ISO 18458:2015
(Main)Biomimetics — Terminology, concepts and methodology
Biomimetics — Terminology, concepts and methodology
ISO 18458:2015 provides a framework for the terminology on biomimetics in scientific, industrial, and educational purposes. ISO 18458:2015 is intended to provide a suitable framework for biomimetic applications. The field of biomimetics is classified and defined, numerous terms are described, and a description of the process of applying biomimetic methods from the development of new ideas to the biomimetic product is provided. The limits and potential of biomimetics as an innovation approach or as a sustainability strategy are also illustrated. In addition, ISO 18458:2015 provides an overview of the various areas of application and describes how biomimetic methods differ from classic forms of research and development. If a technical system is subjected to a development process according to ISO 18458:2015, then it is allowed to be referred to as a "biomimetic" system. ISO 18458:2015 provides guidance and support for developers, designers, and users who want to learn about the biomimetic development process and integrate biomimetic methods into their work aiming at a common language for scientists and engineers working in the field of biomimetics. It can be applied wherever nature has produced a biological system sufficiently similar to the technical target system that can be used to develop a technical equivalent.
Biomimétique — Terminologie, concepts et méthodologie
L'ISO 18458:2015 fournit un cadre pour la terminologie concernant la biomimétique à des fins scientifiques, industrielles et éducatives. L'ISO 18458:2015 est destinée à fournir un cadre approprié pour les applications biomimétiques. Elle classifie et définit le domaine de la biomimétique, décrit de nombreux termes ainsi que le processus d'application des méthodes biomimétiques au produit biomimétique à partir d'idées nouvelles. Les limites et le potentiel de la biomimétique en tant qu'approche pour l'innovation ou en tant que stratégie de développement durable sont également illustrés. En outre, l'ISO 18458:2015 donne un aperçu général des divers champs d'application et décrit la manière dont les méthodes biomimétiques diffèrent des formes classiques de recherche et de développement. Si un système technique fait l'objet d'un processus de développement conformément à l'ISO 18458:2015, il est alors permis de le mentionner en tant que système « biomimétique ». L'ISO 18458:2015 fournit un guide et un soutien aux développeurs, concepteurs et utilisateurs qui souhaitent comprendre le processus de développement biomimétique et intégrer les méthodes biomimétiques dans leurs pratiques professionnelles visant à un langage commun entre scientifiques et ingénieurs travaillant dans le domaine de la biomimétique. Le processus de développement biomimétique peut être appliqué chaque fois que la nature a produit un système biologique assez similaire au système technique visé qui peut être utilisé pour élaborer un équivalent technique.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18458
First edition
2015-05-15
Biomimetics — Terminology, concepts
and methodology
Biomimétique — Terminologie, concepts et méthodologie
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2015 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions . 1
3 What is biomimetics?. 3
3.1 Essentials of biomimetics . 3
3.2 Boundaries to and areas of overlap with related sciences . 4
3.3 Biomimetic products and processes . 5
4 Reasons and occasions for using biomimetic methods . 6
4.1 Possibilities, performance, and success factors for biomimetics . 6
4.2 Biomimetics and sustainability . 7
4.3 Limits of biomimetics . 8
4.4 Communication process in biomimetics . 8
5 Biomimetic engineering process . 8
5.1 General . 8
5.2 Development of new ideas . 9
5.3 Abstraction and analogy .12
5.4 Planning phase to invention .13
6 Implementation of biomimetics in the innovation approach .14
Annex A (informative) Examples .15
Bibliography .23
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 266, Biomimetics.
iv © ISO 2015 – All rights reserved
Introduction
Biomimetics is understood to be the application of research and development approaches of interest
to practical applications and which use knowledge gained from the analysis of biological systems to
find solutions to problems, create new inventions and innovations, and transfer this knowledge to
technical systems. The idea of transferring biological principles to technology is the central element of
biomimetics (see Clause 3 for a definition of biomimetics).
The basic motivation behind the transfer of biological solutions to technical applications is the
assumption that biological structures are optimized to their needs and can be the source of significant
and convincing applications. To date, over 2,5 million different species have been identified and described
to a great extent together with their specific characteristics. In terms of biomimetics, there is therefore
a gigantic pool of ideas available for solutions to practical problems.
[1]
Historically, the development of biomimetics can be divided into the following phases: model-based
biomimetics was introduced starting around 1950 primarily for use in the design and construction of
aircraft, vehicles, and ships by deriving modelling rules based on similarity theory for transferring the
principles of biological systems to technical designs. Around 1960, the two pillars of biomimetics (biology
and technology) were combined linguistically for the first time due to the influence of cybernetics and
placed on a common linguistic and methodical foundation. This foundation then became an important
basis for the central element of the field of biomimetics: the transfer of knowledge. Since about 1980,
biomimetics has also been extended down to the microscale and nanoscale (e.g. the Lotus-EffectText ®)
[2]
. New methods in measurement and manufacturing technology were the keys to these extensions.
Since the 1990s, biomimetics has received further impetus, in particular due to the rapid technological
development in the related fields of computer science, nanotechnology, mechatronics, and biotechnology.
In many cases, it is new developments in these fields that enable the transfer of complex biological
[3]
systems in the first place .
Today, the field of biomimetics is increasingly considered a scientific discipline that has generated
numerous innovations in products and technologies. This highly interdisciplinary collaborative work,
which brings together experts from the fields of biology, engineering sciences, and numerous other
[4]
disciplines, possesses a particularly high potential for innovation . For this reason, biomimetics has
now become an object of research and education at numerous universities and extramural research
institutions. However, manufacturing companies are also increasingly turning to biomimetic methods to
develop new products or to optimize existing products. In spite of the increasing number of researchers
and users active in the field of biomimetics, the transfer of knowledge from the field of biology to
technology is still a complex process that places high demands on the people involved.
Nature has numerous “ingenious solutions” available that can often be understood intuitively. It is
seldom easy, though, to explain the underlying mechanisms and in particular, to explain how they could
be applied to technology. This discrepancy is one reason for the current and ongoing relevance of the
[5]
field of biomimetics, which will also continue into the next decades .
INTERNATIONAL STANDARD ISO 18458:2015(E)
Biomimetics — Terminology, concepts and methodology
1 Scope
This International Standard provides a framework for the terminology on biomimetics in scientific,
industrial, and educational purposes.
This International Standard is intended to provide a suitable framework for biomimetic applications.
The field of biomimetics is classified and defined, numerous terms are described, and a description of the
process of applying biomimetic methods from the development of new ideas to the biomimetic product
is provided. The limits and potential of biomimetics as an innovation approach or as a sustainability
strategy are also illustrated. In addition, this International Standard provides an overview of the various
areas of application and describes how biomimetic methods differ from classic forms of research and
development. If a technical system is subjected to a development process according to this International
Standard, then it is allowed to be referred to as a “biomimetic” system.
This International Standard provides guidance and support for developers, designers, and users who
want to learn about the biomimetic development process and integrate biomimetic methods into their
work aiming at a common language for scientists and engineers working in the field of biomimetics. It
can be applied wherever nature has produced a biological system sufficiently similar to the technical
target system that can be used to develop a technical equivalent.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
abstraction
inductive process in which a general conclusion is drawn based on the observation of a specific object
Note 1 to entry: In biomimetics, this conclusion is ideally a physical context for describing the underlying
functional and operating principles of the biological systems.
2.2
analogy
analogy in terms of technology is understood to be a similarity in the relationships between the relevant
parameters used to describe two different systems
Note 1 to entry: The specification of the relevant parameters is the object of abstraction (2.1). In terms of its
definition in the field of biomimetics (2.9), one of these two systems is a biological system (2.6), and the other
system is the technical target system.
Note 2 to entry: In biology, the term “analogy” refers to similarities in functional characteristics between different
organisms that resulted from the need to adapt and not because the organisms are somehow related. In contrast,
similarities based on relationship dependencies, and therefore on similar genetic information, are referred to as
homologies. In biology, the term “analogy” has come to be understood dynamically and emphasizes in particular
the differences between the starting points of two evolutionary developments.
2.3
analysis
systematic examination in which the biological or technical system is decomposed into its component
parts using suitable methods, after which the parts are then organized and evaluated
Note 1 to entry: The opposite of analysis, in terms of its aspect of “resolution into individual parts”, is referred to
as synthesis (recomposition).
2.4
bioengineering
application of engineering knowledge to the fields of medicine or biology
2.5
bioinspiration
creative approach based on the observation of biological systems (2.6)
Note 1 to entry: The relation to the biological system (2.6) may only be loose.
2.6
biological system
coherent group of observable elements originating from the living world spanning from nanoscale
to macroscale
2.7
biology push
biomimetic development process in which the knowledge gained from basic research in the field of
biology is used as the starting point and is applied to the development of new technical products
Note 1 to entry: In technology, biology push is considered as a bottom-up process.
[6]
Note 2 to entry: In design research, biology push is considered as “solution driven” .
Note 3 to entry: See also technology p
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18458
Première édition
2015-05-15
Biomimétique — Terminologie,
concepts et méthodologie
Biomimetics — Terminology, concepts and methodology
Numéro de référence
©
ISO 2015
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2015, Publié en Suisse
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée
sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Termes et définitions . 1
3 Qu’est-ce que la biomimétique ? . 4
3.1 Bases de la biomimétique . 4
3.2 Limites et domaines de chevauchement avec les sciences associées . 4
3.3 Produits et processus biomimétiques . 5
4 Raisons et occasions pour l’utilisation de méthodes biomimétiques .7
4.1 Possibilités, performances et facteurs de réussite concernant la biomimétique . 7
4.2 Biomimétique et durabilité . 7
4.3 Limites de la biomimétique . 8
4.4 Processus de communication en biomimétique . 9
5 Processus d’ingénierie biomimétique . 9
5.1 Généralités . 9
5.2 Développement de nouvelles idées .11
5.3 Abstraction et analogie .13
5.4 Phase de planification à l’invention .15
6 Mise en œuvre de la biomimétique dans l’approche pour l’innovation .15
Annexe A (informative) Exemples .17
Bibliographie .25
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 266, Biomimétique.
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
Introduction
La biomimétique est considérée comme le transfert de méthodes de recherche et de développement
intéressantes vers des applications pratiques et qui utilise les connaissances acquises grâce à l’analyse
des systèmes biologiques pour trouver des solutions à des problèmes, créer de nouvelles inventions et
innovations, et pour transférer ces connaissances à des systèmes techniques. L’idée de transférer les
principes biologiques à la technologie constitue l’élément central de la biomimétique (voir l’Article 3
pour une définition de la biomimétique).
La motivation fondamentale qui sous-tend le transfert de solutions biologiques vers des applications
techniques est l’hypothèse selon laquelle les structures biologiques sont optimisées par rapport à leurs
besoins et peuvent être la source d’applications significatives et probantes. À ce jour, plus de 2,5 millions
d’espèces ont été identifiées et décrites en grande partie avec leurs caractéristiques spécifiques. En
termes de biomimétique, on dispose donc d’un gigantesque réservoir d’idées pour trouver des solutions
à des problèmes pratiques.
[1]
Historiquement, le développement de la biomimétique peut être divisé en phases de la manière suivante:
le concept de biomimétique basée sur des modèles a été introduit vers 1950; il était principalement
destiné à la conception et la construction d’aéronefs, de véhicules et de navires en utilisant des règles
de modélisation fondées sur la théorie de la similitude pour transférer les principes des systèmes
biologiques vers les conceptions techniques. Vers 1960, les deux piliers de la biomimétique (la biologie
et la technologie) ont été combinés linguistiquement pour la première fois en raison de l’influence de
la cybernétique et placés sur un socle linguistique et méthodologique commun. Ce socle est ensuite
devenu une base importante pour l’élément central de la biomimétique: le transfert des connaissances.
Depuis environ 1980, la biomimétique s’est également étendue à l’échelle micrométrique et à l’échelle
[2]
nanométrique (par exemple, le Lotus-EffectText ®) . Ces extensions étaient essentiellement dues aux
nouvelles méthodes de mesure des techniques de fabrication. Depuis les années 1990, la biomimétique
a connu un essor supplémentaire, dû notamment aux développements technologiques rapides dans les
domaines de l’informatique, des nanotechnologies, de la mécatronique et des biotechnologies. Dans bon
nombre de cas, ce sont les nouveaux développements dans ces domaines qui ont permis de hisser les
[3]
systèmes biologiques complexes à la première place .
Aujourd’hui, le domaine de la biomimétique est de plus en plus considéré comme une discipline scientifique
qui a donné naissance à de nombreuses innovations concernant les produits et les technologies. Ces
travaux collaboratifs interdisciplinaires, rassemblant des experts issus des domaines de la biologie, des
sciences de l’ingénierie et de nombreuses autres disciplines, présentent un potentiel particulièrement
[4]
élevé en matière d’innovation . C’est la raison pour laquelle la biomimétique est devenue à présent un
objet de recherche et d’enseignement dans de nombreuses universités et instituts de recherche externes.
Par ailleurs, les entreprises manufacturières se tournent également de plus en plus vers les méthodes
biomimétiques pour développer des nouveaux produits ou pour optimiser les produits existants. Malgré
le nombre croissant de chercheurs et d’utilisateurs actifs dans le domaine de la biomimétique, le transfert
des connaissances du domaine de la biologie à la technologie demeure un processus complexe qui place
la barre très haut pour les personnes impliquées.
La nature dispose d’un grand nombre de « solutions ingénieuses » qui peuvent être souvent comprises de
façon intuitive. Il est rarement facile d’expliquer les mécanismes sous-jacents, et notamment d’expliquer
comment ces mécanismes pourraient être appliqués à la technologie. Cette contradiction justifie la
[5]
pertinence actuelle et future de la biomimétique, qui se poursuivra lors des décennies à venir .
NORME INTERNATIONALE ISO 18458:2015(F)
Biomimétique — Terminologie, concepts et méthodologie
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale fournit un cadre pour la terminologie concernant la biomimétique à
des fins scientifiques, industrielles et éducatives.
La présente Norme internationale est destinée à fournir un cadre approprié pour les applications
biomimétiques. Elle classifie et définit le domaine de la biomimétique, décrit de nombreux termes ainsi
que le processus d’application des méthodes biomimétiques au produit biomimétique à partir d’idées
nouvelles. Les limites et le potentiel de la biomimétique en tant qu’approche pour l’innovation ou en
tant que stratégie de développement durable sont également illustrés. En outre, la présente Norme
internationale donne un aperçu général des divers champs d’application et décrit la manière dont les
méthodes biomimétiques diffèrent des formes classiques de recherche et de développement. Si un
système technique fait l’objet d’un processus de développement conformément à la présente Norme
internationale, il est alors permis de le mentionner en tant que système « biomimétique ».
La présente Norme internationale fournit un guide et un soutien aux développeurs, concepteurs et
utilisateurs qui souhaitent comprendre le processus de développement biomimétique et intégrer les
méthodes biomimétiques dans leurs pratiques professionnelles visant à un langage commun entre
scientifiques et ingénieurs travaillant dans le domaine de la biomimétique. Le processus de développement
biomimétique peut être appliqué chaque fois que la nature a produit un système biologique assez
similaire au système technique visé qui peut être utilisé pour élaborer un équivalent technique.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
2.1
abstraction
processus inductif dans lequel une conclusion générale est tirée sur la base de l’observation d’un
objet spécifique
Note 1 à l’article: En biomimétique, cette conclusion est théoriquement un contexte physique pour décrire les
principes fonctionnels et opératoires sous-jacents des systèmes biologiques
2.2
analogie
l’analogie, en termes de technologie, est considérée comme une similitude dans les relations entre les
paramètres appropriés utilisés pour décrire deux systèmes différents
Note 1 à l’article: Les spécifications des paramètres appropriés font l’objet d’une abstraction (2.1). Compte tenu de
sa définition dans le domaine de la biomimétique (2.9), l’un de ses deux systèmes est un système biologique (2.6) et
l’autre est le système technique visé.
Note 2 à l’article: En biologie, le terme « analogie » fait référence à des similitudes au niveau de caractéristiques
fonctionnelles entre des organismes différents qui ont résulté de la nécessité d’adaptation et non d’un lien
quelconque entre ces organismes. En revanche, les similitudes basées sur des dépendances relationnelles, et donc
sur des informations génétiques similaires, sont désignées par « homologies ». En biologie, le terme « analogie »
est compris de manière dynamique et met notamment l’accent sur les différences des points de départ de deux
développements évolutifs.
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.