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 יולי 2014

קוראים יקרים שלום,

הימים ימים לא פשוטים. ימים מתוחים ועצובים וכולם עסוקים בחיפוש פתרונות. מי שעוקב אחרינו בשנים האחרונות יודע שאנו מאמינים שהטבע כבר פתר את מרבית האתגרים שהאדם מתמודד איתם, ונשאלת השאלה, האם לטבע פתרונות גם לאחד האתגרים הגדולים של סבב הלחימה הנוכחי. האם בטבע מנגנוני איכון ואיתור של מנהרות תת קרקעיות.

בידיעון חודש זה, בחרנו לספר לכם על יכולתו יוצאת הדופן של השועל באיתור טרף המתחבא בעומק השלג, נשמח לשמוע מכם על אורגניזם שונים (צמחים ובעלי חיים) המסוגלים לזהות מחילות תת קרקעיות על מנת לשתף את הקוראים והחוקרים ברעיונות נוספים לטכנולוגיות מהטבע.
אתם מוזמנים לשלוח לנו מייל לכתובת info@biomimicry.org.il עם המחשבות שלכם.

עוד נספר על האלגנטיות האנרגטית של הפלמינגו, על הכנס Design & Nature שהתקיים בקרואטיה החודש ונשתף אתכם בחוויות של בוגרי הקורס השני לביומימיקרי.

את ילדי הדרום השוהים במקלטים וכל הילדים שחופשת הקיץ השתבשה להם, אנו מזמינים לשחק במשחק טריוויה ביומימטי, להנות מפעילות מקוונת בתחום הביומימיקרי באתר רמת הנדיב , ולקרוא כתבה בנושא שפורסמה בעיתון "ילדי טבע הדברים".

בנוסף, החודש נפתחה במוזיאון המדע בירושלים התערוכה "המכונה שבפנים - ביומכניקה". בתערוכה הסתכלות על בעלי החיים והצמחים כמכונות שהפתחו לאורך שנים במטרה לשרוד בתנאי החיים בעולמנו, וחלקים ממנה מוקדשים לטכנולוגיות שהאדם למד מהתבוננות בטבע (ביומימיקרי). לצד התערוכה תפתח באוגוסט תצוגה של מחקרים ביומימטים בישראל, בשיתוף ובסיוע ארגון הביומימיקרי הישראלי.

בברכת קריאה מהנה,
לימים שקטים ובטוחים,

צוות ארגון הביומימיקרי הישראלי

אורגנזים החודש – איתור פעילות תת קרקעית על ידי השועל האדום


מאת: דפנה חיים-לנגפורד

בימים אלה, נסובות שיחות חולין רבות סביב השאלה כיצד ניתן לאתר את אותן מנהרות התקפיות ואחרות המאיימות על שגרת חיינו ועל שלומם של אזרחים וחיילים בישובי הדרום ובכלל. בגיליון זה בחרנו לתאר את אחד המנגנונים המרתקים המאפשרים צייד של טרף בלתי נראה.

כיפת ברזל הישראלית הוכיחה, בסבב האלימות הנוכחי, את יעילותה הרבה בהגנה על האוכלוסיה האזרחית מפני טילים. האתגר הבא העומד בפני כוחות הביטחון הוא לפתח טכנולוגית "כיפת ברזל" כנגד המנהרות ההתקפיות המאיימות על הישובים הסמוכים לגבולות. 
איכות מנהרות הטרור ומספרן מהווים אתגר משמעותי לכוחות הביטחון, ואנו בטוחים שמיטב המוחות כבר עובדים ומפתחים מערכות מתקדמות לאיתור מנהרות תת קרקעיות. כמו בכל אתגר, גם נושא זה, של איתור תת קרקעי, פותח במהלך מאות מליוני שנות אבולוציה ודוגמא לאחד המנגנונים נביא כאן.

שועל אדום הוא השועל הגדול והנפוץ ביותר בחצי הכדור הצפוני והוא נחשב לטורף הנפוץ ביותר בעולם. השועל האדום ניזון ממכרסמים קטנים, בניגוד ליונקים אחרים, הוא מזהה היטב קול בתדר נמוך. במהלך התפתחותו האבולוציונית, התפתחה אצל השועל האדום מערכת חושים המאפשרת צייד גם בתנאי מזג אויר קיצוניים ביותר. מערכת החושים של השועל האדום מתבססת בעיקר על חוש השמיעה. יכולת השמיעה של השועל מאפשרת לו לשמוע כשציפור עוברת לענף אחר במרחק 600 צעדים, תעופת עורב במרחק כחצי קילומטר ותנועת עכבר במרחק של כ - 100 מטר. השועל מסוגל לאתר קולות בטווח של 3,000-700 Hz. המענין ביותר הוא יכולת האיכון של השועל האדום, המאפשרת לו לצוד מכרסמים קטנים בעומק של מטר ויותר מתחת לפני השלג גם בלי לראות אותם.
מדענים טוענים שיכולת הציד המופלאה של השועל לא מבוססת על חוש השמיעה בלבד. ממאות תצפיות נמצא כי סיכויי ההצלחה של שועל כשהוא פונה לכיוון צפון מזרח, גבוהים משמעותית מאשר בכל כיוון אחר, בעיקר כשטרפו מצוי מתחת לפני השלג. החוקרים משערים שהשועל משתמש לא רק בחוש השמיעה, אלא גם בשדה המגנטי של כדור הארץ כדי לאתר את הטרף. כששועל עוקב אחר קול הטרף הלא נראה, הוא מחפש את הנקודה שבה הזוית ממנה מגיע הקול מתאימה לשיפוע של השדה המגנטי של כדור הארץ. כשהשועל מוצא את הנקודה הזאת, הוא יודע את המרחק המדויק מהטרף ויכול לחשב את אורך הקפיצה הנדרש באופן מדויק. אם החוקרים צודקים, השועל האדום הוא החיה הראשונה הידועה לנו אשר משתמשת ב"חוש המגנטי" בשביל לצוד ובשביל להעריך מרחק. בעלי חיים רבים כדוגמת נמלים, ציפורים, נחשים ופרות חשים את השדה המגנטי ומשתמשים ביכולת חישה זו לניווט ולמיקום.

האם אנחנו יכולים להשתמש ב"חוש המגנטי" בשילוב עם אקולוקציה לזהות התרחשות תת קרקעית כדוגמת חפירת מנהרה?

סרטון מופלא המדגים כיצד שועל אדום צד מכרסמים בעומק השלג:

חשמל ורוד. חשיבה מחוץ לקופסה על ידי סילוק הקופסה.


 מאת: שמעון בוגן
 
 "הָמוּ גַּלִּים בְּרוּץ גַּלְגַּלִּים" כתב ר' יהודה הלוי בפואמה "על הים" (בדרכו מספרד לא"י דרך מצרים, בשנת 1140).

 רעיונות להפקת חשמל מאנרגיית התנועה המחזורית של גלי הים הוצגו ופטנטים אושרו כבר מתחילת המאה ה-20. בישראל, למשל, קיבל הסופר והמחזאי יגאל מוסינזון (חסמב"ה, קזבלן) ב 1966 מימון ציבורי למימוש המצאה שלו בתחום, אבל נטש את הרעיון.


הגישה המקובלת והנפוצה ביותר היא העתקה של תנועת הגלים לתנועה חד ממדית – מעלה / מטה - של מצוף, או קדימה / אחורה של כנף ענקית חלולה. המצאה מתקדמת יותר משלבת את התנועה בשני הצירים ע"י הזזה של קופסה חלולה שמעוגנת על מוטות נייחים מובילים, אנכי ואופקי. את התנועות הקוויות של המתקנים המוצעים ממירים באמצעים מכניים או פניאומטיים לתנועה סיבובית של רוטור בתוך גנרטור לייצור חשמל.
האם ניתן לממש את המשפט של ריה"ל כפשוטו? האם ניתן לגרום לגלגל להסתובב ברציפות בכיוון אחד בכוח גלי הים, ללא שינוי כיוון וללא איבודי אנרגיה ? האם ניתן לוותר על הקופסה ולסלק אותה?
רפאל אפאריסיו סנצ'ז איש וולנסיה הוא יזם ביומימיקרי. את תפישת העולם הרב תחומית שלו ואת הגיגיו הוא מיטיב לבטא ולנסח, בספרדית, בבלוג שלו באתר http://www.biomival.com/.
הפלמינגו ניזון מפלאנקטון בשולי אגמים ובריכות. לשם כך מעבירה הציפור כמויות ענקיות של מים דרך מקורה הגדול, שמשמש כמשאבה וכמסנן. במהלך שלושה חודשים בהם חקר את הרגלי האכילה של הפלמינגו הנחתה את רפאל תחושת בטן עמומה שבאופן תזוזת הראש מכיוון הרגליים קדימה, ובגלים הקטנטנים שנוצרים תוך כדי התנועה של המקור הייחודי, יש יותר ממה שנראה לעין. 
התמונה באדיבות CharlesJsharp
לצפיה בסרטון בנושא:
במוחו הקודח התחברו העיצוב של המקור, הגלים הקטנים והידיעה שקיימת בעיה הנדסית בלכידה של אנרגיית גלים. בחשיבה מהופכת, וכחסיד מושבע של תהליך ההנדסה לאחור, החליט רפאל לבחון בשיטות הנדסיות ובכלים הנדסיים את ההשפעה של גלים במים על ההתנהגות התנועתית של דגם מקור פלמינגו, ואת המאפיינים ההידרודינמיים של מכלול כזה.
החקירה המעמיקה והרב תחומית הניבה גלגל בעיצוב יוצא דופן ומיוחד – שלוש כנפיים בדמות מקור פלמינגו על ההיקף. הקצה הרחב של כל כנף נדחף ע"י תנועת הגל בים, בעוד שהקצה הצר פולח וחותך את הזרם בתנועתו הסיבובית הנגדית. בצורה זו התנועה בחזור אינה מייצרת התנגדות משמעותית לסיבוב. הקצה הרחב של הכנפיים שודרג מספר פעמים עד שהושג פרופיל זרימה למינארי, והוקטנה למינימום זניח ההאטה עקב גרר (drag) מטורבולנציה. ההתנהגות הזו מתקיימת בתנועה הלוך-חזור ובתנועה מעלה-מטה של גלי הים. כך התקבל גלגל תנופה, שמבצע סיבוב חד כיווני רצוף מהיר. הדרך מגלגל כזה, שמעוצב בהשראת מקור הפלמינגו, ועובד, לייצור חשמל - מוכרת ותקנית.
                                                               

Design & Nature


מאת: יעל הלפמן כהן

בתחילת החודש התקיים בקרואטיה הכנס השביעי Design & Nature, כנס דו-שנתי המאורגן על ידי המכון הטכנולוגי Wessex שבאנגליה, ונתמך על ידי העיתון .Design & Nature and Ecodynamics הכנס עוסק בהשוואת תהליכי תכנון בטבע למדע ולהנדסה.  הכנס מהווה במה להצגת מחקרים אקדמיים מהעולם בתחום הביומימיקרי ובתחומים קרובים, ומספק הזדמנות לראות מה נעשה היום בשדה המחקרי.
בכנס השתתפו נציגים ממדינות רבות, לרבות אירופה, צפון ודרום אמריקה, מזרח אסיה ועוד. גם הרקע של הנציגים שהשתתפו בכנס מגוון, וכלל מהנדסים, ביולוגים, מעצבים, אדריכלים ואנשי סביבה.
הכנס נפתח בהרצאה של פרופ' רוזנהויז, מרצה לשעבר בטכניון, שעסקה בסדר המצוי באי סדר שבטבע, ועשוי להיות מובן על ידי פרקטלים ותהליכי ארגון עצמי. מערכות טבעיות נבנות על ידי תהליכים פנימיים בארגון עצמי, כך שהסדר שנוצר מורכב.
הרצאות אחדות בכנס עסקו במתודולוגיה של תחום הביומימיקרי. לדוגמא, הוצג מחקר המבוסס על ניתוח של מאות מוצרים ביומימטיים וראיונות אישיים עם המפתחים, במטרה להבין האם הם אכן שייכים לקטגוריה של (Bioinspired Design) BID, באיזה מידה הם מחקים את הטבע ואילו עקרונות תכנוניים מועברים מהביולוגיה ליישום. נמצא שרוב היישומים הביומימטיים מחקים מבנים, כאשר הפונקציה הביולוגית מועתקת מאיברים, מרקמות או מתאים. רוב הפיתוחים הביומימטיים במאגר התחילו מהפתרון הביולוגי שבהמשך זוהה לו יישום, ולא מהאתגר הטכנולוגי.
מספר הרצאות בכנס עסקו בתיאור מנגנונים מסוימים בטבע כבסיס לחדשנות ביומימטית. כך, למשל, תוארו צבעים מבניים בטבע כבסיס לפיתוח חומרים אופטיים ביומימטיים, ניתוח מכאני של כנפי השפירית בהקשרים של חוזק, וניתוח מנגנון קדיחה של הצרעה כבסיס לפיתוח מכשיר לניתוחים.
הרצאות אחרות היו תיאורי מקרים של פרויקטים ביומימטיים. לדוגמא: תועדה עבודה של מעצב תעשייתי שניסה למצוא פתרון לבעיית העובש אמבטיות. הוא התחיל בתיאור המבוי הסתום אליו נקלע כאשר נקט בגישה תכנונית "רגילה" ותיאר  כיצד ביומימיקרי קידם אותו לעבר הפתרון. בתיאורי מקרים יש הזדמנות לעמוד על הקשיים בתהליך, למשל קושי בתרגום מעשי של טכנולוגיות שזוהו בטבע ליישום.
מעניין לזהות כניסה של ביומימיקרי לבתי ספר למנהל עסקים. כך למשל הוצג מחקר לדוקטורט בבית ספר למנהל עסקים באנגליה, מחקר העוסק ביצירת תשתית ניהולית לקידום מערכות חדשנית ומקיימות.
מחקרים נוספים שהוצגו קשורים למעגל הרחב יותר של הקשר בין תכנון לטבע, לאו דווקא בהקשרים טכנולוגים. כך למשל הוצגו מחקרים הקשורים לעיצוב נוף טבעי בהקשרי תיירות, אומנות ורווחה.
יעל הלפמן כהן, מנכ"לית ארגון הביומימיקרי הישראלי, המסיימת בימים אלו את עבודת הדוקטורט שלה בבית הספר ללימודי סביבה ע"ש פורטר באוניברסיטת תל אביב, הציגה בכנס את מחקרה העוסק באסטרטגיות קיימות בטבע. המחקר כלל זיהוי של אסטרטגיות קיימות חוזרות בטבע תוך שימוש בתפיסת האידיאליות. אידיאליות מוגדרת ב- TRIZ (תיאוריה לפתרון בעיות באופן המצאתי שיטתי)  כיחס בין תועלות מערכת לעלויות שלה.  המחקר עסק בקשר בין אידיאליות לקיימות וזיהה עקרונות אידיאליות בטבע שיישומם בשלבי תכנון ראשוניים מאפשר קידום קיימות. ההרצאה עוררה ענין ושיח בקרב משתתפי הכנס.

מבט שני אל הטבע – סיכום קורס ביומימיקרי


מאת: יעל הלפמן כהן

בסוף יוני הסתיים המחזור השני של הקורס "ביומימיקרי- חדשנות סביבתית בהשראת הטבע", הקורס המקיף שמציע ארגון הביומימיקרי הישראלי לקהל מקצועי.  הקורס היווה הזדמנות מעולה להעברת ידע בינתחומי בין מהנדסים, ביולוגים, מעצבים, יזמים, מנהלים, אנשי סביבה וחינוך.

הקורס כלל 12 מפגשים של 3 שעות. עסקנו בהקניית ידע, מושגי יסוד, וחשיפה לתיאורי מקרים רבים במגוון תחומים. תרגלנו את צורת החשיבה הביומימטית ונחשפנו למתודולוגיות ולכלים התומכים בתהליך התכנון הביומימטי. הרצאות אורח מן האקדמיה ומן התעשייה העמיקו את הידע ועוררו ענין במגוון נושאים.
במהלך הקורס עבדו המשתתפים על פרויקט סיכום בצוותים רב תחומיים. המשתתפים התבקשו לפתח פתרון תכנוני רעיוני תוך שימוש במתודולוגיית הביומימיקרי. חלק מהמשתתפים התחילו בזיהוי תופעות מעוררות פליאה בעולם הטבע ובזיהוי הפוטנציאל שלהן לחדש בתחומי תוכן אחרים, וחלק אחר התחילו מזיהוי אתגר תכנוני מוכר מחיי היום יום, ופנו לטבע לחפש פתרונות אנלוגיים. 
בין הפרויקטים:
ü      יריעה מופעלת היגרוסקופית לצימוד לחלק מבנה כמו גג. בזמן יובש היריעה מפעילה כוח קיפול על משטח הגג שאליו היא מודבקת.
ü      מנגנוני בלימה בהשראת מערכות בלימה של ציפורים, המאפשרות לציפורים להגיע למהירות אפס בזמן שיא.
ü      מנגנון להדבקת תחבושות לאחר ניתוח המבוסס על רוק הסיס (תחליף לשימוש בשדכן סיכות).
בוגרי הקורס ציינו אודות הקורס:

  •   "פותח עיניים לתובנות מעניינות ומשפר את ההסתכלות הביקורתית על העולם שלנו"
  •  "חווית לימודים אחרת, למידה משמעותית, מרצים המאפשרים דיאלוג והקשבה. חברי הקבוצה מגיעים מעולמות מגוונים, דבר המוביל לסיעור מוחין ולשיח מפרה".
  • "לא משנה מה התחום שלך - אם הטבע מופלא בעיניך, לך על זה. קבל השראה מהמופלא".
  • "הקורס נוהל בצורה ממוקדת ועניינית. נחשפתי לפתרונות מסוג אחר, ומבחינתי הקורס עורר את התיאבון".

אנו מאחלים הצלחה לבוגרים החדשים!
לקבלת הודעה עם פתיחת המחזור הבא, אנא שלח מייל לכתובת:       yael@biomimicry.org.il