在三个基本的物质必需品 - 食品，服装和庇护所 - 建筑代表最大的资本成本，体现最多的能源。根据您加入生命周期成本和投入的方式，他们占我们能源使用量的约40％。

许多人长期以来一直认为，我们的建筑设计和建造存在缺陷。然而，只是在最近才有人提出采用来自自然的范例而不仅仅是形式的替代方案。这些范例仅仅是“建筑即机器”乌托邦梦想的延伸吗?我认为它们是根本不同的，我将在下面概述为什么我这样认为，并描述一个开创性的合作关系，可能会改变我们的建筑方式。

首先，自然如何设计一个建筑?自然和科技在技术上的差异再明显不过了。

我们从静态的蓝图中工作，详细说明了所有的方法，材料和空间安排在一个固定的时间。大自然却没有，它更愿意从DNA开始，用配方而不是蓝图来传授信息。食谱只告诉你什么成分被混合了，怎样混合，什么时候混合。最后的形式可以有很大的不同，当我在厨房的时候，我的女儿可以证明。

我们倾向于自上而下地工作，设定目标和目标、愿景、五年计划、国家倡议、公司指示和建设项目。大自然是自下而上建造的。

模块化建筑？自然很久以前完善了它。其建筑工程基于将一小数氨基酸在一起，以形成数千种蛋白质分子。这些，又通过形状功能差异，包括构成细胞的细胞器，构建生命的构建块。令人难以置信的是，这些细胞中的每一个（繁殖细胞除外）含有整个生物所需的所有遗传信息，但只有某些基因在该细胞中表达，使其成为叶，茎或根部的一部分。

我们结合建筑材料;自然整合它们。这是从自下而上的方法流动的关键差异：自然的解决方案流过尺度层次的流程，以便于促进功能。考虑到其所用的根本和所有的组织水平，从而从土壤中捕获水和营养素，从高效的分支系统到生长的根部头发尖端的防护细胞到渗透机制。

为了建造，我们获取材料，通过弯曲、切割、钻孔，然后将零件固定在一起并扔掉废料，将它们加工成我们想要的形状。大自然不会为这一切而烦恼，而是在需要的时候按形状来形状。

我们在大多数结构中建立要保持的东西，更喜欢稳定性和僵硬。大自然对这些问题并不是那么关注，而是建立韧性和耐用性。Steven Vogel，在他的经典书中猫爪和弹弓提供了一个很好的讨论。正如他所说，“人类通常以足够的刚度为标准建造，而大自然则以足够的强度为标准建造。”

我们的结构不会发生太大变化，因为我们太在意它们是否能保持不变。这在本质上并非如此。对一个有机体来说，“未改变”意味着“死亡”。维持一种动态的不平衡是维持所有生物世界运转的关键。在我看来，这是使我们的建筑世界更可持续的关键概念。“免费上网”在现有的化学或物理梯度上，正如我之前写的那样这将是一个值得效仿的重要策略。

由于我们的结构不会非常改变，因此他们不适应。自然都是关于适应性的，当然，当然是指使用它的实时反馈循环和所有传感器，执行器和信息节目。我们刚刚开始。

这也意味着，对于自然来说，最基本的重点是部件的灵活性。这与我们对支撑、螺栓、扣板、螺丝和钉子的痴迷形成了鲜明的对比。这种灵活性的有机设计，以及各种各样的生存策略，是我们这个世界上最优雅的形式。

自然形式的优雅不会丢失教授路加福音李和Maria-Paz Guttierez的加州大学伯克利，但是他们看到的一部分的美丽是在功能上。建筑部门的生物工程系和Guttierez的李已经合作了几次调查，这些调查将我们更接近建筑物的更加自然的功能。

它们主要与建筑的表皮有关，以及该表皮如何表现出上述的一些特征。它能更聪明、更有弹性、更高效、更能干吗?他们的想法代表着生物工程领域的技术进步向建筑领域的重大智力转移。

在一个项目中，他们建议开发一种新型薄膜建筑膜的基础。膜的目的是控制三件事：湿度，光和温度传递到建筑物中。空间加热，冷却和空调占所有美国建筑物中所有最终使用能源消耗的大约三分之一。

和许多自然过程一样，膜系统利用它所寻求控制的环境条件的产物作为驱动器。在薄膜中，由建筑的大气产生的多余的水分，在薄膜中触发开口，将其减少到一个可接受的舒适区域。

其他设计这种类型的系统的尝试，但作者声称，这是第一次结合生物启发原则，以达到这样的自动化控制水平。该系统依赖于所使用材料的物理特性，因此不需要动力和机械元件的大块材料。Guttierez认为，他们方法的革命性之处在于“材料已经成为系统”。

这项工作有几个原因，虽然在最早的阶段是重要的。

在纳米和微尺度时材料及其结构将替代以前花费以解决建筑物中气候控制问题的能量。换句话说，物质现在是活跃的，具有适应，调节和控制的能力。这具有超出能源使用的影响，因为这种系统可以想到比依赖于电力和机械臂的系统更耐用可靠。

对新挑战的扩展解决方案也使这种类型的工作显着和开创性。一种可能的好处是能够更有效地校准建筑物条件。创新需要多种形式，这是通过改变一个人解决问题的规模来实现的。这类创新可能会变得更加普遍，因为科学技术的转移继续构建应用程序。

此外，如果研究人员可以证明他们概念解决方案的实用性，这应该提出创新的制造技术。当建筑物变得越来越校准到这种分子尺度时，GuttieEz看到了未来的时间。这将只会扩大并加快该项目中看到的跨学科方法。

最后，膜系统被呈现为热带地区临时外壳的解决方案，但这种技术的影响可能在社会中普遍存在。正如李某所说，“......社会影响很重要：对我提供干净的环境是第一，并节省能源。”Inceterate工程师，他急于让数字努力衡量这些贡献。

[编者按:本文进行了更新，以简化对研究人员工作的解释;因为这是一项正在进行的研究，所以工作的细节可能会发生变化。

Tom McKeag在加州艺术学院和加州大学伯克利分校教授生物灵感设计。他是公司的创始人兼总裁BioDreamMachine这是一个非盈利教育机构，为K12学校带来生物灵感设计和科学教育。

_{建筑 -http://www.flickr.com/photos/sashafatcat///cc by 2.0}