效、廉价的金属半导体。反过来，这也意味着要对一种自然界甚至没有用到的材料进行仔细而详尽的电导率和光腐蚀等性能测试。
该中心已经能够建造至少两个可以从阳光中产生燃料的设备原型，但规模和成本都不高，所以这项工作还将继续，可能要很多年才能达成一个共同的解决方案。但是，它将得到一个组织和协调一致的目标的帮助，这将加速它的成功。
的中心的生物灵感圣地亚哥动物园最近建立了一个以盈利为目的的孵化器模式，该模式将试图利用动物园的智力资本，帮助私人客户进行仿生技术转让。它是圣地亚哥全球动物园(San Diego Zoo Global)的一个实体，这个伞形组织经营动物园、野生动物园(Safari Park)和保护研究所(Institute for Conservation Research)。该计划旨在向付费客户提供非正式的企业教育、咨询和创意，以及为可能的市场开发产生和发展内部创意。典型的创新将被带到“概念验证”阶段，进一步的商业化将留给客户。
该中心的核心服务将是提供仿生创新理念和向专利的结构化道路迈出的第一步。一个典型的客户将支付教育研讨会、创意和专家开发费用，这些费用将用于中心开发和客户想要的任何创意的许可和版税。
研究开发的专家将来自动物园的100多名生物学专家，以及来自世界各地的随叫随到的科学家干部。该中心与圣地亚哥桥联盟(BRIDGE Consortium of San Diego)结盟，并与该市的五所私立和公立大学有联系。该中心目前处于开发和筹款的早期阶段，目标是筹集2000万美元。目前的客户包括Sprint，该公司正在与该中心合作包装概念的第一阶段。
连接死亡之谷
这三种连接死亡之谷的模式，即伟大的想法和畅销的产品或服务之间巨大的鸿沟，都是非常不同的。第一个是私人学术机构集群，支持现有的高级教师的研究，并加速他们的发现进入主流意识和市场。在他们的情况下，他们有一些解决方案。
第二个是一个由政府部门领导的由联邦政府资助的由偏远的私人和公共学术教员组成的联盟，专注于国家优先事项。在他们的情况下，他们有一些问题需要解决，而只有政府可以做到规模化。
第三个是私人咨询公司，聘请来自私人和公共机构的专家，为企业客户开发市场机会。在他们的案例中，他们有一些服务要出售。
努力将基础研究与应用技术相结合。所有人都在关注自然现象，以推进创新和创造财富，所有人都将成为越来越趋向于仿生技术世界的一部分。
