عند توقّف العقل عن إيجاد الحلول، وعَجز المهندسين على إيجاد التصميم المناسب، يكون الحل ربما باللجوء إلى الطبيعة، فكل شيء وُجد فيها بمقدار، وهي تمثّل الحل الأمثل لمعالجة أكبر التحديات.
ومن هذا الأساس أُنشئت المعاهد المتخصّصة لمحاكاة الطبيعة، وابتُكر علم قائم بذاته يتناول الطرق الأنجع لتقليد الطبيعية، في محاولة لإيجاد حلول لمشكلات المستقبل.
وتقليد الطبيعة هو نهجٌ للابتكار الذي يسعى إلى حلول مستدامة للتحديات البشرية من خلال محاكاة أنماط واستراتيجياتها، والتي اختُبرت مع الوقت.
وباختصار، فإن المحاكاة البيولوجية هي عملية اتخاذ الابتكارات الموجودة في الطبيعة وتطبيقها على التكنولوجيا، وتقديمها لخدمة البشرية.
وكما ذكر معهد المحاكاة الحيوية، فإن “الفكرة الأساسية” هي أنه في الطبيعةِ قد حُلّ بالفعل العديد من المشاكل التي نواجهها؛ فالحيوانات والنباتات والميكروبات يؤدّون دور المهندسين البارعين.
ووفقاً لموقع “إنجنيرينك إنترستنك”، فهذه أكثر 9 ابتكارات شيوعاً تم تقليد الطبيعة في تصميمها عبر مهندسين، وأصبحت اليوم في متناول البشر.
Table of Contents
طائر الرفراف
إن اليابان تُنتج بعض القطارات الأكثر كفاءة وسرعة في العالم، مع سرعات تزيد على 300 كم/ساعة، فعند السفر بهذه السرعة وبعد الخروج من نفقٍ ما ستصدر القطارات طفرة صوتية عالية جداً، وهو مصدر ضخم لتلوّث الضوضاء التي ابتُلي بها السكان المحليون.
فماذا فعل المهندسون؟
بمساعدة القليل من المحاكاة الحيوية والذهاب نحو الطبيعة ذهب المهندسون إلى مصدر غير مرجّح وهو “طائر الرفراف”، ذو المنقار الممدود.
فقد أعاد المهندسون تصميم القطار في صورة الطائر، ما أعطاه شكل منقار طويل في مقدّمته، وبفضل هذه الترقية البسيطة تمكّن المهندسون من تقليل ضجيج القطار مع فوائد إضافية؛ كاستهلاك أقل للكهرباء بنسبة 15٪، وسرعة أعلى بنسبة 10٪.
أصابع حيوان الوزغ “أبو بريص”
إن الميكانيكا الحيوية للأصابع في الوزغ تجعل منه متسلّقاً ممتازاً، فقد استخدم العلماء والباحثون أصابعه لإنشاء مجموعة من مواد التسلّق للبشر.
أصابع القدم من أبو بريص ألهمت العلماء أيضاً لإنتاج مواد لاصقة قوية بما يكفي للسماح للإنسان أن يتسلّق جداراً زجاجياً.
الحيتان
تُعتبر من أكبر المخلوقات الطبيعية، وتتمتّع بديناميكية هوائية على نطاق واسع، حيث إنها من أفضل السبّاحين والغواصين في المحيط، ورغم كبر حجمها فإنها تقفز عالياً كالطائرة، ما يعطيها انسيابية ورشاقة عبر زعانفها، التي تكون فريدة من نوعها بسبب نتوءات بارزة على سطحها.
ألهمت المسنّنات الموجودة على الزعانف المهندسين لتصميم توربينات الهواء، ما يجعلها أكثر هدوءاً وكفاءة بالعزم.
العنكبوت
إن حرير العنكبوت أحد أقوى المواد البيولوجية في العالم، لكن هناك شيء أكثر خصوصية حول خيوطه؛ ففي كل عام يموت 100 مليون طائر، بعد اصطدامه بنوافذ زجاجية وأبواب، والسبب عدم قدرة الطيور على تحديد سطح الزجاج الشفاف.
وهذا الأمر دفع المهندسين لإيجاد البدائل من الطبيعة، فوجدوا الحل في خيوط العنكبوت العاكسة للأشعة فوق البنفسجية، وأنشؤوا زجاجاً آمناً للطيور، وكانت فكرة ناجحة.
زهرة اللوتس
لديها بعض الحيل المثيرة للإعجاب، ويُعدّ تأثيرها ظاهرة خارقة للطبيعة، ويُعرف ذلك باسم “سوبر هايدروفوبيستي”، إذ لا يستطيع الماء أن يبلّل سطح الزهرة الذي يمتلك نتوءات دقيقة ومغلّفة بمواد مسعفة شمعية تصدّ الماء.
واستوحى المهندسون من هذه الفكرة إنشاء مادة مانعة لتسرّب الماء ومانعة للتسرّب النفطي، ويمكن رشّها على مجموعة من الأدوات والمركّبات والمنتجات بما يحقّق رغبة المصنّعين للمواد.
خنافس ناميبيا
إن خنفساء الصحراء الناميبية الأفريقية معروفة لدى الجميع تقريباً، ولها طريقة مشي مميزة، وتمتلك طريقة عجيبة في جمع المياه.
حيث تستطيع الخنفساء جمع الماء عبر تكثيف الضباب في المطبّات الموجودة على قوقعتها، ثم توجّه الماء إلى رأسها حتى تتمكّن من الشرب.
باستخدام هيكل الخنفساء كمصدر إلهام أنشأ معهد “ماساتشوستس” للتكنولوجيا بنية يمكن استخدامها لبناء أجهزة التبريد، وحتى تنظيف التسرّبات السامة.
أسماك القرش
بعد أن فصحت وكالة “ناسا” النموذج المجهري لبشرة سمك القرش، ابتكروا جلد قرشهم المختبري الخاص لاستخدامه على مجموعة من المنتجات.
حيث تخفّف الأخاديد الصغيرة، أو الأسنان في جلد القروش بشكل ملحوظ، من شدّة جذب المياه للقرش، ما يمنحها خفّة وانسيابية كبيرتين.
واستُخدم هذا الجلد أو هذه التقنية على مجموعة من الصناعات؛ مثل طلاء هياكل السفن والغواصات والطائرات وحتى ملابس السباحة للبشر.
أجنحة الفراشة هي صورة أنيقة من صور الطبيعة، لكن يمكن أن يكون لها بعض الخصائص الشمسية المثيرة للإعجاب؛ إذ تحتوي فراشة الوردة على خلايا صغيرة على أجنحتها المعقّدة والدقيقة التي يمكنها جمع الضوء في أي زاوية.
وقد ألهمت الأجنحة السوداء في فراشة الورد بعض المهندسين لابتكار نوع جديد من الخلايا الشمسية التي تكون أكثر فعالية بمرتين من حصاد الضوء.
./1610.bmp)
