מדע וטכנולוגיה

ביומימיקרי: מה שהטבע יכול ללמד אותנו

ביומימיקרי הוא ענף בעולם המדע המחקרי אשר מנסה לחקור את אופן פעילותו של הטבע על מנת לחקותו לצורך פתרון בעיות אנושיות.
למרות התפתחות הטכנולגיה והמדע, מסתבר שבסוף הפתרונות הטובים באמת כבר קיימים בטבע ולנו נותר רק לחקות.

צילום: coniferconifer

לנו בני האדם חסרה צניעות בהתייחסות שלנו לטבע, רובנו חשים עליונות על הטבע ומרגישים שזה רק עניין של זמן עד שנצליח להבין ולשחזר את כל המנגנונים והתהליכים בו. המעניין הוא שעם הזמן וההתפתחויות הטכנולוגיות אנחנו אומנם מתקדמים ופותרים בעיות רבות אבל יחד עם זאת אנחנו רק מבינים יותר ויותר כמה ההבנה שלנו מצומצמת וחסרה, מה גם שלרוב הפתרונות שלנו לא מקיימים והם יוצרים בעיות חדשות.

בדרך כלל תהליכים ביולוגים פשוטים הם יעילים ומתוחכמים יותר מכל המצאה שלנו. אחת הדוגמאות לצורת החשיבה המזלזלת הזאת מגיעה אלינו מטיעונים דתיים לאורך ההיסטוריה. בעבר אם לא הבנו איך או למה דברים מסוימים קורים, לא היינו מסוגלים לקבל את העובדה שאנחנו פשוט לא חכמים מספיק ופתרנו את עצמנו בטענה שיש ישות אלוהית כל יכולה ששולטת ומכתיבה את הכול.

צילום: Steve Corey

אחד מהטיעונים הבולטים של אסכולת ה"בריאתנים", הנוצרים שמתנגדים לתאוריית האבולוציה, הוא טיעון השען. המהלך המחשבתי שאמור להוביל למסקנה שיש אל בורא הוא כזה: דמיינו שאתם הולכים ביער ופתאום מוצאים שעון, אתם מרימים את השעון, בוחנים אותו מקרוב ומתפלאים מהדיוק והאלגנטיות שבה מסתובבים גלגלי השיניים וגורמים לתנועת המחוגים.

צילום: Alan Cleaver

אם תמצאו שעון כזה כנראה שתניחו, ובצדק, שבן אדם תכנן ובנה את השעון, ובדרך כלשהי השעון הגיע לאמצע היער. על פי הבריאתנים, בעלי החיים, הצמחים והטבע בכלל, מסובכים ומדויקים כל כך שחייב להיות מישהו או משהו שתכנן וברא אותם. הטיעון הזה מדגים כמה אנחנו מלאים בעצמנו ובטוחים שהעובדה שאנחנו מסוגלים לבנות שעון מצביעה על תחכום וכישורים שרק ישות אלוהית יכולה לה.

מה שאנחנו שוכחים זה שאנחנו, בני האדם המודרניים, נמצאים על כדור הארץ בערך 200 אלף שנים, אשר בתוכם אירעה המהפכה המדעית שבעקבותיה התחלנו באמת להבין איך הטבע פועל וזה קרה לפני פחות מ-500 שנים. האבולוציה שהיא המנוע שבו מתפתחים ומשתנים כל היצורים החיים פועלת כבר 3.8 מיליארד שנים. האבולוציה פועלת כך שאם משהו לא מתאים הוא פשוט לא ישרוד, ה"עונש" בפתרון לא טוב הוא היעלמות מהעולם. היום שאנחנו מסתכלים על הטבע אנחנו יכולים למצוא פתרונות גאוניים שהתפתחו במשך מיליוני שנים. פתרונות או יותר נכון התאמות שהגיעו לרמת שלמות, שלנו נותר רק להתפעל וללמוד מהם.

צילום: Ian….See

האמת שדרך הסתכלות שכזאת היא תחום יחסית חדש ומתפתח בעולם המדע. שיטת מחקר זו נקראת ביו-מימקרי, או חיקוי מהטבע. תחום זה מחפש פתרונות מהטבע לבעיות שמעסיקות אותנו ולא נותנות לנו מנוח. ישנן אינספור דוגמאות לפטנטים ופתרונות שלקחנו מהטבע. במאמר זה אציין כמה דוגמאות יחסית חדשות שמדגימות את הפשטות והאלגנטיות שבתחום החיקוי מהטבע.

בשנות ה-90 של המאה הקודמת הושקה ביפן רכבת ה"קליע"(bullet train) וגררה התלהבות רבה בקרב התושבים. בשל המהירות הגבוהה מאוד שאליה הגיעה, היא הצליחה לחבר מקומות רבים ביפן ולהעלות את רמת החיים של המשתמשים בה, אך יחד עם זאת היא גרמה לסבל רב למי שגר בסביבת  מסילת הרכבת. הרכבת שבתחילת דרכה באמת נראתה כמו קליע הייתה כל כך מהירה שכאשר היא נכנסה למנהרה, האוויר בקדמת הרכבת נדחס, כאשר הרכבת יצאה מהנהרה נשמע פיצוץ על קולי חזק מאוד. רעש זה הוריד את רמת החיים של אלו שגרו בקרבת המסילה וגרם לבעיות רבות לחברת הרכבות.

צילום: mdid

אך למזלה של חברת הרכבות אחד מהמהנדסים בחברה היה גם חובב ציפורים. אותו מהנדס, שם לב באחת מהתצפיות שלו שכשאר ציפור השלדג, אשר צדה דגים בתקיפה מהירה מהגובה, חודרת למים בצורה חלקה ומבלי להתיז אפילו טיפה אחת. מבנה ראשו של השלדג, כך מסתבר, בנוי בצורה שהוא חודר למים בחיתוך חלק שיעורר קנאה אפילו בקופץ למים מקצועי. במהלך האבולוציה השתנה צורת ראשו ומבנה מקורו כך שבעת כניסה למים הוא לא יאבד קשר עין עם הדג ולא ישנה כיוון במעבר בין האוויר למים. המהנדסים חיקו את צורת ראשו והמקור של השלדג ולהפתעתם הרבה הרכבת חתכה את האוויר בצורה חלקה כך שלא נדחס אוויר לפני הרכבת והרעש צומצם משמעותית. האמת היא שהרכבת אף נהייתה חסכונית יותר בכ-20% ומהירותה גדלה.

צילום: Internet Archive Book Images

 

בעיה אחרת שמטרידה רבים בתחומים שונים היא הצטברות של חומר על משטחים, זה יכול להיות חומרים כימים או יצורים שמתיישבים שם. במערכות מים וימיות זה נושא מאוד מדובר שכן הצטברויות שכאלה גורמות לחסימות של צינורות ובלאי מוגבר. אותה בעיה גם מטרידה רופאים ואנשי רפואה כאשר חיידקים מצטברים על משטחים ומסכנים חולים אשר רגישים אליהם.

הפתרון לבעיה הגיע מהים ולא סתם מהים אלא מהכרישים. מדענים שצפו בכריש גלאפגוס, שהוא כריש גדול מאוד ששוחה במהירויות איטיות יחסית, ציפו שבשל המהירות הנמוכה שהוא שוחה הרבה יצורים וחיידקים אחרים ידבקו עליו. מבדיקה שהם עשו הם גילו שזה רחוק מהמציאות ולהפתעתם גופו של הכריש נקי לגמרי מחיידקים. בהסתכלות מיקרוסקופית על עור הכריש ניתן לראות שהוא בנוי מלוחיות בעלות טקסטורה ייחודית של רכסים ועמקים שמונעים מהחיידקים להתיישב. כיום יש חברה שמייצרת מוצרים רבים כמו ידיות לדלת, משענות ועוד בעלות אותה הטקסטורה ובכך מונעים מחיידקים להתיישב במקומות אלו.

ֿ

צילום: 5arah

מים הם משאב הכרחי שהולך ומתמעט בשל זיהומים, מחסור בגשמים ועלייה חדה בביקוש בשל גדילה מהירה באוכלוסיית העולם. כבר הרבה שנים שמשתמשים ב"לוכדי ערפל" כדי לאסוף מים מערפל או לחות באוויר. לאחרונה לוכדים אלו השתכללו וכיום הם יעילים בלפחות 10% יותר תודות לחיפושית קטנה מהמדבר הנמיבי. המחסור במים במדבריות כמו במדבר הנמיבי הכריחו את החיים בהם למצוא פתרון למציאת מים ואכן מנגנון שכזה התפתח אצל חיפושית המדבר הנמיבית.

שיטת איסוף המים היא פשוטה; החיפושית נעמדת על שתי רגליה הקדמיות ומרימה את אחורי גופה כך שמים שמצטברים על גופה נאספים ונוזלים לכיוון ראשה. אך מה שבאמת שיפר את מערכות איסוף המים היא התגלית שעל גופה יש בליטות קטנות וביניהן חומר שעוותי. טיפות המים הזעירות נאספות בבליטות אלו עד שכוח המשיכה מנתק אותן ואלו ומחליקות בין הבליטות. כיום שיטה זאת כבר נמצאת בשימוש נרחב ותודות לחיפושית הנמיבית שיטת איסוף המים יעילה בהרבה.

צילום: Joanne Goldby

גם בעולם מדעי המחשב למדו משהו מהטבע. אלגוריתמים רבים ושיטות חישוב מקבלות השראה מכוורות דבורים או נחילי נמלים. אצל אלו אין מרכז קבלת החלטות או מנהיג, אלא הרבה פרטים שכל אחד מבצע מעט פעולות ועובד על פי חוקיות פשוטה. כשניסו מתכנתים להשתמש בשיטה כזאת בעיות נפתרו בצורה מהירה ופשוטה יותר, נראה שבעתיד נראה יותר תוכנות ואפילו רובוטים שמתנהלים בצורה דומה לנחיל נמלים ולא כפי שהיה נהוג בעבר על ידי מחשב ראשי שמנהל את כולם.

צילום: lemonhalf

ישנן עוד דוגמאות רבות לחיקוי מהטבע, תחום מחקר זה הוא מעניין ומבטיח אבל בשביל שבאמת נוכל לרתום את כוחו של הטבע לפתרון בעיות אנחנו צריכים קודם כל לתת לו את הכבוד הראוי, ולהבין שעם מרבית הבעיות איתן אנחנו מתמודדים כיום, הטבע מתמודד במשך מיליוני שנים. נראה שהמשפט "אין חכם כבעל ניסיון" מעולם לא היה מתאים יותר.

עומרי נהור

ביומימיקרי: מה שהטבע יכול ללמד אותנו

תגובות

השאר תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.


הנצפים ביותר

‎למעלה

אהבתם את התכנים שלנו?לחצו לייק וקבלו עדכונים שוטפים

טעות בפרסום?

עזרו לנו להבין את הטעות, כתבו לנו דרך תיבת הטקסט את הטענה ואנחנו נשמח להתייחס ולתקן את הפרסום. לפרטים נוספים צרו קשר דרך [email protected]

x
עדכון שבועי על תוכן מרחבי הרשת לתיבת המייל שלכם, מתאים? הרשמו עכשיו !

הרשמו באמצעות כתובת המייל שלכם ותהנו מעדכון שבועי קבוע של החדשות החמות מרחבי הרשת, ובחינם!

באתר זה פועלת אמנת פרטיות ואנטי-ספאם