© כל הזכויות שמורות לטבע

עם העניין הגובר בטכנולוגיות ירוקות, תחום ה"ביומימיקרי" צובר תאוצה ומציע לנו ללמוד מהטבע כשאנחנו באים לפתח מוצרים, להגדיר תהליכי ייצור ואפילו לנהל רשתות תקשורת

ביומימקרי

"אינטליגנציית הנחיל" מתייחסת למערכות שמורכבות מפריטים רבים שמצליחים ללא כל ניהול חיצוני לפתור במשותף בעיות, שכל אחד מאותם פריטים לא היה מסוגל לפתור לבדו – צילום: Wikimedia Bruno de Giusti

רבים בהיסטוריה הסתקרנו כיצד פרח הלוטוס גדל בביצות עכורות אך עליו מצליחים להישאר נקיים וטהורים מבלי שכל לכלוך ידבק בהם. הבוטניקאי הגרמני ווילהלם ברת'לוט חקר את היכולת המופלאה הזו של הלוטוס, שקיבלה את הכינוי "אפקט הלוטוס", במטרה לתרגם אותה לפיתוח מוצרים מסחריים. כשבחן את עלי הלוטוס במיקרוסקופ הוא גילה שהם מכוסים בבליטות מחודדות זעירות המונעות מגרגירי האבק להיצמד אליהם. כך, כשמים זורמים על העלה, קל להם מאוד לשטוף ממנו את הלכלוך.

בשנות ה-80 פותח המוצר הראשון המנצל את אפקט הלוטוס – צבע לציפוי בתים שבעזרת מי הגשמים שומר על ניקיון קירותיו החיצוניים של המבנה. מאז פותחו על בסיס אותו עיקרון מוצרים רבים נוספים. סוכנות החלל נאס"א למשל פיתחה על בסיס אפקט הלוטוס חומר ציפוי שקוף המונע הצטברות לכלוך וחיידקים. החומר השקוף משמש את סוכנות החלל בציפוי חליפות חלל, עדשות מצלמות ורובוטי מחקר הנשלחים למשימותיהם במערכת השמש.

ביומימקרי

צילומים: Wikimedia Yewenyi; Wikimedia David Brazier

הביומימיקרי, תחום מחקר הזוכה לעניין גובר בשנים האחרונות, מציע לנצל את הידע האגור בטבע, ובהשראתו לפתח טכנולוגיות ותהליכים בני קיימא. "זה תחום מחקר שמאוד מתפתח היום, גם בעולם האקדמי וגם בעולם העסקי. החשיבות הגדולה שלו היא שהוא מקור לפתרונות מקיימים, שזה תחום חם, נדרש ומתפתח היום", מסבירה בריאיון יעל הלפמן כהן, מנכ"ל ארגון הביומימיקרי הישראלי ומוסיפה, "על פי רוב הפתרונות בטבע הם סביבתיים יותר ומקיימים יותר, ולכן גם העניין העצום בתחום הזה היום".

לדוגמה, בני-אדם יכולים לבחור להעביר את מפעלי הייצור שלהם לאזורים מרוחקים ולהתעלם משיקולים אקולוגיים, מסבירה הלפמן כהן, אבל "מפעל הייצור של האורגניזם הוא בתוך הגוף שלו". "תהליכי הייצור בטבע הם סביבתיים יותר, נקיים יותר ומותאמים יותר לסביבת החיים. אלו דברים שאפשר ללמוד מהם", היא אומרת.

ג'נין בניוס (Janine Benyus), שחיברה את הספר "ביומימיקרי – חדשנות בהשראת הטבע", מזכירה לנו בהרצאתה בפורום TED את מה שלטענתה המין האנושי ידע בעבר היטב אולם שכח לאורך השנים: "אנחנו חלק מכוכב לכת מבריק ואנחנו מוקפים על ידי גאונות". היא מוסיפה כי הביומימיקרי מציע ללמוד מהגאונות הזו המקיפה אותנו.

כך, בשנים האחרונות יותר ויותר חברות גדולות כדוגמת בואינג, ג'נרל אלקטריק, נאס"א, HP ועוד מתחילות להבין כיצד הביומימיקרי יכול לעזור לתעשייה להפוך לפחות בזבזנית וליותר יעילה, והן מתחילות לצרף את הביולוגים לצוותי המחקר שלהן.

מדד דה-וינצ'י" אומד את מידת ההשפעה של תחום הביומימיקרי בארה"ב. דו"ח שפורסם באוגוסט 2011 מצא כי מאז שנת 2000 חל גידול שנתי ממוצע של 22 אחוז בהיקף הפעילות בתחום. מנתוני הדו"ח גם עולה שמספר הפטנטים מבוססי הביומימיקרי הנרשמים מדי שנה גדל פי 14 לאורך העשור.

אבל לתחום הביומימיקרי גם היסטוריה ממושכת – גם בעבר רבים חיקו בפיתוחיהם את הפתרונות מן הטבע. לאונרדו דה וינצ'י (1519-1452), למשל, העמיק בלימוד האנטומיה ושיטות התעופה של הציפורים, העטלפים והשפיריות כשניסה לפתח את מכונת התעופה שלו. בסופו של דבר משימתו לא צלחה. היו אלה האחים רייט שהצליחו במשימה והמריאו בשנת 1903 עם המטוס הראשון. הם הצליחו לפתח אותו רק לאחר שהשקיעו שעות רבות בצפייה במעוף היונים. גם אלכסנדר בל פיתח את מכשיר הטלפון הראשון רק לאחר שלמד תקופה ממושכת על מבנה הלשון ועור התוף בגוף האדם.

להחליף את המזרק במשחה

אחת הדוגמאות המוכרות ביותר לפיתוח בהשראת הטבע הוא הסקוטש שסוגר את הנעליים שלנו. ב-1941, בשובו מטיול עם כלבו, המהנדס השוויצרי ג'ורג' דה מסטרל התקשה מאוד להסיר תרמילי זרעים דביקים מבגדיו ומפרוות הכלב, והוא הסתקרן כיצד התרמילים הצליחו להידבק חזק כל כך. כשבחן אותם במיקרוסקופ הוא גילה בהם מאות ווים זעירים שנתפסים בקלות בכל לולאה. בהשראת הווים האלו הוא פיתח את הסקוטש המוכר לנו היום.

ביומימקרי

צילומים: Wikimedia Jim and Becca Wicks; IFCAR

מתברר שבתחום האדריכלות, השיטות היעילות מהטבע מסוגלות גם לחסוך לנו הרבה כסף. כפי שציינו, הטבע לימד אותנו שבעיות רבות שאנחנו רגילים לפתור תוך השקעת אנרגיה או משאבים חומריים, ניתן לפתור בעלויות נמוכות בהרבה אם רק נחשוב על תכנון יעיל יותר של המבנה. כך למשל מתברר שיש לנו מה ללמוד מהטרמיטים באפריקה. התלים שהם בונים כקינים הנישאים מעל לפני הקרקע מגיעים לגובה של כמה מטרים. גם אם בחוץ משרע הטמפרטורות הוא בטווח של 14-10 מעלות, בתוך תל הטרמיטים הטמפרטורה הקרירה והנעימה נשמרת כמעט אחידה בזכות מערכת מסועפת של ארובות ופתחי אוורור.

בהשראת קיני הטרמיטים עוצב המבנה של מרכז "איסטגייט" שבזימבבואה, הכולל מערכת סבוכה של פתחי אוורור. הידע שנלמד מהטרמיטים מאפשר למבנה לצרוך רק עשרה אחוזים מהאנרגיה שצורכים מבנים דומים לצורך קירורם.

דוגמה ישראלית מהשנים האחרונות היא מתחום הרפואה. רובנו מכירים היטב כיצד במגע קצר המדוזות מצליחות להחדיר בזריזות את הארס המכאיב שלהן לתוך עורנו. התברר שהן, בדומה לשושנות הים, נעזרות במאות אלפי מזרקים זעירים המקופלים בתאי הצריבה שלהן. חברת "ננוסייט" הישראלית משתמשת בטכנולוגיה זו כדי להחדיר לעור מוצרים רפואיים וקוסמטיים בתהליך מהיר וייחודי שאינו מכאיב, המחליף את הצורך בזריקות.

רשימת המוצרים שפותחו בהשראת הטבע ארוכה מאוד, ובשנים האחרונות הביומימיקרי חלחל גם לתחומים נוספים. "מה שמעניין", מוסיפה הלפמן כהן, "זה שאף על פי שזה התחיל במקור כהעברה של ידע לעולם ההנדסה והטכנולוגיה, זה התפתח לדיסציפלינות רבות נוספות וביניהן ניהול לוגיסטי, אדריכלות, תעבורה", ויש עוד.

אינטליגנציית הנחיל – החכמה שבפשטות

אז מה אפשר ללמוד מהטבע על ניהול לוגיסטי? "אינטליגנציית הנחיל" מתייחסת למערכות שמורכבות מפריטים רבים שמצליחים ללא כל ניהול חיצוני לפתור במשותף בעיות, שכל אחד מאותם פריטים לא היה מסוגל לפתור לבדו. נחילי הדבורים וקיני הנמלים המצליחים להדגים יעילות ושיתוף פעולה מרשימים, אינם מנוהלים על ידי "הנהגה". אמנם לכל נחיל יש "מלכּה" אבל זו עסוקה בעיקר בהטלת ביצים ואינה "מקבלת החלטות" עבור הנחיל. אז מה בכל זאת מנהל את הקבוצה? הן מתנהלות במבנה המכונה "ארגון עצמי" (Self Organization), שבו כל פרט בקהילה פועל על פי מספר כללים פשוטים. מתברר שאותם כללים פשוטים המנהלים את הקבוצה באופן מבוזר מובילים להתנהגות ברמת מורכבות גבוהה מבחינת ההתנהלות המשותפת.

ביומימקרי

צילומים: Wikimedia T.Voekler; Photos.com

כך, למשל, הנמלים מצליחות להשיג מאגרי מזון גדולים ביעילות ובתיאום: בתחילה מספר נמלים משוטטות להן פחות או יותר באקראי כשהן מחפשות מזון. בדרכן הן מפרישות פרומון – הורמון ריחני שבעקבותיו הולכות הנמלים הבאות. אם הנמלה מצליחה למצוא מקור מזון היא חוזרת לקן באותה דרך שבה הגיעה תוך שהיא מפרישה כמות גדולה יותר של אותם פרומונים. כך, חברות אחרות בקן, שהולכות בעקבות חוש הריח שלהן באותו נתיב מסומן, מגיעות גם הן לאותו מזון. כל נמלה מפרישה בדרכה גם היא מאותם פרומונים, וכך היא מדגישה עוד יותר את המסלול אל המזון.

אז כיצד מתקבל המסלול הקצר ביותר למקור המזון? אם שתי נמלים שונות מגיעות בשיטוטן האקראי לאותו מצבור מזון, אך אחת מהן עושה את זה במסלול קצר יותר, היא זו שתשוב לקן ראשונה ושאר הנמלים ילכו בעקבותיה במסלול הקצר. כך, אמנם כל נמלה פעלה בהתאם לכללים פשוטים בלבד, אך נחיל הנמלים, בהתנהגותו המתואמת ומכוונת המטרה, הצליח להגיע בדרך קצרה יחסית בדיוק למקור המזון. "על פניו זה נראה פשוט, אבל כשמסתכלים על התמונה הכללית זה מעניין, עם כמה כללים פשוטים מקבלים חכמה", מסבירה הלפמן כהן.

זוכרים את להקות הדגים הצפופות והענקיות ששוחות בים ומצליחות לתמרן בתיאום מושלם כשהן אינן סובלות מעומסי תנועה, ואפילו מצליחות להימנע באופן מרשים מתאונות? וכל זה אפילו מבלי שמישהו מסוים מנחה את הדגים בדרכם. ייתכן שלנו, הנהגים בכבישים, יש מה ללמוד מהם. כך לפחות חושבת חברת ניסאן היפנית, שבפיתוח מערכות מניעת התאונות המתוחכמת שלה למדה מלהקות הדגים.

על בסיס זה הציגה ניסאן ב-2009 את קבוצת רובוטי EPORO שפיתחה, המשוטטים להם במרחב כקבוצה כשהם עוקפים מכשולים ומצליחים להימנע מהתנגשויות. הכללים המנחים את הרובוטים בתנועתם המשותפת נלמדו מלהקות הדגים: להימנע מתאונות – לשנות את כיוונם מבלי להתנגש בדגים סמוכים; לנוע זה לצד זה תוך שמירת מרחק מינימלי מהשכן; ולנסות להישאר קרוב לדגים סמוכים בלהקה. הטכנולוגיה שנרכשה עם פיתוח הרובוטים שולבה מאוחר יותר במערכות הבטיחות האוטומטיות בדגמי ניסאן החדשים.

ביומימקרי

אפקט הלוטוס מתאר את יכולותו של צמח הלוטוס לשמור על עליו נקיים במיוחד ללא צורך בחומרי ניקוי – צילום: Photos.com

ומעבר לניהול של קבוצות גדולות, ניתן ליישם את "אינטליגנציית הנחיל" גם לניהול תעבורת המידע ברשתות תקשורת ולתפעול צוותים לוגיסטיים. תוכנות מחשב המבוססות על עקרונות "אינטליגנציית הנחיל" משמשות חברות תקשורת לניתוב יעיל של שיחות. השיחות המנותבות מדומות בתוכנות האלו לנמלים המחפשות את דרכן ברשת, בהתאם למערכת כללים פשוטה. גם חברות משלוחים כדוגמת FedEx נעזרות בתוכנות מחשב המבוססות על תהליכי איתור המזון של הנמלים כדי למצוא את הנתיבים המיטביים למשלוחים השונים.

אבל מעבר לכל אלו, ייתכן שבתמונה הרחבה יותר, דבר נוסף שאנחנו יכולים ללמוד מאותם יצורים חברתיים החיים בנחילים זו הפשטות שלהם, המאפשרת את שיתוף הפעולה המרשים ביניהם. כפי שמציעה ג'נין בניוס בריאיון עמה באתר מכון הביומימיקרי, השלב הראשון ביישום מהפכת הביומימיקרי הוא לוותר על ה"פקחות" האנושית, כלומר להפנים את הרעיון שהטבע יודע טוב מאתנו.

Leave a Reply

הירשמו לחשבון ניסיון

ותוכלו לקרוא את כל הכתבות למשך 24 שעות.

נא להכניס שם פרטי

נא להכניס שם משפחה

נא להכניס דואר אלקטרוני תקין

נא להכניס מספר טלפון תקין

במילוי הפרטים ולחיצה על כפתור אני מאשר/ת קבלת דיוור פרסומי ותוכן מרחיב דעת ומעורר מחשבה מאת אפוק טיימס ישראל. אנחנו לא אוהבים ספאם. לכן מתחייבים לא להעביר את פרטיך לגורם שלישי כלשהו.

התחברות למנויים רשומים

תודה! שלחנו לכם את סיסמת הכניסה לדואר האלקטרוני. המשך קריאה נעימה!