ביומימיקרי

משמעות המונח ביומימיקרי היא חיקוי החיים (Biomimicry: Bio=life; mimesis=imitate). ביומימיקרי היא דיסיפלינה רב-תחומית המקדמת חיקוי ולמידה מהטבע לפתרון בעיות בדרכים מקיימות.

חדש(נ)ות מהטבע מאי 2018

קוראים יקרים שלום,

ההרשמה לכנס הבינלאומי לביומימיקרי, שיתקיים ב- 14.6.2018 באוניברסיטת תל אביב, בעיצומה. מספר המקומות מוגבל. זו הזדמנות נדירה וחד פעמית לשמוע מגוון רחב של מרצים מהעולם!


להלן קישור לאתר הכנס ולהרשמה: קישור


בידיעון החודש נצלול מתחת לים ונרחיב על אמצעי חישה וניווט בהשראת דג עיוור ובהשראת חסילון המנטיס. עוד נרחיב על ביומימיקרי בתחום העיצוב - הדפסת כיסא ביומימטי במדפסת תלת ממד.


מדי חודש אנו מביאים לקורא הישראלי חדשות מתחום הביומימיקרי מהארץ ומהעולם. כידוע, ארגון הביומימיקרי הוא עמותה רשומה, המבוססת על מתנדבים, ללא תמיכה כלכלית מהמדינה. על מנת שנוכל להמשיך ולהעשיר את קוראינו גם בעתיד אנו מבקשים את תמיכתכם.


 
לתרומה לעמותה לחץ כאן.

בברכת קריאה מהנה
צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי
 
 

שערה בים

מאת אופיר מרום

דג עיוור אשר פיתח טכניקה ייחודית לחישת תנועה עשוי להוות השראה לדור חדש של חיישנים טובים יותר מאשר סונאר אקטיבי.

דגים מזן  astyanax fasciatus התפתחו בסביבה חשוכה, ולכן הם לא יכולים לראות. במקום זאת, הדגים חשים את הסביבה באמצעות שערות מכוסות ג'ל, הנמצאות על גופם. השערות רגישות מאוד לתנועת המים ומשמשות כחיישני תנועה.

יכולתם של הדגים לזהות חפצים תת-ימיים ולנווט בסביבתם חסרת האור עוררה השראה בקרב קבוצת חוקרים, שניסתה לייצר במעבדה שערות מלאכותיות בעלות תכונות דומות.

תחילה ביצעו החוקרים ניסויים ראשוניים עם שערה מלאכותית, שהיא למעשה מיקרוסנסור פשוט, צר וארוך, עשוי מפולימר אפוקסי. החוקרים גילו כי החיישן עצמו לא מצליח להגיע לרגישות גבוהה או לגילוי ארוך טווח של הפרעות הידרודינמיות הנוצרות על ידי גופים נעים או נייחים בשדה זרימה. הם הבינו כי בדומה לשערות שעל הדג, על השערה המלאכותית להיות מכוסה במעין קפסולה או כיפה העשויה מחומר ג'לי (נקראת cupula) כדי שתוכל להציג ביצועים משופרים.
 
      astyanax fasciatus  - תמונה מאת Ictiologia Universidad Católica de Oriente, CC 2.0
 
"לאחר שכיסנו את השערה המלאכותית ב-cupula סינתטית, המיקרסנסור שלנו היה מסוגל לזהות את הזרימה טוב יותר מהדגים העיוורים. הדג יכול לזהות זרימה איטית יותר מ-100 מיקרומטר לשנייה, אבל המערכת שלנו הציגה יכולת לזהות זרימה פחותה מכמה מיקרומטרים לשנייה", אמר פרופסור צוקרוק (Tsukruk) מאוניברסיטת ג'ורג'יה-טק. עוד אמר: "הוספת ה-cupula אפשרה לנו לזהות תנועות קטנות יותר במים ולהרחיב את הטווח הדינמי, כי זה דיכא את רעשי הרקע".

בנוסף, נמצא במחקר שכיסוי השערה בחומר הג'לי מגן עליה ומגדיל את עמידותה בפני עיוות כתוצאה מפגיעה פיזית. כמו כן, נמצא כי הכיסוי מסייע במניעת קורוזיה והדבקות של מיקרואורגניזם, וכך השערה מצליחה להיות עמידה יותר בסביבה הימית.

החוקרים טוענים שהשערות הללו, הדומות לאלו שאנו משתמשים בהן לאיזון ולשמיעה באוזן האנושית, מהוות טכנולוגיה שעדיפה על פני סונאר אקטיבי. הסונאר האקטיבי דורש הרבה מקום, שולח אותות אקוסטיים חזקים שיכולים להשפיע לרעה על הסביבה ואינו מתאים ליישומי התגנבות.

בעוד הדגים משתמשים בשערות אלו כדי לאתר מכשולים, להימנע מטורפים ולמקם את הטרף, החוקרים מאמינים כי החיישנים המהונדסים שהם מפתחים יכולים לענות על מגוון רחב של יישומים תת-ימיים כמו אבטחת הנמל, גילוי מוקדם של צונאמי, בדיקת אוטונומית של אסדות נפט, ניווט כלי שיט אוטונומיים מתחת למים ומחקר ימי.
 
 

 

GPS תת-ימי

מאת יעל הלפמן כהן

GPS תת ימי פותח בהשראת יכולות הראייה של חסילון המנטיס  
חסילון המנטיס הוא חסילון גדול יחסית, החי בקרקעית הים באזורים הטרופיים. בעבר כבר  כתבנו על עוצמת המכה של הצבתות שלו, שביכולתה לשבור את זכוכית  האקווריום, ועל חומרים חזקים המפותחים בהשראתן (קישור). עוד דיווחנו על יכולתו של חסילון המנטיס לזהות אור מקוטב, המאפשר לו לאתר את הטרף שלו במים ביעילות ובמהירות. בהשראת יכולת זו פותחה מצלמה, שאחד משימושיה הוא אבחון גידולים סרטניים (קישור). בסרטון המצורף תוכלו לראות את תמצית התכונות מעוררות ההשראה של החסילון.
 
לאחרונה פורסם מחקר  אודות פיתוח ביומימטי נוסף בהשראת יכולות הראייה המופלאות של חסילון המנטיס; הפעם מדובר עלGPS  תת-ימי בעל יכולות זיהוי ואיכון מתחת למים.
המחקר מבוסס על המצלמה הראשונית שפותחה לפני מספר שנים על ידי חוקרים מארה"ב ואוסטרליה. מדובר במצלמה המזהה דפוסי קיטוב של גלי אור. המצלמה יכולה לזהות את דפוסי הקיטוב של האור, המשתנים עם כניסת גלי האור למים, ולראות כיצד הם סוטים מכיוון הכניסה או מתפזרים. כעת מתברר שניתן להשתמש בדפוסי קיטוב אור אלו מתחת למים גם כדי להסיק מהו מנח השמש, ובאמצעותו לחשב את מיקום המצלמה עצמה.
טכנולוגיותGPS  אחרות מבוססות על גלי רדיו הנקלטים מלוויינים. אך גלי רדיו אינם עוברים היטב בתיווך ימי. בטכנולוגיית ה-GPS החדשה, המבוססת על מדידת קיטוב אור מזוויות רבות, ניתן להשתמש בחיישנים גם בעומק של חמישים מטר.
התגלית החלה כאשר במהלך צלילות שנעשו במסגרת ניסויי שדה של המצלמה שפותחה התגלה שדפוסי הקיטוב השתנו בהתאם לשעה ביום ולכיוון הצפייה. בעקבות תגלית זו בוצעו מספר ניסויים נוספים במקומות שונים בעולם, בעומקים שונים ובמצבי מזג אוויר משתנים. הממצאים הראו שאכן דפוסי הקיטוב משתנים בהתאם למנח השמש. החוקרים הניחו שהניווט התת-ימי מתקיים בקרב בעלי חיים ימיים גם כשאינם רואים את השמיים, זאת בגלל יכולתם להבחין בקיטוב. 
 בשלב זה טווח הטעות של ה-GPS עדיין גדול. החוקרים מקווים לשפר את ביצועיו של ה-GPS  באמצעות מכשור ואלגוריתם עיבוד מדויקים יותר.
את הטכנולוגיה ניתן יהיה לשלב בעתיד ברובוטים תת-ימיים לשימושים אזרחיים וצבאיים. דמיינו נחיל של מצלמות GoPro, שיכולות לגלות מינים חדשים ולאתר חלקי ספינות. העתיד מתחיל שם.
 
 

 
 

על השראה מהטבע בייצור כיסאות

מאת אירית בן ציון

אולי זה פרדוקסלי שכיסא, העשוי כולו מפולאמיד (החומר הידוע בשמו הנפוץ ניילון), הוא טבעי ובר-קיימא יותר מכל כיסא נוח אחר שנעשה בשיטות מסורתיות. בהשראת הטבע, הפרדוקס נפתר.
 
הכיסא הנראה בתמונה הודפס ב-2014 במדפסת תלת-ממד, כחלק מפרויקט הגמר של המעצבת ההולנדית ליליאן ואן דאל, שעסקה בעיצוב ביומימטי. ייצור כיסאות בשיטות מסורתיות כרוך בהרכבה של חלקים העשויים מחומרים שונים ומיוצרים במפעלים שונים. לא תמיד קל למחזר כיסאות אלו. בטבע, לעומת זאת, מבנים 'צומחים' מחומר אחד תוך שימוש יעיל במשאבי חומר, כאשר הפונקציונאליות נוצרת על ידי שינויים במבנה. זו בעצם תמצית התורה הביומימטית – חיקוי תהליך טבעי , תרגומו לצורה חומרית ויישומו בתהליך ייצור.


      
                      תמונות באדיבות המעצבת Lilian van Daal

באופן תיאורטי, אם ניתן היה לייצר מבנה כמו זה המצוי בטבע, אפשר היה לייצר את הכיסא מחומר אחד, בתהליך ייצור אחד ובמפעל אחד. תהליך זה, כמובן, מקיים הרבה יותר – יש בו פחות אשפה ופחות זיהום.

מבנים רבים בטבע הם מורכבים, וקשה לייצרם בטכנולוגיות ייצור רגילות. טכנולוגיית תלת- הממד, לעומת זאת, מאפשרת לייצר מבנים מורכבים כאובייקט אחד, באמצעות חומר אחד בעל יכולות מחזור. בעבר כבר דנו בהרחבה ביתרונות של הדפסת מבנים מורכבים בטבע בעזרת מדפסות תלת-ממד (קישור). את היתרונות סיכמה ואן דאל במשפט אחד:

                 "יכולת להצמיח מבנים שלא ניתן לייצר אותם בשום דרך אחרת".

כרגע הכיסא הזה הוא דגם בלבד; הסטודנטית לילאן, מחוסר משאבים וזמן, בחרה להשתמש בניילון עקב תכונותיו, המספקות למוצר גם קשיחות וגם גמישות. אך בעתיד אפשר יהיה לייצרו מחומרים טבעיים יותר.


חדש(נ)ות מהטבע אפריל 2018

קוראים יקרים שלום,

ההרשמה לכנס הבינלאומי לביומימיקרי, שיתקיים ב- 14.6.2018 באוניברסיטת תל אביב, בעיצומה. מספר המקומות מוגבל. זו הזדמנות נדירה לשמוע מגוון רחב של מרצים מהעולם!

להלן קישור לאתר הכנס ולהרשמה: קישור

בידיעון החודש נרחיב על דג רובוטי החוקר דגים, על רובוט שממית בשירות נאס"א, על בטון חזק ועמיד בהשראת מבנים בטבע, ועל אסטרטגיות סייבר בהשראת הטבע.

מדי חודש אנו מביאים לקורא הישראלי חדשות מתחום הביומימיקרי מהארץ ומהעולם. כידוע, ארגון הביומימיקרי הוא עמותה רשומה, המבוססת על מתנדבים, ללא תמיכה כלכלית מהמדינה. על מנת שנוכל להמשיך ולהעשיר את קוראינו גם בעתיד אנו מבקשים את תמיכתכם.

לתרומה לעמותה לחץ כאן.

בברכת קריאה מהנה

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי