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Using Biomimicry to Support Resilient Infrastructure Design
Earth's Future ( IF 8.852 ) Pub Date : 2020-11-23 , DOI: 10.1029/2020ef001653
Alysha M. Helmrich 1 , Mikhail V. Chester 1 , Samantha Hayes 2 , Samuel A. Markolf 1, 3 , Cheryl Desha 2 , Nancy B. Grimm 4
Affiliation  

Infrastructure must be resilient to both known and unknown disturbances. In the past, resilient infrastructure design efforts have tended to focus on principles of robustness and recovery against projected failures. This framing has developed independently from resilience principles in biological and ecological systems. As such, there are open questions as to whether the approaches of natural systems that lead to adaptation and transformation are relevant to engineered systems. To improve engineered system resilience, infrastructure managers may benefit from considering and applying a set of “Life's Principles”—design principles and patterns drawn from the field of biomimicry. Nature has long withstood disturbances within and beyond previous experience. Infrastructure resilience theory and practice are assessed against Life's Principles identifying alignments, contradictions, contentions, and gaps. Resilient infrastructure theory, which emphasizes a need for flexible and agile infrastructure, aligns well with Life's Principles, addressing each principle and most sub‐principles (excluding “breakdown products into benign components” and “do chemistry in water”). Meanwhile, resilient infrastructure practice only occasionally aligns with Life's Principles and contradicts five out of six principles. As resilience theory advances, Life's Principles offer support in broadening how infrastructure managers approach resilience, and by using biomimicry, infrastructure managers can be better equipped to deploy resilience for complexity and uncertainty.

中文翻译:

使用仿生学来支持弹性基础架构设计

基础设施必须能够抵抗已知和未知的干扰。过去,弹性基础架构设计工作倾向于集中于健壮性和针对预期故障的恢复原则。该框架独立于生物和生态系统中的弹性原理而发展。因此,关于导致适应和转化的自然系统的方法是否与工程系统有关存在悬而未决的问题。为了提高工程系统的弹性,基础架构管理者可能会从考虑和应用一套“生命原则”(从仿生领域汲取的设计原则和模式)中受益。在以前的经验之内和之外,大自然长期经受住了干扰。基础设施弹性理论和实践是根据“生命”评估的 ■识别一致,矛盾,争执和差距的原则。弹性基础结构理论强调了对灵活,敏捷基础结构的需求,它与生命原理非常吻合,解决了每个原理和大多数子原理(不包括“分解产物为良性成分”和“水中化学反应”)。同时,灵活的基础架构实践仅偶尔符合“生命原则”,并且与六项原则中的五项相矛盾。随着弹性理论的发展,“生命原理”为拓宽基础架构管理者处理弹性的方式提供了支持,并且通过使用仿生技术,基础架构管理者可以更好地为复杂性和不确定性部署弹性。它强调了对灵活,敏捷基础设施的需求,与“生命原则”很好地保持一致,解决了每个原则和大多数子原则(“分解成良性成分的分解产物”和“在水中进行化学反应”除外)。同时,灵活的基础架构实践仅偶尔符合“生活原则”,并且与六项原则中的五项相矛盾。随着弹性理论的发展,“生命原理”为拓宽基础架构管理者处理弹性的方式提供了支持,并且通过使用仿生技术,基础架构管理者可以更好地为复杂性和不确定性部署弹性。它强调了对灵活,敏捷基础设施的需求,与“生命原则”很好地保持一致,解决了每个原则和大多数子原则(“分解成良性成分的分解产物”和“在水中进行化学反应”除外)。同时,灵活的基础架构实践仅偶尔符合“生活原则”,并且与六项原则中的五项相矛盾。随着弹性理论的发展,“生命原理”为拓宽基础架构管理者处理弹性的方式提供了支持,并且通过使用仿生技术,基础架构管理者可以更好地为复杂性和不确定性部署弹性。灵活的基础架构实践仅偶尔符合“生活原则”,并且与六项原则中的五项相矛盾。随着弹性理论的发展,“生命原理”为拓宽基础架构管理者处理弹性的方式提供了支持,并且通过使用仿生技术,基础架构管理者可以更好地为复杂性和不确定性部署弹性。灵活的基础架构实践仅偶尔符合“生活原则”,并且与六项原则中的五项相矛盾。随着弹性理论的发展,“生命原理”为拓宽基础架构管理者处理弹性的方式提供了支持,并且通过使用仿生技术,基础架构管理者可以更好地为复杂性和不确定性部署弹性。
更新日期:2020-12-10
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