מאת: יעל הלפמן כהן
במחקר שנערך באוניברסיטת בת' שבאנגליה[i] ניתחו כ-2,500 אתגרים תכנוניים ובדקו כיצד הם נפתרים בביולוגיה ובטכנולוגיה. במחקר נמצא כי אף על פי שהאתגרים התכנוניים בתחומי הביולוגיה והטכנולוגיה דומים, העקרונות הניצבים מאחורי הפתרונות שהם מציעים שונים. למעשה, מצאו במחקר רק 12% דמיון בין מרחב הפתרונות הביולוגי והטכנולוגי.
נמצא שאתגרים תכנוניים נפתרים בתחום הטכנולוגי בעיקר על ידי מניפולציה של אנרגיה (שינוי מקור אנרגיה, הוספת אנרגיה) ושל חומר (שינוי תכונות, הוספת חומר). לעומת זאת, בתחום הביולוגיה, לצורך פתרון אותם האתגרים, נעשה שימוש ניכר במבנים (פני שטח, צורה, מבניות) ובמידע (ויסות, סנכרון, מעגלי משוב). להלן שתי דוגמאות.
ניהול עומס ביקושים במערכת חשמל: כאשר הביקושים גדלים, הנטייה של המהנדסים היא להגביר את סך האנרגיה שהמערכת מייצרת כדי לעמוד בביקושי השיא של הצרכנים השונים. בטבע הפתרון המועדף הוא סנכרון בין הביקושים לצורך השטחת עקומת הביקוש בכל רגע נתון. את הפתרון הזה יישמה חברת Encycle. היא פיתחה מערכת לניהול אופטימלי של צריכת אנרגיה בהשראת דבורים. דבורים מתקשרות ביניהן ללא ניהול מרכזי על בסיס כללים פשוטים ומדגימות ביצועים אופטימליים ברמת הנחיל. בשנת 2003 התרחשו בקנדה אירועים רבים של שיבושים באספקת החשמל, שנבעו מביקושי שיא נקודתיים בשעות העומס. שני יזמים קנדיים בעלי רקע בהנדסת חשמל ותוכנה זיהו כי מבני תעשייה הם גורם מפתח ביצירת ביקוש לחשמל. צרכני אנרגיה כמו מזגנים, משאבות ומדחסים פועלים במחזוריות. כאשר אין תיאום בין פעילותם וכאשר הם מופעלים באותו זמן, נוצר ביקוש שיא. היזמים פיתחו אלגוריתם המבוסס על תקשורת בין דבורים, המאפשר לכל צרכני האנרגיה במבנה "לתקשר" זה עם זה ו"להרים דגל אדום" במקרה של צריכת אנרגיה לא הכרחית. הפתרון הביומימטי הוא אם כן בקר המקשר בין צרכני האנרגיה במבנה התעשייה ופועל כמתג חכם. בכל שתי דקות מבוצעת דגימה. ברגע שמספר צרכנים פועלים בו זמנית, מופעל פרוטוקול לקביעת סדר ההפעלה האופטימלי. התוצאה: הפחתת הביקוש בשעות העומס וחיסכון אנרגטי.
חיזוק מערכת החשופה לעומסים מכניים: מהנדסים נוטים להוסיף חומר למערכת במטרה לחזק אותה. בטבע הפתרון דווקא הפוך: החסרת חומר ויצירת מבנה של כוורת או ספוג המבוסס על תומכות וחללים, בדומה למבנה העצם המצטיין בספיגת עומסים. לרוב מבנים אלו בטבע הם בצורת משושים. חברה גרמנית יישמה פתרון זה ופיתחה טכנולוגיה לחיזוק מתכות באמצעות תצורה של משושים. הטכנולוגיה פותחה לאחר שהתגלה אפקט של חיזוק עצמי הנוצר בעת הפעלת לחץ של משטח מתכת על גליל עם בליטות. ברמה מסוימת של לחץ "קופצים" פני השטח של המתכת למצב היציב הבא ומקבלים תצורה דמוית משושים. בעקבות התגלית פותחה טכנולוגיית עיבוד מתכת מוגנת פטנט, המקנה למתכות תצורת משושים ומשווקת כיום על ידי חברת Dr. Mirtsch. החברה מספקת מתכות דקות וקלות בכל מקום שבו נדרש לחזק מערכת תוך שמירה על משקל נמוך בתעשיית הרכב, הבנייה ועוד.
ההבדלים הללו בין מרחב הפתרונות הביולוגי לזה ההנדסי מצביעים על פוטנציאל גדול ללמידה ולחדשנות. הפתרונות בטבע מועילים יותר לסביבה, עושים פחות שימוש במשאבי חומר ואנרגיה, ונראה שכאן גלומה הבשורה הגדולה.
Vincent, J. F., et al., 2006. “Biomimetics: its practice and theory”, J. R. Soc Interface 3(9): 471–482 [i]
